国内首条无线充电车道建成电动汽车可边走边充

时间:2016-01-20 10:43来源:当代生活报作者:西顾

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　　众所周知，电动汽车因其清洁节能的特点而被视为汽车的未来发展方向，然而由于充电问题，却让爱车人士望而却步。1月19日，记者获悉，广西电网公司“面向智能电网的无线电能传输关键技术研究”项目通过验收，该项目建成了国内首条为电动汽车无线供电的车道，通过无线传能的方式为车辆提供电能，目前已投入使用，这为电动汽车的普及奠定了理论基础。那么，电动汽车时代距离我们还有多远？为此记者专程采访了广西电网公司电力科学研究院相关专家，为您解读电动汽车充电的若干个“为什么”。

　　挺方便

　　电动汽车可边行驶边充电

　　1月19日上午，记者在广西电网公司电力科学研究院内看到，一条33米长的试验用充电车道已经建成，两名工作人员驾驶一辆电动汽车来回行驶充电。这33米汽车充电试验车道，看起来和普通车道没啥区别，其实“机关”都在道路下面。工作人员将覆盖在路面上的橡胶板掀开，记者看到，下面是铺设有一排红色电缆。

　　该院智能电网及需求侧研究所博士祝文姬告诉记者，电动汽车的充电方式主要有两种，一种是有线充电，即传导式充电方式，这种充电方式需要使用充电电缆连接充电机和电动汽车，由于充电电流大，使得接插件笨重而且影响美观，另外充电时需要先停车，再将充电机上的充电电缆连接至电动汽车上的充电接口，操作繁琐且费时费力。由于插座和插头之间存在机械摩擦，长时间使用后影响充电效果，并且在电缆出现老化、雨雪天气、充完电后忘记拔除接插件和不小心拉扯到连接电缆等情况下，容易引起漏电，从而引发安全事故。另一方面，受目前电池技术的限制，电动汽车本身还存在价格昂贵、车身笨重、电池组所占空间大、续航里程短、一次性充电时间长以及充电频繁等问题。

　　目前，国内外科研人员和企事业单位，均开展了大量无线电能传输技术在电动汽车无线充供电领域应用的研究工作，促进了电动汽车无线充电技术及电动汽车在线供电技术的发展，但对于不停车无线供电的研究相对较少。

　　那么，车道如何为行驶中的汽车供电的呢？原来，在汽车行驶过程中，通过电磁感应、电磁共振或其他无线电能传输方式实现为车辆实时提供电能，可以直接供给电机驱动电动汽车，而无需车载电池，也可以为车载电池充电。

　　电动汽车无线供电技术在实际操作过程中比较方便，不需要停车，只需沿着导轨行使即可充电。并且，对车载电池要求很低，电池只需在没有导轨的地方备用，同时还适应雨雪天气以及潮湿环境。

　　在无线充电技术方面，驾驶员可以将车辆开到指定的位置，不需要进行额外操作，便能够自动识别车辆，并通过基于磁场的无线电能传输技术，以无直接导线接触的方式，在间隔空气气隙的情况下为车载电池充电。同时，能够实时监测车辆充电状态，对充电过程进行保护以防止各种突发情况。

　　据祝文姬介绍，无线充电技术不存在裸露的插头和接口，因此比较安全。另外不需要驾驶员下车进行操作，不需要百分之百对准充电位置，允许有一定偏差，不需要冗长的电缆，器件可靠性高且电路设计合理，方便检查和更换。

有难题

　　因专利费导致价格较贵

　　无线充电技术听起来很不错，那么其商用前景如何？如果已经有电动汽车，如何享受充电？是否需要购买专门的车型？记者提出了一连串的疑问。

　　广西电网公司电力科学研究院职能电网及需求侧研究所工程师欧世锋回答说，该车道推广建设后，将有效解决目前电动汽车电池重量、电池续航力等方面的难题，尤其是对固定线路电动车辆如电动公交、景区循环车等。无线供电导轨的铺设不需要特殊材料，只需保证无线供电导轨中没有金属即可。车主如果选择电动汽车，不用购买专门的车型，可将电动汽车进行简单的改装，即加装本项目研制的拾取线圈和能量变换装置。“充电容量是和电池的充电速度相关，目前车道提供的最大功率为30千瓦，以总电池容量为24千瓦时的电动汽车为例。如果以30千瓦的功率进行充电，充满电所需时间不足1小时。续航里程100公里。”

　　据了解，目前该项系统已经申请了国家专利。至于商用前景方面，和所有高新技术专利产品一样，欧世锋认为，电动汽车充供电系统推广前期，也会面临因专利费导致价格较贵的问题。欧世锋表示，无线供电技术将有效解决目前电动汽车电池重量、电池续航力等方面的难题。如果要将技术运用到生活中，可以以类似加油站的形式，每隔几公里建设无线充电桩或无线供电车道，当电动汽车电量不足时，驶入充电桩进行快充或进入无线供电车道边走边充。如此设计，只需对整条道路的某一点、某一段进行改造就可以了。

　　欧世锋透露，目前已经跟公交车公司进行对接，但进一步的推广计划还需要相关部门进行讨论审批。“该项目的建成，为电动汽车的普及奠定了理论基础，无论出于能源还是环保方面考虑，相信距离我国汽车工业进入电动化时代，已经为时不远。”

