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手机无线充电已经见惯不怪了,新能源汽车的无线充电倒还是挺少见的。特斯拉最近发布的无人出租车Cybercab又再次将新能源汽车无线充电带入到人们的视野中。
一
从不感兴趣到坚持研发
其实,在最开始特斯拉做超充起家时,马斯克可是个无线充电的“否定者”,认为无线充电“低能低效”。
转折点出现在去年6月,有媒体报道称,特斯拉对德国无线充电公司——Wiferion的研发团队和能力非常感兴趣。
同年7月,据德媒报道,特斯拉完成对德国无线充电公司Wiferion的收购,收购价高达7600万美元(约5.43亿人民币),该公司网站左下页脚已显示“Tesla Engineering German GmbH 2023”,确认特斯拉为母公司。
Wiferion是一家专注于“非接触式充电和能源系统”的公司,为仓储等工业环境中的自动驾驶运输系统提供感应充电解决方案。
然而,在去年10月,特斯拉又转手将Wiferion以未公开的金额出售给PULS,后者是一家DIN轨道电源供应商。
不过,据当时报道信息,特斯拉保留了Wiferion的工程师,且这些工程师是高功率无线电力传输行业的资深人士。
随即在今年3月份,特斯拉在投资者日活动上放出了一页Model S采用无线充电的PPT,叠加特斯拉此前被传的收购举动,彼时有业内分析称,特斯拉或将要推出无线充电模式。
同在今年3月,有媒体注意到,特斯拉在旗下Cybertruck的电池组中加入了“感应式充电器接口”,以匹配未来的无线充电装置。
9月8日,获悉,美国专利商标局披露了特斯拉公司旗下4项涉及汽车无线充电有关的专利,其中显示未来特斯拉汽车有望能实现基于磁共振等方案的无线充电。
根据国际专利局透露,特斯拉已申请的四项与无线充电相关新专利包括:短路开关以减少感应充电中的接地漏电流;温度传感器及其在无线充电中的应用;无线充电电路拓扑及相关制造方法;无线充电参数估计。
那那特斯拉如此坚持的无线充电技术,到底是什么呢?
二
无线充电技术基础
根据不同的能量传输方式,无线充电技术可以分为近距离无线充电和远距离无线充电。
1、 磁场耦合式无线充电
磁场耦合是目前电动汽车无线充电的主流技术。
其工作原理类似于变压器,通过发射线圈与接收线圈之间的磁场谐振实现能量传输。磁场耦合式充电技术的传输距离通常在几厘米至几十厘米之间,效率较高。
近年来,基于磁齿轮的无线充电技术也有所发展,通过电机驱动磁体运动,实现较低频率下的能量传输。
2、电场耦合式无线充电
电场耦合通过两个分离的极板形成电容,传递电能。
尽管电场耦合具有实现高频率和高效能量传输的潜力,但由于空气的介电常数较小,极板尺寸和传输距离的限制使其在电动汽车领域的应用较少。
远距离无线充电利用射频、微波或激光传输电能,理论上可以实现数米甚至更远的充电距离,微波方式通过定向天线传输能量,可实现一对多设备同时充电,远距离无线充电在能量传输效率和安全性方面仍面临巨大挑战,尚未大规模商业应用。
电动汽车无线充电系统通常采用磁耦合的方式,其主要包括地面发射端和车载接收端。
● 地面端负责将工频交流电转换为高频交流电,再通过发射线圈生成磁场。
● 车载端通过接收线圈将磁场能量还原为电能并传输至电池。
无线充电不仅消除了电缆连接的繁琐,还可以通过无线通信方式(如WiFi、蓝牙)实现地面端与车载端的智能交互。
那特斯拉如此坚持的无线充电技术,将对电动汽车补能体系有何影响呢?
三
汽车无线充电商业化
“无痛补能”并不是关键
区别于有线充电,无线充电解决的最大问题就是充电桩“枪线脏重”、“操作繁琐”等问题,让充电变得更“无痛”。
不过“无痛”并不能成为车用无线充电铺开的理由,电动汽车在外充电,用户首先需要的是充电效率。
根据特斯拉官方释出的信息,Cybercab的无线充电功率可达25kW,同时小编也搜集了市面上一些新能源汽车无线充电的功率。
例如:上汽智己推出的车型中配备了11kW的无线充电系统、红旗E-HS9等国内自主品牌高端纯电车型配置了无线充电,功率为10kW、北汽发布的极狐阿尔法S华为HI版设计搭载7.5kW无线充电系统。
可以明显看到充电功率普遍较低,和直流快充的120kW、480kW等功率相比就是”小巫见大巫“。
所以,无线充电只是解决了“插枪”问题,但用户最为关注的充电效率问题并不能解决。
并且,相较于有限充电,无线充电的成本较高且兼容性较差。据悉,一个3kW的无线充电系统售价就超过一万元,相比之下,同样效率的交流慢充桩仅需一千多元,更不用说目前现在许多车企在购买新能源汽车时都会赠送随车充装置,这无疑增加了普及的经济障碍。
更为关键的是,要想大规模应用无线充电技术,首先必须解决设施建设问题。已目前通常采用的地下电缆的方式来说,要在已经运行的公共道路上大规模铺设电缆,不仅涉及较高的基建费用,而且还涉及公共交通运行的社会问题,要想推进并不容易。
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