汽车无线充电难普及 取代充电桩暂无望?
近日,关于无线充电的重磅新闻不断,国际通信巨头高通联手奔驰将在2017年推出配套无线充电设施的新能源车、特斯拉也在稳步推进无线充电的研发。随着多家巨头的布局,无线充电似乎从之前的黑科技逐渐被人们所接受。
巨头布局 汽车无线充电市场存商机
早在几年前,无线充电技术在消费类市场就表现出巨大的潜力,许多电池供电型便携式设备均能受益于这种技术。随着多家巨头的布局,无线充电技术开始在电动汽车领域频繁亮相。
国内无线充电桩龙头中兴从2012年开始无线充电产品研发,目前已打通了芯片、设备、运营等相关层面。今年8月,中兴通讯宣布将旗下新能源汽车项目落户金湾,建立新能源汽车总部基地,从事新能源汽车研发、设计、生产制造等,同时,该新能源汽车项目将选择大功率无线充电技术作为创新方向。
万安科技也正在积极布局无线充电业务。该公司公告称,公司入股美国Evatran公司获得无线充电的核心技术,布局电动车无线充电领域。Evatran是一家专业从事大功率无线充电系统技术研究及充电产品设计、制造的公司,是电动车大功率无线充电系统的制造商和供应商。
从国外车企的情况来看,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。
特斯拉作为当今电动汽车厂商中的佼佼者,不仅旗下车型在续航里程与性能上走在了行业前列,更在车辆智能辅助驾驶、快速充电等科技、配套设施方面为其他厂商树立了榜样。据了解,特斯拉与Evatran展开合作,研发出了一套专属特斯拉ModelS的无线充电技术,这套无线充电系统的充电功率可达7.2千瓦,每小时为Models充入的电量可以提供32公里的续航里程。
近日,在香港举行的2016电动方程式锦标赛上(Formula E),具有无线充电功能的宝马i8再一次作为了比赛安全车,这是连续第三年,高通的无线充电技术Halo在Formula E大赛上被采用,也展示了该技术越来越成熟的商业化特征。近期,高通又和全球领先的汽车座椅与电气系统供应商LearCorporation签订电动汽车无线充电许可协议。
越来越多的企业的产业布局与技术创新和突破为无线充电发展提供契机,有利于推动产业尽快形成规模。但就短期来看,大多数企业认为这一技术仍需要一个很长的探索过程。
深圳市英威腾电气股份有限公司研发硬件经理李适如认为,无线充电技术是未来的一个发展趋势,假如这个技术实现了突破且能应用到家用上,这将是一个很大的商机。但是从技术层面来讲,这个技术还是很不成熟的,仍存在一个很大的提升空间。
易事特集团股份有限公司研发总监梁云龙也表示,从长远来看,汽车无线充电市场前景较好,但目前这个阶段,它的成本较高,而且没有明确的标准体系。此外,在充电安全方面也存在缺陷。[page]
技术存短板 安全需解决
今年4月,美国能源署网站上公布了一项新型无线充电技术,可实现20kW的充电功率,是目前充电桩的3倍左右,有望替代传统充电桩成为电动汽车的基础充电设施。
美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)近日在田纳西州与丰田、思科系统、Evatran及克莱姆森大学国际汽车研究中心合作展示了新型无限汽车充电技术,测试车型为丰田RAV4(10kW小时电池),充满80%电量仅为18分钟,100%电量则为30分钟。ORNL表示,目前已经开始50kW系统的研发,如果成功,一般电动汽车的快速充电操作仅需7分钟。
针对这项新型充电技术,大部分行业人士均认为这暂且还只是一个噱头。李适如表示,现在这项技术是否成熟还无法确认,还需要依靠终端用户的应用情况来检验。但任何一个新产品的推出,或多或少都会存在些缺陷。安登利电子(深圳)有限公司业务经理陈峰也表示,这一传输效率在实验室环境下实现是很正常的,但要看它能否大规模的推广。
