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新能源汽車(chē)發(fā)展如火如荼，補(bǔ)能問(wèn)題也成為被業(yè)界充分關(guān)注的問(wèn)題之一。當(dāng)大家在爭(zhēng)議超充與換電孰優(yōu)孰劣之時(shí)，新能源汽車(chē)充電是否還有“Plan C”？
或許受到智能手機(jī)無(wú)線充電的影響，汽車(chē)無(wú)線充電也成為工程師們攻克的技術(shù)之一。據(jù)媒體報(bào)道，不久前，汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)得到突破性研究，有研發(fā)團(tuán)隊(duì)稱(chēng)無(wú)線充電板能夠以100kW的輸出功率向汽車(chē)傳輸電力，可以在20min內(nèi)將電池充電狀態(tài)提高50%。
當(dāng)然，汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)并非新技術(shù)，伴隨著新能源汽車(chē)的崛起，多方勢(shì)力就已經(jīng)針對(duì)無(wú)線充電探索多時(shí)，其中不乏BBA、沃爾沃以及國(guó)內(nèi)各車(chē)企的身影。
整體來(lái)看，汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)依舊處于早期階段，不少地方政府也借此探索未來(lái)交通的更大可能性，不過(guò)受制于成本、功率以及基礎(chǔ)設(shè)施等因素，汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)大面積商業(yè)化，還需要破除多重困難。關(guān)于汽車(chē)無(wú)線充電的新故事，還不太好講。
充電功率依舊是一道坎
眾所周知，無(wú)線充電在手機(jī)行業(yè)并不是什么新鮮事。汽車(chē)無(wú)線充電并未如手機(jī)充電那般普及，但是早已吸引眾多企業(yè)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)垂涎欲滴。
整體來(lái)說(shuō)，主流無(wú)線充電有4種方式：電磁感應(yīng)、磁場(chǎng)共振、電場(chǎng)耦合、無(wú)線電波。其中，手機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)主要采用的是電磁感應(yīng)和磁場(chǎng)共振兩種方式。
其中，電磁感應(yīng)式無(wú)線充電利用的是電生磁、磁生電的電磁感應(yīng)原理，充電效率高，但有效充電距離短，并且對(duì)充電位置要求也比較嚴(yán)格。相對(duì)而言，磁場(chǎng)共振式無(wú)線充電位置要求偏低，充電距離也較長(zhǎng)，可支持?jǐn)?shù)厘米至數(shù)米，但充電效率稍遜于前者。
因此，在無(wú)線充電技術(shù)探索初期，車(chē)企對(duì)電磁感應(yīng)無(wú)線充電技術(shù)較為青睞，代表企業(yè)有寶馬、戴姆勒等整車(chē)企業(yè)。而之后，磁場(chǎng)共振無(wú)線充電技術(shù)逐步被推崇，代表企業(yè)有而高通、WiTricity等系統(tǒng)供應(yīng)商。
早在2014年7月，寶馬與戴姆勒(現(xiàn)梅賽德斯-奔馳)宣布簽署合作協(xié)議，共同研發(fā)用于電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線充電技術(shù)。2018年，寶馬開(kāi)始生產(chǎn)無(wú)線充電系統(tǒng)，并將其作為5系插混版車(chē)型的選配裝置，其額定充電功率為3.2kW，能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)85%，可在3.5小時(shí)內(nèi)充滿電。
2021年，沃爾沃在瑞典采用XC40純電版出租車(chē)開(kāi)啟無(wú)線充電實(shí)驗(yàn)。沃爾沃專(zhuān)門(mén)在瑞典哥德堡市區(qū)設(shè)置了多個(gè)試驗(yàn)區(qū)，充電車(chē)輛只需停在嵌入道路中的無(wú)線充電裝置上，即可自動(dòng)啟動(dòng)充電功能。沃爾沃方面表示，其無(wú)線充電功率可達(dá)40kW，充電30分鐘就能行駛100公里。
在汽車(chē)無(wú)線充電領(lǐng)域，我國(guó)也一直走在行業(yè)前列。2015年，南方電網(wǎng)廣西電力科學(xué)研究院建成國(guó)內(nèi)首條電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電測(cè)試車(chē)道。2018年，上汽榮威推出首輛實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電的純電動(dòng)車(chē)型。一汽紅旗在2020年推出了支持無(wú)線充電技術(shù)的紅旗E-HS9。2023年3月，上汽智己正式落地旗下首個(gè)11kW大功率整車(chē)智能無(wú)線充電方案。
