陈中:电动汽车有望迎来无线充电时代

2012-10-23 19:56:14来源: 电动汽车时代网
    目前电动汽车充电方式主要有两种,最常见的就是慢速充电,需要八到十小时,这样长的时间令许多消费者很难接受。;另外一种则是快速充电,就是在十到二十分钟(目前最快的只需五分钟),快充有它的优势也有不利的地方,假如未来电动汽车开始大规模发展,将对电网带来巨大的负荷压力。

  那么有没有办法解决让电动汽车充电更方便、更快捷呢?目前,国际上许多企业和组织已经将目光转向了无线充电。东南大学电气工程学院程陈中教授日前指出:“无线充电联盟(Wireless Power Consortium)预计这个(电动汽车无线充电)市场可以达到2700亿美元。”

  无线充电有哪些好处呢?除了便利性、安全性、可靠性以及占地少的优点外,陈中博士介绍了它的六大优势:

  第一,互动能力强,更好抑制可再生能源的输出波动,可以更好地接纳可再生能源,可以通过电动汽车与新能源进行协调调度。

  第二,电动汽车无线充电方式可以减少对电网的冲击影响,无线充电不会有快速慢速的充电方式,总体来说对于负荷曲线没有增加更多的峰和谷,对电网更加友好。

  第三,可以更好的发挥削峰填谷的作用,因为无线慢充通过意愿设定和电网智能调度,不论在停车位还是再移动过程中,充电更加灵活,对电网的压力也最小。

  第四,自动化程度高,可以更好的实现自动有序充电。无线充电是根据车主意愿,根据在车位上面的一些情况进行有序充电。而有线充电一定要接上电缆,否则远程控制对电池充电是发挥不了作用的。

  第五,提高信息化智能化,降低人力成本。

  第六,降低电池容量的要求。韩国现在可以降低五分之一;而欧洲进行的利用公交车进站、停站时间进行无线充电的实验,成功地使公交车的电池容量从145千瓦时降到45千瓦时。

  现在一些国家正在研究“能充电的高速公路”,而中国也并没有落后,陈中表示东南大学也在开发“电动汽车移动式无线充放电”技术,“未来可以在高速公路上十米装一个充电装置,麻省理工大学目前做的(路面到汽车底盘的)传输距离是40厘米,功率一千瓦,我们预计未来可以做到传输距离1米,功率两千瓦。”

    主持人:谢谢王经理。下面请,来给我们讲电动汽车无线充电及与电网互动关键技术,大家欢迎。

  陈中:各位领导,各位专家很高兴有机会和大家分享无线充电和电网互动的内容,我是来自东南大学工程电气学院,有关于电动汽车的发展在这边直接跳过了。关于充电方式,目前来说主流的还是有线为主,无线方面处于研究之中,这里面给我们关于科研工作者带来了一些问题。就是说既然有线比较传统的技术,如果我们要真正的实现超越的话,也许在无线方面我们跟世界应该是同步的。

  对于有线而言目前的运营模式充电站模式充电桩模式和电池更换站的模式,大家这两天的演讲中得到了一些体会。有一些充电还有一种方式,就是慢速充电,需要八到十小时,有线充电慢充方式,仍然有一些在商业上实现的困难。还有就是一个快速充电,快速充电就是在十到二十分钟,目前可以到五分钟。快充有它的优势也有不利的地方,对于负荷的冲击是比较大的。如果未来电动汽车大规模的发展的话,这个电动汽车增加的符合,我们经过一个简单的示意图。如果这个是地级市最大的负荷,如果我们把有线快充加上去,冲击负荷和城市负荷不会相差太多,对电网而言影响是非常巨大的。所以前段时间韩国十秒钟把电动汽车充满,对整个电网是灾难性的。

  因为电网要求时时功率平衡,这种有线快充方式必然会带来一些问题。还有一个换电池,换电池目前来说是主流的,也是商业运营比较成功的,也有一些优势之外的缺点。比如投资成本,标准化新旧问题等等。

  有线充电还有其他的不利的地方,包括过多导线的存在,危险性,还有户外有线充电桩的侵害。这是电动汽车有线最新咨询不说了。

  下面说无线充电,无线充电四种方式,比较传统的是一种微波方式,直接把能量以微波的方式释放,对人,对动物,对大气都有影响,这个适合在宇宙,太空飞船,外太空可以使用微波方式。还有一种电场耦合,就是把变压器中间,我们现在都是闭合的,所谓的电场耦合中间有一点点的,还有感应耦合,目前来说在整个无线充电领域,磁谐振耦合是比较成功的。磁谐振耦合以磁谐振的方式把能量传输。磁谐振耦合发现以后,目前为止我们知道这个现象,我们知道了磁谐振这个现象,但是对于磁谐振的原理不是很清楚,所以这个我们需要向大家说明,科学就是这样渐进的过程,就像我们对雷电怎么防雷,但是对于雷电产生的机理不清楚,就是这么一个道理。

