矩陣式充電：填補(bǔ)自動(dòng)充電空白

▲矩陣充電核心部件

▲簽約儀式現(xiàn)場(chǎng)

電池續(xù)航和充電基礎(chǔ)配套等，是電動(dòng)汽車(chē)長(zhǎng)期以來(lái)存在的技術(shù)痛點(diǎn)。目前，充電樁技術(shù)多為固定功率設(shè)計(jì)，在公共場(chǎng)所使用仍避免不了便捷性、兼容性、使用率等問(wèn)題。

近日，國(guó)家新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新中心(以下簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)創(chuàng)中心)與奧地利科技公司Easelink簽署戰(zhàn)略合作諒解備忘錄。雙方將共同致力于在中國(guó)市場(chǎng)推廣矩陣式充電技術(shù)，以破解電動(dòng)汽車(chē)智能化發(fā)展中面臨的充電自動(dòng)化需求問(wèn)題。

瞄準(zhǔn)充電自動(dòng)化需求

充電自動(dòng)化、無(wú)線接觸、快速充電等，是近年來(lái)科研單位和企業(yè)攻關(guān)的重要技術(shù)方向。

例如，一個(gè)額定輸出功率為40千瓦的充電樁，可適配40千瓦汽車(chē)的充電需要，卻不能很好地滿足80千瓦汽車(chē)的充電需要，充電速度將會(huì)變得很慢。而對(duì)一輛功率為20千瓦的小型車(chē)，這個(gè)充電樁的功率又存在浪費(fèi)。此外，頻繁手工接觸充電樁，也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

“隨著電動(dòng)汽車(chē)智能化程度越來(lái)越高，尤其是自動(dòng)駕駛級(jí)別的不斷提升，以及用戶對(duì)充電便利性要求的日益提高，市場(chǎng)對(duì)充電過(guò)程的自動(dòng)化需求是顯而易見(jiàn)的。”國(guó)創(chuàng)中心總經(jīng)理原誠(chéng)寅告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

因此，無(wú)論對(duì)于主機(jī)廠還是充電設(shè)施供應(yīng)商而言，提前規(guī)劃布局自動(dòng)充電解決方案，將是未來(lái)市場(chǎng)成功的關(guān)鍵因素之一。但當(dāng)今市場(chǎng)上，尚未推出在任何場(chǎng)景都可以大規(guī)模應(yīng)用的自動(dòng)充電技術(shù)。

“矩陣式充電的開(kāi)發(fā)，正是要填補(bǔ)自動(dòng)充電這一空白。”原誠(chéng)寅表示，國(guó)創(chuàng)中心與奧地利Easelink公司開(kāi)展合作，也正是基于對(duì)電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)充電前景以及對(duì)矩陣式充電技術(shù)的信心。

據(jù)介紹，雙方合作開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)包含兩個(gè)核心部件：一是安裝在車(chē)身底部的車(chē)輛單元，即矩陣式充電連接觸手;一是安裝在停車(chē)位的充電板，即矩陣式充電板。

在實(shí)際使用中，一旦車(chē)輛停在位于停車(chē)位的充電板上方時(shí)，車(chē)輛將自動(dòng)建立物理連接并開(kāi)始自動(dòng)充電。該技術(shù)的智能自動(dòng)化使得車(chē)主在給電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)，雙手得以徹底解放，大大提升充電便利性。同時(shí)，充電實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有助于使停車(chē)時(shí)間成為充電時(shí)間，有效地避免使用傳統(tǒng)充電方式時(shí)，因不同人群頻繁接觸所帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

原誠(chéng)寅表示，與其他自動(dòng)充電解決方案相比，矩陣式充電擁有諸多優(yōu)勢(shì)。例如，可實(shí)現(xiàn)更高的充電功率和效率，由于矩陣充電技術(shù)是基于物理連接的傳導(dǎo)式充電，所以可支持高功率充電;通用性強(qiáng)，可輕松安裝在任何停車(chē)位表面，或嵌入地面使其平齊于地面，充電板堅(jiān)固可靠，可承受車(chē)輛駛過(guò)。

