電動汽車普及的關鍵-便利的充電基礎設施
在“四化”(電動化、智能化、共享化和網聯化)的大趨勢下,全球汽車制造商都在開展大刀闊斧的改革。多家汽車制造商表示將重點放在研發電動汽車上,如沃爾沃希望在2025年時讓電動車輛的銷量占其全球總銷量的一半,在未來5年中,沃爾沃預計每年都會推出純電動汽車;豐田計劃到2030年左右,電動化車輛年銷量超過550萬輛的,其中至少100萬輛是BEV和FCEV;大眾則計劃到2025年,集團旗下各品牌將推出共計超過80款全新電動化的車型,包括50款純電動及30款插電式混合動力車輛;現代企業也宣布到2025年之前,將38款“環保汽車”車型推向市場,其中7款計劃在2022年之前上市,可以看出,各大車企都在順應電動化潮流,大力發展電動汽車。
不過,與車企們的勃勃雄心形成對比的是,電動汽車的普及率并不是太高,主要是因車主具有“續航焦慮”的問題。而解決該問題一方面需要提升電池的性能,另一方面就是提供便利、快速的充電設施。但是,無論國內外,充電基礎設施目前尚不能滿足需求。不過,在大力建造充電基礎設施的同時,還需要兼顧便利性,因此,很多公司研發了無線充電技術,甚至為自動駕駛電動汽車研發了機器人充電槍。
寶馬
(圖片來源:寶馬)
寶馬曾為寶馬530e iPerformance車型提供了無線充電設施租賃選項,該系統的充電功率為3.2kW,寶馬530e iPerformance充滿電需要大約三個半小時,充電效率高達85%。該無線充電包包含一個感應式的充電墊(可安裝在車庫或戶外),以及一個固定在車輛底部的輔助充電部件(CarPad)。充電墊和CarPad之間無需接觸,在8厘米左右的距離內即可進行能量傳輸。充電墊產生磁場,CarPad內部可感應電流,然后給高壓電池充電。只要車輛停放在感應式充電墊上方正確位置,并按下充電啟動/結束的按鍵,充電即可進行。一旦電池充滿電,系統則會自動關閉。該系統的所有導電組件都有防雨、防雪保護,開車碾過也不會損壞。在充電過程中,環境電磁輻射僅限于車輛底盤。如發現任何異物,充電墊會受到永久監控并被關閉。
蘋果
(圖片來源:patentlyapple.com)
2019年7月,蘋果獲得了一項名為“無線充電系統匹配”的專利,即汽車無線充電系統。蘋果的解決方案和發明包括一個系統,該系統內的汽車配備了一個控制轉向和推進系統的控制電路。該控制電路能夠利用轉向和推進系統將車輛停到停車位內,電源能夠從停車位的無線電源傳輸器,無線傳輸至汽車車身上安裝的無線電源接收器。
在車輛停放期間,控制電路會利用傳感器測量,還能收集有關無線電源傳輸效率的信息。根據傳感器的測量信息以及對應的無線電源傳輸效率的測量信息,歷史車輛-無線電源傳輸匹配信息可以得到更新。在接下來的停車中,歷史車輛-無線電源傳輸匹配信息可幫助讓車輛停在電源傳輸效率最高的位置。如果有需要,還能夠將車輛故意停在不同的停車位,收集其他的車輛-無線電源傳輸匹配信息。
三星
(圖片來源:patentlymobile.com)
令人意想不到的是,韓國三星公司也在2019年獲得了一項有關汽車無線充電設備的專利。該無線充電設備能夠將電磁波形式的電能,無線轉發到無傳輸線的設備上。
在無線充電中,由于無線充電內部各部分之間沒有排列對齊,會造成效率下降,同時產生熱量,一般可以采用風扇,利用空氣強制對流方案,為無線充電設備降溫。但是,在強制對流方案中,由于無線充電設備的空氣通道受限,因而冷卻效率可能存在限制。如果無線充電設備冷卻不足,在使用上就會帶來一定的限制。三星的發明中就提供了一種無線充電裝置,其無線充電時產生的熱量可以降低,即可以提高冷卻效率。此外,還具備一個支撐設備,對于安裝在車輛上的無線充電設備來說,即使車輛在行駛中發生振動或搖晃,也可以通過該支撐裝置為外部設備進行無線充電。
除了上述提到的無線充電技術,因為有些仍需要人類駕駛員將車開到指定地點進行充電,因此有些機構和公司為無人駕駛汽車專門設計了機器人充電槍。
格拉茨工業大學
(圖片來源:格拉茨工業大學)
早在2018年,奧地利格拉茨工業大學就在與行業伙伴合作,以研發一個由機器人控制的電動汽車快速充電系統。而且該系統采用了攝像頭系統,可以讓導電聯合充電系統(CCS)的機器人找到電動汽車的充電插座,自動設置好不同的參數,讓汽車可以一個接著一個地開進充電站充電。不僅汽車無需特別改裝以適應該項技術,該技術還可以給不同停車位上的車輛串聯充電,即使車輛停錯位置,一樣可以充電。
Electrify America
(圖片來源:Electrify America)
2019年8月,Electrify America表示將與電動汽車車隊充電公司Stable Auto合作,為自動駕駛汽車部署機器人充電解決方案,目標是能夠在無人干預的情況下,使用附著在機器人解決方案上的一個150kW直流快速充電槍給自動駕駛電動汽車充電。Electrify America將負責評估其充電系統的硬件、網絡、操作和計費,以讓該系統能夠與自動駕駛汽車充電車隊最匹配,還給Stable的充電設施提供了兩臺150kW直流快速充電槍。Stable會將機器人技術與Electrify America充電樁的先進調度軟件進行配對,讓自動駕駛電動汽車車隊在無操作員在場的情況下可自行充電:車輛可以自行停放在標準停車位內的任何地方,而Stable機器人會自動將汽車與充電槍連接。
大眾
(圖片來源:大眾)
近日,大眾集團則展示了一個新型移動機器人概念產品,無論電動汽車停在哪里,該機器人都可以找到車輛,并為其充電,讓每一個停車位都變成充電位。這個機器人可以自行移動,將一個25千瓦時的電池組移到車輛旁邊,而且可以一次操作多個電池組,將車輛與電池組連接起來,完成充電后,還可以將電池組運送會存放地點。此外,該機器人配備了多個攝像頭激光掃描儀和超聲波感應器,可以自動行駛,具有識別和躲避障礙物的能力。對于使用者而言,既可以通過移動端應用,也可以通過V2X通信召喚該充電機器人。
在電動化的浪潮之下,環保盛行之時,雖然電動汽車在不斷發展,但是與之配套的充電基礎設施也要很好的部署起來,否則電動汽車的普及只是一句空話。這也是為什么在2019年,雖然中國新能源汽車的效率下滑了4%,而充電基礎設施卻增加了18.1%的原因。只有擁有便利、快速的充電基礎設施,才能真正打消車主們的“續航焦慮”,真正迎來電動時代。