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汽车族|面对面｜未来充电场景

汽车族|面对面｜未来充电场景
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电动车未来还会如何发展？把思路放开些 ， 当电动汽车能像手机一样无线充电时 ， 他的使用条件的便利性就大大提升 ， 现在我来告诉你 ， 这个未来离我们不远了 。
在汽车新四化的发展趋势下 ， 在我国新能源车尤其是电动车的发展非常迅速 。不过我们仔细想一下 ， 现阶段的情况是电动汽车的产品及性能在不断提升 ， 但是消费者对电动车仍然很犹豫 ， 主要不是产品的问题 ， 而是使用环境制约的问题 。充电不方便是最大的制约 ， 若充电像加油一样便利 ， 那电动车的发展前景简直不敢想象 。
前不久中国电动汽车无线充电国家标准正式发布 ， 标志着电动汽车无线充电的未来场景开始起步 。电动车的无线充电对于消费者来说很陌生 ， 它就像我们看概念车一样是个未来场景 。但若能实现确实能大大地缓解充电不方便的影响 。值此国标发布之际 ， 我们找到了积极参与协助这次国标制定的无线充电科技领导者WiTricity公司 ， 就消费者所关心的电动车无线充电的诸多疑惑采访了WiTricity 大中华区总经理孙立先生 ， 由专家来为我们解读一下电动车无线充电的技术、使用、发展等问题 。
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无线充电技术常见的有电磁共振和电磁感应 ， 为什么电磁共振更适合电动汽车无线充电？
孙立：本质上都是通过磁场传输能量 ， 但是受传输距离的影响 。磁感应在手机领域应用的比较多 ， 大体的原理就是通过线圈磁场感应 ， 线圈的形状、距离对磁场感应强度的影响很大 ， 它的传输功率的距离比较短 ， 通常是在充电板上实现 ， 随着空间距离的增加 ， 效果会急剧下降 ， 根据线圈的不同设计 ， 可能是成平方、三次方的指数下降 。磁共振是为远距离大功率准备的 ， 可以规避上述的缺陷 。
汽车领域的需求很明确 ， 一般车辆的离地间隙距离一般是10多厘米到20多厘米不等 ， 这是磁感应所达不到的距离 ， 或者需要一个非常强大的充电板才能达到这个效果 。磁共振是利用物理学共振的现象把微弱的信号放大 ， 只是应用上会涉及到更为复杂的电子器件和软件 ， 根据这个特性 ， 我们认为他更适合应用到汽车无线充电场景中 。
无线充电就目前的技术而言和有线充电相比效率如何？
孙立：先看几个关键指标 。功率上 ， 3.5kW是一个等级 ， 7kW是一个等级 ， 11kW是一个等级 ， 再往上22kW、可能还有上百千瓦的等级 。而直流、交流通常以7kW作为分界线 ， 家用通常是220V电压 ， 16A电流 ， 总输出功率不大 ， 一般最高供电功率是7kW ， 等级再高则需要工业用电 。
传输过程中也会涉及损耗（如发热） ， 手机的无线传输一般来说效率是70%左右 ， 电动车用线充电的效率是85-90% 。而电动车的无线充电大于等于有线传输 ， 目前实际在做的是90%或者更高 。从绝对基数来讲 ， 目前做的11kW ， 意味着50kWh的家用纯电车充满电大约需要5小时 。现阶段来说 ， 无线充电选择都是性价比最高的等级 ， 即3.5kW、7kW、11kW 。技术层面上也有22kW的 ， 并且已在实验室阶段 ， 是可实现的 ， 但是成本会飞速增加 。
电磁共振有没有辐射 ， 对人身健康有没有损害？
孙立：我们通常讲的辐射是电磁场 ， 比如手机的辐射 。但是无线充电之中产生的是纯磁场 ， 它和地球上的磁场功效相同 ， 指南针在整个地球都能用就是因为地球有磁场覆盖 。所以目前全世界的共识是用医学理论作为参考 ， 这样的磁场是对人体是没有伤害的 。
当然无线传输局部的磁力非常高 ， 使用中要考虑到一些特例：比如心脏起搏器 ， 它受强磁场影响会运转不正常或失效；人的神经系统因磁场过强也会感到痛 。还有磁场范围内有金属物体会导致它发热 ， 如果去触碰会烫伤 ， 这是磁场间接转换成热能的影响 。在发射和接收端中间 ， 相当于一个传输通道 ， 我们会在这个通道之中做好必要保护 ， 如做各种主动检测 ， 在汽车底盘与充电盘之间设定检测功能 ， 若有金属物体进入会自动降低功率或者停止来提醒用户；如果有生物体进入 ， 也会停止充电或降低功率来提醒大家 。
