汽车尾气是城市pm2.5的重要来源之一,因此近年来国家和北京市一直在大力推动新能源汽车发展。但是“充电难”是制约其发展的关键问题。而电动汽车的无线充电技术具有占地少、随停随充、安全方便等优势,能克服传统插电式充电“可能发生打火使其充电功率受限”的缺点,还能拓展成行车充电模式,大大减小车载电池容量,因此成为国际上电动汽车的重要发展方向。
据介绍,无线汽车充电的优势之一是,可以直接利用现有开放式停车场甚至马路边车辆暂定区域进行就地改造,可无需专门新征土地。大幅度降低充电站普及建设的难度与投资,建设周期亦大幅度缩短,同样基建投资可以建设十倍以上的充电位。
出于设备防损与人员安全考虑,修建大功率有线充电站需要单独占用土地资源。为了提高充电站利用率和经济性,选址优选在人口密集的城市核心城区(一个都市充电场站至少2000万人民币投资)。现在在人口密集的城市核心城区已经越来越难找到合适的地块。有线充电方案长期面临征地面积大,征地困难,建设周期长,投资额度高的难题。
目前国际名企在这方面已经有了成熟技术,高通去年将旗下Halo无线充电技术应用于电动方程式赛车,很快要推广至商用车,计划实现“边行驶、边充电”;丰田去年对无线充电系统启动了实证实验;德国博世更是已经有了汽车无线充电的成品在销售。
记者了解到,中科院电工研究所历时三年时间,基于多线圈耦合中距离无线充电技术研制的“3.3kW无线充电系统”已成功在北汽E150EV电动汽车上装车应用。这项国内处于领先地位的技术无疑将给因充电难而推广缓慢的电动车市场注入新的力量。
电工所车用能源系统及控制技术研究部主任王丽芳告诉记者,该系统由高频电源、地面发射线圈,车载接收线圈、车载充电机和车载人机交互系统构成。在充电系统接通220V电源后,用户只需将安装在汽车尾部的车载接收线圈装置通过人机交互系统的指示与安放在地面上的发射装置对准,就可以开始充电。
系统的传输距离20厘米,最长感应距离可达50厘米,最大传输功率3.3KW,整体最大传输效率90.5%。而且,3.3KW的输出功率可在6个小时内完成充电,而30KW的高功率版本只需半小时就可以充满,充电速度比充电桩还略快;90%以上的充电效率让其充电的电费成本和充电桩基本相同。
在研发过程中,王丽芳带领的团队克服了电磁场易被汽车底盘的金属隔断等诸多难题,对系统进行了不知多少次改进。这项技术今年有望在北京投入示范应用,初步选择在亦庄用于公共租赁的北汽E150电动车上试运营,今明两年将达到20辆。“到2020年无线充电技术会在电动汽车领域得到大范围应用,到2030年就能与有线充电平分市场。”王丽芳自信地说。
无线充电设备采用全地埋的充电方式,全过程自动化无需人工干预,亦减少了设备防盗防损的风险,充电相关的认证鉴权、启停、过程安全监控、电费计量等所有工作都自动完成,完全剔除与之相关的人工成本,提升电动汽车运营的整体经济效益。
而有线充电站集中充电方式通常需要人工介入,插拔高压充电抢和在车辆充电完成后腾挪车辆。考虑充电站的设备防盗防损与人员安全,需要安排专业人员进行7×24小时管理,增加了额外的人力及管理维护成本。
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