充电机器人让电动车不再当“爹”,实现充电自由前需要解决这些问题

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近日,美国IEEE Spectrum(《科技纵览》)杂志报道了一篇有关给电动汽车安全充电的充电机器人Ziggy,这款充电机器人受到了诸多关注。无独有偶,国内由国网苏州供电公司研制的全国首套全电共享电动汽车充电机器人系统正式在苏州投入运行。充电机器人的发明和投入无疑减轻了新能源车主充电的后顾之忧,这也被视为科技造福人类的又一成果。

1、电动车还是“电动爹”

不久前,油价上涨,“95号加满”被调侃成为新时代“炫富”方式,在戏说油价上涨的背后,更多的还是燃油车主们的怨声载道,也让人们开始思考是继续拥护燃油车还是转向新能源汽车。

无论是油价的上涨,还是近几年国家倡导的能源绿色化和碳中和的大背景下,新能源汽车的产销量确实是在逐年上涨。截至今年6月底,全国新能源汽车保有量已达到1001万辆,占汽车总量的3.23%。

在2020年,工信部也发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,提出要以纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车、燃料电池汽车为“三纵”布局整车技术创新链。未来,新能源汽车越来越会成为城市道路上跑的最多的车。

新能源汽车的优势一直以来都很明显,但在消费者心中却一直被冠以“电动爹”的骂名。充电不方便、电池磨损快、电池持久度不够等等。目前来说,充电模式仍然是新能源汽车推广的主要模式,但是与之不匹配的是充电桩少、充电麻烦、电池保养难等诸多现实问题。

2、充电机器人确实让充电更自由

电动汽车灵活充电技术供应商EV Safe Charge首次向公众展示了其电动汽车移动充电机器人Ziggy,用户通过手机软件或车载信息娱乐系统,将Ziggy召唤到停车的位置。

Ziggy就像是一个带着轮子的大电池,可以随时随地的为电动汽车充电。Ziggy最大的一个亮点莫过于可以在你停车前就提前预约召唤,它会帮你占好车位,在你停车的地方提前等你,这在无形当中也节省了寻找车位的麻烦。目前Ziggy还处于研发阶段,预计将于2023年投产。

反观国内,江苏上线全国首套全电共享电动汽车充电机器人系统,这个结合了机器人控制技术、物联网技术和调度算法等技术的机器人,能够精准控制充电枪,并将其移动到汽车所在车位,帮助电动汽车快速完成充电,这样一台充电机器人可以满足50个车位的充电需求,大大节省了一户一桩的空间成本。

用户用手机扫码对充电机器人发出充电指令,机器人就会自动抓取车辆附近空闲的充电桩为汽车充电。整个过程用户只需要手机操作就可以完成,目前少量投放到不方便加建充电桩或是对空间利用要求较高的老旧小区、公共商场和新建住宅等地方。虽然目前还没有被大批量投入全场景当中,但这次大胆的尝试也为充电机器人普及更多场景提供了借鉴。

3、解决基础建设难题,缓解电网压力

当前,电动化趋势愈加明朗,电动车占比不断增加,逐步取代燃油车成为主角,已经是一个被普遍认同的未来。然而,如果想要保证其顺利推广,还必须要配套充电设施的同步跟进。但是在现实条件中,公共充电桩和私用充电桩的建设速度都明显不及电动车增量,而且这还将是长期存在的问题。

中国充电联盟最新数据显示,截至2021年10月,联盟内成员单位总计上报公共类充电桩106.2万台,其中直流充电桩43.6万台、交流充电桩62.6万台、交直流一体充电桩406台。2020年11月-2021年10月,月均新增公共类充电桩约3.30万台。

虽然这一数字看起来已经不小,但与电动车市场份额的持续扩大相比,充电桩建设速度却要远远落后。参照乘联会的数据,今年1-10月纯电动车型销量已经达到175万辆,全年销量基本可以确定要超现有公共快/慢充电桩之和一倍有余。这意味着,本就不高的车桩比还在快速减小,更多电动车主在平均分配一个充电桩,外出充电体验还要不断降低。

公共充电桩不够,私用充电桩同样受阻。截至 2021 年 10 月,中国充电联盟采样了 38.1 万条未随车配建充电设施原因数据。结果显示,集团用户自行建桩、居住地没有固定停车位、居住地物业不配合这三个因素是未随车配建充电设施的主要原因,占比分别为 48.6%、10.3%、9.9%,合计 68.8%,工作地没有固定车位、报装难度大、用户选用专用场站充电及其他原因占比为 31.2%。

这所带来的直接影响是,更多消费者在顾虑充电问题,原本准备接受以公共充电桩作为日常充电方式的消费者也将更加犹豫。《百度营销新能源汽车行业报告》指出,2019年1月1日-2020年12月31日期间,消费者对于充电的关注度份额同比增幅达到20.5%,仅次于26.1%的内饰。

