前兩天又開始熱炒用路燈給電動車充電的新聞,不免讓人想起以前上大學的時候,偷偷在熄燈之后用路燈的電源使用電腦,甚至還有人自制的土變壓器(將路燈的110V電壓變為220V),實在是強大。那么以后電動車充電可能會有哪些方式,這些方式都有哪些難點呢?
路燈充電并非易事,太陽能成本和效率受限
Q1:路燈充電在國內是否可行?
A:需要解決的規范不少,同時現有路燈也需要改造
路燈作為新的充電設備最大優勢就是場地和成本,可以大大降低建設充電樁的難度和成本,但是利用路燈充電也需要解決兩方面的問題,一是設備問題,也就是充電的功率、智能管理(計費和通信設備)等滿足普通電動車充電的需求;二是管理問題,不但要達到合理利用,也要能解決安全問題(比如防盜、消防)等方面。
在設備方面,首先面臨著設備改造的問題,因為普通路燈的功率并不大,比如廣泛使用的鹵素(高壓鈉)路燈功率在200-400瓦左右,這讓給動輒十幾度電的電動車電池充電變得很有難度,因此如果需要利用路燈充電,就要先對電源進行改裝。同時,為了計費和方便管理,也要引入智能控制系統(類似停車的咪表),這樣才具實用性。
安全也是建設充電設備必須解決的問題——這在目前也是阻礙充電設施在公共場所建設的重要原因,畢竟電池尤其是鋰電池本身存在風險,同時大功率大電流的充電設備、逆變器等部件也會發熱,存在隱患。路燈位于室外,如何合理解決消防、充電接口防水等問題都是需要在實施過程中加以解決的。
Q2:能不能用太陽能給電動車充電?
A:足夠大面積的太陽能電池可以,否則只能作為輔助電源
國內目前最好的一平米太陽能電池是160瓦左右,計算光照,灰度等因素,總共每瓦的功率每年發電1度左右,也就是1平米每年發電160度。以比亞迪E6為例,每百公里耗電為19.5度,假設每天代步總里程50公里,每年用200天,就是1萬公里,約合2000度電。而如果全用太陽能電池充電,那么要滿足上面E6的需求,需要12-13平米的電池組,在北京上海這種寸土寸金的地方,可能并不是件容易的事情。
當然,對于一些擁有獨立車庫的消費者來說,在屋頂或者車庫頂上有足夠的面積布置太陽能電池板,這樣就可以實現完全依靠太陽能電池為電動車充電。當然,不僅僅需要電池,要實現充電,也需要一整套蓄能(蓄電池將白天的電能積蓄起來),控制等設備。另外,再算算電池成本,太陽能電池單元每瓦約4元出頭,要滿足前面為E6的充電需要,大概電池成本就接近8000-10000元,也還是不菲的。
從電源看,改造過的路燈確實有希望作為以后公共充電設備的安裝位置,而太陽能充電依然還是個比較美好的遠景,除非只是作為輔助。
無線充電很有前景
前面說到的都是通過電纜為電動車充電的技術,而目前各國的充電接口標準并不一致,實際上也是各種接口并存,那么有沒有比同一接口標準更方便的方法來給多種電動車充電呢?這就是我們下面提到的無線充電技術。
Q1:無線充電有哪些方式?原理是什么?
A:常見的有感應式,共振式和微波傳輸式等形式,都利用電磁感應原理
實際上現在劃分的無線充電類型有好些種,比如感應式、共振式、微波傳輸式等等,不過總體來說,它們的基本原理都是一樣的,就是利用交變電磁場的電磁感應,來實現能量的無線傳輸。
感應式的無線電能傳輸算是目前比較成熟的技術,很多手機無線充電、甚至我們常見的電磁爐就是利用的這種原理。由于數碼設備空間小,接收線圈也小,加上充電設備功率小,所以通常充電的距離近(甚至需要與充電座接觸),不過相對電磁輻射也小。
共振式則是著名的麻省理工目前在開發的一類充電技術,說起來也不復雜,他們利用電磁感應現象,加上共振的原理,能夠提升無線充電的效率,共振傳輸的距離比普通感應式更遠一些,而麻省理工目前正在進行小型化的研究——對于車長好幾米的電動車來說,這方面的技術壓力倒不是太大。
微波傳輸此前更多出現在科幻電影或者小說里面,實際上它也是無線電力傳輸的一個很好的方式,只不過受到發送功率等方面的限制,并未大規模實用化。微波傳輸的最大好處就是傳輸距離遠,甚至可以實現航天器與地面之間的能量傳輸,同時還可以實現定向傳輸(發射天線有方向性),未來前景值得期待。
Q2:無線充電的好處有哪些?
A:不需要攜帶電纜,利于多種接口標準的統一
無線充電的第一個好處就是,沒有線了,看起來像是廢話,但是想想那些到處找充電器或者數據線的同學們,這樣實實在在的好處一點都不是廢話。另外,無線充電在硬件方面的標準更容易統一,畢竟說服各家廠商把有線充電的接口都統一并不容易——在手機這方面就比較明顯,各家的充電器都不太一樣,但是無線制式卻只有那么幾種。
Q3:有待解決的問題有哪些?
A:傳輸效率,電磁兼容都是實現工程化需要解決的問題
傳輸效率是所有無線充電都面臨的問題,對于電動車這樣充電功率更大的“電器”來說更是如此——電能首先轉換為無線電波,再由無線電波轉換成電能,這兩次轉換都會損失不少的能量——這與本身就是綠色、環保的電動車來說,似乎顯得有些格格不入。
電磁兼容也是無線充電需要解決的技術瓶頸之一,眾所周知,電磁波很容易產生泄漏,當大功率的車用無線充電設備運行時,也會對周圍的生物和電子設備產生影響,甚至會危害人體健康,在大家談輻射色變的今天是很敏感的話題,所以這方面如何處理也是電動車無線充電實現工程化需要解決的問題。
此外無線充電還是會面臨電氣標準等方面的問題,也是需要工程師和汽車廠商需要去解決的,不過相信關鍵技術問題解決之后,這些問題在大趨勢下也會迎刃而解。
小結:盡管現在由于電池等關鍵部件的技術障礙、成本等因素,電動車距離普及還有一段時間,但各國對于相關的基礎技術也沒有放棄研究。前不久TDK就和麻省理工(MIT)下屬的公司簽署合作協議,繼續推動無線充電技術的研發,而且諸如路燈充電也開始在歐洲試點。對于新能源技術的最新進展,我們也會繼續關注。
(審核編輯: 小王子)
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