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        电动车在线充电技术或成未来主流

        浏览次数: 日期:2014年2月28日

        近几年,国家加大了新能源汽车的扶植力度,使其得以实现快速发展。然而,纯电动车的推广情况并不像混合动力汽车那么顺利。之所以出现这种情况,与纯电动车的价格、电池容量以及充电便利性等问题密不可分。而如今,一种“在线充电”的理念可能将改变纯电动汽车的境遇。

        何谓“在线充电”?据了解,在线充电是在运行线路上为电动车辆进行不影响车辆运行的充电模式,该模式分为三种:一是网电在线充电,即在电动公交的行驶路线上,选择部分适宜路段铺设“在线充电装置”,实现在线充电;二是车载在线充电,即车辆配备APU系统(辅助动力装置),在运行过程中,由APU对车载储能系统充电;三是站点在线充电,即在车辆起(终)点站对储能系统进行快速充电,所充的电量满足车辆单趟往返运营的需要。

        在线充电前景可观

        国家发改委与科技部可再生能源与新能源国际科技合作计划办公室副主任赵刚就比较推崇无线充电模式:“在线充电是一种非常先进的模式。这项技术在日本和美国已经有所突破,而且开始做试点实验。如果今后可以广泛应用,对于电动车的充电模式而言将是质的飞跃。如今,手机和电脑已经实现无线充电,相信汽车也可以做好这项技术,将来成为现实后,电动车充电将会变得非常方便,对于纯电动车的普及也是很好的推动。”

        “在线充电模式如果可以进一步普及,不仅有利于节能减排的实施,也能有效降低运营成本。”国家“863”电动汽车重大项目监理组组长王秉刚告诉《商用汽车新闻》记者,与普通纯电动车相比,在线充电式汽车可以减少电池组用量,而且电池使用方式更合理,从而降低了成本。

        “以电动公交车为例,大概每公里要消耗电量1千瓦时,假如这辆车每天要行驶200公里,大概要配装240千瓦时的电池组,价钱按照目前电池组4000元/千瓦时计算,电池组价格达到100万元。根据部分城市公交公司的估算,综合运行成本是普通燃油车的4~5倍。在这种情况下,在线充电模式的使用将可以解决这一问题。”王秉刚表示。

        此外,王秉刚认为,车辆快速充电和站点在线充电是目前比较理想的在线充电方式。

        对于在线充电的未来,某业内专家同样十分看好。他认为,纯电动汽车在线充电将会成为趋势。如果能在道路上实现在线充电,会进一步降低对纯电动汽车电池组能量密度的要求,有力推动纯电动汽车的大规模应用。另外,也可以消除一直被外界诟病的纯电动车续航里程短的问题。

        “到时,公路上行驶的纯电动汽车可通过相关设施进行充电,从而可大幅度提高纯电动汽车的续航里程。另外,对动力电池能量密度要求的降低,将会大幅度降低纯电动汽车的制造成本及售价,更有利于纯电动汽车的推广及应用。如果技术得到突破,纯电动汽车还可以延伸至重卡领域,让汽车真正进入‘纯电动时代’。”该专家说。

        中国汽车技术研究中心电动汽车研究院院长赵春明认为,在公交领域,如果想减少电池的数量,最现实的方法是使用在线充电中的车载充电,也就是业内常称的增程式电动车。

        “增程式电动车能够使发动机组持续提供电能补充。如果在特殊区域内,增程器可以停止工作满足零排放的要求。如果有更长行驶里程的要求,发动机会启动进行电能补充。”赵春明说。

        此外他还表示,电动车的发动机不需要特别高的功率,只是在比较高效的工作点上开启。因此,排放和油耗增加得不是太多,但续航里程得以提高。

        “目前,业内对纯电动车行驶里程问题的关注点主要集中在电池上,然而,短期内实现电池比能量的增加是不太现实的。如果一味提高,可能会付出更高的代价。不如从增程式电动车起步,首先它没有基础设施的要求,内燃机也很成熟,油耗和排放也可以控制到最佳。因此,可以解决更多的问题。”赵春明表示。

        据了解,增程式动力系统及整车目前在昆明、成都、上海等地区已经累计应用200台套左右,使用效果十分可观。

        对于在线充电车辆的普及,王秉刚建议,除了社会的呼吁及企业的努力付出外,还需要政府部门、学术机构以及运营企业共同推进,只有集各方合力,才能尽快探索出一条适合中国市场的“在线充电”式新能源车辆的发展模式。

        无线充电技术 尚未成熟

        相比于在线充电中的快速充电和站点充电,无线充电目前还处于起步阶段,技术尚未成熟。

        “对于纯电动公交车而言,无线充电短期内并不是特别理想的解决方案。因为目前这种充电模式尚未普及应用,技术成熟度也不高。充电效率、电池兼容性以及充电功率的合理调配等一系列问题都是客观存在的,一定程度上制约了无线充电的发展。”赵春明表示。

        此外,赵春明还认为,除了技术层面外,基础设施的建设以及安全性的保证也是困难点。他表示,对二三线城市而言,在线充电方式仅需要政府配合以及充足的资金支持便可实现,实施难度不大。然而,对于大城市来说,寸土寸金之地如何建设配套设施是一个非常大的难题,不仅需要资金支持,合理的规划也极其重要,而且必须既要满足充电方便,又要避免行人触碰而引发的安全隐患。另外,对于车辆运营模式和环境条件也有更为苛刻的要求,因此,无线充电并不是一种“朴实”的技术,达到技术完善、成熟还需要一定的过程。

        对此,清华大学汽车研究所副所长电动研究室主任、教授陈全世表示认同。“目前,无线充电的技术非常不成熟,无法运用到纯电动车上,如果想达到普及,估计还需要很长时间。”陈全世告诉《商用汽车新闻》记者,上世纪90年代初期,美国曾经做过1.2公里的无线充电实验,结果并不理想。首先,感应装置需要铺设在道路里,会使充电效率大幅下降。另外,电池需要无线发射,如果遇到电磁干扰,很可能无法正常充电,而且实行过程中安全性也不能完全保证。因此,目前在线充电只能是一种设想,付诸实践还有很长的路要走。

        “汽车可以像手机一样随时随地接收‘信号’并转化为电能,但这只是理论上可行。受客观因素的制约,无线充电技术真正走向产业化还需一定时日。”业内专家表示,目前国内还没有无线充电设施,主要原因是该技术尚不成熟,目前并不具备推广的条件。

        此外,无线充电在小功率范围内具有方便快捷、高效的优点。但由于纯电动汽车对电能的要求较高,随着传输距离的加大,磁能的消耗也会随之变大,终端设备所获得的电能也会相应减少。同时,无线充电设备是将网电降压变为直流电后再进行一次较高频率的开关控制交流变换输出,由于大功率的交直电流转换是进行电能的二次无线传输,因此电磁的空间磁损率太大。同时,电子器件的工作电流越大,器件的老化期也会越提前,这会对设备的维修与使用带来很多不便。

        据了解,动力为几十马力的纯电动汽车所需的电能补充电流大多在5~20安培,电动汽车的功率越大,所需补充电能的电流量也就越大,其输出功率会大于500瓦特以上甚至更高。如果多辆纯电动汽车同时进行充电,其所需的总电源功率输出将呈直线上升,从而给城市电网的稳定运行带来巨大考验。

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