無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)能否顛覆傳統(tǒng)汽車(chē)充電技術(shù)?電動(dòng)汽車(chē)能否徹底擺脫沉重電池充電模塊的束縛?電動(dòng)車(chē)發(fā)展一直受制于充電難問(wèn)題,而這一難題有望得以解決。
最近在互聯(lián)網(wǎng)上傳播著一段視頻,在諾基亞紐約新品發(fā)布會(huì)上,用戶(hù)回家后隨手把手機(jī)放在充電墊上,充電邊聽(tīng)音樂(lè)的場(chǎng)景,完全打破了傳統(tǒng)的充電概念。這款產(chǎn)品是諾基亞最新發(fā)布的Lumia920,它內(nèi)置了無(wú)線(xiàn)充電接收器,不久的將來(lái),在美國(guó)本土的香啡繽店面和倫敦希思羅機(jī)場(chǎng)都將有無(wú)線(xiàn)充電器可用。這是一件多么美妙的事情,讓你徹底擺脫了各種型號(hào)的電源、充電器以及亂成一團(tuán)的電線(xiàn)。
既然電子產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)充電,那么汽車(chē)呢?
沃爾沃:道路充電“法寶”
一個(gè)由沃爾沃集團(tuán)、法國(guó)阿爾斯通公司和瑞典能源局所聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目則正在測(cè)試有關(guān)在快速道路上為電動(dòng)汽車(chē)充電的系統(tǒng)。據(jù)悉,這一項(xiàng)目的主要內(nèi)容是在道路中鋪設(shè)兩條電纜,并允許電動(dòng)汽車(chē)在通過(guò)時(shí)進(jìn)行持續(xù)充電。沃爾沃集團(tuán)還將根據(jù)瑞典交通管理局的法律,就該目標(biāo)提出詳細(xì)提案,包括建立一個(gè)設(shè)有無(wú)線(xiàn)充電體系的路段,開(kāi)發(fā)新型汽車(chē),使其通過(guò)該路段時(shí)能自動(dòng)充電。
據(jù)記者了解,瑞典哥德堡市中心將在2015年之前建立一條300至500米的測(cè)試充電線(xiàn)路。電網(wǎng)道路系統(tǒng)能將電網(wǎng)中的能源補(bǔ)給電動(dòng)汽車(chē),使其在通過(guò)時(shí)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)持續(xù)充電,無(wú)需停下等待。該技術(shù)又名感應(yīng)充電,即能源通過(guò)道路中的設(shè)備無(wú)線(xiàn)傳導(dǎo)至汽車(chē)底部。
《汽車(chē)觀察》記者通過(guò)沃爾沃中國(guó),聯(lián)系到沃爾沃集團(tuán)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展與公共事務(wù)執(zhí)行副總裁尼可拉斯·古斯塔夫松(Niklas Gustavsson)他給予的回答是:這項(xiàng)技術(shù)有助于降低汽車(chē)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響,也同我們成為世界可持續(xù)交通領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者的目標(biāo)并行不悖。達(dá)成這一目標(biāo)需要社會(huì)和企業(yè)間的緊密合作,沃爾沃也期待同哥德堡市共同開(kāi)拓新領(lǐng)域。
尼可拉斯·古斯塔夫松還表示,沃爾沃集團(tuán)正全面而深入地研發(fā)未來(lái)技術(shù)。在開(kāi)發(fā)可持續(xù)的交通解決方案,以最大限度降低環(huán)境影響的過(guò)程中,充電道路是所要解決的一個(gè)重要問(wèn)題,其實(shí)無(wú)線(xiàn)充電已經(jīng)在無(wú)形中慢慢的融入到了我們的生活當(dāng)中,尤其在這個(gè)強(qiáng)調(diào)“低碳環(huán)保”的社會(huì),這種方便快捷的生活方式我相信會(huì)得到更多人的青睞。只要較早的把握這種趨勢(shì),我們才會(huì)更有主動(dòng)權(quán)把握時(shí)代的潮流,做科技時(shí)代的主人。
