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理想电动车能够率先实现自动充电吗?

2023-05-31 汽车电子设计 阅读:
理想电动车是目前最有可能率先实现自动充电的一种电动车,为什么?

理想电动车是目前最有可能率先实现自动充电的一种电动车,为什么?其主要原因是:HWmednc

是理想增程电动车占用充电桩的平均频次要高于其它友商的电动车;HWmednc

是自动充电方式较之换电方案和快充方案的建设成本和运营成本相对要低;HWmednc

是理想汽车更重视新技术的可行性和可靠性,自动充电方案更可行、更可靠、更经济;HWmednc

是基于交错换向多相整流接口技术的充电系统已经成熟,具备商业部署的前景。HWmednc

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理想电动增程车占用充电桩的频次要高于其它友商的电动车HWmednc

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基于交错换向多相整流接口技术的自动充电系统已经成熟HWmednc

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理想车充分享有充电权:HWmednc

我买电动车就是不想加油要充电!HWmednc

理想电动车占用充电桩的平均频次要高于其它友商的电动车,这是公开的秘密,也是可以理解的。因为理想车的采用增程方案,配置的锂电池容量要小于其它纯电车,这既是优点(增程车适合中国面积广、充电难的现实,满足长续航和价格均衡的需求),也是缺点(纯电续航时间短,补能频次自然较高)HWmednc

但是,正因为这个众所周知的原因,理想电动车占用充电桩数量较多的现象,已经引起众多纯电车主的不满,尤其是节假日,充电桩严重不足的情况下——理想车抢充电桩事件就成了网友口诛笔伐的笑话了!HWmednc

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理想不是可油可电,为什么还要来抢充电桩?HWmednc

不过,从行驶证规定和使用权上讲,既然车主选择买电动车,他(她)就是不想加油,要充电!这个既是车主购车的主观愿望和购车出发点,也是国家给他们的权利——理想车充分享有充电权,谁也无法忽视!HWmednc

事实上,增程车在有电和没电情况下的行驶,油耗不一样,百公里能差出2-3升的油耗,增程车主总是这样想:“反正充电怎么也能省点油”!HWmednc

不过群众却不这样想,群众认为“你售价高,厂方说的优点是可油可电,就不要来抢本就紧张的充电资源了”,甚至认为“这不违法,但是道德上输了”。HWmednc

解决理想抢充电桩这个问题,有两个办法:一是靠自律、靠养成,路上抢充电桩时,理想车要有崇高的理想,不争不抢,加油去!二是靠科技、靠投入,引入新的充电技术,创立低成本、高效率充电方式,用科技来解决充电难问题。HWmednc

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在商言商:HWmednc

充电问题还是要用更新的科技和商业模式来解决!

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理想电动车其实并不是专抢充电桩的刺客,而是因为他卖的好,销量大,是新能源的头部车企,容易遭到友商和群众的炮轰。其实,其它使用低容量锂电池的混动车也会去抢充电桩的,只不过数量少,品牌影响力小,被大伙忽略了。HWmednc

本质上,理想讲的优点,更容易成为靶点,理想车的采用增程方案,其锂电池的容量要小于其它纯电车,决定了理想车充电频次高、占用桩的比例高。HWmednc

要解决充电难这个问题,用道德约束肯定是不行的,还得回到商业道路上来,只有用新的科技手段,新的商业模式,才能解决电动车充电难问题。HWmednc

新的科技手段就是电气化公路,新的商业模式就是自动充电模式。HWmednc

目前我国电动车销量达到600万量以上,在各类车的销量占比达到20%以上,因此电动车充电问题再次提上议事日程。HWmednc

我国已经众多企业开始探索充电新技术,2023年3月14日,由中车大同等公司率先建成示范性电气化公路。在之前,北京创想智控科技有限公司也开发出电动车自动充电机器人。可以预见,只要建立无处不在的电气化公路和自动充电系统,电动车充电将不再困难!HWmednc

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中车大同示范性电气化公路运行HWmednc

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电动车自动充电的难中之难是:HWmednc

传统充电枪难以实现自动对位且不短路

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(一)插入式电源接口难以实现自动对位自动充电HWmednc

