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矩陣式充電:填補自動充電空白

2020-12-16 08:26:44 中國科學報   作者: 鄭金武  

 ▲矩陣充電核心部件

 ▲簽約儀式現場

電池續航和充電基礎配套等,是電動汽車長期以來存在的技術痛點。目前,充電樁技術多為固定功率設計,在公共場所使用仍避免不了便捷性、兼容性、使用率等問題。

近日,國家新能源汽車技術創新中心(以下簡稱國創中心)與奧地利科技公司Easelink簽署戰略合作諒解備忘錄。雙方將共同致力于在中國市場推廣矩陣式充電技術,以破解電動汽車智能化發展中面臨的充電自動化需求問題。

瞄準充電自動化需求

充電自動化、無線接觸、快速充電等,是近年來科研單位和企業攻關的重要技術方向。

例如,一個額定輸出功率為40千瓦的充電樁,可適配40千瓦汽車的充電需要,卻不能很好地滿足80千瓦汽車的充電需要,充電速度將會變得很慢。而對一輛功率為20千瓦的小型車,這個充電樁的功率又存在浪費。此外,頻繁手工接觸充電樁,也存在一定的安全風險。

“隨著電動汽車智能化程度越來越高,尤其是自動駕駛級別的不斷提升,以及用戶對充電便利性要求的日益提高,市場對充電過程的自動化需求是顯而易見的。”國創中心總經理原誠寅告訴《中國科學報》。

因此,無論對于主機廠還是充電設施供應商而言,提前規劃布局自動充電解決方案,將是未來市場成功的關鍵因素之一。但當今市場上,尚未推出在任何場景都可以大規模應用的自動充電技術。

“矩陣式充電的開發,正是要填補自動充電這一空白。”原誠寅表示,國創中心與奧地利Easelink公司開展合作,也正是基于對電動汽車自動充電前景以及對矩陣式充電技術的信心。

據介紹,雙方合作開發的系統包含兩個核心部件:一是安裝在車身底部的車輛單元,即矩陣式充電連接觸手;一是安裝在停車位的充電板,即矩陣式充電板。

在實際使用中,一旦車輛停在位于停車位的充電板上方時,車輛將自動建立物理連接并開始自動充電。該技術的智能自動化使得車主在給電動汽車充電時,雙手得以徹底解放,大大提升充電便利性。同時,充電實現自動化,有助于使停車時間成為充電時間,有效地避免使用傳統充電方式時,因不同人群頻繁接觸所帶來的潛在風險。

原誠寅表示,與其他自動充電解決方案相比,矩陣式充電擁有諸多優勢。例如,可實現更高的充電功率和效率,由于矩陣充電技術是基于物理連接的傳導式充電,所以可支持高功率充電;通用性強,可輕松安裝在任何停車位表面,或嵌入地面使其平齊于地面,充電板堅固可靠,可承受車輛駛過。

此外,這一矩陣式充電也有較高的安全性。該技術方案擁有多重安全系統,滿足最高的電氣安全標準,擁有比傳統家用電源插座更高的安全級別。此外,生產成本也將降低。由于矩陣式充電的機械構造簡單且不涉及貴重材料,其量產成本遠遠低于同級別的其他自動充電解決方案。

技術應用進展迅速

原誠寅表示,中奧雙方將共同攻克新能源汽車充電領域核心關鍵技術,持續構筑產業生態,為新能源汽車智能化和相應充電基礎設施發展發揮重要牽引作用。

Easelink公司首席執行官赫爾曼·斯托金表示,矩陣式充電技術在充電功率和充電效率方面具有優越性。公司目前已與寶馬等車型開展合作,例如在2019年,Easelink公司曾推出自動充電解決方案,展示了基于充電墊的充電站的功效。

國創中心作為新能源汽車行業的國家級技術創新中心,在推進國際合作、構建國際一流的新能源汽車科研成果轉化與產業化平臺方面發揮著重要作用。

2019年,由國創中心牽頭、整合行業資源共同研發L4級自動駕駛新能源汽車,融入了車輛智能、大數據、人工智能和自動傳導式充電技術等核心要素,首次展示了自動傳導式充電“黑科技”,為新能源產業領域提供更高效、可靠、安全的充電解決方案。

面對不同功率新能源汽車的需求,廣東的奧特迅公司也在研制矩陣式柔性充電堆技術,將充電由“樁”變成“堆”,把一個充電站的所有功率都放到一起,滿足各種車輛需求。

據悉,奧特迅公司的矩陣式柔性充電堆技術已獲國家專利。基于該技術的充電設施投資和配電容量需求只有交流樁的五分之一,有利于新能源汽車的普及。

此外,國產新能源汽車品牌魏派也曾推出XEV概念車。該車的亮點之一也是采用了矩陣式無線充電技術。

加快協同發展

根據國家發布的《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015~2020年)》顯示,到2020年,我國新增集中式充換電站超過1.2萬座,分散式充電樁超過480萬個,以滿足全國500萬輛電動汽車的充電需求。

但是,充電樁技術落地趕不上電池“升級”速度,是目前充電樁利用率低的一大重要原因。隨著新能源汽車充電倍率快速提升,此前布置的充電樁有相當一部分的充電速度都很慢。“這意味著,今天布下的樁,很可能一兩年后就會被車主棄用。”中國電動汽車百人會首席專家張永偉表示。

而矩陣式充電技術、無線充電技術等,都尚處于起步階段,市場化水平較低,相關標準體系亟待加快編制。

張永偉表示,在落實新能源汽車充電基礎規劃的過程中,應充分考慮到以無線充電、矩陣式充電堆等為代表的新技術的先進性,對規劃進行適當調整,并在專利保護、標準制定方面給予協助。

此外,不同充電模式也對電池的性能提出了更高的要求。北京大學教授、北京市動力鋰離子電池工程技術研究中心主任周恒輝告訴《中國科學報》:“材料對動力電池的性能具有決定性作用,要加快更高比能量、更高安全性的電池材料的研發創新,以適應電動汽車不斷發展的需求。”




責任編輯: 李穎

標簽:矩陣式充電,自動充電