屡被吐槽的充电机器人,到底是不是鸡肋

机器之心 2021-11-25 11:41:11

最近,一张远景魔奇(Mochi)在停车场应用的照片于网络上传开后,移动充电机器人再次成为业界的热门话题。实际上,类似的自动充电解决方案早有提出,爱驰、大众和一些科技公司此前都做出类似的展示,但是因为普遍存在电池容量较低、功率较小、占地较多、需要给机器人充电的情况,而受到不少争议。

以远景魔奇为例,这是远景集团在今年6月份开始量产的机器人,官方称单台电池容量为70kWh,充放功率42kW。在目前电动车电池包容量不断提升、逐步应用800V高压平台的情况下,远景魔奇的电池容量和充电功率均远低于这些电动车的充电上限,很多时候可能服务完一辆车之后,就需要给自己重新充电。

还未量产的爱驰CARL移动充电机器人与之类似,后期消息称其分为20kWh、40kWh、60kWh三个容量版本,充电功率60kW。

大众去年年底发布的The mobile charging robot的方案有所变化,该方案将机器人分为动力端和电池端两部分,动力端带有自动导航和CAR-X通信系统,可以牵引电池端至车辆所在位置、为其连接充电后离开,有利于整体运营效率的提升。其单台电池端的容量是20kWh,最大充电功率为50kW。

尽管单从这些移动充电机器人的产品性能来看,与当前公共充电桩的功率都有一定差距,更无法与车企自建的超充站相比,但是就以目前的基础设施建设速度和未来高阶自动驾驶的应用来看,其将变得越来越重要。

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。

提高出行体验,

可与AVP、Robotaxi配套使用

现阶段,公共停车场充电桩占用问题一直存在,不仅是有不使用充电桩的车辆占用,还有充满电后车辆无法及时开走的问题。当然,这种情况有很大程度上都不在于车主,充电桩更应该成为出行顺带体验的便利性服务,而不是影响出行规划的因素。

尽管可以通过扩展充电桩数量解决,但还将带来充电桩资源浪费、非充电车位不足两个新的问题。如今,大部分公共场所的停车位都比较紧张,品牌专属充电站内车位无人使用,私家车辆排队等待满载公共车位车辆离开的情况时有发生,至今已经受到不少争议,充电车位过多也势必给管理方面带来更大挑战。

但充电机器人的出现,却给扩充充电车位提供了新的空间。通过充电桩与充电机器人的配合,充电桩可采用相对少量的专属车位布局,解决需要快速和大量补能车主需求,其余车辆可停放在公共车位,充电机器人主动去寻找车辆,更好利用到充电资源与车位资源。

甚至还能通过云端管理系统提高效率,如高峰期可根据实时监控到的充电进程,在车辆充至80%进入到小电流充电的阶段时,将充电机器人调度给其余更需充电的车辆,解决更多刚需问题,这正是固定充电桩的弊端。

此外,自动代客泊车(AVP)已经开始成为智能汽车的下一发力点,未来将有越来越多的车辆配备。但若不解决另一个让车主必需去车位的问题——充电,AVP解放车主的意义也就不复存在,如果能够通过充电机器人实现补能的自动化,那将是AVP的实际价值变得更高。

同理,Robotaxi要想真正实现全无人运营,充电无人化也是必要的条件之一。将相对低成本的充电机器人灵活分布在各个场所,利用运营间隙做短时间歇性充电也是一个可以考虑的方式,这样还可以避免行驶至基地充电站行程中的电量浪费。

但充电机器人仍需理性看待

尽管有多种好处,但充电机器人当前存在的充放电功率较低和载电量均不足的问题还将持续存在。现有技术下,前者如果提高功率,将会使电池产生更多副反应和副产物,想要保持长期的健康运行,需在功率上做出取舍。后者将直接决定成本,如果将单个机器人的电池做到上百千瓦时,因灵活性带来的经济性效益将会大幅削弱,做应急充电更能发挥其价值。

另外一重因素是,在向电动车的过渡阶段,充电机器人可以显著发挥其高效率服务、平衡电网压力的优势,但其本质仍是一个类似换电站的过渡产物。如果到了电动车全面普及阶段,充电桩数量也将基本覆盖全部车位,主要面对的问题仅剩电网压力,这点可以通过云端协同技术调控充电功率、给车辆分配至低负载电网区充电、做少量大型储能站等多种可在未来实现的方式解决。

此外,V2G的最初想法也是将电动车所谓小型储能站,现阶段无法推广是因为没有商业体系和车主重视舍得不自己的车辆反复充放电,但这些未来也可能发生改变。在此期间,充电机器人的单机性能和布局数量都需要做长远考虑,避免全面电动化之后造成资源浪费。

但必须承认的是,向电动化过渡将是一个长期过程。在此期间,不管是从充电设施建设、资源利用率,还是给高阶自动驾驶做配套服务考虑,都离不开多种充电方式的相互配合。除了充电机器人之外,还有一些科技公司和研究机构,提出过自动插拔的充电枪概念产品。
版权声明
本文为[机器之心]所创,转载请带上原文链接,感谢
https://www.jiqizhixin.com/articles/2021-11-25-4
相似文章
***

2021-11-25

***

2021-11-25