　　蛮实用

　　私家车位改装后也可自动充电

　　电网会为整个系统提供电能，再经过谐振补偿和功率变换电路把高频的交流电能转化成电动汽车所需要的电能。

　　无线充供电系统中主要使用电力电子器件，而目前电力电子器件的发展已相对成熟，长时间运行一般不会出现故障，故后期的维护很方便。

　　另外，该系统不同于磁悬浮列车的输电技术，磁悬浮列车是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流，同时产生一个同极性反磁场，使车辆推离轨面在空中悬浮起来；而感应电能传输技术是利用高频磁场在副级线圈中感应出电压从而实现电能无线传输。

　　无线供电的车道可以根据需求安装任意长度。目前建成的车道长度33米，宽度3.5米。在充电过程中，可以不受电动汽车品牌限制，任何电动汽车只需安装本项目研制的无线接收装置就可以在车道上充电。

　　对于广大车主来说，未来可以将私家车位进行改装，停在车位上就能自动充电。如24千瓦时的电动汽车，不到一小时即可充满，行驶路程达到100公里以上。不用担心充满电后还要拔插头，车主可以下载一个APP手机客户端，坐在家里就可以遥控开关。

　也环保

　　辐射达标不会对生物体造成危害

　　提到电力设备，市民总会联想到环保，担心存在辐射问题。对此疑问，欧世锋表示辐射问题在系统设计之初就进行了考虑，经过第三方检测机构测试后满足国际辐射标准，不会对生物体造成危害。导轨铺设在地面下，电能传输过程中由于没有导线的直接接触，并不存在电力安全隐患。

　　传统电动汽车供电方式会有恶劣天气造成的断电等问题。感应电能传输技术采用非接触式供电模式，解决了传统电动汽车供电方式的弊端，后期维护简单、方便。

　　据了解，面向智能电网的无线电能传输关键技术研究“是中国南方电网有限责任公司于2012年下达的科技项目，由广西电网有限责任公司电力科学研究院负责实施，并于2015年12月通过广西电网有限责任公司评审验收。该项目开发了无线电能传输系统工程设计平台，研制了驻停式电动车充电装置，成功建设了国内首条电动汽车无线供电小型试验车道；研制了国内首套输配电线路监测终端无线供电系统，分别在广西电网柳州供电局、贺州供电局完成了配电线路及输电线路在线监测终端无线供电示范工程安装及调试。项目研制的设备均通过了第三方权威机构检测，示范工程运行良好。

　　【延伸阅读】

　　电动汽车

　　目前常见的充电方式

　　1.便携充电

　　便携充电是指使用随车附带的便携充电线连接普通家用插座充电。这是一种非常方便的充电方式，只要能找到插座，就可以充电。但是其充电速度就不敢恭维了。一般来说，普通家用插座的电压为220V，电流为10A，理论上功率为2.2千瓦，而在实际使用中，充电功率一般只有1.5千瓦。

　　也就是说，使用便携充电装置，为一辆北汽新能源EV200纯电动汽车（续航里程200千米，电池容量30.4千瓦时）充满电需要20小时，为一辆比亚迪e6纯电动汽车（续航300千米，电池容量57千瓦时）充满电需要近40小时。这种速度简直让人无法忍受，只能是作为其他充电方式的一种补充，方便用户随时补电。

　　2.家用充电桩

　　家用充电桩是最常见的一种充电桩。一般私人用户购买电动汽车都会附赠一个家用充电桩。当然，光有桩是不够的，还需要有车位并且物业同意安装。

　　在充电速度方面，由于每个厂商提供的充电桩规格都不一样，所以充电速度也不尽相同。宝马i3所配备的iWallboxPro充电墙盒功率为7.4千瓦。启辰晨风有2种家用充电桩，低配版的是3.6千瓦，高配版的则是6.6千瓦。腾势同样提供2种家用充电柜可供使用，功率分别为10千瓦和20千瓦。

　　基本上，不同型号的家用充电桩虽然输出功率有差异，但是都能保证一晚上将电动汽车的电池充满，基本可以满足普通用户的需求。

　　3.公共充电桩

　　家用充电桩虽然不错，但还有很多用户由于没有固定车位或是物业不配合，无法安装家用充电桩。对他们来说，公共充电桩就成了唯一的选择。

如果家里不能建充电桩，就只能到公共充电桩充电了。公共充电桩一般由国家电网、南方电网这类电力企业建设并维护经营。在今后，随着电动汽车产业的成熟，也会有不少民营资本进入这一领域。

　　公共充电桩一般分为快充和慢充，前者使用直流电，后者使用交流电。

　　●直流快充1-2小时充到80%

　　以常见的国家电网快充桩为例，其输出的直流电压为380V，电流可以达到50A，输出功率可达19千瓦。不过，为了保护电池，在电池容量达到80%以后，充电电流就会慢慢下降到10A左右。所以，一般用快充将电量充到80%以后，应该换到慢充桩将电充满，这样效率更高一些。

　　直流快充桩充电非常迅速，一般来说1-2小时就能将一辆电动汽车的电池从0充到80%。

　　●交流慢充充满电耗费5-10小时

　　由于成本等方面有优势，交流慢充桩的数量较多。

　　虽然直流快充桩充电速度更快，但是受用电负荷和建桩成本的限制，在一个充电站里，直流快充桩的数量肯定是占少数的。为了利用有限的资源为更多人提供充电服务，必须补充一些交流慢充桩。以常见的国家电网慢充桩为例，其电压为220V，电流在25A左右，输出功率约5.5千瓦。为一辆电动汽车充满电所耗费的时间为5-10小时，比较适合夜间或是上班时充电。

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