事實(shí)上,沃爾沃集團(tuán)早在去年就在自己位于瑞典H?llered的測(cè)試中心建設(shè)了一條長(zhǎng)約0.25英里的測(cè)試道路,該測(cè)試道路內(nèi)部鋪設(shè)了電纜。之后,一臺(tái)擁有集電器(current collector)的測(cè)試用卡車(chē)在經(jīng)過(guò)這段道路時(shí)會(huì)同電纜自動(dòng)展開(kāi)連接,750V的直流電將對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電,并將經(jīng)過(guò)一個(gè)車(chē)載水冷裝置。沃爾沃在一份有關(guān)這一測(cè)試的聲明中表示,為了確保安全,測(cè)試道路中的電纜只有在卡車(chē)正好在其上方通過(guò)的時(shí)候才會(huì)被激活。此前,該公司僅僅用沃爾沃FH12型柴油卡車(chē)進(jìn)行過(guò)上述測(cè)試,但沃爾沃計(jì)劃在未來(lái)使用電動(dòng)汽車(chē)展開(kāi)類(lèi)似測(cè)試。
在《汽車(chē)觀察》記者看來(lái),一個(gè)類(lèi)似的“電網(wǎng)道路系統(tǒng)”意味著未來(lái)的電動(dòng)汽車(chē)將可以完全擺脫車(chē)載沉重電池模塊的束縛,而困擾電動(dòng)汽車(chē)許久的電池續(xù)航里程問(wèn)題也將得到徹底解決。對(duì)此,沃爾沃集團(tuán)表示,“電網(wǎng)道路系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)方案將比所謂的“鋪設(shè)空中電纜”的方法更為經(jīng)濟(jì)。然而,盡管這一方案在最終實(shí)現(xiàn)后將使多方獲益,但沃爾沃專(zhuān)家表示這一項(xiàng)目目前仍有許多問(wèn)題亟待解決。比如有關(guān)汽車(chē)集電器、電動(dòng)汽車(chē)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題,道路建設(shè)、維護(hù)以及車(chē)主如何進(jìn)行付費(fèi)的問(wèn)題等。
寶馬:充電技術(shù)的效率為90%
寶馬公司計(jì)劃為旗下的電動(dòng)車(chē)型和插電混合動(dòng)力車(chē)型配備無(wú)線(xiàn)充電技術(shù),這包括了寶馬i8、i3車(chē)型和寶馬X5插電混合動(dòng)力車(chē)型。寶馬的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)與戴姆了公司聯(lián)合開(kāi)發(fā),這項(xiàng)技術(shù)使用了一個(gè)安放在汽車(chē)底板上的充電線(xiàn)圈和一個(gè)固定在地面充電區(qū)域的充電線(xiàn)圈,當(dāng)汽車(chē)停放在充電區(qū)域,兩個(gè)充電線(xiàn)圈上下感應(yīng),完成充電過(guò)程。
寶馬公司表示此項(xiàng)充電技術(shù)的效率為90%,可在三個(gè)小時(shí)內(nèi)為車(chē)輛充滿(mǎn)電量。而現(xiàn)在,采用外接電源有線(xiàn)充電的方式需在八至九個(gè)小時(shí)才能為車(chē)輛充滿(mǎn)電量。此外,無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)可以在任何環(huán)境下使用,易用性較高。此外,寶馬公司還計(jì)劃將無(wú)線(xiàn)充電狀態(tài)顯示在智能手機(jī)上,方便消費(fèi)者查看充電狀態(tài)。
本田:非接觸充電系統(tǒng)
據(jù)《汽車(chē)觀察》記者了解,本田純電動(dòng)汽車(chē)上采用的一種便捷車(chē)用非接觸充電系統(tǒng),或許可以在未來(lái)使人們免受“有電無(wú)線(xiàn)”帶來(lái)的困擾。
這種系統(tǒng)是日本著名軍工廠(chǎng)商IHI株式會(huì)社利用美國(guó)WiTricity公司的專(zhuān)利技術(shù)開(kāi)發(fā)而成的,可通過(guò)車(chē)庫(kù)地面配置的供電線(xiàn)圈及車(chē)輛底部的受電線(xiàn)圈對(duì)電量不足的純電動(dòng)車(chē)進(jìn)行充電。供、受電線(xiàn)圈間存在10cm間距,可通過(guò)線(xiàn)圈間產(chǎn)生的磁共振取代傳統(tǒng)輸電線(xiàn),使車(chē)輛充電更加便捷。
對(duì)于這種磁共振非接觸充電系統(tǒng)而言,其采用特定的共振頻率,即使供、受電線(xiàn)圈位置錯(cuò)開(kāi)或相隔一段距離,也能有效地為車(chē)輛輸送電力,經(jīng)過(guò)測(cè)算,在車(chē)輛橫向偏差在10cm以?xún)?nèi),縱向偏差在5cm以?xún)?nèi),角度偏差小于2°時(shí),系統(tǒng)仍能以80%-90%的較高效率為車(chē)輛源源不斷輸送電力。當(dāng)然對(duì)于日常泊車(chē)來(lái)說(shuō),這個(gè)精度還是比較高的,不知是否會(huì)在未來(lái)能將高效率充電范圍覆蓋到整個(gè)車(chē)位,那樣使用起來(lái)會(huì)更加便利。
