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電動(dòng)車的無(wú)線充電

2019-05-17 21:21:06·  來(lái)源：建約車評(píng)  
　
1893年，伊龍-馬斯克的偶像尼古拉斯-特斯拉，在那一屆芝加哥世博會(huì)上，向人們展示了一個(gè)沒(méi)有任何電源的閃閃發(fā)亮的熒光照明燈。沒(méi)錯(cuò)，這是人類第一次實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電
1893年，伊龍-馬斯克的偶像尼古拉斯-特斯拉，在那一屆芝加哥世博會(huì)上，向人們展示了一個(gè)沒(méi)有任何電源的閃閃發(fā)亮的熒光照明燈。
沒(méi)錯(cuò)，這是人類第一次實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電能傳輸。
1894年，還是尼古拉斯-特斯拉，愛(ài)迪生“一生的敵人”、交流電的發(fā)明者、瘋狂的科學(xué)怪才，在紐約第五大道35號(hào)的實(shí)驗(yàn)室，用無(wú)線傳輸電能的方式，點(diǎn)亮了一盞白熾燈。
隨后，更加狂野的想法，在尼古拉斯-特斯拉的腦海中瘋狂生長(zhǎng)，終于，他在紐約長(zhǎng)島建造了令人瞠目結(jié)舌的“沃登克里弗塔”。
尼古拉斯-特斯拉，將地球的電離層與地表視為電容器的兩個(gè)極板，通過(guò)徑向電磁波振蕩在其間建立起頻率約為8Hz的低頻共振場(chǎng)。簡(jiǎn)而言之，就是要建立起一張覆蓋全球的無(wú)線電能傳輸網(wǎng)絡(luò)。
“沃登克里弗塔”是尼古拉斯-特斯拉將生產(chǎn)出來(lái)的電能主要的全球無(wú)線電能傳輸網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)。
遺憾的是，由于缺乏資金的支持，科學(xué)家尼古拉斯-特斯拉的瘋狂之舉，未能得以實(shí)現(xiàn)。但他給人類，深深地植入了一個(gè)快捷與合理利用電能的夢(mèng)想。
110年之后，他的信徒伊龍-馬斯克，沿著他所指引的道路奮勇前進(jìn)，一家名為“特斯拉”的公司橫空出世，并最終將這個(gè)世界帶向了電動(dòng)車的時(shí)代。
所有人都開始意識(shí)到，人類利用電能的方式，從此時(shí)此刻起，將會(huì)發(fā)生翻天覆地的變化。
2018年12月31日，全球新能源車保有量突破500萬(wàn)輛后。
2019年第一季度，全球銷量繼續(xù)強(qiáng)勁，接近50萬(wàn)輛；在中國(guó)乘用車市場(chǎng)正式進(jìn)入負(fù)增長(zhǎng)的大背景下，1-4月新能源車銷量同比增長(zhǎng)83%。
在這樣的背景之下，尼古拉斯-特斯拉曾經(jīng)的電能無(wú)線傳輸?shù)膲?mèng)想，開始在很多人的心中復(fù)蘇——電動(dòng)車的無(wú)線充電，是夢(mèng)想的起點(diǎn)。
一
電動(dòng)車無(wú)線充電主要運(yùn)用電磁感應(yīng)或磁場(chǎng)共振技術(shù)，在車輛底盤安裝“接收板”（car pad），地上安裝和電網(wǎng)連接的“發(fā)射板”(floor pad)，通過(guò)兩塊板接近，電磁場(chǎng)近場(chǎng)相互耦合或諧振，實(shí)現(xiàn)電能傳輸。
這樣做的好處一目了然。
省掉了人手動(dòng)插撥充電插頭的動(dòng)作，規(guī)避了人和車或者充電樁觸碰的安全風(fēng)險(xiǎn)，也減少了導(dǎo)線的磨損，規(guī)避了雨天漏電的問(wèn)題。
此外，“無(wú)線”的停車位更干凈整潔，利用率更高，因?yàn)闊o(wú)線充電設(shè)備安裝在地面或者埋入地下，相同的建設(shè)面積，可植入的充電設(shè)備的數(shù)量更多。
不管是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)的無(wú)線充電，都提高了充電的便利性和用戶體驗(yàn)。
靜態(tài)無(wú)線充電，是指停車即充電，解決“忘記插電星人”的問(wèn)題。動(dòng)態(tài)無(wú)線充電通過(guò)在道路下面鋪設(shè)的無(wú)線充電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛邊行駛邊充電。就像是一邊插著手機(jī)充電線一邊玩手機(jī)，再也不用擔(dān)心續(xù)航里程的問(wèn)題。
市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Allied Market Research (AMR)對(duì)未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展給出了積極的預(yù)測(cè)：全球電動(dòng)汽車無(wú)線充電市場(chǎng)規(guī)模從2017年2.2千萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)到2025年增長(zhǎng)至14億美元。
