无线充电技术迟迟难落地,「标准不统一」不是根本问题

  • 发表于: 2016/08/10 06:40:00 来源:车云网

其实用脚趾头也能想到,目前EV无线充电技术迟迟未能实现商业化的主要原因,终究还是落在了“成本”二字上。

你认为电动汽车多会儿才能扔掉那根碍眼碍手的充电线缆呢?

如果你因为目前并不统一的无线充电技术标准,而对这项技术的应用前景有所怀疑的话,车云菌可能要笑话你是个“老古董”了。 

据高通业务发展和市场营销副总裁Anthony Thompson博士介绍,已经有多家OEM主机厂提出了不同形式的询价。所以车云菌借此推测,面向电动汽车的无线充电技术市场正逐渐走出低谷,呈现正向发展的势头。

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七月底,高通宣布同汽车座椅与电气系统供应商Lear签订了电动汽车无线充电(WEVC)许可协议。Lear将在其产品组合中纳入高通Halo电动汽车无线充电技术,支持插电混动和纯电动汽车制造商及无线充电基础设施企业实现WEVC系统的商用。按照协议条款规定,高通授予Lear开发、制造和提供基于Halo技术的WEVC系统的付费专利许可,高通未来将主要提供专业知识和技术支持。

按照Thompson的描述,这是高通同主要Tier 1供应商签订的首个电动汽车无线充电技术授权协议。不过在这之前,高通已经和许多小公司签署了其他类型的技术授权协议。据车云菌了解,高通Halo电动汽车无线充电技术已分别授权三家供应商使用:Lear,Ricardo和Brusa Elektronik。

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一年前,高通和瑞士公司Brusa Elektronik达成了技术授权协议,而Brusa主要为电动汽车开发高效功率逆变器。据车云菌了解,Brusa是戴姆勒向奔驰S500插电混动系列车型提供无线充电技术选装计划的幕后推动者。如果传言属实的话,这款车型很可能会成为搭载高通Halo无线充电技术的首款量产车型。

竞争依然激烈

据车云菌了解到的信息,目前除高通外,市面上还存在WiTricity,KAIST,Momentum Dynamics,Evatran四家提供面向电动汽车的无线充电技术。尽管绝大多数公司在EV无线充电技术领域都拥有自己的知识产权,但只有高通和WiTricity已经开始将其技术授权给第三方硬件供应商使用了。 

值得一提的是,丰田2013年底获得了WiTricity无线充电技术专利使用权,有望成为首家提供无线充电选择(下一代普锐斯插电混动车型)的日系车企。不过考虑到该车型日本国内上市时间延期,一切又都变成了未知数。

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尽管目前各家掌握的电动车用无线充电技术各异,但车云菌认为,能够推动和加速车企无线充电技术商用化进程的莫过于「SAE J2954无线充电指南」的发布。

美国汽车工程师协会(SAE International)今年五月底公开发布了以无线供电(WPT)技术为纯电动及插电混动汽车充电的技术指南——SAE TIR J2954。整个汽车产业将这项指南的发布视为推动无线充电技术标准化的关键一步,OEM主机厂,Tier 1供应商等便可加快开发用于EV及PHEV的WPT系统产品。但用于保证与其他公司系统间兼容性的国际标准预计2018年才能发布。SAE希望将包括其在内的框架最终发展成为电动汽车无线充电标准。

支持「SAE J2954 WPT」技术标准化的主机厂和Tier 1供应商名录支持「SAE J2954 WPT」技术标准化的主机厂和Tier 1供应商名录

既然所有该技术领域的关键玩家都参与了J2954指南的讨论和制定,车云菌认为最终形成的无线充电标准对整个电动汽车行业的发展大有裨益,因为使用SAE的统一标准保证了不同系统(车上和地面的充电板)之间能够适配使用。假设我的旧车上安装了WiTricity的无线充电系统,而我的新车上则使用的是高通Halo的无线充电技术,那么标准统一的好处在于,无需更换相应的设备,你也能够做到随时随地,想充就充。

不过考虑到明年至少可能有一家车企会推出能够进行无线充电的电动车型,因此一开始很难保证不同公司提供的无线充电技术解决方案能够彼此适配。

「SAE TIR J2954指南」如何促成标准统一?