我们站在它的旁边 ， 是没有危险的 。汽车的接收线圈是在汽车底盘中间 ， 就算人紧贴着汽车站立 ， 也会离线圈至少有十几二十公分 ， 在这个距离内 ， 磁场已经迅速衰减 ， 对人体没有伤害 ， 除非有人特意钻到线圈中间的通道 。乘客坐在车内的话完全不会受影响 。
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无线充电车辆的能量接收装备能否后期单独加装？
孙立：从技术原理上来讲 ， 后装是没有问题的 。实际在标准化小组参加的众多国内企业 ， 大家做的展示也都是自己拿来改装的 ， 拿现有车辆加装 。但是会需要专业人员的操作 ， 对于普通消费者来说还有一定难度 。
后期改装理论上是可行的 。需要商业化运转 ， 方方面面的配合 ， 看在经济上是否可行 。4S店改装会是整个行业讨论的话题 。加接收端也是要从整车考虑 ， 相当于在车底盘加一个线圈 ， 需要考虑现有车辆会不会因为加了这个线圈凸出等因素 ， 从机械结构上面来讲会是比较有挑战 。
电动汽车加装无线充电设备 ， 会增加多少成本？
孙立：的确任何新技术的普及都需要解决成本的问题 。拿WIFI来举例 ， 它在2003年大张旗鼓宣传 ， 到真正大范围普及是在手机上的使用 ， 这个过程有十多年 ， 成本也下降了十倍 。无线电源和无线数据非常相似 ， 更大的程度在于采购量 。WIFI成本的下降是因为它的销售量上升了可能有上万倍 ， 成了当今所有手机、笔记本的标配 ， 是规模效益作用的结果 。
从宏观的角度来看 ， 成本降低是不困难的 。目前上市的产品有宝马这类高规格高价格的产品 ， 而且国内若干家品牌厂商也正在开发 ， 只是开发时间问题 ， 我们预计到2022年会有很多无线充电车型上市 。待这些产品上市后 ， 加快正向循环推动 ， 规模效益也会被带动起来 ， 无线充电的成本也会随之大幅下降 。
无线充电国家标准GB的发布意义重大 ， 请问WiTricity是如何参其中？对于WiTricity来说有哪些专利技术被列在了国标之中？ 孙立：自从公司创办以来 ， 我们就把技术专利孵化成科技创业公司 。现在我们WiTricity在全球范围有1400多项专利 ， 其中包括已经批准下来的和正在审批中的 。所有的专利信息在公司官网都是公开可以看到 。从最基础的核心专利磁共振到各种辅助系统 。这是我们在行业中摸爬滚打十几年积累下来的 。
对于参与国标制定 ， 我们把过去十几年的经验分享出来 ， 作为北美、欧洲标准的参与者 ， 我们也把他们的经验分享出来 。国内我们有事业单位——中国汽车技术研究中心、国家电网的电力科学研究院 ， 加上中兴、华为等等的民族企业共同合作参与了标准的制定 。对于实际纳入国标的专利 ， 在国标文本中均有体现 。
我们很荣幸有这个机会协助中国这个最大的市场做到国标的快速发布 。事实上 ， 中国国家标准属于后发先制 ， 从酝酿标准的时间是晚于北美和欧洲的 ， 但是我们从讨论成熟、到所有同行达成一致共识而论 ， 真正发布我们是全世界第一个 。在有了国标之后 ， 才有条件开始实施无线充电技术工程的普及 ， 对于实现产业化非常有帮助 ， 颁布之后最立竿见影地效果就是产业化 ， 效率提升很快 。
介绍一下两家获得了WiTricity技术授权的公司 。孙立：现有的这两家公司 ， 分别是浙江万安、安洁无线 ， 都属于汽车电子零件一级供应商 。有线充电方面经过这么多年的发展已经分工明确 ， 汽车厂商不需要做充电桩 。但是无线充电还是初期 ， 目前还是需要生产无线充电产品的厂商做出一整套相关产品 ， 否则消费者无法找到对应的无线充电桩 。我们现有的两家合作伙伴是汽车零件供应商 ， 但产品是做全套系统 ， 包括帮助厂商安装充电设备 。充电设备安装类似于地毯铺在地上 ， 相对非常简单 。
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无线充电的设备安装需要哪些条件？ 孙立：与有线充电相比 ， 相同的部分是需要电源的供应 ， 需要有一个位置放置一个小型变压器和整流器 ， 一个小方盒子挂在墙边或者其他位置 ， 但是并不需要一个桩子那么高 ， 因为不需要人为手动插拔充电枪 ， 所以它属于一个近似隐形的东西 ， 墙上有一个铁柜子 ， 背后就是电源线 ， 柜子里的电线拉到地上 ， 引出一个类似地毯的东西铺在地上 ， 且地毯是可以移动的 。
