新能源汽車新熱點(diǎn):無線充電隨著煤、石油、天然氣等石化能源的不斷消耗和環(huán)境污染情況的加劇,不依賴石化能源、無污染噪聲低的電動(dòng)汽車成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要方向。近年來,世界各國均把電動(dòng)汽車作為科研攻關(guān)與政策指引的重要方向之一,汽車產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)更是掀起了一股電動(dòng)汽車的浪潮。
隨著電動(dòng)汽車的快速增長,必然會(huì)對(duì)其充電模式的快捷與方便性提出更高的要求。目前各類電動(dòng)汽車的充電方式主要以充電站、充電樁或更換電池的模式為主,而充電站或充電樁的建設(shè)速度完全無法匹配電動(dòng)汽車快速增長的需求,成為了制約電動(dòng)汽車發(fā)展的最大瓶頸之一。
無線電能傳輸技術(shù)(WPT)作為一項(xiàng)新興技術(shù),目前已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)化推廣,主要應(yīng)用于手機(jī)、電腦、隨身聽等小功率設(shè)備的充電上,而應(yīng)用于電動(dòng)汽車充電大功率無線電能傳輸技術(shù)也成為各大汽車廠商以及科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注焦點(diǎn)。電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)相比于傳統(tǒng)接觸式傳導(dǎo)充電技術(shù),在使用安全性、可靠性、靈活性、適應(yīng)性等方面具有一定優(yōu)勢(shì),方便應(yīng)用于在車庫、停車場(chǎng)、充電站等場(chǎng)所,可實(shí)施電動(dòng)汽車無人值守智能充電,市場(chǎng)應(yīng)用前景良好,也將對(duì)電動(dòng)汽車的推廣和普及起到重要作用。
無線充電的前世今生
無線充電技術(shù)并不是近年來的新興概念,早在 1890 年,物理學(xué)家尼古拉· 特斯拉(Nikola Tesla)就提出一個(gè)大膽的構(gòu)想:把地球作為導(dǎo)體,在地球與電離層之間建立起低頻共振,利用環(huán)繞地球的表面電磁波來遠(yuǎn)距離傳輸電力,并且將這一設(shè)想付諸于實(shí)踐。雖然這項(xiàng)研究最終因種種原因而終止,但對(duì)無線充電的研究并未就此而終結(jié)。在隨后的幾十年中,無線充電技術(shù)得到了不斷研究與改善,并達(dá)到了能夠真正普及推廣的地步。
2007 年 6 月 7 日,麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)在美國《科學(xué)》雜志的網(wǎng)站上發(fā)表了研究成果,團(tuán)隊(duì)利用電磁共振器和電源隔空點(diǎn)亮了一盞 2 m 開外的 60 W 電燈泡。這項(xiàng)技術(shù)最遠(yuǎn)傳輸電能距離為 2.7m,但是這表明了無線充電的可實(shí)現(xiàn)性,在一個(gè)房間里放臵一個(gè)電源,即可為整個(gè)房間的電器供電。 2009 年,日本昭和飛機(jī)工業(yè)公司展出了基于電磁感應(yīng)原理無線傳輸電力的非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)。 2010 年 9 月,日本富士通公司利用磁共振技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備無線充電。 2012 年,諾基亞發(fā)布了可使用無線充電的智能手機(jī) Lumia,無線充電正式走進(jìn)大庭廣眾的視野。
論及無線充電在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用,早在 2005 年,比亞迪就已經(jīng)申請(qǐng)了非接觸感應(yīng)式充電器專利。在 2013 年,韓國在龜尾市的一條公路上鋪設(shè)了無線充電設(shè)備,使得汽車在行駛的過程中可以進(jìn)行充電。近期,有新聞披露美國 Evatran 公司將為特斯拉提供 Plugless Power 感應(yīng)式無線充電板, Model S 將可以進(jìn)行無線充電,特斯拉所構(gòu)想的無線充電技術(shù)將率先在特斯拉電動(dòng)汽車上得到應(yīng)用。
無線充電:一種安全可靠、便捷適用的充電方式
無線充電作為一種新興的充電技術(shù),相比于目前插入式或稱接觸式的充電技術(shù)在充電站建設(shè)、實(shí)際使用、后期維護(hù)等方面均體現(xiàn)了一定的優(yōu)勢(shì):
1、空間利用率高,特別適合未來大規(guī)模集群建設(shè)。 由于無線充電設(shè)備貼近地面安裝,甚至可以埋入地下,在相同建設(shè)面積情況下,可植入的充電設(shè)備數(shù)量更多,增加了充電站空間利用率。
2、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng), 密封安裝可靠性更高。 傳統(tǒng)有線充電站模式在雨雪等惡劣天氣進(jìn)行使用非常不便,充電設(shè)備易受環(huán)境影響產(chǎn)生積塵老化等問題,后續(xù)設(shè)備維護(hù)難度高成本大。而無線充電可以采取密封安裝與無接觸使用,可在雨雪天氣下進(jìn)行使用并提高了可靠性。
3、安全性高,杜絕觸電危險(xiǎn)。 無線充電設(shè)備無外露導(dǎo)電點(diǎn),且使用時(shí)車與人都無需接觸充電設(shè)備,理論上可杜絕由于漏電產(chǎn)生的安全問題,保障人身安全。
4、使用與管理便捷,特別適合未來無人化管理的發(fā)展趨勢(shì)。 無線充電設(shè)備簡化了充電流程,可以配合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無人化管理,無需專業(yè)人員值守,將來更可以配合自動(dòng)駕駛與車聯(lián)網(wǎng),在方便了用戶的同時(shí)也降低了充電站的運(yùn)營成本。
據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì), 2015 年 12 月新能源汽車產(chǎn)銷 75877 輛和 84055 輛,同比增長 2.6 倍和 2.5 倍。 2015 年新能源汽車產(chǎn)銷 340471 輛和 331092 輛,同比分別增長 3.3 倍和 3.4 倍。其中純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷 254633 輛和 247482 輛,同比增長 4.2 倍和 4.5 倍;插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷 85838 輛和 83610 輛,同比增長 1.9 倍和 1.8 倍。根據(jù)國務(wù)院《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012―2020 年)》,到 2015 年,純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭達(dá)到 50 萬輛;到 2020 年,純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)能力達(dá) 200 萬輛、累計(jì)產(chǎn)銷量超過 500 萬輛。
假設(shè)充電設(shè)施與電動(dòng)汽車按 1:2 的比例來建設(shè),而無線充電技術(shù)滲透率為 50%。我們推測(cè),至 2020 年,我國無線充電的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到數(shù)百億規(guī)模。目前,我國的無線充電尚處于技術(shù)開發(fā)階段,國際上的大多數(shù)公司也尚處于技術(shù)布局階段,無線充電市場(chǎng)尚為一片藍(lán)海。電動(dòng)汽車的不斷普及,將推動(dòng)無線充電技術(shù)的飛速發(fā)展,顛覆現(xiàn)有充電設(shè)備市場(chǎng)格局。