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尖峰时刻5 【第十届全球汽车财富峰会】中科院电工所研究员王丽芳:电动汽车

归档日期:06-03       文本归类:现代诗歌      文章编辑:猫友阅读

4月26日,2018第十届全球汽车财富峰会在北京举办,本次论坛以“创新技术引领财富将来”为主题,会议期间,中科院电工所研究员王丽芳发表了出色演讲。演讲内容如下:

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中科院电工所研究员 王丽芳

好的,前面底子上都是跟整车,后来介绍了电机驱动系统,整车的驱动控制技术,我因为在电动汽车也属于比较老的人,就像第一个陈说的詹总,我们因为从“十五”的时候,国家初步做电动汽车的时候,“十五863”2001年的时候初步在处置电动汽车范围相关研发工作,电动汽车无线充电技术是我们最近五年做的相关工作,之抢v电动汽车准线控制,也就是因为前期根底以及我们所里在电磁技术方面的积累才做的电动机车无线充电技术。
      今天我这个陈说是因为他们最早出的机器EMC技术,前天组委会发给我改成开展趋势,后来我一想开展趋势,我也欠好讲,我又本人改成这个,但是我发现今天来了又推送是EMC,反正我讲的内容实际上是搜罗EMC内容,因为无线充电技术它的EMC技术,电磁干扰是大家比较存眷的一项,做完之后业界也比较存眷的一个参数,在开发过程中也是一个很重要的方面。
     如今电动汽车的开展方才讲从整车角度看已经非常大,我们国家到2016年的时候已经成为全球第一大纯电动汽车的销售国,我们市场是最大的,到2017年年底我们国家销售了70多万辆,今年前面陈说将要100万辆,我们估计工信部规划到2020年保有量要抵达200万辆,所以整个电动汽车的数量应该确实是日益上升。而且增长的也比较快,这个大家在日常生活中,在我们周边都能够看到。
     但大家城市比较存眷我有电动汽车之后,从实用角度到底到哪去充电,充电是不是便利,这是大家比较关心的。当然其实国家搀扶电动汽车一个众所周知的原因跟我们很相关,就是我们买车的时候能够享受国家和处所政府的补贴,这是大家实际领会到的,我能够少出一点钱买车,此外一个其实因为从政府的角度也会关心怎么处置车有了之后如何使用的便利性上问题,这就是充电设备的成立的问题,其实国家在充电设备成立方面也赐与很多的撑持,除了科研项目方面,此外关于你车辆数抵达几,应该有几根底设备,这个每年财政部城市有专项的补贴,给到示范城市里面,给到车辆比较多的城市,假如只要几辆可能拿不到补贴,像北京、上海、广州、杭州城市有比较多补贴。
     如今电动汽车充电次要有几种方式,一个是大型充电站,此外一个是分离的充电桩,一些小的区域内都有小的充电桩,还有大的公共设备,像充换电站,其实如今充换电站针对个人车辆不会有了,就是换电方式,换电方式除了针对公共汽车,还有环卫车,如今大城市北京的出租车也采用换电形式的方式在工作。而且因为北京每天司机跑400多公里,而且跑的底子上充电不想要花太多时间,如今他们还挺喜欢这种换电形式的,在北京的出租车,这是目前充电形式。
     当然无线充电是充电形式的开展趋势,此外一个是随着电动汽车智能化,我们知道方才罗传授主持的时候也讲,以前电动汽车很火,大家都关心电动汽车,如今今天也略微看了看,我们智能网联会场大要有两倍多的人,会场自己也很大,确实人也很多,也说明智能网联成为大家目前存眷的一个热点,大家都很关心如今这个标的目的有什么样的停顿。因为智能化体如今很多方面,我们说随着智能化的开展,他对充电技术也提出了一个要求,我们想象一下假如车辆酿成无人驾驶之后,谁还会再用一个线连着这条车给这个车充电,肯定会想要有一个此外方式给它充电,这也就是说随着智能车的开展,逐步的就是他充电形式也会跟如今有所差别。
     无线充电具有几个方面,大家如今在说无线充电,很多人估计已经不是太陌生,但是也会在想到底有没有合作力,我们就要看跟目前已有的充电技术,用线连接的充电技术相比,有没有本人的一些特点,或者是有线的不成能抵达的,或者有它一些弱势的。我总结说一个,就是无线充电能够与智能电动汽车高度交融,此外用户体验比较好,如今我们用一个APP就能够把车停好间接就能够用手机控制给他充电,哪怕当时忘记了,回家之后也能够实现它的控制。此外就是因为无线充电对环境没有严格要求,关于阴雨和湿润环境下比较便利,有他一些优势,我们知道电的东西是怕水的,假如我们在日常生活中也知道,假如在用电设备上有水长短常危险的,假如要用充电设备,大功率肯定要留意宁静的方面,大家城市提醒。
