電子發燒友網報道(文/梁浩斌)為了解決電動汽車補能的痛點,已經有快充和換電兩種主流的解決方案落地,但人們的需求肯定遠不止于此。無論是快充還是換電,都需要都固定的充電站,即使是補能速度最快的換電,也需要5-8分鐘時間,同時你還永遠不知道排隊的人會有多少。
所以,“充電公路”的概念也就因此誕生了,如果可以在路上一邊充電一邊行駛,那么不就不用去充電站或換電站了?這種概念其實也并不是新鮮事,在90年代以前,國內城市中比較常見的公共汽車就是類似的概念,當時的公共汽車基本上是“無軌電車”,依靠城市空中布局的電纜,通過車上的兩根受電桿來獲取電力,供車輛運行。
現代充電公路的嘗試
早在2016年,瑞典政府與西門子合作,在耶夫勒附近的 E16 高速公路2公里長的路面上建設了一段充電公路,但依然是有線的,只是供電的線纜從天上轉到了地下。通過在車底安裝伸縮式移動充電臂,當車輛行駛至充電公路上時,充電臂會自動放下與嵌入路面的電軌接觸,進行充電。
最近Stellantis在意大利的一處無線充電高速公路試點上,完成了測試,令旗下菲亞特500車型在高速公路上以限速速度行駛。Stellantis在公路路面下鋪設了線圈系統,通過車輛上配置的特殊接收器,可以實現行駛途中的充電,或是利用無線傳輸的電力直接供應到電機上,直接驅動電動汽車。
這種技術被稱為動態無線電力傳輸(BWTP)。據官方介紹,在供電線圈部分,Stellantis建設的充電公路使用了直流電來減少能量分配過程中的功率損耗,當然,無線充電以其原理來說,必然還需要將直流電通過DC-AC逆變模塊轉換成交流電才能進行無線傳輸,到達車輛端再通過整流器轉換為直流電供電機或電池使用。
另外在降低成本方面,這套系統支持用鋁電纜,這相比于銅造價會更低,且效果不會相差太遠。同時即使在系統啟動時,人也可以不受影響地在安裝了無線充電的路面上行走。
那么關鍵的功率方面,根據依維柯集團旗下公交車在該路上的測試,測試車在超過70公里的時速下可接收75kW功率的電能。這個數據是什么水平?以目前國內搭載無線充電技術的車型為例,極狐阿爾法S搭載了7.5kW無線充,智己L7宣稱將搭載11kW無線充電(但需6000元后期選裝)。比較高的有沃爾沃在純電XC40上配備的無線充電,功率最高可以達到40kW。而這套系統的70kW,已經接近部分快充樁的充電功率了。
去年工信部發布的《無線充電(電力傳輸)設備無線電管理暫行規定(意見征求稿)》中,有對電動汽車無線充電頻率和功率進行規定,工作再19-21kHz頻段的設備,額定傳輸功率大于22kW并小于120kW;工作在79-90kHz頻段的設備,額定傳輸功率則需要小于22kW。
在更早之前,以色列公司Eletreon在2020年的時候,在瑞典鋪設了一段50米的測試道路,參與測試的電動卡車最高可以以30公里每小時的時速進行動態充電。再之后,Eletreon在以色列本土建設了2公里的實驗道路,開始測試動態無線充電的公交車,據稱平均傳輸功率為70kW。
聽起來很美好,但真的能推廣嗎?
實際上國內也有相關實驗路段建設,2016年廣西電網公司電力科學研究院就建成了33米長的實驗用無線充電車道,并已經成功投入使用。
2018年8月,中國電科院牽頭承擔的公司科技項目“電動汽車路段移動式無線充電系統關鍵技術及設備研制”暨“電動汽車移動式無線充電實驗路段”通過國網科技部組織的驗收。當時的實驗路段長181米,無線充電功率達到20kW,轉化率達80%,行駛速度可以超過60km/h。
總體而言,國內外的無線充電公路,都還在概念階段,短期內還未有大規模使用的可能性。
不難看出,即使是測試階段,動態無線充電主要的應用對象還是公交、卡車等有著固定運營路線的商用車輛。由于無線充電對線圈位置偏差是有范圍限制的,也就是接收器和發射器距離、以及偏差達到臨界值時,充電效率將會大幅下降。比如50cm直徑的發射器,和25cm直徑的接收器,最大偏差就是7.5cm,這對于車輛這樣大體積的移動物體而言,7.5cm精度在實際操作中很難做到。所以在實際應用中,動態無線充電可能對于公交車道上、或是廠內AGV、園區物流等短途或是封閉道路上會有更大的落地需求。
不過,這就相當于是無軌電車從燃油車過渡到動力電池儲電的電動汽車,又變回有軌電車一樣,汽車自身攜帶能源的目的就是為了讓汽車無拘束地隨意行走,無線充電道路在現有技術下,使用體驗基本上就是一種倒退。如果說作為補能的方式,在經濟性上又不及快充和換電,很難進行推廣,更何況手機無線充電至今也稱不上完全普及,依然在推廣階段。
