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邊開(kāi)車邊充電,電動(dòng)車動(dòng)態(tài)充電技術(shù)解析
文章來(lái)源:本網(wǎng)收集  上傳時(shí)間:2020-4-6  瀏覽量:2475

  充電對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)像是Bug一樣的存在,如果有一天,電動(dòng)汽車擺脫充電樁的束縛,不用到處找充電樁,充電比加油還方便那該有多好。

  看到這里大家應(yīng)該都明白今天要討論的主題了,無(wú)線充電。不過(guò)不同于停在車位里的無(wú)線充電,我們今天要討論的是邊開(kāi)車邊充電的技術(shù)。當(dāng)然了它還有一個(gè)非常學(xué)術(shù)的名稱,叫做電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電(DEVC)技術(shù)。

  想象一下,電動(dòng)汽車不用刻意充電,每天開(kāi)在路上就能充電,帶來(lái)的好處多多。首先可以給電池“減負(fù)”,因?yàn)榭梢噪S時(shí)隨地給車充電,所以大容量的電池不那么必要了,車輛的載重也隨之下降。

  其次充電再也無(wú)需等待,現(xiàn)在電動(dòng)汽車充電始終無(wú)法做到像汽油車加油一樣方便,而無(wú)線充電可以邊開(kāi)邊充,減少時(shí)間成本。最后解決了續(xù)航里程問(wèn)題,電動(dòng)汽車的續(xù)航里程被無(wú)線拉長(zhǎng),里程焦慮問(wèn)題不存在了。

  聽(tīng)起來(lái)挺天方夜譚的?其實(shí)從理論上來(lái)說(shuō),它實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不難,我們先來(lái)了解一下它的原理。

  一、無(wú)線充電是怎么回事?

  還是從無(wú)線充電說(shuō)起。我們知道無(wú)線充電靠的是電流和磁場(chǎng),電和磁這對(duì)相愛(ài)相殺的CP,經(jīng)常在一起搞事情。

  1819年,丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特觀察到一段導(dǎo)線上如果通有電流,四周就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn),將導(dǎo)線圍成環(huán)狀,甚至繞成線圈,產(chǎn)生的磁場(chǎng)將會(huì)更強(qiáng)、更集中,這稱為電流磁效應(yīng)。

  1831年法拉第發(fā)現(xiàn),如果讓一塊磁鐵或其他的磁場(chǎng)來(lái)源靠近一段沒(méi)有電流的線圈,線圈上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,這稱為電磁感應(yīng)。

  那么如何讓電和磁發(fā)生作用,穩(wěn)定地給我們輸出電流呢?

  我們需要兩個(gè)線圈,把一個(gè)線圈通上電,那么這個(gè)線圈周圍就有了磁場(chǎng);接著我們將另一個(gè)線圈靠過(guò)去,那么這個(gè)線圈就有了電流。電流引導(dǎo)到電池內(nèi),就可以完成無(wú)線充電了。

  運(yùn)用到汽車領(lǐng)域,這就是電磁感應(yīng)式無(wú)線充電。

  我們給位于地面的線圈通上交流電,隨著電流大小和方向的改變,線圈周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向也不斷改變,形成一個(gè)交互磁場(chǎng)。這時(shí)車輛底盤(pán)的線圈就處在一個(gè)不斷變化的磁場(chǎng)中,線圈內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交互電流,通過(guò)一系列電路整流后,實(shí)現(xiàn)給電池充電。

  二、被逼出強(qiáng)迫癥的無(wú)線充電

  電磁感應(yīng)式無(wú)線充電是各大汽車公司在研究無(wú)線充電初期比較喜歡采用的技術(shù)。

  奔馳、奧迪、沃爾沃等汽車公司都曾經(jīng)研究出一批電磁感應(yīng)無(wú)線充電的車型。

  在停車位上會(huì)有個(gè)長(zhǎng)得像是墊子一樣的東西,其實(shí)它是一個(gè)初級(jí)線圈,用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)??捎糜跓o(wú)線充電的車輛底盤(pán)也會(huì)有一個(gè)線圈,我們稱之為次級(jí)線圈,用來(lái)產(chǎn)生電流。

  不過(guò)電磁感應(yīng)式無(wú)線充電有一個(gè)很大的弊端,那就是距離。這種技術(shù)想要產(chǎn)生電流,兩個(gè)線圈必須“嚴(yán)絲合縫”地相對(duì),一旦發(fā)生偏差,電流就不會(huì)產(chǎn)生。