即使有足够的充电桩,也存在另一方面的难题。当前,国家电网建设的直流充电桩功率基本是30-60kW。如果不对电网进行增容,多台车辆同时以这种功率充电,可能就会达到电网容量裕度上限,而且小鹏、广汽埃安的品牌超充桩功率还在向480kW和600kW发展。

若电动车进一步普及,就算所有车都通过小功率的私用桩充电,也将产生一个夸张的用电负荷。举个例子,特来电曾估算平均每辆车用私用充电桩也要至少配置3.5kW,北京2020年底机动车保有量是657万辆。如果这些车全部换成电动车,即使每晚只有1/4的车回家充电,也要产生918.9万千瓦的负荷,而北京在今年年初创造的历史高峰也就是2451万千瓦。

此外,还有电力工程师指出:直流桩实质上就是整流设备,必然会带来谐波问题。对一个充电站来说,多台桩之间的谐波可能会抵消一部分,但谐波对电网的影响仍然不可忽视。

因此,如何引导电动车有序充电,已经成为现在电气工程一个比较热门的研究方向。而换电站、充电机器人,这类使汽车充电与电网供电分离的模式,恰恰成为了一种可以分散压力的途径。甚至还可将其当做储能设备朝V2G方向发展,除了可以从电网充电,还可以在高峰期给电网放电,实现更好的能源利用率。

与换电站相比,充电机器人还能进一步解决老旧小区、无私家车位、消防、空闲有限等环境下的充电难题。没有建设直流充电桩基础的公共场所,可以通过电力负担小的充电机器人,提供充电服务。没有私用桩的车主,可以通过机器人获得类似的补能体验。

在成本方面,建设直流充电桩需要大量的场地租金、固定式充电桩/电缆铺设的费用,还需要对电网进行改造,换电站也需要电力改造和场地租金。充电机器人则只需有一个充电空间,较低的功率甚至不需要对电网进行太多改造,费用基本只有机器人的硬件成本,而且还可利用其自动行驶的特性,选择「被浪费的空间」作为充电区,工作时自动行驶至停车位,最大化发挥场地的价值。

4、充电机器人“照”得进现实吗

解决充电焦虑之前,充电机器人需要解决三方面的难题:

其一是技术上。充电机器人分为移动机器人和储能装置两部分,前一部分对于技术要求非常高。因为移动机器人主要由AGV、机械臂、视觉相机等复合而成,要依靠这些进行全自动的充电操作,意味着机器人必须拥有良好的导航规划能力,以及极高的精度要求,这些离不开技术的加持和升级。

其二是储能上。储能装置要能被移动机器人所运输,其体积、重量必然不能超出一定限制,这就导致其储能必然不会很多。据专业人士介绍,现有的一些移动充电机器人储能基本只能满足5台车左右的需求,再加上移动机器人自身也需要耗去电量,储备还是明显不足了点,后续有待进一步提升。

其三是成本上。充电机器人虽然布置和建设成本不高,但使用成本很不少。一方面移动的属性决定了其运送成本不低;另一方面,运送成本的出现又自然会导致车主在充电的时候付费要比普通充电桩高些。基于这两方面,移动充电桩的规模化应用也面临成本压力。未来需要降本或其他办法解决。

充电机器人并不是新鲜事物,早在2015年,特斯拉首席执行官马斯克曾在Twitter上表示要研发一种类似金属蛇的充电机器人,实现电动汽车的充电智能化,但到目前还处于想象阶段。去年,大众推出EV移动充电机器人,从充电到断电的整个过程均由充电机器人自主操作,这种机器人的高度智能化让车主安心不少。

在今年,多家企业开始布局充电机器人赛道。

大陆集团与初创公司Volterio宣布将一起开发生产一款充电机器人并将于2024年量产上市;

远景科技集团也在今年2月发布了其全球首款充电机器人摩奇,摩奇在接到充电指令后,会凭借激光雷达、超声波雷达、高精度车轮速度计和惯性测量单元等传感器,以厘米级的定位精度确保准确到达需要充电的车辆位置;

始途科技在今年4月也首发上线了自主研发的移动充电机器人,并正式投入商业化运营。

在普及层面,城市充电桩的不可移动性、数量的有限性难以跟上新能源汽车产销的增长速度。在这样的背景下,充电机器人的想象空间还是很大的,但未来的社会需求成都以及普及程度还未可知;

在成本层面,为适应各个场景需求,要达到L4级别的充电机器人所需要的成本也是较为昂贵;

在技术层面,充电机器人的定位精度以及自身的储能能力都还是有所限制。

随着国家双碳目标的实现和新能源汽车市场的增长,充电机器人、充电桩、换电站一定会被大规模布局在城市的各个场景当中,优胜劣汰、强者为王也同样适用于各种充电方式之间的博弈。充电机器人到底未来如何,还是需要我们继续拭目以待。

来源:雷锋网,智能制造网,AutoxByte

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