矩阵式充电：填补自动充电空白

▲矩阵充电核心部件

▲签约仪式现场

电池续航和充电基础配套等，是电动汽车长期以来存在的技术痛点。目前，充电桩技术多为固定功率设计，在公共场所使用仍避免不了便捷性、兼容性、使用率等问题。

近日，国家新能源汽车技术创新中心(以下简称国创中心)与奥地利科技公司Easelink签署战略合作谅解备忘录。双方将共同致力于在中国市场推广矩阵式充电技术，以破解电动汽车智能化发展中面临的充电自动化需求问题。

瞄准充电自动化需求

充电自动化、无线接触、快速充电等，是近年来科研单位和企业攻关的重要技术方向。

例如，一个额定输出功率为40千瓦的充电桩，可适配40千瓦汽车的充电需要，却不能很好地满足80千瓦汽车的充电需要，充电速度将会变得很慢。而对一辆功率为20千瓦的小型车，这个充电桩的功率又存在浪费。此外，频繁手工接触充电桩，也存在一定的安全风险。

“随着电动汽车智能化程度越来越高，尤其是自动驾驶级别的不断提升，以及用户对充电便利性要求的日益提高，市场对充电过程的自动化需求是显而易见的。”国创中心总经理原诚寅告诉《中国科学报》。

因此，无论对于主机厂还是充电设施供应商而言，提前规划布局自动充电解决方案，将是未来市场成功的关键因素之一。但当今市场上，尚未推出在任何场景都可以大规模应用的自动充电技术。

“矩阵式充电的开发，正是要填补自动充电这一空白。”原诚寅表示，国创中心与奥地利Easelink公司开展合作，也正是基于对电动汽车自动充电前景以及对矩阵式充电技术的信心。

据介绍，双方合作开发的系统包含两个核心部件：一是安装在车身底部的车辆单元，即矩阵式充电连接触手;一是安装在停车位的充电板，即矩阵式充电板。

在实际使用中，一旦车辆停在位于停车位的充电板上方时，车辆将自动建立物理连接并开始自动充电。该技术的智能自动化使得车主在给电动汽车充电时，双手得以彻底解放，大大提升充电便利性。同时，充电实现自动化，有助于使停车时间成为充电时间，有效地避免使用传统充电方式时，因不同人群频繁接触所带来的潜在风险。

原诚寅表示，与其他自动充电解决方案相比，矩阵式充电拥有诸多优势。例如，可实现更高的充电功率和效率，由于矩阵充电技术是基于物理连接的传导式充电，所以可支持高功率充电;通用性强，可轻松安装在任何停车位表面，或嵌入地面使其平齐于地面，充电板坚固可靠，可承受车辆驶过。

此外，这一矩阵式充电也有较高的安全性。该技术方案拥有多重安全系统，满足最高的电气安全标准，拥有比传统家用电源插座更高的安全级别。此外，生产成本也将降低。由于矩阵式充电的机械构造简单且不涉及贵重材料，其量产成本远远低于同级别的其他自动充电解决方案。

技术应用进展迅速

原诚寅表示，中奥双方将共同攻克新能源汽车充电领域核心关键技术，持续构筑产业生态，为新能源汽车智能化和相应充电基础设施发展发挥重要牵引作用。

Easelink公司首席执行官赫尔曼·斯托金表示，矩阵式充电技术在充电功率和充电效率方面具有优越性。公司目前已与宝马等车型开展合作，例如在2019年，Easelink公司曾推出自动充电解决方案，展示了基于充电垫的充电站的功效。

国创中心作为新能源汽车行业的国家级技术创新中心，在推进国际合作、构建国际一流的新能源汽车科研成果转化与产业化平台方面发挥着重要作用。

2019年，由国创中心牵头、整合行业资源共同研发L4级自动驾驶新能源汽车，融入了车辆智能、大数据、人工智能和自动传导式充电技术等核心要素，首次展示了自动传导式充电“黑科技”，为新能源产业领域提供更高效、可靠、安全的充电解决方案。

面对不同功率新能源汽车的需求，广东的奥特迅公司也在研制矩阵式柔性充电堆技术，将充电由“桩”变成“堆”，把一个充电站的所有功率都放到一起，满足各种车辆需求。

据悉，奥特迅公司的矩阵式柔性充电堆技术已获国家专利。基于该技术的充电设施投资和配电容量需求只有交流桩的五分之一，有利于新能源汽车的普及。

此外，国产新能源汽车品牌魏派也曾推出XEV概念车。该车的亮点之一也是采用了矩阵式无线充电技术。

加快协同发展

根据国家发布的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015~2020年)》显示，到2020年，我国新增集中式充换电站超过1.2万座，分散式充电桩超过480万个，以满足全国500万辆电动汽车的充电需求。

但是，充电桩技术落地赶不上电池“升级”速度，是目前充电桩利用率低的一大重要原因。随着新能源汽车充电倍率快速提升，此前布置的充电桩有相当一部分的充电速度都很慢。“这意味着，今天布下的桩，很可能一两年后就会被车主弃用。”中国电动汽车百人会首席专家张永伟表示。

而矩阵式充电技术、无线充电技术等，都尚处于起步阶段，市场化水平较低，相关标准体系亟待加快编制。

张永伟表示，在落实新能源汽车充电基础规划的过程中，应充分考虑到以无线充电、矩阵式充电堆等为代表的新技术的先进性，对规划进行适当调整，并在专利保护、标准制定方面给予协助。

此外，不同充电模式也对电池的性能提出了更高的要求。北京大学教授、北京市动力锂离子电池工程技术研究中心主任周恒辉告诉《中国科学报》：“材料对动力电池的性能具有决定性作用，要加快更高比能量、更高安全性的电池材料的研发创新，以适应电动汽车不断发展的需求。”