國內首條無線充電車道建成 電動汽車可邊走邊充
時間:2016-01-20 10:43來源:當代生活報 作者:西顧
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眾所周知，電動汽車因其清潔節(jié)能的特點而被視為汽車的未來發(fā)展方向，然而由于充電問題，卻讓愛車人士望而卻步。1月19日，記者獲悉，廣西電網公司“面向智能電網的無線電能傳輸關鍵技術研究”項目通過驗收，該項目建成了國內首條為電動汽車無線供電的車道，通過無線傳能的方式為車輛提供電能，目前已投入使用，這為電動汽車的普及奠定了理論基礎。那么，電動汽車時代距離我們還有多遠？為此記者專程采訪了廣西電網公司電力科學研究院相關專家，為您解讀電動汽車充電的若干個“為什么”。
挺方便
電動汽車可邊行駛邊充電
1月19日上午，記者在廣西電網公司電力科學研究院內看到，一條33米長的試驗用充電車道已經建成，兩名工作人員駕駛一輛電動汽車來回行駛充電。這33米汽車充電試驗車道，看起來和普通車道沒啥區(qū)別，其實“機關”都在道路下面。工作人員將覆蓋在路面上的橡膠板掀開，記者看到，下面是鋪設有一排紅色電纜。
該院智能電網及需求側研究所博士祝文姬告訴記者，電動汽車的充電方式主要有兩種，一種是有線充電，即傳導式充電方式，這種充電方式需要使用充電電纜連接充電機和電動汽車，由于充電電流大，使得接插件笨重而且影響美觀，另外充電時需要先停車，再將充電機上的充電電纜連接至電動汽車上的充電接口，操作繁瑣且費時費力。由于插座和插頭之間存在機械摩擦，長時間使用后影響充電效果，并且在電纜出現老化、雨雪天氣、充完電后忘記拔除接插件和不小心拉扯到連接電纜等情況下，容易引起漏電，從而引發(fā)安全事故。另一方面，受目前電池技術的限制，電動汽車本身還存在價格昂貴、車身笨重、電池組所占空間大、續(xù)航里程短、一次性充電時間長以及充電頻繁等問題。
目前，國內外科研人員和企事業(yè)單位，均開展了大量無線電能傳輸技術在電動汽車無線充供電領域應用的研究工作，促進了電動汽車無線充電技術及電動汽車在線供電技術的發(fā)展，但對于不停車無線供電的研究相對較少。
那么，車道如何為行駛中的汽車供電的呢？原來，在汽車行駛過程中，通過電磁感應、電磁共振或其他無線電能傳輸方式實現為車輛實時提供電能，可以直接供給電機驅動電動汽車，而無需車載電池，也可以為車載電池充電。
電動汽車無線供電技術在實際操作過程中比較方便，不需要停車，只需沿著導軌行使即可充電。并且，對車載電池要求很低，電池只需在沒有導軌的地方備用，同時還適應雨雪天氣以及潮濕環(huán)境。
在無線充電技術方面，駕駛員可以將車輛開到指定的位置，不需要進行額外操作，便能夠自動識別車輛，并通過基于磁場的無線電能傳輸技術，以無直接導線接觸的方式，在間隔空氣氣隙的情況下為車載電池充電。同時，能夠實時監(jiān)測車輛充電狀態(tài)，對充電過程進行保護以防止各種突發(fā)情況。
據祝文姬介紹，無線充電技術不存在裸露的插頭和接口，因此比較安全。另外不需要駕駛員下車進行操作，不需要百分之百對準充電位置，允許有一定偏差，不需要冗長的電纜，器件可靠性高且電路設計合理，方便檢查和更換。
有難題
因專利費導致價格較貴
無線充電技術聽起來很不錯，那么其商用前景如何？如果已經有電動汽車，如何享受充電？是否需要購買專門的車型？記者提出了一連串的疑問。