奔馳、寶馬、奧迪、保時(shí)捷等豪華車企相繼提供無(wú)線充電選裝配置包。
2019年的上海國(guó)際車展，中國(guó)汽車自主品牌廣汽的電動(dòng)車展位上，出現(xiàn)了無(wú)線充電技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)展車進(jìn)行無(wú)線充電。
盡管無(wú)線充電技術(shù)很酷，且用戶體驗(yàn)很好，但真正買單選裝無(wú)線充電前裝配置的人數(shù)少得可憐，似乎是汽車電氣化大市場(chǎng)中的一個(gè)邊緣產(chǎn)品。這是為什么呢？
二
電動(dòng)車無(wú)線充電主要的尷尬是什么呢？解決方案是首當(dāng)其沖的問(wèn)題。
最初的技術(shù)限制在于充電速度和電能轉(zhuǎn)換效率。
用功率來(lái)衡量充電速度的話，最早推出無(wú)線充電選裝包的量產(chǎn)車寶馬530e是3.2kw，電能轉(zhuǎn)換效率85%；這兩個(gè)指標(biāo)，在奧迪車上的表現(xiàn)據(jù)說(shuō)是3.6kw，90%。
這個(gè)水平的充電功率，決定了無(wú)線充電只能用在電池容量較小的PHEV上。電能轉(zhuǎn)化效率低于插電慢充的轉(zhuǎn)換效率，意味著充滿同樣的電池，需要付出更多的電費(fèi)。
無(wú)線充電器通過(guò)電磁感應(yīng)或電磁共振的傳輸范圍有一定距離限制，這種限制一方面使得設(shè)備成本高。
另一方面，為了克服上述問(wèn)題，解決方案是通過(guò)車載攝像頭畫面給駕駛員停車提供指導(dǎo)，將車底部的感應(yīng)板和車庫(kù)地板上的充電板對(duì)準(zhǔn)。這樣的操作，和手動(dòng)插插頭比，似乎很難說(shuō)會(huì)方便更多。
價(jià)格也是一個(gè)問(wèn)題。
北美無(wú)線充電的領(lǐng)頭羊Plugless為特斯拉、寶馬i3和日產(chǎn)leaf提供的后裝無(wú)線充電產(chǎn)品，充電功率為3.6kw和7.2kw，價(jià)格為6000美元和13000美元。
能接受高成本的無(wú)人充電選裝包的PHEV的購(gòu)買群體，還能擁有能安裝充電設(shè)備的私人車位，范圍不得不縮小到豪車PHEV。
如果這批人還比較擔(dān)心電磁輻射，或者對(duì)不小心出現(xiàn)在充電場(chǎng)之間的小貓小狗的遭遇擔(dān)憂，目標(biāo)人群就會(huì)少之更少了。
如此價(jià)位的產(chǎn)品，輸電板跟電網(wǎng)連接的電線隨意拖散在地面上，不僅不夠干凈整潔，戶外車位的話，雨雪天還是不敢冒險(xiǎn)使用。
這些現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，都在阻礙著電動(dòng)車無(wú)線充電的夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
 
三
當(dāng)然，人類技術(shù)的進(jìn)步從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò)。
經(jīng)過(guò)全球范圍內(nèi)的高等學(xué)校和科研院所和主要供應(yīng)商的不斷努力，現(xiàn)階段無(wú)線充電技術(shù)的系統(tǒng)性能、充電速度、電能轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)和插電慢充相當(dāng)。
在轉(zhuǎn)化率上，插電慢充的電能轉(zhuǎn)換效率是95%左右，無(wú)線充電也已經(jīng)能做到90%水平。
在充電功率上，也逐漸從3kw水平，提高到7kw, 11kw, 22kw水平。2019年底要上市的保時(shí)捷Taycan的無(wú)線充電設(shè)備功率達(dá)到11kw，上海車展亮相的廣汽Aion S對(duì)外發(fā)布的也是11kw。
車輛停放的位置、車底盤距離地面高度的限制也放寬了。無(wú)線充電配置供應(yīng)商宣稱能覆蓋各類車型，包括底盤較高的SUV。
控制技術(shù)也不斷優(yōu)化，當(dāng)有異物(具有金屬部分)出現(xiàn)在WPT充電系統(tǒng)的線圈之間時(shí)，會(huì)采取適當(dāng)措施以防止過(guò)熱事件的發(fā)生。
異物干擾、生物監(jiān)測(cè)等方面都有較為成熟的解決方案。小貓和小狗們，理應(yīng)得到更多的關(guān)愛(ài)。
當(dāng)然了，成本是與規(guī)模成反比的。某國(guó)內(nèi)設(shè)備供應(yīng)商說(shuō)，如果裝機(jī)量能達(dá)到3萬(wàn)臺(tái)，單套無(wú)線充電設(shè)備的成本能降到1萬(wàn)人民幣左右。