深圳欣锐特科技股份有限公司总经理助理、项目总监张晨认为无线充电速度可达到有线充电桩3倍是一个伪命题。有线传导式充电技术的关键组成部分分别为车载慢充,车载快充,地面慢充,地面快充。而地面快充与车载快充分水岭一般从10kW-20kW开始。大于这个功率都属于地面快充装置。从40kW到50kW,再到150kW的超级快充,因此快充装置它是分档位的。如果拿最低功率的有线传导充电桩和最高功率的无线充电桩进行对比是没有意义的。此外,张晨从电力电子技术的理论角度谈到,受制于转换效率引起的发热量差异,同等级的无线充电桩的充电速度只能无限接近有线传导的充电速度,从原理上来说所谓的超过是无法实现的。
在谈到汽车无线充电技术迟迟未爆发的原因时,梁云龙称,电磁兼容是目前消费者最关心的问题,也是无线充电需要解决的技术瓶颈之一。大功率用无线充电设备运行时,会对周围的生物和电子设备产生影响,甚至会危害人体健康。利用封闭的自动智能化车库安装无线充电设备是解决电磁兼容比较好的途径,但这也会产生不菲的成本。
除传输效率及电磁兼容外,标准不统一也屡屡被提起。李适如表示,目前无线充电的标准还未得到完善,这需要国家制定非常详细的标准,但是这个标准的更新和完善还需要经过市场的验证,这需要一段时间。
不过值得庆幸的是,《电动汽车无线充电系统特殊要求》、《电动汽车车载充电机和无线充电设备之间的通信协议》等三项国家标准的制定已于8月正式启动。国内汽车无线充电龙头企业,中兴通讯、万安科技、中海阳已成为无线充电国标的起草单位。[page]
能否取代现有充电桩?
尽管无线充电桩受技术制约,普及尚需时日,但它早已显现出众多优势。首先,充电设备占地面积小,且在相同的占地面积下,相比于传统的充电桩充电,使用无线充电可以提升充电的电动车数量,增大空间利用率,减少土地成本;另外,无线充电在硬件方面的标准更容易统一,充电便利性高。
国家能源局副局长郑栅洁表示,充电桩国家标准发布以后,要对存量也就是现有充电桩进行全面改造。另外也要加强一些新技术,比如像无线充电标准的研究等。分析人士指出,
这意味着无线充电技术有望被引入到有线的充电桩中。那么,无线充电是否有取代目前充电桩的可能?
针对这一问题,行业人士表示还需观望。李适如认为这与国家的扶持有很大的关系,如果国家能在资金、政策方面给予扶持,这对技术的发展会起到一个极大的促进作用。
张晨谈到,充电桩建设涉及到基础建设。牵涉到电网,物业,土地等方方面面复杂因素。而基础建设的大方向一旦定下来,会有大量前续准备工作。不可能在短期内大面积替换和朝令夕改,因此何时能取代这个问题并没有一张确定的时间表。张晨认为目前充电设施建设的起步布局不足,无线充电能否趁此时机赶上是目前唯一的机会,若赶不上,无线充电则可能被迫走向定制化的市场而无法实现普及并替代有线充电桩市场。
梁云龙则从电子变压器制造的角度考虑问题,他提出,无线充电的功率做到太大并没有实际的意义。无线传输的实现需要依靠两个线圈,功率越大,那么线圈的体积越大,重量也越重,但是现在的电动汽车都在要求减重。梁云龙认为,就乘用型电动汽车来讲,传输功率在3kW-30kW之间就足够。
国内磁材具优势 一致性需提高
无线充电产业链从上游到下游分别包括电源芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造,以及整体性的方案设计。其中方案设计和电源芯片壁垒高,被国外巨头高通、英特尔、IDT 等垄断,国内企业竞争优势有限。但有分析师认为,国内在特定的磁性材料以及模组制造商具有明显优势。
陈峰十分赞同这一观点,他认为目前国内的磁性材料行业已非常成熟,国内的产品已基本可以达到国外的水平。另外,陈峰提到国内企业最大的优势就是制造,技术上也可与国外齐平,而且成本更低。梁云龙以电机为例,提到在电机中加入稀土材料能够提高电机的性能和效率,而中国又是稀土资源大国,这就是一大明显优势。
李适如认为,中国是一个资源大国,国内企业有很明显的成本优势,但是对于国内的磁性元器件来说,单品的性能基本能达标,但是批量生产的稳定性和可靠性还有待提高。
从短期来看,电动汽车无线充电模式还需要消除消费者在辐射安全方面的顾虑,同时,在商业模式方面,需要经过一个探索的过程;但从长期来看,无线充电充电设备占地小、充电便利性高,同时避免了接口的不兼容问题。汽车无线充电若能出现完美的解决方案克服现有问题,那么这将成为今后的一大发展趋势。
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