廣西電網公司電力科學研究院職能電網及需求側研究所工程師歐世鋒回答說，該車道推廣建設后，將有效解決目前電動汽車電池重量、電池續(xù)航力等方面的難題，尤其是對固定線路電動車輛如電動公交、景區(qū)循環(huán)車等。無線供電導軌的鋪設不需要特殊材料，只需保證無線供電導軌中沒有金屬即可。車主如果選擇電動汽車，不用購買專門的車型，可將電動汽車進行簡單的改裝，即加裝本項目研制的拾取線圈和能量變換裝置。“充電容量是和電池的充電速度相關，目前車道提供的最大功率為30千瓦，以總電池容量為24千瓦時的電動汽車為例。如果以30千瓦的功率進行充電，充滿電所需時間不足1小時。續(xù)航里程100公里。”
據了解，目前該項系統(tǒng)已經申請了國家專利。至于商用前景方面，和所有高新技術專利產品一樣，歐世鋒認為，電動汽車充供電系統(tǒng)推廣前期，也會面臨因專利費導致價格較貴的問題。歐世鋒表示，無線供電技術將有效解決目前電動汽車電池重量、電池續(xù)航力等方面的難題。如果要將技術運用到生活中，可以以類似加油站的形式，每隔幾公里建設無線充電樁或無線供電車道，當電動汽車電量不足時，駛入充電樁進行快充或進入無線供電車道邊走邊充。如此設計，只需對整條道路的某一點、某一段進行改造就可以了。
歐世鋒透露，目前已經跟公交車公司進行對接，但進一步的推廣計劃還需要相關部門進行討論審批。“該項目的建成，為電動汽車的普及奠定了理論基礎，無論出于能源還是環(huán)保方面考慮，相信距離我國汽車工業(yè)進入電動化時代，已經為時不遠。”
蠻實用
私家車位改裝后也可自動充電
電網會為整個系統(tǒng)提供電能，再經過諧振補償和功率變換電路把高頻的交流電能轉化成電動汽車所需要的電能。
無線充供電系統(tǒng)中主要使用電力電子器件，而目前電力電子器件的發(fā)展已相對成熟，長時間運行一般不會出現故障，故后期的維護很方便。
另外，該系統(tǒng)不同于磁懸浮列車的輸電技術，磁懸浮列車是利用高頻電磁場在金屬表面產生的渦流，同時產生一個同極性反磁場，使車輛推離軌面在空中懸浮起來；而感應電能傳輸技術是利用高頻磁場在副級線圈中感應出電壓從而實現電能無線傳輸。
無線供電的車道可以根據需求安裝任意長度。目前建成的車道長度33米，寬度3.5米。在充電過程中，可以不受電動汽車品牌限制，任何電動汽車只需安裝本項目研制的無線接收裝置就可以在車道上充電。
對于廣大車主來說，未來可以將私家車位進行改裝，停在車位上就能自動充電。如24千瓦時的電動汽車，不到一小時即可充滿，行駛路程達到100公里以上。不用擔心充滿電后還要拔插頭，車主可以下載一個APP手機客戶端，坐在家里就可以遙控開關。
也環(huán)保
輻射達標不會對生物體造成危害
提到電力設備，市民總會聯想到環(huán)保，擔心存在輻射問題。對此疑問，歐世鋒表示輻射問題在系統(tǒng)設計之初就進行了考慮，經過第三方檢測機構測試后滿足國際輻射標準，不會對生物體造成危害。導軌鋪設在地面下，電能傳輸過程中由于沒有導線的直接接觸，并不存在電力安全隱患。
傳統(tǒng)電動汽車供電方式會有惡劣天氣造成的斷電等問題。感應電能傳輸技術采用非接觸式供電模式，解決了傳統(tǒng)電動汽車供電方式的弊端，后期維護簡單、方便。