  无线充电我们认为分为两种,分散式,也可以采取集中式,不管什么方式,我们认为无线充电的设施和车位可以共同利用。目前来说,也有一些无线充电的所谓的一些示范工程,目前商业运营的工程,这个是采用感应耦合的,这个也是感应耦合,感应耦合和磁谐振有一个区别,都突出一块,相当于汽车开到这里,突出的一块跟它进行能量的交换,为什么突出,磁谐振无线传输距离比较短,在10厘米左右。

  这个就是感应充电的观光车,这是韩国的,这是电能的发射,汽车有一个电能接收装置。这个有什么示范,一边开一边充,带来一个什么好处,带来的好处它使用电池的容量,只要到传统的容量的五分之一,什么意思,它以充电的时间换来了容量。为什么可以有这个有点,因为在行驶的过程中,可以不断的进行充放电。

  这个也是用感应式无线充电,这个电动汽车输出功率是10千瓦,一般在七到八小时内完成充电。这个是英国公司,也是感应式的电动汽车的无线充电,这里面有一个电源,发射装置,有接收装置。这也是美国研制的无线充电电动汽车,下面就是发射装置,汽车上面有一个接收装置。谷歌与Plugless研制了一个无线充电,也是感应式。

  无线充电在国际上是比较引起重视的。无线充电比较感兴趣认为无线充电市场比较大,无线充电联盟对无线充电比较感兴趣,他认为市场比较大,可以达到2700亿美元。无线充电的缺点,主要的问题一个技术成熟度,目前来说,尤其我们认为比较有希望的磁谐振非常低,目前原理上不是很清楚,在实验室做的也不是可靠性不是非常的高。第二,能量传输的效率,无线通过空气,空气带来效率的问题,有消耗。第三,电池环境,公众对电池环境有一定的顾虑,因为无线充电在空气中进行能量的传输。

  下面我们来看电动汽车,无线充电的优点。无线充电与电网的互动能力比有线大,这个是我们研究整个无线充电的一个基础,或者一个基本点。电动汽车智能电网技术是非常重要的技术,互动能力越强,可能需要大量发展的基础上,如何运用电动汽车与电网进行互动。这里面我们把有线无线进行了比较,这里面有些概率是自己假定的,是建立在我们一定的调研一定的研究基础上,三个概率,一个处于充电位的概率,第二,电网物理连接的概率,第三个互动意愿的概率,这三个都是有一定的基础的。

  这边比较了以后,我们以2020年南京电动汽车为例,发现在有线方式和无线方式比较,差六到七倍。也就是说,无线充电它的互动能力比有线大六到七倍,有了这个基础,对于整个电网它的优点是不言而喻的。 

  究竟有哪些优点,第一个互动能力强,更好抑制可再生能源的输出波动。我们从技术上考虑,我们接纳可再生能源,它有波动性,我们如何抑制电网更好的吸纳,无线充电电动汽车是解决抑制可再生能源输出波动的一个有效的手段。未来说明这个问题,我们举了一个简单的例子,这是某市的符合曲线,这个就是发电曲线,这上面实际风能预测曲线,把这部分放大,放大以后,这是风能预测,这是实际风能。电网安排发电机出率的时候,是这条,安排这条曲线是建立在风力预测的基础上来按照。但是风力有波动性,波动性是在在实际输出和预计输出是有差别的,电网最担心的就是这一点。如果我们假设风能预测,预测明天的风能95%都是准的,电网接纳风能没有什么问题,主要问题在于波动性有的时候比较大。这种波动性大的情况下怎么把这部分多的,或者这部分少的进行有效的抑制,可以通过电动汽车。也就是说把电动汽车与新能源进行一个协调的调度,所谓的协调调度,就是说当你实际风能输出超过你的预测的时候,多出来功率我们可以让停在车位上的电动汽车进行充电,当然这个建立互动意愿基础上。

