無(wú)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(kù) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

一、無(wú)線充電帶來(lái)變革目前各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)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(jì)劃于2018年推出首款無(wú)線充電系統(tǒng)，感應(yīng)充電墊子被放置在車(chē)庫(kù)或車(chē)道的地板上，車(chē)庫(kù)或車(chē)道將動(dòng)力傳遞到安裝在車(chē)輛下側(cè)的接收器板。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入充電墊的范圍時(shí)，汽車(chē)顯示屏上的指示燈將引導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)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(zhǎng)時(shí)間。

奧迪于2017年7月亮相的A8L e-tron 插電式混動(dòng)車(chē)采用無(wú)線充電技術(shù)，當(dāng)車(chē)輛行駛到無(wú)線充電基座上時(shí)，基座會(huì)自動(dòng)升起，貼近車(chē)輛底盤(pán)上的次級(jí)線圈通過(guò)磁場(chǎng)接收電能，功率為3.6kW。該無(wú)線充電技術(shù)的充電效率可達(dá)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(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電的領(lǐng)先廠家，通過(guò)收購(gòu)專(zhuān)注于無(wú)線充電的公司Halo，獲取WCT。高通于2017年5月發(fā)布新聞稱(chēng)，已經(jīng)完成了電動(dòng)汽車(chē)行駛中無(wú)線充電試驗(yàn)，在100Km時(shí)速情況下，能達(dá)到20Kw的無(wú)線充電功率，并且測(cè)試了同時(shí)對(duì)兩輛行駛中的車(chē)輛進(jìn)行無(wú)線充電。高通稱(chēng)該項(xiàng)技術(shù)為DEVC，即動(dòng)態(tài)電動(dòng)汽車(chē)充電(dynamic electric vehicle ging)，是其無(wú)線電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)的WCT。

WiTricity研發(fā)的DRIVE 11無(wú)線充電系統(tǒng)，最大功率輸出為11 kW，最高能效達(dá)到94%，該產(chǎn)品參照電動(dòng)車(chē)及混動(dòng)車(chē)標(biāo)準(zhǔn)版無(wú)線充電器的設(shè)計(jì)。DRIVE 11采用了可互操作性設(shè)計(jì)，其地面發(fā)射板(GA)可為車(chē)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(chē)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(lèi)乘用車(chē)、SUV及輕卡充電。

Evatran開(kāi)發(fā)出了Plugless Power系統(tǒng)，可為特斯拉Model S提供無(wú)線充電。安裝完成后，用戶(hù)只需將車(chē)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(jí)線圈式充電樁，每小時(shí)充電量可供行駛20英里，對(duì)Model S60而言，充滿(mǎn)電量需要8小時(shí)，Model S70需要10小時(shí)，Model S85需要12小時(shí)。如果沒(méi)有車(chē)庫(kù)，系統(tǒng)還能安裝到戶(hù)外，因?yàn)樗烙晁芙?jīng)受的溫度范圍約-18度到50度。

五、無(wú)線充電面臨的主要問(wèn)題

雖然WCT優(yōu)點(diǎn)明顯，但也存在不少問(wèn)題。

一是無(wú)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(chǎng)共振式。不過(guò)，目前標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一化正在推進(jìn)。

二是充電效率問(wèn)題。單純從效率數(shù)值角度來(lái)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(dá)95%。不過(guò)，隨著技術(shù)研發(fā)投入的不斷加大，已有多家公司表示實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(guò)，在電動(dòng)汽車(chē)上無(wú)線充電一般為慢充，這個(gè)功率是滿(mǎn)足需求的，另外隨著技術(shù)發(fā)展這個(gè)功率也會(huì)不斷提升。

四是電磁輻射安全。WCT以電磁波的形式進(jìn)行能量傳輸，可能會(huì)造成終端用戶(hù)對(duì)于電磁輻射安全的憂(yōu)慮。不過(guò)，根據(jù)對(duì)無(wú)線充電樁磁感應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)，數(shù)值遠(yuǎn)低于ICNIRP(國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì))給出的安全限值，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電的輻射值在安全范圍以?xún)?nèi)。

六、無(wú)線充電的未來(lái)趨勢(shì)

未來(lái)，車(chē)企WCT商用化進(jìn)程將進(jìn)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(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)(SAE International)發(fā)布了以WPT(Wireless Power Transfer)為純電動(dòng)及插電混動(dòng)汽車(chē)充電的技術(shù)指南——SAE TIR J2954。制定了低速充電方面的無(wú)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(tái)目的是保證車(chē)用無(wú)線充電應(yīng)用的安全性和高效性，同時(shí)促成關(guān)鍵零部件參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，計(jì)劃在2018年完成最終的標(biāo)準(zhǔn)化工作。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將這項(xiàng)指南的發(fā)布視為推動(dòng)無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵一步。此外，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)也在IEC 61980標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，發(fā)布了兩個(gè)重要的補(bǔ)充規(guī)定61980-2和61980-3，進(jìn)一步完善了整車(chē)無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)。大功率無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)逐步完善。

另一方面是無(wú)線充電車(chē)道的推廣。無(wú)線充電車(chē)道類(lèi)似于加油站，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)電量不足時(shí)，就可以駛?cè)脘佋O(shè)有無(wú)線充電系統(tǒng)的車(chē)道上，邊走邊充電，而且全過(guò)程不需要駕駛者下車(chē)操作。2013年，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)開(kāi)發(fā)一個(gè)名為“網(wǎng)上電動(dòng)車(chē)”(OLEV)的平臺(tái)，推出了世界上第一條可連續(xù)充電的公交車(chē)道。感應(yīng)充電依賴(lài)于道路下面的磁場(chǎng)充電板和公交車(chē)?yán)锏拇艌?chǎng)充電板。當(dāng)支持感應(yīng)充電的公交車(chē)經(jīng)過(guò)道路上的磁場(chǎng)充電板時(shí)，二者就會(huì)“連通”，電流就會(huì)進(jìn)行傳輸，從而給車(chē)上的電池充電。2016年，我國(guó)首條電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電車(chē)道也在廣西面世。目前，包括中國(guó)在內(nèi)，全世界多國(guó)都在研制無(wú)線充電車(chē)道，未來(lái)其推廣程度將進(jìn)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(shì)，WCT將成為未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備的主要發(fā)展方向之一。總體來(lái)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(wú)人駕駛與車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面的推廣普及。未來(lái)技術(shù)升級(jí)與普及推廣將帶來(lái)無(wú)線充電設(shè)備制造成本的進(jìn)一步降低，隨著新能源汽車(chē)的不斷普及，相應(yīng)對(duì)充電設(shè)施的需求也呈幾何級(jí)別增長(zhǎng)，WCT將深刻的改變目前電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備的格局。

原標(biāo)題:無(wú)線充電：促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)普及的重要技術(shù)