说起无线充电,人们脑海中第一个想起的,可能是把无线充电推向高潮的苹果手机。然而如果我说新能源汽车即将实现无线充电,你相信吗?近日,在长安汽车工程研究总院,笔者近距离的看到了长安搭载了无线充电技术的实车,并详细的了解了相关技术、及其量产前景。据了解,这种无线充电技术,将从2020年开始,在长安量产车上开始装备。换句话说,长安将率先在新能源汽车领域,掀起一场无线充电的风暴!
那么,这种无线充电技术对消费者来说,安全吗?实用吗?便利性如何?带着这些疑问,我们跟长安的工程师进行了面对面的详细沟通。下面,笔者会以尽量通俗易懂的语言,为您详解这项黑科技。
无线充电的原理来自“电磁感应”
无线充电的原理说起来很简单,就是我们都在中学课本上学过的“电磁感应”。1831年,法拉第发现:让一块磁铁,靠近一段没有电流的线圈,线圈上就会产生“感应电流”,它被称为“电磁感应”。反之线圈充电后,也会产生磁场。电和磁可以相互转化。法拉第据此研究出了法拉第电磁感应定律。用磁场感应来产生电,这就是无线充电技术的原理。
因此,使用无线充电技术的汽车,必须要有几个基本硬件:一个安装在地上、连接着电源的“充电座”,充电座里面装着线圈(行话叫“原边线圈”)。当充电座连接电源后,线圈会产生磁场。同时,被充电的汽车底盘上也装着一个线圈(行话叫“副边线圈”),当车辆底盘靠近充电座时,充电座充电后产生的磁场,通过电磁感应,在车身上的副边线圈产生感应电流。感应电流导引到电池,就完成了充电座和车之间的无线充电。同时,因为充电座接的是家用交流电,电流方向不断正反方向变化,所以充电座线圈产生的磁场不断变化,可以产生持续的电磁感应,从而保证源源不断的电流输入。
简单说,两个线圈,地上一个,车上一个,外加控制器,就能实现无线充电。
在长安我们看到了“无线充电”实车
在长安汽车工程总院的技术展示大厅内,一进入大厅,笔者的目光就被位于展厅中央的这辆无线充电技术展台所吸引。
从外观看,这辆可无线充电的长安EV460,和普通的插电版EV没有任何区别。区别只在于,底盘上增加了一个充电线圈,用于感应充电底座产生的磁场,从而产生电流。
如图,类似于抽油烟机罩下方的黑色部分,就是车载的副边线圈
如下图中,为了便于展示,地面的充电座被套了一层发光罩,这个充电座内部有一个原边线圈,用于接家用交流电,产生磁场。
据工程师介绍,长安的无线充电技术,可在8小时将车内电量充满,跟插电的充电时间相当。最牛的是其充电系统效率达到92%。就是说,电网内提供100度电,其中92度电可以充到车上,其过程只损耗8%的电。而目前无线充电行业内的普遍水平,在85%-88%。长安属于国内领先水准。效率高的最大好处,就是充电速度快。所以长安这套无线充,基本和插电慢充的速度相当。
增加了无线充电装置后,这辆长安EV460可实现三种充电方式:直流快充,半小时充电80%;有线慢充,8小时充满;无线充电,8小时充满。装了无线充电装置,车主就可以不装充电桩。充电只需三个步骤:对位过程、启动充电、停止充电。换句话说,把车停在车位上,对准线圈停好,用手机APP远程启动充电、断电即可。
这套无线充电用起来麻烦吗?
如果用过手机无线充电的人,都会感受到有个麻烦:手机不能离的太远,甚至必须接触到充电底座,而且也不能摆偏,必须上下对准,否则充电速度很慢。那么消费者在驾驶车辆进行无线充电时,无法象摆弄手机那样灵活,怎么解决上下两个线圈“对准”这个问题呢?
目前行业内车辆进行无线充电的普遍做法,是在地面上安装“压力传感器”,当车轮压到传感器上,就告知车主“车辆已经就位”,可以开始充电。相对来说这种技术还显得比较粗糙。
而长安的技术,通过电磁感应实现内外通讯,来实现上下两个线圈的准确”对位“。当车子驶入停车位时,车主可以先通过后置摄像头,摆正车身的位置。驶入停车位时,车上的“传感器”自动启动,当车子慢慢倒入车位时,这套传感器会随时告知驾驶者,前后偏差了多少,车主根据提示,来进行前后的调整。“偏差距离可以最大达到50公分”,长安的工程师告诉笔者。换句话说,上下两个线圈无需百分之百对准,横向距离不超过半米,就可以充电。
和手机充电必须将手机和充电底座接触不同,长安的这套无线充电,全过程隔空送电,实现了真正的无接触充电。
上下两个线圈,距离甚远,可实现真正的隔空送电
之所以能“隔空送电”,没有物理接触,用行话说,它采用了“国际先进的电磁谐振技术、高精度频率动态跟踪技术,使原、副边线圈耦合效率达到95%以上”。此外长安的工程师还提供了一个细节:国内的交流电频率是50赫兹(即1秒钟正反方向变化50次),而长安的这套无线充,将交流电频率提升到了85000赫兹,磁场更强,从而实现“隔空送电”。
那么,如此高的磁场,会不会有辐射危险呢?长安是怎么解决无线充电的安全问题的?