還有特斯拉，也是無(wú)線充電領(lǐng)域的探索者之一。2023年6月，特斯拉收購(gòu)Wiferion花費(fèi)了7600萬(wàn)美元，并將其更名為T(mén)esla Engineering Germany GmbH，計(jì)劃借此以低成本方式撬動(dòng)無(wú)線充電。而此前，特斯拉CEO馬斯克對(duì)無(wú)線充電持否定態(tài)度，并抨擊無(wú)線充電“低能低效”，如今又稱(chēng)其前景廣闊。
當(dāng)然，還有豐田、本田、日產(chǎn)、通用汽車(chē)等多家車(chē)企也在研發(fā)無(wú)線充電技術(shù)。
雖然多方在無(wú)線充電領(lǐng)域進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，但是汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)還遠(yuǎn)未成氣候，制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素就是功率。以紅旗E-HS9為例，其配備的無(wú)線充電技術(shù)擁有10kW的最大輸出功率，僅比慢充樁7kW功率高一點(diǎn)，而有的車(chē)型只能實(shí)現(xiàn)3.2kW的系統(tǒng)充電功率。也就是說(shuō)，這樣的充電效率，毫無(wú)便利性可言。
當(dāng)然，如果無(wú)線充電的功率得到提升，或許又將是另外一番情況。比如，正如文章開(kāi)頭所表述，有研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)100kW的輸出功率，這也就意味著，如果真正能做到這樣的輸出功率，理論上1小時(shí)左右便可將車(chē)輛充滿電。盡管依舊難以與超充樁相比，但是也不失為一種補(bǔ)能方式的新選擇。
無(wú)線充電商業(yè)化還有多遠(yuǎn)？
從使用場(chǎng)景上來(lái)看，汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)便是減少人工操作步驟。相比有線充電，車(chē)主需要進(jìn)行停車(chē)、下車(chē)、取槍、插入充電等一系列操作，面對(duì)第三方充電樁還要填寫(xiě)各類(lèi)信息，相對(duì)而言過(guò)程較為繁瑣。
而無(wú)線充電的場(chǎng)景便十分簡(jiǎn)潔，駕駛?cè)藛T停好車(chē)輛之后，設(shè)備便自動(dòng)感應(yīng)，隨后就進(jìn)行無(wú)線充電，車(chē)輛滿電之后車(chē)輛直接駛離，車(chē)主無(wú)需進(jìn)行更多的操作。從使用體驗(yàn)上來(lái)看，也會(huì)給人帶來(lái)使用電動(dòng)汽車(chē)的高級(jí)感。
汽車(chē)無(wú)線充電為何會(huì)成為備受企業(yè)和供應(yīng)商的重視？從發(fā)展的眼光來(lái)看，無(wú)人駕駛時(shí)代的到來(lái)，或許也是無(wú)線充電技術(shù)大發(fā)展的時(shí)候。汽車(chē)真正做到無(wú)人駕駛，便需要無(wú)線充電這樣的充電形式，擺脫充電電纜的束縛。
因此，有不少充電供應(yīng)商便十分看好無(wú)線充電技術(shù)的發(fā)展前景。德國(guó)巨頭西門(mén)子就預(yù)計(jì)，到2028年，歐洲和北美的電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到20億美元。為此，早在2022年6月，西門(mén)子投資2500萬(wàn)美元，獲得無(wú)線充電供應(yīng)商WiTricity公司少數(shù)股權(quán)，推動(dòng)無(wú)線充電系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)。
西門(mén)子方面認(rèn)為，未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電將成為主流。除了讓充電變得更加便利，無(wú)線充電也是實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的必要條件之一。如果真的想大規(guī)模推出自動(dòng)駕駛汽車(chē)，無(wú)線充電技術(shù)不可或缺。這是進(jìn)入自動(dòng)駕駛世界的重要一步。
當(dāng)然，前景很美好，現(xiàn)實(shí)卻骨感。當(dāng)前，電動(dòng)汽車(chē)補(bǔ)能方式愈發(fā)多樣化，無(wú)線充電的前景備受期待。但是，從目前來(lái)看，汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)依舊處于測(cè)試階段，面臨的問(wèn)題還有很多，例如成本高、充電慢、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、商業(yè)化進(jìn)展緩慢等。
充電效率問(wèn)題便是攔路虎之一。比如，我們?cè)谇笆黾t旗E-HS9就針對(duì)效率問(wèn)題進(jìn)行探討，無(wú)線充電效率低下備受詬病。目前，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電的效率要比有線充電效率低，原因在于無(wú)線傳輸過(guò)程中存在能量損失。