在电学产生的初期就诞生了插入式电源接口,因为电流需要形成回路,所以人们就设计了插入式电源接口。插入式电源接口一般是公母口,分为电源插头(公口)、电源插座(母口)。公口一般可分为2芯、3芯和多芯电源插头,插头至少有有两个或者两个以上的插片(插针)HWmednc

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插入式电源接口HWmednc

插入式电源接口是接触型充供电接口,需要公母口相对应的金属片刚性接触,才能传输电流,因此需人工干预、手动观察,电源接口才能正确对位和连接成功,实现插入供电。插入式电源接口只适用于固定用电设备,但不适合移动充供电。HWmednc

为了解决这个问题,有的研究机构就引入计算机、视频监控和机电控制设备,设计出能够识别充电枪和充电插座的智能识别系统,实现了充电枪自动对位、自动充电。HWmednc

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2018年,大众汽车推出首款电动汽车充电机器人“CarLa”,“CarLa”可以帮助电动车对位插座为其自动充电,无需人工干预,但是成本高、适应性差、可靠性低,未能实用化。HWmednc

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大众汽车的电动汽车充电机器人“CarLa”HWmednc

之后,我国的小米公司、北京创想智控科技有限公司也开发出相关产品,受限于成本和可靠性,均未能实用化。HWmednc

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北京创想智控设计的机器人自动充电系统HWmednc

(二)传统受电弓和集电杆也难以实现自动对位自动充电HWmednc

无轨电车是最早实现电网供电、公路运行的电动车,但是传统受电弓和集电杆没有电子换向能力,必须精确对位、对线,否则极易引发短路事故,因此传统受电弓和集电杆也需要人工操作才能实现人工搭线和电网供电。HWmednc

无轨电车对线接线非常困难HWmednc

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宇通、特来电等研发的固定式自动充电站仍然需要复杂的辅助对位设备HWmednc

为解决相关问题,德国西门子公司使用视频跟踪系统,结合计算机和自动控制系统,设计了电气化高速公路(Ehighway),但是该系统仍然系统复杂且价格高昂,商业应用并不多见。HWmednc

实践证明,在没有新的电源接口技术建立之前,基于插入式接口和传统集电标、受电弓的电动车是难以实现自动充电的。HWmednc

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中国方案HWmednc

交错换向多相整流电路为自动充电开辟新的道路

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电力传输必须形成回路才能传输电流,因此传统固定输电方式至少需要“两根导线(正极线和负极线,或零线和火线)”来传输电流。HWmednc

但是,在运动状况下用两个及以上导体直接连接供电线路其风险极大,一旦正负极反接,将引发严重的短路故障,轻者元件损坏,重者引发爆燃事故。同理,交流电相位反接,也可能引发严重的短路事故或反转事故。正是这种投鼠忌器的原因,电器设备很难实现移动充电、盲插对位、自动充电,即便是固定供电系统也常用公母插座、异型插头作为机械电气接口来防止电线接反,同时为了进一步提高安全性还会增加防反接电路以保护用电设备。HWmednc

为此,研发人员设计出“交错换向多相整流电路”,交错换向多相整流电路包括两部分:交错换向电路、多相整流电路,前置交错换向电路负责机械电气换向、滑板复用,后置多相整流电路负责电流二次换向,通过“机械——电子”相结合的特殊结构,能够充分保证移动设备可靠移动供电。HWmednc

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电子换向受电弓和万向充电器的电气原理图HWmednc

以交错换向多相整流电路为基础,人们设计电子换向受电弓、万向充电器。交错换向多相整流电路应用电子换向、滑板复用、多相整流,每一个滑板单独转接一组整流器,通过交错换向式受电滑板与多相整流器的换向和整流作用,迫使接触线传输的电流被分离到直流母线的正负极线路上,实现移动(运动)供电。HWmednc