  如果这个时候实际输出比你预测的少一点,这个时候,我们停在车位上的电动汽车按照意愿可以让他选择少一点充电这样有效的抑制可再生能源的波动性。这个是通过有线方式进行的抑制,这个通过无线的抑制,我们发现通过无线,无线互动能力强,所以可以更好的抑制,我们只考虑充电,没有考虑放电,因为这个技术要求更高。

  第二个优势电动汽车无线充电方式,减少对电网的冲击影响,无线充电不会有快速慢速的充电方式。我们发现这样的话,慢充和快充他们对功率的要求是完全不一样的,我们把所有的电动汽车的保有量换成标准的小汽车,这样的话,可以得到一个曲线,这个就是符合曲线,从有限方式我们发现,当有线快充方式充电的时候,波动性是比较大的,通慢充以后,功率要求就会降低,总体来说对于负荷曲线没有增加更多的峰和谷,对电网更加友好。

  这样的话降低局部区域对电网的冲击,不用集中到某一个站去充电第二随时充电,根据驾车人的意愿,可以增加在非风时间减少充电,减少对电网的冲击。我们也发现,一般的汽车,尤其在城市内部,80%的时间都是在停车位,不管单位还是在家,至少80%在停车位,我们80%的时间进行充分的利用,让它进行慢充,而且是全自动。

  第三个可以更好的发挥削峰填谷的作用,因为无线慢充通过意愿设定和电网智能调度,不管在停车位和在停车场在移动过程中。当电网处于峰和谷的时候选择你的充电和放电的意愿。这个是一个简单的示意图,这个就是一个符合衢县,我们发现有谷有峰。我们在城市内部用车一般来说晚上十点以后都是放在停车位上,这个时候,晚上十到早上六点是电网的低谷期,刚好可以把充电能力用上,这时候给你充电,这时候又便宜。

  那么在高峰期的时候,一般来说电动汽车晚上充完电,白天充好了放在单位,或者停车位,这时候用户可以选择是否愿意与电网进行互动,如果愿意在高峰期的时候,把电动汽车的电池当成储能设备,这时候向电网返送电,你可以把低价充的电可以高价卖给电网。电网愿意,为什么,因为电网公司大部分投资,为了应付这上面一点点的峰,代价可能比正常的要高两三到三倍,如果电动汽车的手段抑制峰,或者削这个峰,电网公司是愿意买你的容量的。

  第四,自动化,所以更好的实现自动有序充电。无线充电是根据车主意愿,根据在车位上面的一些情况进行有序充电。有线充电,里面主要是一个次序需要人为设定,一定跟电缆接上。有线充电没有接上电缆,电池是发挥不了作用,无线充电是可以随时随地发挥能力,这是两者区别所在。

  第五,提高信息化智能化,降低人力成本。

  第六,降低电池容量的要求。我们提出至少在未来可行的研究方向,通过无线通电以时间换容量,刚才讲韩国是五分之一,欧洲进行利用公交车进站,停站时间进行无线充电的实验,公交车的电池容量从145千瓦时降到45千瓦时。

  其他优点,便利性,安全性,可靠性,占地少。只要有停车位就可以进行无线充电不需要其他的,只要有停车位就可以对电动汽车进行充电。无线充电进行总结,可以抑制对可再生能源的消耗。充电方式的展望,目前来说,现阶段有线充电技术比无线充电好的多,无线充电是研发阶段。个人和公共停车位分散慢充等充电模式为主,有线快充住辅的多种充电方式并存的商业模式。

  我们有一个设想,跟高速公路上希望未来每隔十米装这个,这个是建立在我们想象的基础上,叫做电动汽车移动式无线充放电。这是我们实验室进行的工作,这个是无线供电DVD演示系统,我们目前做了什么,传输距离是40厘米,功率一千瓦,40厘米一般车子高在40厘米,也差不多了。麻省理工大学他们发表的论文我认为,传输是一米,接收可以做到两千瓦。我们实验室实现的方式,对于目前来说,电动汽车的无线充电技术上应该可以满足要求,成熟度有很大的距离。这个里面有一个模型车,这个车是没有电池,模型车往上一放就可以跑起来,因为下面有感性圈,这是模型车,功率小的多。

  目前实验室承担主要从事无线充电的工作,进行了很多项目,目前来说,正在承担主持国家863项目,电动汽车无线充电关键技术研究。我们希望形成一个实验室平台,能够研究电动汽车无线充电技术,也能够为电动汽车提供可选择的方向。目前参与无线充电国际制定标准的规定。

  谢谢大家。

关键字:迎来  时代

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/1023/article_6175.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
迎来
时代

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved