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(xué)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?yōu)?20V),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(nèi)是否可行?
A:需要解決的規(guī)范不少,同時現(xiàn)有路燈也需要改造
路燈作為新的充電設(shè)備最大優(yōu)勢就是場地和成本,可以大大降低建設(shè)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(shè)備問題,也就是充電的功率、智能管理(計費和通信設(shè)備)等滿足普通電動車充電的需求;二是管理問題,不但要達(dá)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(shè)備方面,首先面臨著設(shè)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(tǒng)(類似停車的咪表),這樣才具實用性。
安全也是建設(shè)充電設(shè)備必須解決的問題——這在目前也是阻礙充電設(shè)施在公共場所建設(shè)的重要原因,畢竟電池尤其是鋰電池本身存在風(fēng)險,同時大功率大電流的充電設(shè)備、逆變器等部件也會發(fā)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(nèi)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(fā)電1度左右,也就是1平米每年發(fā)電160度。以比亞迪E6為例,每百公里耗電為19.5度,假設(shè)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(dāng)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(xiàn)完全依靠太陽能電池為電動車充電。當(dāng)然,不僅僅需要電池,要實現(xiàn)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(shè)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(shè)備的安裝位置,而太陽能充電依然還是個比較美好的遠(yuǎn)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(shù),而目前各國的充電接口標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)。
Q1:無線充電有哪些方式?原理是什么?
A:常見的有感應(yīng)式,共振式和微波傳輸式等形式,都利用電磁感應(yīng)原理
實際上現(xiàn)在劃分的無線充電類型有好些種,比如感應(yīng)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(yīng),來實現(xiàn)能量的無線傳輸。
感應(yīng)式的無線電能傳輸算是目前比較成熟的技術(shù),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(shù)碼設(shè)備空間小,接收線圈也小,加上充電設(shè)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(fā)的一類充電技術(shù),說起來也不復(fù)雜,他們利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象,加上共振的原理,能夠提升無線充電的效率,共振傳輸?shù)木嚯x比普通感應(yīng)式更遠(yuǎn)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(shù)壓力倒不是太大。
微波傳輸此前更多出現(xiàn)在科幻電影或者小說里面,實際上它也是無線電力傳輸?shù)囊粋€很好的方式,只不過受到發(fā)送功率等方面的限制,并未大規(guī)模實用化。微波傳輸?shù)淖畲蠛锰幘褪莻鬏斁嚯x遠(yuǎn),甚至可以實現(xiàn)航天器與地面之間的能量傳輸,同時還可以實現(xiàn)定向傳輸(發(fā)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(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)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(shù)據(jù)線的同學(xué)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(biāo)準(zhǔn)更容易統(tǒng)一,畢竟說服各家廠商把有線充電的接口都統(tǒng)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(xiàn)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(zhuǎn)換為無線電波,再由無線電波轉(zhuǎn)換成電能,這兩次轉(zhuǎn)換都會損失不少的能量——這與本身就是綠色、環(huán)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(shù)瓶頸之一,眾所周知,電磁波很容易產(chǎn)生泄漏,當(dāng)大功率的車用無線充電設(shè)備運行時,也會對周圍的生物和電子設(shè)備產(chǎn)生影響,甚至?xí):θ梭w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(xiàn)工程化需要解決的問題。
此外無線充電還是會面臨電氣標(biāo)準(zhǔn)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(guān)鍵技術(shù)問題解決之后,這些問題在大趨勢下也會迎刃而解。
小結(jié):盡管現(xiàn)在由于電池等關(guān)鍵部件的技術(shù)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(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)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(xié)議,繼續(xù)推動無線充電技術(shù)的研發(fā),而且諸如路燈充電也開始在歐洲試點。對于新能源技術(shù)的最新進展,我們也會繼續(xù)關(guān)注。
(審核編輯: 小王子)