據了解，面向智能電網的無線電能傳輸關鍵技術研究“是中國南方電網有限責任公司于2012年下達的科技項目，由廣西電網有限責任公司電力科學研究院負責實施，并于2015年12月通過廣西電網有限責任公司評審驗收。該項目開發(fā)了無線電能傳輸系統(tǒng)工程設計平臺，研制了駐停式電動車充電裝置，成功建設了國內首條電動汽車無線供電小型試驗車道；研制了國內首套輸配電線路監(jiān)測終端無線供電系統(tǒng)，分別在廣西電網柳州供電局、賀州供電局完成了配電線路及輸電線路在線監(jiān)測終端無線供電示范工程安裝及調試。項目研制的設備均通過了第三方權威機構檢測，示范工程運行良好。
【延伸閱讀】
電動汽車
目前常見的充電方式
1.便攜充電
便攜充電是指使用隨車附帶的便攜充電線連接普通家用插座充電。這是一種非常方便的充電方式，只要能找到插座，就可以充電。但是其充電速度就不敢恭維了。一般來說，普通家用插座的電壓為220V，電流為10A，理論上功率為2.2千瓦，而在實際使用中，充電功率一般只有1.5千瓦。
也就是說，使用便攜充電裝置，為一輛北汽新能源EV200純電動汽車（續(xù)航里程200千米，電池容量30.4千瓦時）充滿電需要20小時，為一輛比亞迪e6純電動汽車（續(xù)航300千米，電池容量57千瓦時）充滿電需要近40小時。這種速度簡直讓人無法忍受，只能是作為其他充電方式的一種補充，方便用戶隨時補電。
2.家用充電樁
家用充電樁是最常見的一種充電樁。一般私人用戶購買電動汽車都會附贈一個家用充電樁。當然，光有樁是不夠的，還需要有車位并且物業(yè)同意安裝。
在充電速度方面，由于每個廠商提供的充電樁規(guī)格都不一樣，所以充電速度也不盡相同。寶馬i3所配備的iWallboxPro充電墻盒功率為7.4千瓦。啟辰晨風有2種家用充電樁，低配版的是3.6千瓦，高配版的則是6.6千瓦。騰勢同樣提供2種家用充電柜可供使用，功率分別為10千瓦和20千瓦。
基本上，不同型號的家用充電樁雖然輸出功率有差異，但是都能保證一晚上將電動汽車的電池充滿，基本可以滿足普通用戶的需求。
3.公共充電樁
家用充電樁雖然不錯，但還有很多用戶由于沒有固定車位或是物業(yè)不配合，無法安裝家用充電樁。對他們來說，公共充電樁就成了唯一的選擇。
如果家里不能建充電樁，就只能到公共充電樁充電了。公共充電樁一般由國家電網、南方電網這類電力企業(yè)建設并維護經營。在今后，隨著電動汽車產業(yè)的成熟，也會有不少民營資本進入這一領域。
公共充電樁一般分為快充和慢充，前者使用直流電，后者使用交流電。
●直流快充1-2小時充到80%
以常見的國家電網快充樁為例，其輸出的直流電壓為380V，電流可以達到50A，輸出功率可達19千瓦。不過，為了保護電池，在電池容量達到80%以后，充電電流就會慢慢下降到10A左右。所以，一般用快充將電量充到80%以后，應該換到慢充樁將電充滿，這樣效率更高一些。
直流快充樁充電非常迅速，一般來說1-2小時就能將一輛電動汽車的電池從0充到80%。
●交流慢充充滿電耗費5-10小時
由于成本等方面有優(yōu)勢，交流慢充樁的數量較多。
雖然直流快充樁充電速度更快，但是受用電負荷和建樁成本的限制，在一個充電站里，直流快充樁的數量肯定是占少數的。為了利用有限的資源為更多人提供充電服務，必須補充一些交流慢充樁。以常見的國家電網慢充樁為例，其電壓為220V，電流在25A左右，輸出功率約5.5千瓦。為一輛電動汽車充滿電所耗費的時間為5-10小時，比較適合夜間或是上班時充電。
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