我们都知道,无线方式传输电能主要是通过两个线圈(嵌入地面的发射线圈和置于车内的接收线圈)之间产生的电感耦合进行的。发送线圈内的交流电形成电磁场,处于该磁场辐射范围内的接收线圈发生电磁感应,产生电流。

高通的Thompson也提到,面向电动汽车的无线充电技术最关键的,是包括连接电网的充电墙盒,地面和车上的充电板,以及车辆控制器在内,缺一不可且亟待标准化的设备。 

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上面这幅图中的①即为充电墙盒,它主要负责将高频电转换为交流电。随后交流电传输至嵌入地面的充电板②,产生感应磁场,使车内的充电板④中出现感应电流。

因此为了保证电能的正常传输,使用相同或类似的传输协议就变得十分有必要了。而SAE制定「SAE TIR J2954指南」的目的也是为了保证车用无线充电技术应用的安全性和高效性,同时促成关键零部件参数和标准的统一。 

好消息是,在SAE发布的这项指南中,将85kHz频带(81.39k~90kHz)作为通用频率使用。乘用车的普通充电用输出功率定为3.7kW(WPT 1),出租车等具有公共性的乘用车方面,普通充电输出功率定为7.7kW(WPT 2),以欧洲为主要地区的快速充电输出功率定为11kW(WPT 3),其他地区的快速充电输出功率定为22kW(WPT 4)等。 

不过由于任何充电板之间都不大可能拥有相同的磁场属性,因此两块不同厂家的充电板设备之间要良好适配,实际应用中依然存在很多问题。目前高通正在开发多线圈生态,希望借此能够适配不同车型搭载的不同充电系统的各种需求。

柳暗花明

不过基于对上述问题的考虑,OEM主机厂和供应商已经开发了符合J2954指南标准的无线充电系统,目前正在进行测试和验证中。用Thompson的话说,随着电动汽车无线充电技术相关技术研发测试进程的不断推动,以及越来越多车企提出的各式询价,让他有了“柳暗花明”的感觉。

而在车云菌的印象里,高通面向电动汽车的Halo无线充电解决方案已经存在很长一段时间了。其中该方案的核心,应用于电动汽车无线充电系统的电磁感应技术,最早是由奥克兰大学25年前开发出来的,所以称之为“一项成熟技术”却也并不为过。

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不过2010年,该团队从奥克兰大学独立出来,成立了HaloIPT公司,而高通次年就完成了对HaloIPT的并购。不可否认,之后高通一直致力于将这项技术推向商业化市场,在相关标准/政策法规的制定方面,扮演着重要角色。Thompson数次在公共场合发声,称“随着先进材料,能源,充电板及化学制造工艺技术的不断进步,有信心未来这项极具竞争力的技术将最终落地于统一标准。 

但是高通的无线充电技术仍然有待提升。比如两个充电板线圈无法对正可能导致系统无法正常运行。而且SUV等其他底盘较高的车型在使用充电板时可能会无法充电。甚至如果有东西掉落在充电板上或者有动物出现在充电板上,充电也会停止。高通表示,将继续改进上述无线充电系统,并设法缩小电池尺寸。

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「成本」依然是最大难题

当然,用脚趾头想也能猜到,目前电动汽车无线充电技术迟迟未能实现商业化的主要原因,终究还是落在了“成本”二字上。由于缺乏必要的基础设施,这项技术要落地,也最有可能先出现在豪华品牌的高端车型上。而即便无线充电对电动汽车用户而言是一项非常便利的功能,要进行大规模推广还得看基础设施供应商买不买账。

理想情况下,你肯定不会满足只是在家里进行无线充电,你甚至希望能边开车边充电。目前韩国正在利用一辆公共汽车对这种动态充电技术进行测试评估,而有人也提出了这样的想法:在现有高速公路路面下埋入充电板。不过这种动态无线充电目前来看仍是千方夜谭,和电影《星际迷航》中的远距离传输技术一样存在于未来。不过照目前发展趋势而言,未来车用无线充电技术最开始有望在家里实现,之后可能会拓展至工作场所、公园等区域。

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