此外，這一矩陣式充電也有較高的安全性。該技術(shù)方案擁有多重安全系統(tǒng)，滿足最高的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，擁有比傳統(tǒng)家用電源插座更高的安全級(jí)別。此外，生產(chǎn)成本也將降低。由于矩陣式充電的機(jī)械構(gòu)造簡(jiǎn)單且不涉及貴重材料，其量產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同級(jí)別的其他自動(dòng)充電解決方案。

技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展迅速

原誠(chéng)寅表示，中奧雙方將共同攻克新能源汽車(chē)充電領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)，持續(xù)構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為新能源汽車(chē)智能化和相應(yīng)充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展發(fā)揮重要牽引作用。

Easelink公司首席執(zhí)行官赫爾曼·斯托金表示，矩陣式充電技術(shù)在充電功率和充電效率方面具有優(yōu)越性。公司目前已與寶馬等車(chē)型開(kāi)展合作，例如在2019年，Easelink公司曾推出自動(dòng)充電解決方案，展示了基于充電墊的充電站的功效。

國(guó)創(chuàng)中心作為新能源汽車(chē)行業(yè)的國(guó)家級(jí)技術(shù)創(chuàng)新中心，在推進(jìn)國(guó)際合作、構(gòu)建國(guó)際一流的新能源汽車(chē)科研成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)方面發(fā)揮著重要作用。

2019年，由國(guó)創(chuàng)中心牽頭、整合行業(yè)資源共同研發(fā)L4級(jí)自動(dòng)駕駛新能源汽車(chē)，融入了車(chē)輛智能、大數(shù)據(jù)、人工智能和自動(dòng)傳導(dǎo)式充電技術(shù)等核心要素，首次展示了自動(dòng)傳導(dǎo)式充電“黑科技”，為新能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域提供更高效、可靠、安全的充電解決方案。

面對(duì)不同功率新能源汽車(chē)的需求，廣東的奧特迅公司也在研制矩陣式柔性充電堆技術(shù)，將充電由“樁”變成“堆”，把一個(gè)充電站的所有功率都放到一起，滿足各種車(chē)輛需求。

據(jù)悉，奧特迅公司的矩陣式柔性充電堆技術(shù)已獲國(guó)家專(zhuān)利。基于該技術(shù)的充電設(shè)施投資和配電容量需求只有交流樁的五分之一，有利于新能源汽車(chē)的普及。

此外，國(guó)產(chǎn)新能源汽車(chē)品牌魏派也曾推出XEV概念車(chē)。該車(chē)的亮點(diǎn)之一也是采用了矩陣式無(wú)線充電技術(shù)。

加快協(xié)同發(fā)展

根據(jù)國(guó)家發(fā)布的《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015~2020年)》顯示，到2020年，我國(guó)新增集中式充換電站超過(guò)1.2萬(wàn)座，分散式充電樁超過(guò)480萬(wàn)個(gè)，以滿足全國(guó)500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)的充電需求。

但是，充電樁技術(shù)落地趕不上電池“升級(jí)”速度，是目前充電樁利用率低的一大重要原因。隨著新能源汽車(chē)充電倍率快速提升，此前布置的充電樁有相當(dāng)一部分的充電速度都很慢。“這意味著，今天布下的樁，很可能一兩年后就會(huì)被車(chē)主棄用。”中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)首席專(zhuān)家張永偉表示。

而矩陣式充電技術(shù)、無(wú)線充電技術(shù)等，都尚處于起步階段，市場(chǎng)化水平較低，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系亟待加快編制。

張永偉表示，在落實(shí)新能源汽車(chē)充電基礎(chǔ)規(guī)劃的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮到以無(wú)線充電、矩陣式充電堆等為代表的新技術(shù)的先進(jìn)性，對(duì)規(guī)劃進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并在專(zhuān)利保護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)制定方面給予協(xié)助。

此外，不同充電模式也對(duì)電池的性能提出了更高的要求。北京大學(xué)教授、北京市動(dòng)力鋰離子電池工程技術(shù)研究中心主任周恒輝告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：“材料對(duì)動(dòng)力電池的性能具有決定性作用，要加快更高比能量、更高安全性的電池材料的研發(fā)創(chuàng)新，以適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)不斷發(fā)展的需求。”