手机无线充电早已普及,汽车无线充电还要等多久?最近,法国为纯电动汽车铺设了一条长达2公里的无线充电道路,车辆可以在行驶或停车时充电。巧合的是,中国一汽最近在其科技创新基地推出了高功率动态无线充电道路系统,为纯电动汽车实时充电。从缓解补能焦虑到改善充电体验,不难发现,汽车无线充电在换电和过充后正在悄然到来。
汽车无线充电不是噱头 是大势所趋
随着新能源汽车的快速发展,市场份额不断增加。据官方统计,截至2023年6月底,全国新能源汽车数量已超过1620万辆,平均每2.5辆新能源汽车有一个充电桩。但由于公共充电桩分布不均,“找桩难”仍困扰着众多新能源车主,补能焦虑亟待解决。目前,有线充电桩和更换仍然是主流的能源补充方式,但正如固定电话被移动电话取代一样,使用的便利性代表了消费趋势,企业的技术研发必将围绕这一趋势继续推进。从这个角度来看,无线充电不仅可以减少用户的参与,还可以为用户带来更好的充电体验,近年来备受业界关注。
从工作原理来看,汽车无线充电分为四种技术:电磁感应、磁场共振、电场耦合和无线电波,其中电磁共振是目前的主流技术。可分为静态无线充电和动态无线充电两种形式。前者适用于车辆停止时的能量补充,通过埋在地下的发射线圈向内置在车辆上的无线充电装置发送共振频率,并为电池充电。目前,我国已实施静态无线充电技术。例如,杭州亚运村充电站配备了无线充电停车位。顾名思义,后者是在道路上铺设无线充电发射线圈,使汽车在驾驶过程中可持续充电,纯电动汽车可配备小容量电池,尚未商业化。
根据全球市场研究机构Marketsss and Markets此前发布的报告显示,全球纯电动汽车无线充电市场规模将从2020年的1600万美元增加到2027年的2.34亿美元,具有广阔的市场前景。
近年来,许多汽车公司都瞄准了无线充电的新兴领域。早在2018年,上汽荣威就推出了世界上第一款实现无线充电的纯电动车型; 2020年,一汽红旗推出了支持无线充电技术的红旗E-HS9;2023年3月,上汽智己正式实施了其首款11kW大功率车辆智能无线充电方案。此外,奔驰、宝马、大众、丰田、现代、吉利、长城、比亚迪等国内外主流汽车公司都参与了无线充电技术的研发和布局。最近最值得注意的是,特斯拉收购了一家德国无线充电公司,未来可能会推出相关产品。
事实上,汽车公司在无线充电布局的背后,是国家政策层面的推动和大力支持。2020年和2022年,国务院办公厅、国家发改委等部门先后出台了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》和《关于进一步提高电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》此外,2023年5月,工业和信息化部发布了《无线充电(电力传输)设备无线电管理暂行规定》,对汽车无线充电的工作频率提出了明确要求。不难发现,无线充电已进入国家有关监管部门的视野,为其未来的发展带来了更多的可能性。中国电力企业联合会标准化管理中心主任刘永东认为,纯电动汽车无线充电技术与智能驾驶技术的无缝结合将成为纯电动汽车未来的发展趋势。
汽车无线充电会带来哪些变化?
根据美国无线充电技术公司Witricity的一项调查,96%的人对汽车无线充电感兴趣,70%的人说更有可能购买具有无线充电功能的纯电动汽车。那么,汽车无线充电会给日常汽车生活带来什么变化呢?