     此外一个无线充电优点是占空中积比较小,磨损老化问题相对小一点,安装固定在那,不用每次充电的时候插拔再连接,没有一个磨损过程,这跟有线充电是不一样的。综上,因为这样一些特点,所以全世界如今也在比较存眷投入很多精神在做无线充电这项技术。
     因而我们用简单的话说,无线充电系统更适用于智能电动汽车和智能电网,我们知道电动汽车开展给电网带来很大冲击,凡是在建站的处所城市增容,我们要充电站企业或者是建站这些企业都知道,增容费是一个很大的数字。我们电动汽车的数量开展起来之后,对电网是一个很大的负荷,假如数量抵达100万,以至更多,将来抵达500万辆的时候,肯定是一个很大的负荷,假如在使用电动汽车,给电动汽车用电网充电的时候,也就是电动汽车在充电的时候,假如在使用的时候没有一些智能控制的手段或者方式的话,对电网肯定有很大的影响。因而我们说无线充电技术已经成为一个处置电动汽车充电问题的有效手段和现实途径。
     如今国内外都比较存眷无线充电技术,做到一个什么水平,我们看一下,今天高通的同事也在这,高通其实是在国际上做的比较领先的,工程化做的也在前面,在2015年4月FormulaE电动方程式锦标赛上展示了研发Halo无线充电技术,他们最早开发3.3千瓦的无线充电技术,高通属于美国公司,在中国也有相关处事机构,相干公司做当地化一些研发。从机车公司角度,就像奔跑、宝马,他们合作研发的电动汽车无线充电技术,奔跑已经在S级的车上停止测试,充电时间不到两个小时,下一步合作目的就是降低充电时间。
     每次和他人聊起来,就会问我无线充电缩短充电时间了吗,首先会问这个,我说那你看车是不是需要这么大功率充电,是不是能缩短充电时间,核心是你充电功率是不是变大,充电功率稳定大的时候跟有线充电是一样的,不管无线充电还是有线充电对电流来说还是一样的,只是充电方式发作变革。
     在奥迪2015年推出充电效率是90%的充电系统,这套系统特点是线圈可升降,这也是无线充电如今一种方式,一般说无线充电线大家理解过,车停在某个处所有两个线圈供电,但是有的会是空中能够举起来,还有是车上那个有一个挪动安装能够下来,这是差别企业设想差别构造的东西。
    还有德国公司也是这样构造,丰田在电动汽车从混合动力到燃油电池,标杆车型都是以丰田车型为主,都是以他标杆车作为我们研发目的。它把普锐斯要做充电形式的车型做了插电式的混合动力车。在日本总部所在地,就是爱知县八个用户家庭,十位住宅中停止了尝试,其实2014年当时发布这件事还挺颤动的,2014年的时候电动车无线充电技术还没有像如今这样成为一个存眷热点,后来也没有再报导,尝试成果是什么样的,接下来丰田是采用批量消费技术,如今还看不到一些媒体方面的报导,我估计最最少量产方案可能如今还没有,但是接下来或者什么时间就看各企业本人的时间表了。
     日产我们知道做纯电动车是国际上领先的,他公布了关于一套无线充电系统相关信息,这个系统被描述为“将来加油站”,这套无线充电技术由日产和Foster+Partners,因为我们知道无线充电技术关于有线充电技术差别就是讲,我给你哪款车型号怎么开发一个系统,跟车上东西有关联,不能说这个东西随意就是既适用于A,也适用于B。
    方才讲到空中能够举起来的感应线圈,停止充电,庞巴迪做的就是这样一个,是一个德国公司,他们研发的无线充电系统PRIMOVE充电功率能够做到100千瓦以上,我跟庞巴迪聊过,他们次要想往大功率走,如今示范的也是客车,不像国内做几十千瓦,他们都做100千瓦以至更高,那天跟我聊想做到几百千瓦,觉得公交车几分钟充满走了,所以他们公司理念是这样子的,你看他2015年就在德国的几个城市做纯电动巴士的无线充电系统示范,也是一个示范性验证技术。
    关于公交车来说,是把车上安装降下来,因为我们知道公交车底盘相对照较长也比较大,所以对公交车来说把车上这个降下来,但是关于乘用车开发类似的技术是把空中上举起来的安装。
