无线充电公路这么优秀,为何还没普及?
扫描二维码
随时随地手机看文章
无线充电技术(Wireless charging technology;Wireless charge technology ),源于无线电能传输技术,可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。
小功率无线充电常采用电磁感应式,如对手机充电的Qi方式,但中兴的电动汽车无线充电方式采用感应式 [1] 。大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,并同时供其本身运作之用。
由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量,两者之间不用电线连接,因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。
1 月 4 日消息,Wireless Power Consortium(WPC)今天宣布,下一代 Qi 无线充电标准将会整合苹果 MagSafe 磁性充电功能。Qi2 是一个新的统一的无线充电标准,它建立在苹果公司提供的 MagSafe 充电技术之上。
Qi2 将会整合 Magnetic Power Profile,这意味着未来像三星、OPPO 等厂商推出的无线充电面板都会使用苹果 MagSafe 技术。该技术目前已经在 iPhone 12 系列及后续机型中提供。
WPC 表示,Qi2 引入 Magnetic Power Profile 可以确保手机和其它以电池为动力的移动产品与充电器完美对接,以提高能源效率和加快充电。Qi2 将允许使用现有平面对平面设备(flat surface-to-flat surface)无法充电的新配件。
无线充电目前的处境有点国内新能源车刚刚起步的阶段:都知道是大趋势,只是大家都担心自己能不能等到大趋势出现那一天。但当前无线充电发展发生几个重要变化,确确实实为无线充电迎来了第二春。
技术新突破:行业一直没有停下对无线充电的追求脚步,现阶段无线充电技术的系统性能、充电速度、电能转换效率已经和插电慢充差不多。在转化率上,插电慢充的电能转换效率是95%左右,无线充电也能做到90%的水平。在充电功率上,也逐渐从3kW水平,提高到7kW、 11kW、22kW水平。
车辆停放的位置、车底盘距离地面高度的限制也放宽了。无线充电配置供应商宣称能覆盖各类车型,包括底盘较高的SUV。控制技术也不断优化,当有异物出现在WPT充电系统的线圈之间时,会有措施防止过热事件的发生。
新政策推动:任何一个产业的发展,都是标准先行的,电动车无线充电产业,同样如此。早在2020年,我国便完成了电动汽车无线充电四个标准的编制。电动汽车无线充电国家标准工作组成员、华南理工大学电力学院教授张波表示,“这是我国第一部电动汽车无线充电系列国家标准中的四项,填补了我国在这一技术领域国家标准的空白,将助力我国电动汽车无线充电从技术研发、工程示范向产业化进程迈进,具有重要的现实意义。”
去年,国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》更是明确提出,要“加强智能有序充电、大功率充电、无线充电等新型充电技术研发”。这对于电动汽车动力电池大功率无线充电的研发企业而言,又是一个重大利好。
过去充电桩行业的发展,就因为没有统一的标准,不同的充电桩接口各行其道,互不兼容。目前来看,无线充电非常有潜力在产业发展的初期就统一标准,最终实现互联互通。
瑞典也在进行无线充电道路项目。汽车制造商Stellantis开设了一个模拟高速公路测试中心,在意大利研究感应充电。
那既然无线充电公路这么优秀,为何还没普及?事实上,汽车无线充电的概念并不新颖,但由于标准、成本、效率等问题,始终没有真正商业化落地。
按照技术种类来分,当前纯电动汽车无线充电方式有两种:电磁感应式和磁共振式。前者是电流通过线圈产生磁场,对附近线圈产生感应电动式,产生电流。就是我们中学物理中经常用的“右手螺旋定律”那种原理。而磁共振式则是发生端能量遇到共振频率相同的接收端,由共振效应进行电能传输。
前者传输距离短,从几毫米到几厘米不等,功率一般最高5W。后者传输距离稍长,可以达到数米,且功率最高能达到数千瓦。
根据上述特点,电磁感应式无线充电一般用在固定车位上,在车辆长时间停放的状态下进行充电。而磁共振式,就是文章开头提到的,可以在移动中为车辆充电,但要对道路设施进行大规模改动。
另一方面,美国工程师协会SAE J295工作组将无线充电输出功率分为3级,最低的WPT1为3.7kW,家庭及公共场所为WPT2:7.7kW,快充WPT3为22kW。
作为对比,当前主流家用充电桩的功率一般为7kW左右,而特斯拉、小鹏等公司推出的超充桩功率在200kW至400kW不等,远远高于无线充电的数千瓦功率。
所以,无论怎么看,固定车位上使用的静态无线充电与有线充电的效率完全没法比,这一方向并不值得深入探索。那么移动中充电的动态无线充电呢?不是说实现后不再需要电动车本身拥有大电池了吗?
Qi2是 WPC 无线充电联盟正在制定的全新增强型无线充电标准。基于苹果公司首创的磁功率分布图(Magnetic Power Profile),Qi2将提供更好的无线充电用户体验,并为未来新特性和增强功能的开发铺平道路。
目前,市场上一部分产品获得了 Qi 认证。未经认证的设备也可能支持 Qi 无线充电,但充电速度不尽人意。在全行业推行统一的全球标准将解决这种混乱状况,为消费者和零售商简化这一产品类别。
得益于磁功率分布图技术,Qi2可确保设备与充电器完美匹配,从而提高能效。更高的充电效率也意味着更快的充电速度,因为能量不会在充电过程中发生损失。
Qi2 将支持业界开发出更快速的无线充电技术,同时确保充电过程始终安全 , 不会缩短电池寿命或损坏接收器。而且,Qi2 也将促成其他方面的产品创新。因为它不要求平面对平面的连接,而是能以磁吸锁定功能支持全新的产品外形,如 AR/VR 头盔。它还将支持新型手机后盖磁吸式配件,如外接电池。