從成本角度來(lái)看，汽車(chē)無(wú)線充電還需進(jìn)一步下壓。無(wú)線充電對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的要求較高，充電部件一般鋪設(shè)在地面，這樣便會(huì)涉及地面改造等問(wèn)題，建設(shè)成本必然會(huì)高于普通充電樁的成本。此外，無(wú)線充電技術(shù)在推廣前期，產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，相關(guān)零部件的成本也會(huì)高企，甚至?xí)峭裙β氏录矣媒涣鞒潆姌秲r(jià)格的數(shù)倍。
比如，英國(guó)公交運(yùn)營(yíng)商FirstBus在推進(jìn)車(chē)隊(duì)電動(dòng)化的過(guò)程中，有考慮過(guò)采用無(wú)線充電技術(shù)。但是，經(jīng)過(guò)考察之后發(fā)現(xiàn)，每個(gè)地面充電板供應(yīng)商報(bào)價(jià)7萬(wàn)英鎊。此外，無(wú)線充電道路建設(shè)造價(jià)也高企，比如，瑞典1.6公里無(wú)線充電道路的造價(jià)大約為1250萬(wàn)美元。
當(dāng)然，安全性問(wèn)題也可能會(huì)是制約無(wú)線充電技術(shù)的問(wèn)題之一。從對(duì)人體影響角度來(lái)看，無(wú)線充電并非大礙。工信部公布的《無(wú)線充電(電力傳輸)設(shè)備無(wú)線電管理暫行規(guī)定(征求意見(jiàn)稿)》中表明，19—21kHz、79—90kHz的頻譜為無(wú)線充電汽車(chē)專(zhuān)用。相關(guān)研究表明，只有充電功率超過(guò)20kW，且人體與充電底座近距離接觸，才可能對(duì)身體有一定影響。但是，這也需要各方不斷進(jìn)行安全性普及，才有可能得到消費(fèi)者的認(rèn)可。
無(wú)論汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)的實(shí)用性如何，使用場(chǎng)景如何便捷，要想實(shí)現(xiàn)大范圍商用依舊還有很長(zhǎng)的路要走。走出實(shí)驗(yàn)室，落實(shí)到生活實(shí)處，汽車(chē)無(wú)線充電道阻且長(zhǎng)。
充電機(jī)器人，或許更勝一籌
當(dāng)各方在大力探索汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)之時(shí)，“充電機(jī)器人”概念也悄然而生。無(wú)線充電要解決的痛點(diǎn)表示用戶(hù)充電便捷性的問(wèn)題，在未來(lái)與無(wú)人駕駛理念相輔相成。但是，通往羅馬的路不止一條。
因此，“充電機(jī)器人”也開(kāi)始成為汽車(chē)智能充電環(huán)節(jié)中的一個(gè)補(bǔ)充。不久前，北京城市副中心建設(shè)國(guó)家綠色發(fā)展示范區(qū)新型電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基地，就推出公交全自動(dòng)充電機(jī)器人，可為電動(dòng)公交車(chē)充電。
電動(dòng)公交車(chē)進(jìn)入充電站后，視覺(jué)系統(tǒng)捕捉車(chē)輛到位信息，后臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)隨即給機(jī)器人下發(fā)充電任務(wù)，在尋路系統(tǒng)和行走機(jī)構(gòu)的輔助下，機(jī)器人自動(dòng)行駛到充電工位、自動(dòng)抓取充電槍?zhuān)靡曈X(jué)定位技術(shù)識(shí)別電動(dòng)車(chē)輛充電口位置，進(jìn)行自動(dòng)充電操作。
當(dāng)然，車(chē)企也開(kāi)始看到“充電機(jī)器人”的優(yōu)勢(shì)。2023年上海車(chē)展，路特斯發(fā)布了一款閃充機(jī)器人。當(dāng)車(chē)輛需要充電時(shí)，機(jī)器人可以伸出機(jī)械臂，自動(dòng)將充電槍插入車(chē)輛充電孔，結(jié)束充電后還能自行拔槍?zhuān)瓿绍?chē)輛啟動(dòng)充電到結(jié)束的全過(guò)程。
相比之下，充電機(jī)器人不僅具備無(wú)線充電的便捷性，同時(shí)也可以解決無(wú)線充電的功率限制問(wèn)題，用戶(hù)同樣可以在不下車(chē)的情況下，享受超充帶來(lái)的快感。當(dāng)然，充電機(jī)器人也會(huì)涉及成本以及定位、避障等智能化問(wèn)題。
總結(jié)：新能源汽車(chē)補(bǔ)能問(wèn)題，一直是產(chǎn)業(yè)各方十分重視的問(wèn)題。當(dāng)下，超充方案與換電方案，是最為主流的兩種方案。從理論上來(lái)看，這兩種方案做到一定程度，就足以滿足用戶(hù)的補(bǔ)能需求。當(dāng)然，事物總是向前發(fā)展，或許隨著無(wú)人駕駛時(shí)代的到來(lái)，無(wú)線充電、充電機(jī)器人或許會(huì)迎來(lái)新的機(jī)會(huì)，講出新的故事。
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