2019年，除了豪華品牌車企以外，廣汽、北汽、長(zhǎng)安等國(guó)內(nèi)大廠，也紛紛宣布在旗下電動(dòng)車型上配備無(wú)線充電功能。越來(lái)越多的主機(jī)廠進(jìn)入，更多的車型配備，最終會(huì)進(jìn)一步降低成本。
寶馬530e無(wú)線充電設(shè)備的供應(yīng)商WiTricity，已經(jīng)放棄了醫(yī)療設(shè)備、消費(fèi)電子其他行業(yè)的無(wú)線充電業(yè)務(wù)，All in聚焦到電動(dòng)汽車的無(wú)線充電。他們也清晰地看到中國(guó)市場(chǎng)的前景，落地中國(guó)，通過(guò)與TIER1、主機(jī)廠合作的方式進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。
任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，都是標(biāo)準(zhǔn)先行的，電動(dòng)車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)，尤其是如此。
充電樁行業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)給出了慘痛的教訓(xùn)。不同于充電樁接口各行其道，國(guó)標(biāo)接口7孔，美標(biāo)接口5孔，兩者不兼容，無(wú)法在對(duì)方的充電樁上使用，而采用國(guó)標(biāo)的企業(yè)充電接口在參數(shù)上也不同。
無(wú)線充電非常有潛力在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期就統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。最終實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，使得不分汽車品牌，只要有無(wú)線充電功能，在任意無(wú)線充電停車位上都能使用。
2018年，美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)發(fā)布了第一個(gè)無(wú)線充電方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2019年初，WiTricity協(xié)議收購(gòu)高通旗下做無(wú)線充電的Halo公司“一定的技術(shù)平臺(tái)和IP資產(chǎn)”，高通Halo也將成為WiTricity的少數(shù)股東之一。兩大無(wú)線充電玩家的合并，更有利于提高統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的速度。
在中國(guó)方面，由國(guó)內(nèi)行業(yè)協(xié)會(huì)、通訊、充電、整車行業(yè)的企業(yè)共同參與，已經(jīng)完成了四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的編制。
預(yù)計(jì)到2020年，國(guó)內(nèi)無(wú)線充電技術(shù)路線和互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)會(huì)全部完工頒布，2022年將頒布無(wú)線充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)。
四
在這樣的背景之下，關(guān)于電動(dòng)車無(wú)線充電的應(yīng)用和落地探索，開始在各個(gè)方面推進(jìn)。
想象的空間非常大。
屆時(shí)，除了私人停車位的場(chǎng)景之外，無(wú)人充電的應(yīng)用場(chǎng)景還包括：
1.運(yùn)營(yíng)方跨界和共享出行平臺(tái)、出租車車隊(duì)合作；
2.與智慧城市以及能源企業(yè)互聯(lián)互動(dòng)，連接電動(dòng)車成為智能電網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)；
3.與機(jī)器人出租車、機(jī)器人送貨車的運(yùn)營(yíng)方合作，將無(wú)人充電和自動(dòng)泊車的結(jié)合。
當(dāng)然，鋪設(shè)具有無(wú)線充電功能的路面或者停車位基礎(chǔ)設(shè)施需要大量的公共和私人投資，需要各個(gè)方面的協(xié)作。
但是，全球范圍的嘗試，已經(jīng)如火如荼地開展起來(lái)了。
北歐國(guó)家一直在電動(dòng)化探索上走在前面，在瑞典Gotland城市中心和機(jī)場(chǎng)的線路上，已經(jīng)完成招標(biāo)，將對(duì)其中1英里路段進(jìn)行智能改造，使電動(dòng)汽車、卡車、公共汽車能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)線充電，項(xiàng)目預(yù)算為千萬(wàn)美元級(jí)別。