豐田:充電僅需90分鐘
據(jù)《汽車(chē)觀察》記者了解,最近豐田對(duì)外宣布,他們將在日本開(kāi)始測(cè)試其汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù),該技術(shù)在未來(lái)可為純電動(dòng)車(chē)和插電式混動(dòng)車(chē)進(jìn)行充電,僅需90分鐘就可將電池充滿(mǎn)。這套技術(shù)的原理就是使用充電線(xiàn)圈制造的電磁場(chǎng)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電。豐田將充電線(xiàn)圈布置在地面停車(chē)位上,當(dāng)汽車(chē)停放在車(chē)位上時(shí),位于汽車(chē)底盤(pán)部位的充電接收器接收來(lái)自充電線(xiàn)圈發(fā)送的電力,從而開(kāi)始進(jìn)行充電。
此外豐田還優(yōu)化了自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng),當(dāng)車(chē)輛停穩(wěn)后充電接收器未對(duì)充電線(xiàn)圈時(shí),自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)會(huì)開(kāi)啟并調(diào)整車(chē)輛停放位置,將車(chē)輛上的充電接收器對(duì)準(zhǔn)充電線(xiàn)圈,避免充電線(xiàn)圈發(fā)送的電力被浪費(fèi)。
豐田正在日本本土測(cè)試該項(xiàng)技術(shù),并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化,包括如何減少對(duì)附近其他設(shè)備的電磁干擾等。
高通:跨界無(wú)線(xiàn)充電
大家都知道,其實(shí)從人類(lèi)能夠自如使用電能開(kāi)始,“無(wú)線(xiàn)充電”一直都藏在發(fā)明家的腦袋瓜里。和愛(ài)迪生齊名的特斯拉曾接受資助,在紐約長(zhǎng)島建了一座約57米高的無(wú)線(xiàn)充電塔。盡管項(xiàng)目最終以失敗告終,但一個(gè)世紀(jì)之后,無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)逐漸擴(kuò)散到了消費(fèi)電子(電動(dòng)牙刷、遙控器、智能手機(jī)等)以及汽車(chē)領(lǐng)域。不管是初創(chuàng)公司W(wǎng)iTricity、ProxybyPower還是像豐田、日產(chǎn)、沃爾沃、英特爾和三星等行業(yè)巨頭,無(wú)線(xiàn)充電領(lǐng)域已經(jīng)成為未來(lái)十年各廠(chǎng)家各顯神通的競(jìng)技場(chǎng)。
近日,在國(guó)際汽聯(lián)電動(dòng)方程式賽車(chē)(FormulaE)中,所有為賽事服務(wù)的安全車(chē)都已經(jīng)擺脫了電纜的束縛,這意味著針對(duì)電動(dòng)車(chē)的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)已經(jīng)落地,再不是“不食人間煙火”的概念噱頭。而從大賽組委會(huì)處得到的消息,從2015年開(kāi)始,參賽的電動(dòng)方程式賽車(chē)也將通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式充電。
顛覆傳統(tǒng)充電模式
關(guān)于無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的可能性問(wèn)題,《汽車(chē)觀察》記者電話(huà)采訪(fǎng)了中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院汽車(chē)電子與智能控制實(shí)驗(yàn)室王國(guó)業(yè)教授,他對(duì)記者表示,無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)將會(huì)顛覆傳統(tǒng)電動(dòng)車(chē)的充電方式,讓無(wú)線(xiàn)充電真正走進(jìn)生活。