我们说起无线充电城市讲,首先有静止式的,车停在那个处所一动不动充电形式,前面讲的都是这几种,不管线圈动还是不动,总归是在一个位置,车是不动的,如今还有一个形式,边走边充,其实就是我们叫挪动式无线充电,车在挪动过程中就充上电了,这个如今国际上比较典型的代表就是韩国的科学技术研究院开发的,在龟尾市测试的充电马路。
其实无线充电线开展到这个水平,大家觉得是不是有人说间接去消费就好了,假如说市场成熟的时候,我们就间接去消费,其实如今还不是,技术没有成熟到说间接去消费的水平,我们想一个东西要想批量消费的话,其实在市场上走哪都能够用的,这个目前来说不管国内国外,完全抵达这样的一个水平的还没有,实际上遭到很多限制,所以我这就讲一下,在目前随着无线充电技术开展,面临的财富化技术的挑战有哪些。
首先就互操作性问题,互操作性,我们知道无线充电系统有空中发送安装,有空中发送线圈,车上接受线圈,假如说空中安装是A公司供给,接收安装是B公司供给的,跑到A公司供给空中上,B公司产物能不能工作,假如本人开发肯定知道,因为是一套系统,肯定是能够的。假如换成他人的,像我把电机逆变器拆改,强电用A家,弱电用B家,你们是两个独立产物,假如能在一起工作,这肯定是前期很好的协调配合才能够实现的,无线充电系统也是这样,这个互操作性问题,像我们如今见到充电桩一样,非论是什么品牌的车,无论是先进的高端的还是低端的,只要见到充电桩满足我的功率等级就能够给我的充电,这是我们用户关于充电桩的需求。
    两三年前会发现,我开的北汽的车跑到比亚迪的充电桩可能就充不了电,因为通信协议各方面差别,如今随着国标强迫执行,整车企业把相关协议连接线酿成国标,尤其直流装线全部根据国标版在改,这样关于我们用户也是一种有线充电桩的互操作性和通运性,关于无线充电系统,我假如空中充电设备和车上充电设备不管在哪都能用,这个叫互操作,互操作一个是差别功率,其实我们国内已经意识到这个问题,从去年初步成立了国家无线充电尺度化工作组在讨论这个问题,后面我会给大家讲一下实际的停顿。
    国际上SAEJ2954也做了一些相关研究,去年中国和德国就无线充电互操作性方面停止一个研讨,在德国方面,搜罗在欧洲方面这些到底如何去实现,怎么定义和约束,也是目前正在讨论的问题,还有一个除了功率,差别充电间隔,很多人关心过,他们说车上有没有人,我们充电间隔关于无线充电充电间隔底盘间隔空中高度问题,我们知道车空载的时候和满载,坐上五个人,一般以五个酬报例的车型,他的车离地间隙肯定不一样,大家关心在差别的离地间隙中无线充电系统能不能工作,此外一个就是说我变了之后效率还是不是那么高,能降到几都是大家存眷的一些问题,这是充电间隔一个因素。
    此外就是差别磁耦合构造,是负责能量传输次要部件,空中采用一种耦合构造,车上是此外一种耦合构造,这个也要在财富化过程中,我们要批量消费,必须处置这些问题,差别地形的线圈做出来大家常用的平面盘式线圈,以及DD型线圈,以及DDQ型线圈,一般情况下空中采用是DD型线圈,车上线圈也是会以这样一种形式,假如一个厂家停止整个系统设想肯定是这样的,假如差别厂家有差别的想法,肯定理念不不异,假如将来财富化消费就有这个问题,这就是差别磁耦合构造问题。
    此外一个就是电磁宁静性问题,电磁宁静性是大家非常存眷,不管做的有多好,大家首先说用这个无线充电系统,或者看到他人在用的时候,对我身体安康有没有影响,这是比较存眷的,这个就是最早关于国际非电力防辐射委员会发布的导则,ICNIRP2010尺度,最早是2007尺度,这个对人体在什么样电磁环境下限值多大有一个约束,在这个限值下像国标和SAEJ2954对这个限值得有一个规定,国标里面正在讨论马上会公布的,国标关于保护区域,各个区域分了一二三四,车是属于车外,一是属于电磁场工作区域,一就是因为车在这,在这个工作区域,二是两侧,三是车的两边,车的外围的,四是车内,分个四个区域,判断它的电磁场的强度,这是国标目前的要求。
    国标一个送审稿里面关于无线充电系统工作频次就是85千赫,有一个范围,就是81.38到90,关于电磁场限度和限值差别频次范围,属于公众暴露的3K到400K,电场强度是83伏每米,磁感应强度是27。
    关于车内丈量是这样的,在差别位置我们脚踏板、座位、靠背、头枕这个位置实际测试的时候,要过强迫尺度这些点都要停止测试,因而到时候把国家尺度完全执行,用户所关心这些点,电磁场环境应该是没有问题的。
