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全球电动汽车无线充电技术哪家强?14家厂商比拼

原标题:全球电动汽车无线充电技术哪家强?14家厂商比拼

停车即充,无需人工,快速方便……北京市目前正在研究在部分微循环公交车上采用无线充电系统。除北京外,郑州、云南等地也即将引入无线充电技术,而成都、襄阳等地已开通无线充电运营线路......无线充电技术离我们的生活越来越近。

从国外车企来看,特斯拉、沃尔沃、奥迪、宝马、奔驰等传统汽车都已经开始研发或测试旗下电动车的无线充电系统。全球通讯以及IT界的新贵们也将“触角”伸向了电动车无线充电的新领域。

在无线充电的规划和静态还是动态充电的选择上,国内外车企则各有不同。

中兴通讯

技术成熟指数:★★★★(最高五星)

中兴在无线充电领域已经耕耘多年,通过产学研合作,于2013年启动产品开发,并于2014年9月推出了成熟的产品和方案。中兴的无线充电方案实现了从“金属介质接触导电”向“电磁感应非接触无线输电”转变,充电过程简单,可靠性高,维护成本低;充电设施埋于地下,对建设场地要求低,而且不惧水淹、积雪、泥泞、砂石和粉尘等。

中兴通讯无线充电技术

目前,中兴通讯无线充电技术已在部分城市实现商用。2015年1月,成都1058路微循环无线充电公交正式投运;2014年12月,中兴通讯与宇通客车签署了无线充电技术的战略合作协议;10月,中兴携手蜀都客车发布全球首个无线充电城市微循环公交解决方案;9月,中兴通讯与东风汽车在襄阳启动全球首条无线充电公交商用示范线。

比亚迪

技术成熟指数:★★★★

比亚迪早在2005年12月就申请了非接触感应式充电器专利。在2014年7月卖给犹他大学一辆40英尺的纯电动巴士,这款巴士就装配着最新的WAVE无线充电垫。

重庆大学

技术成熟指数:★★

重庆大学自动化学院自2002年开始研究给汽车充电的“大功率无线电能充电传输装置”。目前该项技术已经成熟,但要广泛推广运用,还需要等待电动汽车的普及和技术的产业化,这项技术与现在的充电装置比,价格要略高,但充电快,安全性、灵活性也更高。该技术也为电动汽车的大范围使用扫清了障碍。

科陆电子

技术成熟指数:★

科陆电子公司在新能源汽车有线充电技术基础上,正研发类似中兴通讯无线充电系统。科陆电子储能事业部总经理桂国才称,“目前公司的无线充电系统正处于技术开发阶段,未来会根据市场的需要推出相应的产品。”科陆电子目前已与包括一汽在内的多家客户展开紧密合作,开发差异化产品,满足客户需求。

奥迪

技术成熟指数:★★★★

针对无线充电中存在的传输效率问题,奥迪提出了一个不同的解决方案,他们开发出了一种可升降的无线充电系统,其最大的特点就是可以让供电线圈更靠近车辆底部的受电线圈,实现了超过90%的电力传输效率,这种方式能够让一些高底盘的SUV在充电时保证更好的充电效率。

奥迪的无线充电技术仅需要用户将停车位上安置一块配置线圈和逆变器(AC/AC)充电板,并连接至电网,当车辆停在电板上时,充电过程会自动开启。

这种充电的原理是充电板内的交变磁场将3.3千瓦的交变电流感应至集成在车内次级线圈的空气层中,实现电网电流逆向并输入到车辆的充电系统中。当电池组充满电时,充电将自动中止。感应式无线充电所需的充电时间与电缆充电所需的充电时间大致相同,而且用户可以随时中断充电并使用车辆。奥迪的无线充电技术效率超过90%,不受譬如雨雪或结冰等天气因素的影响。同时,交变磁场只有当车辆在充电板上方时才会产生,并且不对人体或动物构成伤害。未来利用感应线圈的充电原理,奥迪电动汽车不仅可以在驶入车位后自动开始充电,甚至可以在设有感应线圈的公路上,一边行驶一边充电。

