無線充電綜述：發(fā)展歷程、技術(shù)方式、主要企業(yè)...

2018-01-18 15:21:59 賽迪智庫　點擊量：評論 (0)

一、無線充電帶來變革目前各類電動汽車的充電方式主要以充電站、充電樁或更換電池的模式為主，雖然全球充電站和充電樁的建設(shè)速度日益加快，

梅賽德斯奔馳計劃于2018年推出首款無線充電系統(tǒng)，感應(yīng)充電墊子被放置在車庫或車道的地板上，車庫或車道將動力傳遞到安裝在車輛下側(cè)的接收器板。當(dāng)車輛進入充電墊的范圍時，汽車顯示屏上的指示燈將引導(dǎo)用戶進入最有效充電的最佳位置。該系統(tǒng)支持的充電功率僅限于3.6 kW，意味著充電將需要更長時間。

奧迪于2017年7月亮相的A8L e-tron 插電式混動車采用無線充電技術(shù)，當(dāng)車輛行駛到無線充電基座上時，基座會自動升起，貼近車輛底盤上的次級線圈通過磁場接收電能，功率為3.6kW。該無線充電技術(shù)的充電效率可達90%。

采用電磁共振式的企業(yè)主要有高通、豐田等。

高通是電動汽車無線充電的領(lǐng)先廠家，通過收購專注于無線充電的公司Halo，獲取WCT。高通于2017年5月發(fā)布新聞稱，已經(jīng)完成了電動汽車行駛中無線充電試驗，在100Km時速情況下，能達到20Kw的無線充電功率，并且測試了同時對兩輛行駛中的車輛進行無線充電。高通稱該項技術(shù)為DEVC，即動態(tài)電動汽車充電(dynamic electric vehicle ging)，是其無線電動汽車充電WEVC(wireless electric vehicle ging)解決方案的一種新方式。

除高通外，WiTricity，Evatran，KAIST等也提供面向電動汽車的WCT。

WiTricity研發(fā)的DRIVE 11無線充電系統(tǒng)，最大功率輸出為11 kW，最高能效達到94%，該產(chǎn)品參照電動車及混動車標(biāo)準(zhǔn)版無線充電器的設(shè)計。DRIVE 11采用了可互操作性設(shè)計，其地面發(fā)射板(GA)可為車輛提供充電服務(wù)，提供三種業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)(3.6 kW、7.7 kW或11 kW)，可直接在地面上或采用地埋鋪設(shè)(ground-in)的方式安裝。DRIVE 11車載接收板(VA)也提供低、中、高地隙(low-, -, and high-ground clearance)三種版本，可為各類乘用車、SUV及輕卡充電。

Evatran開發(fā)出了Plugless Power系統(tǒng)，可為特斯拉Model S提供無線充電。安裝完成后，用戶只需將車停到充電板上就可充電。從充電效果看，該系統(tǒng)相當(dāng)于7.2kW二級線圈式充電樁，每小時充電量可供行駛20英里，對Model S60而言，充滿電量需要8小時，Model S70需要10小時，Model S85需要12小時。如果沒有車庫，系統(tǒng)還能安裝到戶外，因為它防雨水，能經(jīng)受的溫度范圍約-18度到50度。

五、無線充電面臨的主要問題

雖然WCT優(yōu)點明顯，但也存在不少問題。

一是無統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前全球WCT標(biāo)準(zhǔn)包括兩大聯(lián)盟：WPC和AirFuel Alliance(2015年1月，PMA和A4WP宣布合并)。Qi標(biāo)準(zhǔn)由WPC制定，主推電磁感應(yīng)式。 AirFuel的標(biāo)準(zhǔn)由其前身之一A4WP制定，主推磁場共振式。不過，目前標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一化正在推進。

二是充電效率問題。單純從效率數(shù)值角度來看，WCT的充電效率峰值一般在90%左右，而傳統(tǒng)充電效率可達95%。不過，隨著技術(shù)研發(fā)投入的不斷加大，已有多家公司表示實現(xiàn)了無線充電效率的大幅提升。

三是傳遞功率不夠大，以目前的技術(shù)大多數(shù)傳遞功率一般在10kw以下。不過，在電動汽車上無線充電一般為慢充，這個功率是滿足需求的，另外隨著技術(shù)發(fā)展這個功率也會不斷提升。

四是電磁輻射安全。WCT以電磁波的形式進行能量傳輸，可能會造成終端用戶對于電磁輻射安全的憂慮。不過，根據(jù)對無線充電樁磁感應(yīng)強度檢測，數(shù)值遠低于ICNIRP(國際非電離輻射防護委員會)給出的安全限值，電動汽車無線充電的輻射值在安全范圍以內(nèi)。

六、無線充電的未來趨勢

未來，車企WCT商用化進程將進一步加速。

一方面是行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確立和完善。2016年5月，美國汽車工程師協(xié)會(SAE International)發(fā)布了以WPT(Wireless Power Transfer)為純電動及插電混動汽車充電的技術(shù)指南——SAE TIR J2954。制定了低速充電方面的無線能量傳輸?shù)腤PT協(xié)議，并為高速充電模式預(yù)留空間。SAE TIR J2954出臺目的是保證車用無線充電應(yīng)用的安全性和高效性，同時促成關(guān)鍵零部件參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，計劃在2018年完成最終的標(biāo)準(zhǔn)化工作。汽車產(chǎn)業(yè)將這項指南的發(fā)布視為推動無線充電標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵一步。此外，國際電工委員會(IEC)也在IEC 61980標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，發(fā)布了兩個重要的補充規(guī)定61980-2和61980-3，進一步完善了整車無線充電標(biāo)準(zhǔn)。大功率無線充電標(biāo)準(zhǔn)逐步完善。

另一方面是無線充電車道的推廣。無線充電車道類似于加油站，當(dāng)電動汽車電量不足時，就可以駛?cè)脘佋O(shè)有無線充電系統(tǒng)的車道上，邊走邊充電，而且全過程不需要駕駛者下車操作。2013年，韓國科學(xué)技術(shù)院(KAIST)開發(fā)一個名為“網(wǎng)上電動車”(OLEV)的平臺，推出了世界上第一條可連續(xù)充電的公交車道。感應(yīng)充電依賴于道路下面的磁場充電板和公交車?yán)锏拇艌龀潆姲濉．?dāng)支持感應(yīng)充電的公交車經(jīng)過道路上的磁場充電板時，二者就會“連通”，電流就會進行傳輸，從而給車上的電池充電。2016年，我國首條電動汽車無線充電車道也在廣西面世。目前，包括中國在內(nèi)，全世界多國都在研制無線充電車道，未來其推廣程度將進一步加大。

由于具備可靠性高、安全性高、空間利用率高、使用與管理便捷等優(yōu)勢，WCT將成為未來電動汽車充電設(shè)備的主要發(fā)展方向之一。總體來看，目前大功率WCT已經(jīng)較為成熟，WCT的發(fā)展將首先尋求與主流傳統(tǒng)充電技術(shù)的共存，逐漸改善充電設(shè)施的便捷性與適用性，然后結(jié)合無人駕駛與車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)全面的推廣普及。未來技術(shù)升級與普及推廣將帶來無線充電設(shè)備制造成本的進一步降低，隨著新能源汽車的不斷普及，相應(yīng)對充電設(shè)施的需求也呈幾何級別增長，WCT將深刻的改變目前電動汽車充電設(shè)備的格局。

原標(biāo)題:無線充電：促進電動汽車普及的重要技術(shù)