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电动汽车的下一个热点?

2020/05/08 09:00
能源情报局
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近年来,电动汽车的技术发展热点不断,层出不穷,主要集中在燃料电池的技术路线上。短充电、长续航,是燃料电池技术发展的终极目标,这也从很大程度上代表了电动汽车的技术发展方向。

其实还有一个技术方向也在不断取得进展,并有可能成为电动汽车的下一个技术突破,那就是无线充电技术。

说起无线充电,大家最直观的印象是这两年很多便携设备已实现的功能,应该是个新进黑科技。


电动汽车的下一个热点?


其实不然。

目前主流的无线充电技术,起源于电磁感应式的无线电能传输技术,早在1889年就已经实现了。它的发明者是一生拥有700多项发明专利、马斯克以他的名字命名了自己的公司、曾有机会成为世界首富、与大发明家爱迪生发生交直流电之争并最终获胜的那位思想超前的传奇人物——尼古拉·特斯拉。


电动汽车的下一个热点?


无线充电技术的原理比较简单。以手机为例,充电座和手机里均有一个内置线圈,当它们接近时,充电座的线圈内由于有交流电,通过电磁感应会在手机接收端的线圈中产生电流,进行交直流电转换后就可以给手机充电。

这种方式的缺点是受发送端和接收端之间的距离影响很大,距离越远,传输越困难;而且手机线圈要跟充电座线圈基本重合,才能保证最大充电效率。


电动汽车的下一个热点?


电动汽车无线充电的原理与此基本相同。在公共汽车和大中型运输车辆领域,无线充电技术也在不断取得突破。

早在2018年,Link Transit就委托技术领先的无线充电设备供应商Momentum Dynamics为一辆比亚迪K9S电动公交巴士安装了美国第一台200kW的无线充电系统。自安装以来,该系统已经为车辆提供了令人印象深刻的41MWh总电量。

最近的测试中,这款巴士按照预定路线行驶了14个小时,电池电量始终保持在90%以上。通过此数据评估电池寿命,一辆新巴士可能会保持服务至少12年。


电动汽车的下一个热点?


最近,Momentum Dynamics又跟中重型电动汽车制造商GreenPower Motor宣布了一项为期三年的OEM协议,以开发和销售无线充电的全电动交通工具。

这次合作将从GreenPower的旗舰车型EV Star开始,EV Star是一款7.6米长的小型公交车,可搭载19名乘客,最大航程为240公里。我们还不了解电池充满需要多长时间,但这套充电系统额定功率高达300kW,已足够惊艳。

美国能源部(Department of Energy)的橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)最近也宣布,该实验室在2月底成功测试了一种新的双向无线充电系统,该系统是为中型车辆开发的,具有更大的空气间隙。

新系统在28厘米的空气间隙中传输功率可以达到20kW,在UPS的插电式混合动力运输卡车中效率达到92%。该技术将应用到具有更高离地空间的新型大型车辆上。

根据ORNL的奥马尔·奥纳尔(Omer Onar)的说法,

目前还没有现成的解决方案可以在28cm的空气间隙中提供20kW的功率。

这项技术从电网中获取能量,并将其转化为直流电,然后高频逆变器产生交流电,交流电又产生磁场,通过空气间隙传输电能。一旦电能通过空气间隙传递到二次线圈,它就被转换回直流,为车辆的电池组充电。

以20kW的功率计算,为60kW的电池组充电大约需要3个小时。使用现有的车载充电系统,传统的有线充电一般需要5到6个小时。

由于新系统是双向的,它可以将一辆电动卡车转变为移动能源储存,以支持可再生能源发电或电力需求高峰。ORNL指出,同时连接50辆卡车可以提供MW级的储能。以每户家庭每小时消耗1度电计算,可满足1000户家庭的用电需求。

无线充电技术目前基本仍在试验阶段,尚没有实现大规模商业应用。如果技术成熟,使用场景将会得到极大扩展,除了电动汽车领域以外,在仓储物流、智能家居、无人机等各方面都会有广阔的前景。

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