相比有线充电 ， 无线充电设备是否更容易损坏？ 孙立：参考有线桩 ， 无线充电的破坏程度要低很多 。因为它没有表面暴露的金属点 ， 也没有什么运动的部件 ， 不包含插拔充电枪之类的操作 。可以想象小区的物业在墙上安装了一整排 ， 但人们可能都不太会注意到 ， 只是会看到地上有一个类似于地毯的方块而已 ， 所以被破坏的程度要小很多 。并且还可以做到埋在地面下面 ， 沥青、积雪等介质不会影响无线电力的传输 。除此之外 ， 我们还有推出相关辅助功能 ， 可提醒司机对齐充电毯等智能操作 。
无线充电普及之后 ， 能否做到带着充电毯随走随充？ 孙立：可以实现一种行业内叫做动态充电 。原理是在马路下面铺满发射线圈 ， 一个接着一个 ， 这样在开车的时候从1号线圈上方开过去就进入到2号线圈的范围 ， 从2号开过去就进入3号线圈范围 ， 相当于这辆车始终没有离开过充电发射端 ， 这个就叫做动态充电 。国内外都有铺设样板路段 ， 都证明了技术的可行性 ， 但是经济可行性还需要深入探讨 。如果可实现对汽车的要求也会大大降低 ， 减少充电的这个过程 ， 节省时间 ， 甚至比汽油车还要方便 ， 而且还可以节省汽车电池的成本 ， 汽车的自重也会减轻 。这就是一个平衡点 ， 铺一条路需要很多钱 ， 但使用的规模足够大回报就会超过投资了 。
您觉得无线充电未来的发展前景如何？
孙立：我觉得一切的科技产品都是把麻烦的事变简单 ， 在这个过程中 ， 一开始的成本贵一点 ， 以后就会越来越便宜 ， 最后达到彻底普及化 ， 一切的科技产品都是这个规律 。我们现在的电动汽车无线充电借着电动汽车的高峰 ， 有了一定的基础作为开端 ， 我们就做第二波的创新 ， 现在起 ， 我们已经具备成熟的产品和国家标准 ， 我们有整个行业上下游的企业都行动起来 ， 是一个起飞的起点 。汽车研发周期比较长 ， 我们需要做好方方面面的验证工作 ， 预计两年之后国产的汽车就会上市 ， 之后就会大规模铺展开 。
请问WiTricity公司未来在中国市场还将有何规划？
孙立：虽然我们是最早参与 ， 但我们始终还是小型创业公司 ， 以科研和工程技术人员为主 。我们看到中国是一个巨大的市场 ， 这个市场有两方面的含义 ， 一方面是有消费者 ， 中国电动汽车是世界最多 ， 销量超过世界其他国家总和；另外一方面是供应链 ， 中国的供应链也是全世界最有效的 ， 在成本、品质、速度各方面 ， 我们很早就意识到中国市场——消费者和供应商 ， 有不可替代的优势 ， 所以我们会不断加大对中国的投入 ， 把MIT产生的科技创意能够真正产业化、商业化应用 ， 尽早发扬光大 。
无线充电原理和WiTricity公司
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【汽车族|面对面｜未来充电场景】电磁共振的原理是通过两个振动频率相同的物体高效传输能量 ， 当发射器和接收器端以同一频率振动时 ， 接收器会从发射器产生的电磁场获得能量 ， 并将其转换为电流来为移动设备供电或充电 。汽车的无线充电目前主要就是采用电磁共振式原理的技术 。2007年 ， 麻省理工学院的一位教授做了一个有趣的展示和公开演讲 ， 研究出来使用远距离、大功率 ， 用磁场传输电力的装置 。并且通过实验演示 ， 距离2米点亮电灯泡 。从此之后 ， 以这一核心专利技术成立了一家创业公司 ， 并不断孵化 ， 最后形成WiTricity的今天 。十几年来WiTricity一直专注于远距离大功率无线传输能量、电力 。WiTricity中的Wi ， 沿用了无线数据（Wireless） 。过去几年 ， WiTricity在中国电力企业联合会CEC的领导下 ， 国内有大批的企业、事业单位、高校共同研究国家标准 。在今年五月初国家标准正式颁布 ， 无线充电科技领导者WiTricity的专利技术在其中发挥奠基作用 。标准化对中国乃至世界范围内的电动汽车无线充电的大规模部署至关重要 ， 接下来各个厂家互联互通不再是问题 。WiTricity认为现在这个时期 ， 适合无线充电这个技术在电动汽车领域普及正式拉开帷幕了 。


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