王國(guó)業(yè)還對(duì)記者表示,無(wú)線(xiàn)充電也有非常多的優(yōu)點(diǎn):第一,無(wú)通電接點(diǎn)設(shè)計(jì),可以避免觸電的危險(xiǎn)。電力傳送元件無(wú)外露,因此不會(huì)被空氣中的水份、氧氣等侵蝕;無(wú)接點(diǎn)的存在,也因此不會(huì)有在連接與分離時(shí)的機(jī)械磨損及跳火等做成的損耗。第二,在使醫(yī)療植入裝置較為安全:在植入嵌入式醫(yī)療裝置上,可以在不損害身體組織的情況下對(duì)植入在人體內(nèi)的醫(yī)療裝置進(jìn)行充電而不需要有電線(xiàn)穿過(guò)皮膚及其他自體組織,免去感染的風(fēng)險(xiǎn)。
第三,方便:充電時(shí)無(wú)需以電線(xiàn)連接,只要放到充電器附近即可。技術(shù)上,一個(gè)充電器可以對(duì)多個(gè)用電裝置進(jìn)行進(jìn)電,在有多個(gè)用電裝置的情況下可以省去多個(gè)充電器、不用占用多個(gè)電源插座、沒(méi)有多條電線(xiàn)互相纏繞的麻煩。對(duì)于汽車(chē)領(lǐng)域而言無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)就更加方便了,不需要建立固體的充電樁,甚至行駛中都可以充電,簡(jiǎn)直是一項(xiàng)革命性的技術(shù)。
電源芯片技術(shù)壁壘難以突破
無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)發(fā)展到今天,雖然技術(shù)已經(jīng)比較成熟了,但是有些技術(shù)壁壘還是難以突破。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院汽車(chē)電子與智能控制實(shí)驗(yàn)室王國(guó)業(yè)對(duì)《汽車(chē)觀察》記者表示,無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游分別包括電源芯片、傳輸線(xiàn)圈、電感材料(行情 專(zhuān)區(qū))、模組制造。其中,電源芯片、電感材料以及傳輸線(xiàn)圈是整個(gè)無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品最為關(guān)鍵的三大零部件,不管是技術(shù)含量還是產(chǎn)品附加值都相對(duì)較高。而相比之下,模組制造環(huán)節(jié)的技術(shù)含量相對(duì)較低,與其他電子零部件的制造工藝相差不大,一旦行業(yè)啟動(dòng),國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)能夠迅速切入。
電源芯片,技術(shù)壁壘高,國(guó)內(nèi)企業(yè)滲透難度大。在無(wú)線(xiàn)充電模組中目前通常有充電管理和身份識(shí)別兩塊芯片。其中,充電管理芯片主要控制電路將輸入電源轉(zhuǎn)化為某一頻段的無(wú)線(xiàn)電信號(hào),將電能傳送給發(fā)生方。而身份識(shí)別芯片的主要作用是對(duì)接收終端的身份和狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別,從而安全高效地完成充電過(guò)程。電源芯片在大小、控制精度和穩(wěn)定性上都具有很高要求。目前只有包括高通、TI、英特爾、IDT等在內(nèi)的傳統(tǒng)IC巨頭推出了商業(yè)化的芯片方案,國(guó)內(nèi)企業(yè)在技術(shù)實(shí)力上目前還難以開(kāi)發(fā)出能夠與之競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品。此外,無(wú)線(xiàn)充電相關(guān)的核心專(zhuān)利及標(biāo)準(zhǔn)也主要控制在國(guó)外一些企業(yè)上,這也增加了國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商進(jìn)入該領(lǐng)域的難度。王國(guó)業(yè)如是說(shuō)。
在王國(guó)業(yè)教授看來(lái),線(xiàn)圈設(shè)計(jì)與制造,是國(guó)內(nèi)企業(yè)有望切入的高附加值環(huán)節(jié)。無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品的充電效率很大程度上與線(xiàn)圈的設(shè)計(jì)與制造密切相關(guān)。通常情況下,線(xiàn)圈的設(shè)計(jì)需要上下游的密切配合,并且具有很高的客戶(hù)定制化特征,因此毛利率通常較高。而其主要的進(jìn)入壁壘在于廠(chǎng)商的精密加工水平以及與上下游的銜接能力。