沃尔沃

技术成熟指数:★★★★

沃尔沃公司近日完成了电动车载无线充电系统测试,技术人员成功通过一块铺设在地面的无线充电基座为一辆搭载嵌入式感应线圈的C30电动汽车完成了充电,而且速度非常快,整个充电过程仅用时2.5小时。

另外,沃尔沃联合法国阿尔斯通公司和瑞典能源局,正在测试在快速道路上为电动汽车充电的系统。这一项目的主要内容是在道路中铺设两条电缆,并允许电动汽车在通过时进行持续充电。沃尔沃集团在去年就在自己位于瑞典Hallered的测试中心建设了一条长约0.25英里的测试道路,该测试道路内部铺设了电缆。之后,一台拥有集电器(current collector)的测试用卡车在经过这段道路时会同电缆自动展开连接,750V的直流电将对车辆进行充电,并将经过一个车载水冷装置。沃尔沃集团表示,“电网道路系统”的设计方案将比所谓的“铺设空中电缆”的方法更为经济。

已利用EV“LEAF”等车型完成试制

特斯拉

技术成熟指数:★★★★

在19世纪90年代,尼古拉˙特斯拉发明了“特斯拉线圈”,能够通过空气传播电力,开启了无线式电力传播的时代。在“2011年国际消费电子展”上,美国安利公司旗下子公司富尔顿创新公司展示了无线充电技术,并推出了世界上第一辆无线充电的特斯拉汽车。目前,特斯拉希望能在各个大城市中建立起一张张相互连接的充电网,以解决电动车很容易出现的电力不足问题。

在19世纪90年代,尼古拉˙特斯拉发明了“特斯拉线圈”,能够通过空气传播电力,开启了无线式电力传播的时代。在“2011年国际消费电子展”上,美国安利公司旗下子公司富尔顿创新公司展示了无线充电技术,并推出了世界上第一辆无线充电的特斯拉汽车。目前,特斯拉希望能在各个大城市中建立起一张张相互连接的充电网,以解决电动车很容易出现的电力不足问题。

日产

技术成熟指数:★★★

日产汽车曾向新闻媒体公开展示了“HYPER mini”和“LEAF(聆风)”的无线供电系统实验。展示车辆设想采用的系统最大输出功率为3.3kW。以240V的电压充满需要8小时。地面线圈设置在车主自家的停车场,而非公共场所。

为防止地面线圈与车辆线圈错位,车辆配备有基于环视监视器的自动泊车系统,只要在导航仪系统中预留泊车车库的位置,进入车库后,自动泊车系统就会自动启动。

配备无线供电功能的丰田“普锐斯PHV”

丰田

技术成熟指数:★★★

丰田为实现电动汽车无线供电的实用化,已于2014年2月开始在爱知县丰田市开展验证实验。该公司以插电式混合动力车(PHEV)“普锐斯PHV”为原型,开发出了配备磁共振式无线供电系统的汽车。无线供电系统的输出功率为2kW。使用频带是已经基本作为国际标准取得共识的85kHz频带。电力传输效率约为80%。

丰田表示,“在验证实验中,(地面上设置的)供电线圈与(车辆底部设置的)受电线圈的距离(线圈间距)约为15cm左右。水平错位的最大允许范围是一条轮胎的宽度(20cm左右)。前后方向利用车载导航仪的辅助,基本不出现错位”。

飞度EV测试磁场共振式无线充电技术

本田

技术成熟指数:★★

本田公司于2014年6月16日公开了配备无线供电系统的“飞度EV”实验车辆。该车是正在埼玉县埼玉市实施验证的智能住宅(新一代节能住宅)项目的一环。实用化将力争于2016年实现。

飞度EV的特点是结合了自动泊车系统。通过采用基于自动驾驶的精确泊车系统,“可使车辆以纵向±5cm,横向±10cm的精度,在供电线圈上方自动泊车”(本田)。能够使电力传输效率保持在80~90%。