“电子换向受电弓+双接触线”供电方式是柔性接触供电,适应性好,可模糊对位、自动充电,能够实现“单弓+双接触线供电”,可在运动状态实现多线供电,具有受电窗口宽、结构简单、成本低、可靠性高、传输功率大的优点。HWmednc

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电子换向受电弓与接触网组成的“单弓+双线”供电系统HWmednc

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降维出击HWmednc

电子换向受电弓助力自动充电站实现模糊对位自动充电

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电子换向受电弓具备自动对线、自动对位、自动充电能力,主要用于电动车在电气化公路充供电,如果降低应用场景的应用难度,电子换向受电弓特别适合应用在自动充电站,低成本实现电动车自动充电。HWmednc

(一)自动充电技术已经成为众多车企创新的方向HWmednc

以电动车普及为引领,充电站快速跟进,一些电动车新的补能方式正被推广,换电站、大功率快充开始建设——但是它们的成本相当高且效益低下。因此,成本相对低廉、高效便捷的共享模式自动充电站,有望将成为下一阶段电动车充电的重要模式。目前,在电动客车领域已经大量使用“双弓+双线”充电系统,实现功能有限自动充电系统。HWmednc

为此,中车公司依托其强大的电气化铁路技术积累,其子公司参照电气化铁路设计了多款充电系统,希望能够解决电动车充供电问题。但是,由于缺乏先进技术支撑,目前电动车充电问题仍未得到彻底解决。HWmednc

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中车智轨道路侧站区式“双弓+双线”充电站无法满足多车和长线路充电HWmednc

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上海建成的公交充电系统也还存在对线困难问题HWmednc

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中车大同“双弓+双线”供电系统及其电气化公路方案HWmednc

(二)以电子换向受电弓构建实用的共享式自动充电站HWmednc

电子换向受电弓无需精确对位,可模糊对位,实现行驶过程中自动充电,充分拓展该技术的适用范围,自动充电站能够得到广泛推广。例如,应用电子换向受电弓和万向充电接口技术,现有机器人自动充电系统可进一步降低识别难度和控制成本,实现电动车低成本、高可靠自动充电。HWmednc

应用电子换向受电弓,可实现停车场、街道边共享充供电。建一个充电网和充电桩,即可助力电动车“即停即充”,既能减少电池容量和降低成本低,又充电方便快捷,可从根本上解决固定充电桩数量不足问题。HWmednc

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共享模式的自动充供电停车场(“即停即充”)HWmednc

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破局HWmednc

理想电动车可能成为首批支持自动充电技术的商品化电动车

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以电力为主要的能量载体,今后大量汽车都将转向电气化、智能化。未来社会将是绿色、低碳的,由于双碳目标渐近,电动车将在2030年左右超越燃油车成为主流。根据新能源电动车发展研判,为匹配电动车充电需求,将来自动对位充电站会被大量建成,电动车可以实现“即停即充”,电动车充电将不再是难题。HWmednc

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各类型燃油车与电动车的对比图HWmednc

那么,问题来了,谁能成为首批支持自动充电技术的商品化电动车呢?这个问题不好回答。HWmednc

目前,中车系统已经有多个子公司在做电气化公路和新型电动客货车的研发工作,交通运输部和工信部也开始部署电气化公路,进度和电气化成果是喜人的。HWmednc

新能源电动车领域关注度最高的乘用车,这也是造车新势力主要关注的方向。但是造车新势力的研发能力相对较弱,且主要关注一些偏门技术(如,无人驾驶,氢电池),对电气化公路仍缺乏敏感性和创新性,大部分造车新势力实现自动充电是有困难的。不过,造车新势力中的理想汽车比较重视客户体念,增程车客户有较强的充电需求,理想汽车也有一定研发能力和资金储备,所以理想汽车也许可能成为首批支持自动充电技术的商品化电动车。HWmednc

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具备模糊对位、自动对线的自动充电系统HWmednc

有条件电动车主,在家建一个低成本的自动充电桩,到家即可充电——注意是自动充电。车主不下车,或下车离开后,电动车受电弓自动对位、自动充电,传统的充电枪将不再使用!HWmednc

责编:Ricardo
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