  所以這樣的技術(shù)往往需要搭配精準(zhǔn)的自動(dòng)泊車技術(shù),要讓車輛正好停在無(wú)線充電的墊子上方。

  聽(tīng)起來(lái)就覺(jué)得很麻煩是不是?這是要讓人人都練成處女座加強(qiáng)迫癥的節(jié)奏。

  于是,科學(xué)家們就研究另一種無(wú)線充電技術(shù),那就是磁場(chǎng)共振無(wú)線充電。我們知道當(dāng)兩個(gè)物體采用相同的振動(dòng)頻率,或者說(shuō)在一個(gè)特定的頻率上共振,它們就可以交換彼此的能量。

  磁場(chǎng)共振,就是初級(jí)線圈產(chǎn)生一個(gè)以固定頻率振動(dòng)的磁場(chǎng)即諧振磁場(chǎng),然后讓次級(jí)線圈磁場(chǎng)的振動(dòng)頻率與之相同,產(chǎn)生共振,最終實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。

  2007年,麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)一個(gè)電磁共振器成功點(diǎn)亮了一個(gè)2m開(kāi)外的60W燈泡。

  在汽車領(lǐng)域,豐田在2012年就做過(guò)實(shí)驗(yàn),在一輛插電式混合動(dòng)力的普銳斯上,增加了一個(gè)可按照一定頻率振動(dòng)的次級(jí)線圈。停車位上有一個(gè)諧振磁場(chǎng),當(dāng)它們都按照相同的頻率振動(dòng)時(shí),次級(jí)線圈就能將諧振磁場(chǎng)的電流轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)。

  這個(gè)無(wú)線供電系統(tǒng)的輸出功率為2kW。使用頻帶是在國(guó)際上取得共識(shí)的85kHz,電力傳輸效率約為80%。

  在這個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中,地面的諧振磁場(chǎng)與車輛底部的次級(jí)線圈的距離約為15cm左右。水平錯(cuò)位的最大允許范圍是一條輪胎的寬度(20cm左右)。

  高通也曾經(jīng)推出過(guò)無(wú)線充電系統(tǒng),名為Halo,不過(guò)也停留在靜態(tài)無(wú)線充電。

  采用磁共振效應(yīng)實(shí)現(xiàn)地面充電墊與電動(dòng)車充電板之間的能量傳輸,這套充電系統(tǒng)功率可達(dá)20kW,充滿85kWh的特斯拉MODEL S P85的電池組大約需要5h。

  三、讓電動(dòng)汽車動(dòng)起來(lái)

  如果將充電墊或者說(shuō)是諧振磁場(chǎng)放到道路里,那么車輛就可以實(shí)現(xiàn)邊跑邊充電了,從此告別充電樁。

  在今年5月份的時(shí)候,高通在巴黎使用一臺(tái)雷諾全電動(dòng)的Kangoo廂式貨車完成了動(dòng)態(tài)無(wú)線充電道路測(cè)試。

  兩輛電動(dòng)汽車按照不同速度,行駛在這條100m長(zhǎng)的道路上,同時(shí)完成了充電。測(cè)試中,Kango測(cè)試車的時(shí)速達(dá)到100km/h,最大充電功率能達(dá)到20kW。

  高通建設(shè)的這條長(zhǎng)100m的道路測(cè)試包含4塊能量供給單元,每個(gè)單元負(fù)責(zé)25m道路的電量供應(yīng)。同時(shí),每25m長(zhǎng)的能量段擁有與14個(gè)子模塊,內(nèi)含線圈和能量轉(zhuǎn)換電路。

  至于成本問(wèn)題,雷諾、法國(guó)電力公司和法國(guó)北部高速公路公司的一項(xiàng)研究指出,建設(shè)動(dòng)態(tài)充電道路的成本為400萬(wàn)歐元/km(雙車道),價(jià)格可以說(shuō)是相當(dāng)昂貴了。

  如此“金貴”的道路看來(lái)只能先在公交道上普及了。在韓國(guó),韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)就在南部龜尾市的火車站建設(shè)了一條12km長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)充電道路,跑在上面的電動(dòng)公交車就是利用磁場(chǎng)共振實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電。

  說(shuō)完了國(guó)外,我們國(guó)家在無(wú)線動(dòng)態(tài)充電上的研究也不落人后。比較知名的有中興通訊,目前已經(jīng)在重慶、湖北等地展開(kāi)無(wú)線充電示范線的測(cè)試。