宝马、奔驰

技术成熟指数:★

宝马和奔驰也宣布开始联合发展无线充电技术,奔驰和宝马合作研发的无线充电技术包含两个部分,一个是汽车底盘安装的线圈,另外一个是内置线圈的地板,当汽车开到充电地板上时,就能实现无线充电。奔驰已经在S级上测试这项技术,而宝马则把这项技术应用到混合动力车i8上。目前的充电时间不到两个小时,双方的下一步合作目标是进一步降低充电时间。

高通Halo电动车无线充电技术

高通

技术成熟指数:★★★★

高通Halo采用的是磁共振感应技术,地面充电板和电动车充电板之间进行能量传输后,转化为电池电能并储存起来。这些充电基板可以安装在车库、车道上,甚至还能够掩埋至路面表层,因此,除了充电效率高之外,车主可充分利用停车间隙完成充电。目前高通的Halo无线充电装置共有三款,其中额定功率分别为3.3kW,6.6kW和20kW。前两种产品需要整夜充电而后者可以在半小时内将电动车充满。这有点类似特斯拉的超级充电站,其中Model S通过线缆连接后可在75分钟内充满(或者40分钟充到80%)。

KAIST于2009年2月发表的、作为第一代OLEV的高尔夫球车

KAIST

技术成熟指数:★★★

韩国政府研究机构韩国科学技术院(KAIST)。KAIST,正以今后5年内为目标全力开发1MW级别的行驶中充电技术。

KAIST早在6年多以前就已开始开发可在行驶中充电的系统“OLEV:On-Line Electrical Vehicle”。2009年2月在KAIST设施内进行了高尔夫球车的实车行驶实验,然后同年6月对大型巴士、同年7月对SUV(多功能运动车)进行了实车行驶实验。同年12月制造了4辆大型巴士,开始在研究所内运行。

在2015年3月20日研讨会上,KASIT核能与量子工程学教授ChunT. Rim自信地表示:“目前正在开发第五代OLEV。输出功率达到100kW。即使道路内配置的送电轨(线圈)与车辆的受电圈离开有20cm,也可实现超过80%的电力传输效率。”

witricity

技术成熟指数:★★

witricity公司研发了能够隔空充电的电动汽车充电器。那是个放置在车库地上的半米宽的板子—从上面开过去,汽车就开始充电了。而另一家新创公司富尔顿科技公司发明的技术,可以穿透几厘米厚的大理石或车库地板给电动车无线充电,这样在铺设时更加隐蔽美观。

从国内企业来看,比亚迪、中兴通讯、重庆大学、科陆电子等企业已研发或正在研发无线充电技术,其中中兴通讯的无线充电技术已进入商业化运营阶段。从国外车企来看,奥迪、沃尔沃、日产、丰田、本田、宝马、奔驰等的充电技术已对车辆完成了试验,本田的目标是2016年实现实用化。

三种无线充电方式

首先是电磁感应式

电磁感应——初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈钟产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。

其次是无线电波式

基本原理——类似于早期使用的矿石收音机,主要有微波发射装置和微波接收装置组成,接收电路,可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。

最后是磁场共振

原理——由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量。

目前,阻碍无线感应式充电技术大规模运用的瓶颈主要是对于辐射的担忧,因为无线充电会产生强大的磁场。当人或动物位于电动车和充电装置之间时,有可能带来电磁伤害。另外,缺乏统一标准和传输效率问题也是阻碍其发展的瓶颈。

但是无线充电市场空间广阔,普及程度或比肩wifi。虽然如此庞大体量的市场是无法在短时间内实现完全替代的,但是正如同当年无线网络替代有线,手机替代固话,触屏替代按键一样,科技的进步是无法阻挡的。随着时间的推移,五年十年,无线充电技术必然会在生活中如影随形、无处不在。

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犹他大学 桂国才 ac/ac 沃尔沃公司 c30
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