芬蘭電力公司Fortum與無(wú)線充電系統(tǒng)供應(yīng)商Momentum Dynamics，計(jì)劃在挪威首都奧斯陸出租車經(jīng)常等客的區(qū)域，安裝最大75kw的感應(yīng)充電設(shè)備，節(jié)約出租車司機(jī)專程找充電樁充電的時(shí)間，推動(dòng)出租車電氣化。
2019年4月，中國(guó)的國(guó)家能源局牽頭多部委聯(lián)手推廣商業(yè)充電，也將無(wú)線充電納入重點(diǎn)項(xiàng)目名單，并提出加快推進(jìn)先進(jìn)技術(shù)研發(fā)，包括無(wú)線充電以及智能充電的推廣，并在重點(diǎn)區(qū)域和城市開展充電設(shè)施與電網(wǎng)互動(dòng)。
2019年3月，國(guó)家電網(wǎng)在天津的智慧能源小鎮(zhèn)試點(diǎn)，計(jì)劃利用先進(jìn)的建筑及能源技術(shù)，實(shí)現(xiàn)所需能源100%自產(chǎn)；電動(dòng)汽車無(wú)線充電和“一拖多”充電系統(tǒng)，能提供多種便捷充電模式。
2018年10月，世界首條“三合一”公路在江蘇同里亮相，國(guó)家電網(wǎng)和中惠創(chuàng)智合作的500米試驗(yàn)路段，可以實(shí)現(xiàn)路面光伏發(fā)電、動(dòng)態(tài)無(wú)線充電以及無(wú)人駕駛，為未來(lái)的能源使用方式和城市面貌提供參考。
當(dāng)然了，最具想象力的還是雄安。根據(jù)規(guī)劃，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，電動(dòng)汽車與整個(gè)能源體系能協(xié)調(diào)互動(dòng)，無(wú)線充電技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電“車停人走”，一鍵智能充放電技術(shù)還能讓車成為儲(chǔ)能工具，車在電價(jià)低谷時(shí)充電，在用電高峰反向放電給電網(wǎng)，成為車主的“小金庫(kù)”。
雄安作為要新建的創(chuàng)新“未來(lái)城市”，將最有可能出現(xiàn)最早的公里級(jí)動(dòng)態(tài)無(wú)線充電道路。
聽著很美好，是吧？
五
那么，電動(dòng)車的無(wú)線充電，到底什么時(shí)候會(huì)成為現(xiàn)實(shí)呢？
無(wú)線充電行業(yè)，在目前有一個(gè)比較樂(lè)觀的預(yù)期，他們認(rèn)為：
2019-2021年，會(huì)是該技術(shù)的“引入期”。
在這個(gè)階段，無(wú)線充電設(shè)施處于大規(guī)模推廣模式, 市場(chǎng)占有率開始提升，設(shè)備廠商積極探索各種應(yīng)用場(chǎng)景。無(wú)線充電的技術(shù)、規(guī)范、商業(yè)模式相對(duì)成熟。
2022-2025年，是無(wú)線充電技術(shù)的推廣期。
無(wú)線充電設(shè)施在一線城市普及,逐漸向其它地區(qū)滲透。技術(shù)、規(guī)范、商業(yè)模式逐步成熟。
開始提升充電智能化、用戶體驗(yàn)等,除了完善靜態(tài)充電技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)推廣降低成本之外,動(dòng)態(tài)無(wú)線充電也逐漸走進(jìn)城市的生活中。
2025年以后，成熟期。
在這個(gè)階段，產(chǎn)業(yè)鏈打通, 無(wú)線充電設(shè)施大規(guī)模生產(chǎn)和落地，基礎(chǔ)設(shè)施的充電智能化程度高。無(wú)線充電成為生活不可缺少的一部分，大大的方便了人們的日常生活，也為城市服務(wù)提供了便利。
此時(shí)此刻，電動(dòng)車無(wú)線充電仍是小眾產(chǎn)品。但考慮到無(wú)線充電技術(shù)的吸引力，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、適用于各品牌電動(dòng)車的潛力，汽車充電和能源網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動(dòng)的可能性，以及，技術(shù)的發(fā)展會(huì)在充電速度、效率和成本方面不斷進(jìn)步，未來(lái)可期。
終有一天，大量的電線會(huì)從我們的生活中消失，當(dāng)無(wú)線充電配置會(huì)從選裝配置變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)配置的時(shí)候，當(dāng)我們回憶起充電要手動(dòng)插拔插頭時(shí)，會(huì)呵呵一笑：“那是電動(dòng)車時(shí)代早期的事情了…”  
（建約車評(píng)主編余建約、安潔無(wú)線總經(jīng)理陳衛(wèi)東對(duì)此文也有貢獻(xiàn)，在此鳴謝）
 
 
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