  無(wú)線動(dòng)態(tài)充電目前還處在研究狀態(tài)中,離大面積普及還有很長(zhǎng)的一段距離。隨便一想就有一大堆問(wèn)題還沒(méi)有解決,比如車輛的兼容性能否一致,道路是開(kāi)放的還是封閉的,公路的電流能否負(fù)荷多輛車進(jìn)行充電?另外還有道路的監(jiān)測(cè)和養(yǎng)護(hù)。這些都是無(wú)線動(dòng)態(tài)充電的攔路虎,不過(guò)科技總是在不斷發(fā)展的,相信科技的力量,充電的難題總會(huì)解決。電動(dòng)汽車邊開(kāi)邊充電絕對(duì)不是癡人說(shuō)夢(mèng)。

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2019-05

氫燃料電池是比純電動(dòng)更好的解決方案嗎?

有人說(shuō),上一個(gè)風(fēng)口是共享單車,現(xiàn)在的風(fēng)口是氫燃料電池。江山代有風(fēng)口出,各領(lǐng)風(fēng)騷沒(méi)幾天。共享單車熱潮過(guò)后留下的是一地雞毛,待高燒退卻,氫燃料電池又將如何收?qǐng)觯?/dd>

19

2019-07

電動(dòng)汽車的超級(jí)碗廣告

奧迪這次花了大錢在宣傳電動(dòng)汽車了,在Super Bowl上面做了這個(gè)廣告。以之前Super Bowl每30秒的廣告費(fèi)用需要500萬(wàn)美元,奧迪的60秒的廣告1000萬(wàn)美金出去了。

13

2019-11

你看過(guò)幾何A的“黑暗”系列嗎? 楓葉

在開(kāi)始入冬的季節(jié),太陽(yáng)落山的時(shí)間越來(lái)越早,經(jīng)常是下班的時(shí)候天已經(jīng)完全黑了。一個(gè)人駕駛著我的幾何A行駛在回家的路上,難免有些孤單的氛圍。還好有幾何A陪伴我在車水馬龍中前行,甚是溫暖。

我說(shuō)的溫暖可不止身體上的溫暖,幾何A的環(huán)保內(nèi)飾不似皮質(zhì)內(nèi)飾發(fā)涼,冬天坐進(jìn)來(lái)完全沒(méi)有涼意,整個(gè)車內(nèi)也感覺(jué)溫暖了起來(lái)。即使開(kāi)空調(diào)也不會(huì)耗多少電,耗電量經(jīng)過(guò)這些天檢驗(yàn)差不多在百公里在12kwh或13keh左右。

幾何A帶給我的溫暖還有陪伴上的溫暖,夜晚的幾何A全觸控中控臺(tái)比白天更加具有科技感,“你好幾何”的語(yǔ)音交互可以識(shí)別我說(shuō)的話并執(zhí)行操作,人機(jī)交流更加科技感、人性化,有一種被陪伴的溫暖。還有7種顏色的氛圍燈,今天選藍(lán)色的心情。

在路上,有幾何A的陪伴,回到家,有家人的關(guān)心,NICE。

14

2019-08

【干貨】PPT詳解 | 鋰離子電池和電池材料全面總結(jié)

說(shuō)明:本文來(lái)源鋰電前沿文中觀點(diǎn)僅供分享交流,不代表本公眾號(hào)立場(chǎng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處,如涉及版權(quán)等問(wèn)題,請(qǐng)您告知,我們將及時(shí)處理。

26

2018-06

國(guó)能汽車將推智能電力公路 可減少90%充電樁數(shù)量、80%電池用量

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25

2019-07

一周熱點(diǎn)

上半年新能源汽車產(chǎn)量63.8萬(wàn)輛;Model 3最高降價(jià)3.4 萬(wàn)元;雷諾與江鈴正式成立合資公司

13

2019-11

簡(jiǎn)約不簡(jiǎn)單 幾何A是如何一鳴驚人?

在領(lǐng)克的豐功偉績(jī)下,作為吉利的又一全新品牌——幾何自誕生以來(lái)就已經(jīng)備受矚目。關(guān)注度高自然是好事,但同時(shí)帶來(lái)的也是更多的壓力。作為幾何品牌的開(kāi)山之作,幾何A將會(huì)給出什么樣的成績(jī),才能不負(fù)眾望呢?

29

2019-04

瑞典將建世界第一條無(wú)線充電公路

瑞典交通管理局宣布,將在瑞典修建一條動(dòng)態(tài)無(wú)線充電道路,車輛在該路上行進(jìn)時(shí),可邊走邊充電。
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