    关于电动汽车无线充电电磁环境限制和测试方法,方才是说在一个固定的情况下,他差别区域限制值是几,此外差别线圈偏移间隔和离地间隙情况下对电磁场停止丈量,我们知道偏移间隔,偏移远和近的时候,电磁场效率也不不异,可能磁场强度也不不异,这是这个里面的要求。
    此外除了方才讲的前几个问题,一个互操作性一个电磁场,此外一个义务检测和活体保护,很多人问过我类似问题,你工作的时候假如一个猫狗在那爬一爬,以至待比较长时间有没有问题,这是活体保护,此外就是说他人假设搞毁坏放上一个什么东西,你这个系统一个能不能工作,因为是在一个室外环境下,所以这个都是整个系统需要处置的问题,叫异物检测和活体保护。
    首先是能够识别叫源边设备,策动设备空中端,假如能检测到异物要发处警告,而且停止充电或者不起动充电,有些异物没有影响,就会正常工作,这是异物保护和活体检测,空中设备具有保护活体的功能,不管小生命小动物,一个是被动防护,此外一个是主动防护,肯定在实际财富化过程中这些措施是必须有的。
还有一个对位检测,你对的不准还能充吗,在技术问题对位检测的问题,车到底是在哪个位置区域内,检测几偏移范围并停止充电,不启动充电,如今从无线充电技术角度,谁家做的偏移间隔大一点,我充电效果还很好的话,说明我这个适应才能比较强,这也是差别厂家合作一系列产物的合作点。
    国际尺度方才讲SAEJ2954,此外就是国际尺度ICETC69,关于无线充电的要求,以及无线充电技术要求,再一个ISOTC22目前也在针对这个无线充电系统停止尺度化工作。
    国标目前已经有以下四项通过审查,无线充电系统通运要求还有特殊要求,以及无线充电和车载设备通信协议,再一个关于公众宁静相关电磁暴露限制和测试方法。
    方才讲通信协议互操作性比较容易实现,通信自己就是一个无限的,大家只要根据固定的通用约束要求去通信就OK,这是相对容易,但是技术上问题反倒难实现。
    最后简单介绍一下颠末前期积累目抢v到什么样水平,我们知道无线充电系统已经不光在电动汽车上,大家最熟悉是手机的无线充电,很多如今高端都可选,能够买具有无线充电功能,无线充电系统在电动汽车上实际上是一个中间隔无线充电,特点是耦合系数小,漏感大,大家肯定要求传输效率高,就是说在功率、效率、间隔和可靠性方面都要抵达最优,抵达折中,这是他需要处置的问题,因而在这个方面,其实次要问题就是四个方面,就是线圈的设想与电磁场的优化,此外是功率变革和战略,构造与理论模型,阻抗婚配与参数优化设想,这里面和电子电离相关内容肯定必不成少,不管有线还是无线都是必须的。
    我们如今做的无线充电系统是基于北汽车型,最早跟北汽合作的比较多一些,他最早开发车型E150,这是北汽第一款批量化市场化,这款车已经停产了,150、160都停产了,都酿成EU系列。3.3千瓦的无线充电系统,这个正好跟车载的充电机是3.3千瓦功率一样。我们这个就相当于整车不用做任何调整能够用,效率做到90.5,间隔20厘米,颠末后期我们已经做了上下温和振动试验,以及泡水,空中设备肯定会有在雨天和湿润环境下使用的情况,所以要做相关试验,验证在实际装车之后测得各个点的一些电磁场强度的值,能够看得出来是满足国际尺度的限值的,而且略微分隔一点,它磁场强度下降长短常快的。
    后期因为我们是2010年初步做,2013年北京科博会,2014京津冀以及后来央视很多报导也报导了相关研发,有的时候间接在展会上有一些报导。
    如今在北汽E200、E150、EU260停止搭载,完成装车调试,这是现场一些照片,停止了奖金6个月试车道路测试,完成了差别季节,尤其是冬季和夏季环境下的可靠运行。
    除了3.3千瓦也在开发其他功率等级,像6.6千瓦和30千瓦无线充电系统,这个都是静止式,方才讲是挪动式,次要是博士生研究生为主开发,前期做了很多优化设想,已经搭载相关平台,这是一个缩小的使用模型,是实际能工作的,整个工作原理跟在车上是一样,除了没有实际去装车,整个系统和研究工作做的比较深化。
    如今比较关心是我信息传输的时候,我到底是采用什么样的通讯形式,其实能量和信息同时耦合传输的话,这是如今一种新的方式,如今能够做到在传输一米间隔,能量传输1千瓦,信号抵达500BPS,前两天尝试成果能够做到1兆BPS,这样的通讯速率。我的陈说就到这里,谢谢。


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