无线充电的安全问题怎么解决?
会不会有安全风险?长安的工程师给出了肯定的回答:肯定不会!
首先,据介绍,整个这套系统,都实现了IP67的防护等级。所谓“IP67”,IP是Ingress Protection Rating(或者International Protection code)的缩写,IP后面的两位数字,第1位是固态防护等级,范围是0-6,表示从大颗粒异物到灰尘的防护,6为最高等级。第2位是液态防护等级,范围是0-8。数字越大表示防护能力越强。IP67的等级属于行业较高水准。“不要说普通的雨雪,就是将充电座浸泡在水里,也不会有漏电的风险”。长安工程师介绍,“我们做过深水实验,即使把它泡在水里,也能正常充。插电充在下雨的时候,可能会有电火花,有漏电风险,而无线充就可以完美解决这个问题”。
此外,地面充电座罩了一层密封外壳,用的是特殊材料,“即使卡车压上去也不会碎裂变形,改锥等利器使劲捅也没问题”。
至于电磁辐射,长安的工程师解释说,辐射肯定有,但范围仅限于线圈周围的20公分范围内。人只要站在线圈的20公分之外,“辐射就会指数级下降“,人是完全安全的。
此外,考虑到底盘剐蹭的风险,车上的线圈,安装的位置高于电池板。
从上图中看到,前方白色部分是电池板,车载线圈的位置比电池板还高
至于发电带来的热量,长安的这套无线充电采用了水冷系统,可以接入整车热管理系统,实时监控控制器温度,将系统温度控制在正常温度区内,使系统保持满功率输出。这项热管理技术由长安自主研发,行业领先。在-40℃~85℃超宽温度范围内,这套无线充电都可以正常使用。
无线充电的民用前景如何?
手机的无线充电,由于其便利性和线充相比,并无太大区别。所以目前只是一个凸显逼格的装备。车用无线充会不会也华而不实?其民用前景如何?
相比有线充电,无线充电的最大好处是方便。“如果是传统的插电充,你忘了插电枪,你必须重新回到车旁边,把电枪插入充电口才能开始充。而这套无线充省去了这个麻烦,车主想什么时候充,什么时候断电,都可以用手机远程操作。”长安的工程师告诉笔者,“而且随着未来自动驾驶技术日趋成熟,车主只需将车开到车库门口,按下自动泊车按键,车就自动开到停车位上,车主可以远程操作充电,并可实时查看电量。当充满电后,车可以自动开到车库门口来接你。整个过程实现全无人操作,一个APP全搞定”。
全程为我们做介绍的长安年轻工程师
想一想,这还挺让人神往——有了无线充电,你连家里的停车位都不用找了。就象笔者自己,小区停车位远离电梯口,经常拎着大包小包要在车库里“长途跋涉”,可能再过两年,我只需把包从车里拿出来,直接步行回家。车自己开到停车位,自己充电。还真是省心愉快!
实际上,这套无线充对车辆改造和物业的要求不高。车主只需有固定的充电车位,地面上安装充电座。同时在车上加装一套线圈和控制系统即可。这套线圈安放在车辆底盘部位,可以根据车主的喜好,安装在底盘前部或后部。整个加装一套下来,长安工程师给出的预估成本在5000元左右。(目前一套有线充的加装成本大约3000多元)。
关于无线充电,长安还有一个大胆的设想。未来可以在路面上铺设无线充电线圈,拥有无线充电装置的长安车,就可以实现“边走边充”,彻底解决电动车的里程焦虑。“未来的长安纯电车,电池就可以做的很小,从而在整车设计上、空间上提供更大的施展空间”。
说说观点
整个这套无线充电系统,由长安和供应商共同开发零部件,长安完全自主集成,自行调试装配,包括整个系统的热管理、软件部分、通讯等,完全由长安自主开发。作为未来新能源车的一种主流充电方式,在无线充电领域,长安走在了国内前列。从实地考察来看,这套技术其实已经相当成熟,解决了线充所解决不了的便利、安全、远程操控等问题,其民用前景值得期待。长安的黑科技,真是让人刮目相看!
如果2020年长安这套无线充电技术问世,您愿不愿意率先尝试一下呢?欢迎留言说说您的看法。
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