或許當電動汽車的保有量達到一定程度,甚至是完全替代燃油車的節點時,汽車動態無線充電等技術,才會真正得到推廣的機會。
所以,“充電公路”的概念也就因此誕生了,如果可以在路上一邊充電一邊行駛,那么不就不用去充電站或換電站了?這種概念其實也并不是新鮮事,在90年代以前,國內城市中比較常見的公共汽車就是類似的概念,當時的公共汽車基本上是“無軌電車”,依靠城市空中布局的電纜,通過車上的兩根受電桿來獲取電力,供車輛運行。
現代充電公路的嘗試
早在2016年,瑞典政府與西門子合作,在耶夫勒附近的 E16 高速公路2公里長的路面上建設了一段充電公路,但依然是有線的,只是供電的線纜從天上轉到了地下。通過在車底安裝伸縮式移動充電臂,當車輛行駛至充電公路上時,充電臂會自動放下與嵌入路面的電軌接觸,進行充電。
最近Stellantis在意大利的一處無線充電高速公路試點上,完成了測試,令旗下菲亞特500車型在高速公路上以限速速度行駛。Stellantis在公路路面下鋪設了線圈系統,通過車輛上配置的特殊接收器,可以實現行駛途中的充電,或是利用無線傳輸的電力直接供應到電機上,直接驅動電動汽車。
這種技術被稱為動態無線電力傳輸(BWTP)。據官方介紹,在供電線圈部分,Stellantis建設的充電公路使用了直流電來減少能量分配過程中的功率損耗,當然,無線充電以其原理來說,必然還需要將直流電通過DC-AC逆變模塊轉換成交流電才能進行無線傳輸,到達車輛端再通過整流器轉換為直流電供電機或電池使用。
另外在降低成本方面,這套系統支持用鋁電纜,這相比于銅造價會更低,且效果不會相差太遠。同時即使在系統啟動時,人也可以不受影響地在安裝了無線充電的路面上行走。
那么關鍵的功率方面,根據依維柯集團旗下公交車在該路上的測試,測試車在超過70公里的時速下可接收75kW功率的電能。這個數據是什么水平?以目前國內搭載無線充電技術的車型為例,極狐阿爾法S搭載了7.5kW無線充,智己L7宣稱將搭載11kW無線充電(但需6000元后期選裝)。比較高的有沃爾沃在純電XC40上配備的無線充電,功率最高可以達到40kW。而這套系統的70kW,已經接近部分快充樁的充電功率了。
去年工信部發布的《無線充電(電力傳輸)設備無線電管理暫行規定(意見征求稿)》中,有對電動汽車無線充電頻率和功率進行規定,工作再19-21kHz頻段的設備,額定傳輸功率大于22kW并小于120kW;工作在79-90kHz頻段的設備,額定傳輸功率則需要小于22kW。
在更早之前,以色列公司Eletreon在2020年的時候,在瑞典鋪設了一段50米的測試道路,參與測試的電動卡車最高可以以30公里每小時的時速進行動態充電。再之后,Eletreon在以色列本土建設了2公里的實驗道路,開始測試動態無線充電的公交車,據稱平均傳輸功率為70kW。
聽起來很美好,但真的能推廣嗎?
實際上國內也有相關實驗路段建設,2016年廣西電網公司電力科學研究院就建成了33米長的實驗用無線充電車道,并已經成功投入使用。
2018年8月,中國電科院牽頭承擔的公司科技項目“電動汽車路段移動式無線充電系統關鍵技術及設備研制”暨“電動汽車移動式無線充電實驗路段”通過國網科技部組織的驗收。當時的實驗路段長181米,無線充電功率達到20kW,轉化率達80%,行駛速度可以超過60km/h。
總體而言,國內外的無線充電公路,都還在概念階段,短期內還未有大規模使用的可能性。
不難看出,即使是測試階段,動態無線充電主要的應用對象還是公交、卡車等有著固定運營路線的商用車輛。由于無線充電對線圈位置偏差是有范圍限制的,也就是接收器和發射器距離、以及偏差達到臨界值時,充電效率將會大幅下降。比如50cm直徑的發射器,和25cm直徑的接收器,最大偏差就是7.5cm,這對于車輛這樣大體積的移動物體而言,7.5cm精度在實際操作中很難做到。所以在實際應用中,動態無線充電可能對于公交車道上、或是廠內AGV、園區物流等短途或是封閉道路上會有更大的落地需求。
不過,這就相當于是無軌電車從燃油車過渡到動力電池儲電的電動汽車,又變回有軌電車一樣,汽車自身攜帶能源的目的就是為了讓汽車無拘束地隨意行走,無線充電道路在現有技術下,使用體驗基本上就是一種倒退。如果說作為補能的方式,在經濟性上又不及快充和換電,很難進行推廣,更何況手機無線充電至今也稱不上完全普及,依然在推廣階段。
或許當電動汽車的保有量達到一定程度,甚至是完全替代燃油車的節點時,汽車動態無線充電等技術,才會真正得到推廣的機會。
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