对于静态无线充电,纯电动汽车补能带来的变化是显而易见的。首先是使用更方便、更安全。与传统的有线充电桩相比,无线充电只需将车停在带有无线充电设施的停车位上,通过内部系统打开和关闭充电。省去了车主下车插拔充电桩的环节,可以随停随充。想象一下,将来当你开着纯电动汽车出去接家人时,你可以随时给车充电。除了缓解“一桩难求”的尴尬局面外,还可以间接促进纯电动汽车的普及和发展。同时,由于无线充电是自动充电,车主无需手动插入充电枪,避免了插入充电枪头时有线充电可能产生的电火花,降低了触电风险。
此外,无线充电技术可以节省充电桩、充电线、充电枪等设施。如果在停车场铺设大面积的集中功率模块,可以为更多的停车位实现无线充电,不会占用更多的额外空间,提高空间利用率。
对于动态无线充电,虽然仍处于封闭测试阶段,但其变化也令人满意。首先,它可以大大缓解车主的“里程焦虑”。虽然电池容量越来越大,里程越来越长,但“里程焦虑”问题并没有完全解决,远程旅行的困难仍然困扰着大多数纯电动车主。一旦动态无线充电成功实施,车辆可以在行驶时充电,打破纯电动汽车的行驶边界,让纯电动汽车车主拥抱诗歌和距离。以上提到中国一汽创新基地高功率动态无线充电道路为例。行驶120米后,车辆可补充1.3公里续航里程。
其次,对于纯电动汽车,它可以有效地降低车辆成本。由于动态无线充电的特点,纯电动汽车不需要配备大容量电池,特别是经常运行长途纯电动卡车,只需要配备小容量电池,实时充电,可以节省大量的电池成本。
汽车无线充电仍然不完美 实现道阻和长的普及
就像手机充电从有线到无线一样,汽车无线充电也具有独特的场景,满足用户的具体需求,未来发展前景广阔,但在发展过程中仍存在一些不可忽视的问题。
充电效率低。目前,由于电磁感应传输过程中的能量损失,汽车无线充电的效率低于有线充电。以2023年上市的捷尼赛思GV60为例,其电池能量为76.4 kWh,无线充电系统采用11kW功率,充电时间近8小时,与快速充电相比,基本相当于家用慢充电桩的水平。低充电效率将极大地影响用户的充电体验。
成本相对较高。无线充电设施一般铺设在地面上,但需要埋设电线。如果安装在新建筑中,如果需要改造现有建筑,成本将远高于充电桩。此外,由于汽车无线充电行业仍处于发展初期,上下游产业链不成熟,无线充电设施的成本和价格相对较高,是同等功率下家庭交流充电桩价格的几倍。以智己最近推出的11kW无线充电桩为例,车主需要单独购买安装,统一价格为1899元。7kW有线充电桩,智己买车给车主,报价6000元。
安全问题。正如上面提到的,无线充电的工作原理是通过电磁波传递能量,在这个过程中肯定会产生电磁辐射。用户担心长期使用是否会对人体造成伤害。目前,国家对纯电动汽车无线充电有国家标准,但都属于推荐标准,而不是强制性标准。此外,目前无线充电设备的功率相对较小。未来,一旦出现大功率无线充电设备,电磁辐射是否会更强还不得而知。此外,随着充电功率的提高,电池的发热量必然会增加,也存在一定的安全隐患。当然,随着无线充电技术的不断进步,相应的国家标准和法规也将逐步完善,以确保用户的汽车安全。
以上问题都是针对静态无线充电的,动态无线充电更难发展和普及。
核心问题是建设成本。目前,无线充电设备的成本较高。如果你想在道路上大规模铺设特殊的电磁感应线圈或电磁辐射设备,你需要大量的投资。业内人士表示,无线充电道路和充电设备的基础设施建设成本较高,每公里100万美元,长里程难以覆盖。此外,后期的维护和更新也需要相当大的资源和成本。其中包括设备更新成本、人员维护成本等,里程越长,所需资金投入越大。
总结
不可否认的是,早期科幻电影中的汽车无线充电场景越来越接近我们。虽然现阶段汽车无线充电还存在一些亟待解决的问题,但随着技术的不断进步、设备成本的降低、国家政策法规和行业标准的制定和完善,可能还不远。
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