電動汽車無線充電技術前景廣闊 相關標準即將發(fā)布

 停車、插線、刷卡、充電……這是目前電動汽車普遍采用的直流充電的大致步驟，也是目前最主要的充電方式，但也存在不少問題。如充電時間一般需要數小時，趕上充電高峰時充電樁數量明顯不足，排隊充電比燃油汽車加油等待時間更長；加油站只需有車輛通道就能開設，而充電站的占地面積更大……

　　上海交通大學電氣工程系教授、博士生導師唐厚君在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，正是因為有線充電的局限性，所以業(yè)界把目光盯向了無線充電技術。“電動汽車無線充電技術前景廣闊，國內科研機構、高校、企業(yè)都在進行研究，整體處于研究和試用階段。”

　　國內：起步晚進展快

　　目前國內正在開發(fā)的電動汽車無線充電技術，大都是利用電磁感應原理，通過非接觸的方式為電動汽車進行充電。該項技術的應用，通常是在地面端與車載端各安裝兩個耦合線圈，利用兩線圈之間的磁場耦合，實現(xiàn)電能從發(fā)射端到接收端的傳輸。電動汽車的無線充電，省掉了充電線，具有易操作性、高安全性、強環(huán)境適應性等特點。

　　“無線充電相比有線充電，雖然目前成本相對高一些，但由于不需要插拔充電插頭，無線充電設施可以埋設在水泥路面之下，損壞幾率遠低于有線充電樁，因此維護成本可大幅降低。”在國內推出第一代無線充電產品且已開始試用的浙江萬安億創(chuàng)電子科技有限公司（簡稱“萬安億創(chuàng)”）首席研發(fā)工程師姚辰告訴記者，電動汽車的無線充電技術不僅能讓充電更便捷，還能創(chuàng)造一些新的應用場景和商業(yè)模式。

　　近年來，汽車特別是電動汽車結合自動駕駛技術的研發(fā)在全球范圍內如火如荼，如果自動駕駛技術能夠在實現(xiàn)自動泊車的情況下，再配合無線充電技術可體現(xiàn)電動汽車獨特的優(yōu)越性。更清潔、更便捷是無線充電技術的核心競爭力所在。在不遠的將來，無線充電技術將有望改變人們用車的習慣，隨停隨充，省去排隊等待時間。

　　記者在采訪中了解到，國內已經有數家企業(yè)在研發(fā)電動汽車無線充電產品，如中興通訊、比亞迪、萬安億創(chuàng)等。其中，中興通訊在2012年就推出了應用于電動公交車的實驗產品，如今與其開展試點合作的主要車企有東風汽車、蜀都客車、宇通、北汽、長安、奇瑞等，無線充電設施試點城市包括成都、襄陽、張家口、大理、麗江、貴陽等。

　　“國內研究起步雖然比國外要晚，但與國外的技術差距不大，目前面臨的技術難點，是如何設計電磁場和線圈系統(tǒng)提高無線充電的效率，以及降低成本。” 中國科學院電工研究所（簡稱“中科院電工所”）研究員、博士生導師王麗芳介紹，中科院電工所正在開展試用的無線充電系統(tǒng)設計功率等級3.3kW，與當前大多數電動汽車的車載充電機功率吻合。

　　國外：強研發(fā)重標準

　　目前，美、歐、日等多個國家和地區(qū)的研究機構與企業(yè)都在發(fā)力電動汽車的無線充電技術。英特爾、蘋果、美國無線電力公司（WiTricity）在這方面具備技術優(yōu)勢，同時，寶馬、奔馳、奧迪、沃爾沃、豐田、現(xiàn)代等車企也都在無線充電方面開展了研發(fā)布局。

　　近日，蘋果公司結合開發(fā)自動駕駛技術，申請了電動汽車無線充電技術專利。該專利名為“無線充電校準系統(tǒng)”，通過與電動汽車自動駕駛中的自動泊車相結合、以實現(xiàn)無線充電。寶馬于去年7月，在其插電式混合動力汽車BMW 530e iPerformance PHEV車型上市的同時，向市場投放了電動汽車無線充電系統(tǒng)。電動汽車只需停放于充電底座正上方，按下啟動按鈕，無需電纜線即可開始充電，充電完成系統(tǒng)也將自動關閉，此系統(tǒng)支持安裝在私人車庫中，功率3.2kW在3.5小時內可將電池充滿。

　　無線技術領軍者之一的高通(Qualcomm)多年前就開始研究電動汽車的無線充電技術。其研究從1988年開始，并在1996年成功開發(fā)出30KW的電動公交無線充電系統(tǒng)。高通于2013年成為國際汽聯(lián)電動方程式比賽（Formula E）的官方技術合作伙伴，賽事中BMW i8安全車及BMW i3醫(yī)療車就配備了高通的無線充電系統(tǒng)，以保證緊急情況時能夠快速部署到現(xiàn)場。發(fā)展至今，高通相關技術具備先進的異物檢測、活體保護及定位引導等特有技術，并且設計涵蓋3.7kW、7.4kW、11kW、22kW等不同功率等級，充電效率達到90%以上。不過，高通更多的是采取技術授權的業(yè)務模式，不直接生產和銷售產品。

　　投入技術研發(fā)較早的還有美國無線電力公司，其具有高效率的3.6kW~11kW電動汽車無線充電系統(tǒng)，充電效率最高可達94%，還適用于不同底盤高度的電動車輛，包括電動乘用車、越野車和輕型卡車等。

　　總部位于加拿大蒙特利爾的龐巴迪公司，雖然是飛機和火車制造商，但其研發(fā)的無線充電技術可以對行駛中(動態(tài))或靜止時(靜態(tài))的電動車輛進行無線充電，效率同樣高達90%以上。

　　今年4月，瑞典宣布將建設動態(tài)無線充電示范道路。該項目將花費1.16億瑞典克朗（約合人民幣8520萬元），在1.6公里道路下埋設無線充電設施，使電動汽車和電動卡車、公共汽車都能夠在行駛中實現(xiàn)動態(tài)無線充電。

　　“國外尤其是歐美，在電動汽車無線充電技術研發(fā)上比國內起步早一些，而且，國外更重視相關技術標準的制定。”哈爾濱工業(yè)大學電氣工程學院教授、博士生導師朱春波在接受《中國汽車報》記者采訪時表示。重視技術標準制定，已經成為把握市場競爭主動權的關鍵。如高通不僅擁有一系列的技術專利，還積極參與了電動汽車無線充電技術相關標準的制定，包括SAE、IEC、ISO等國際標準。其中，SAE主導汽車無線充電發(fā)展，已經發(fā)布了針對電動（EV）與混動（PHEV）的國際無線充電標準J2954、無線充電通訊標準J2847-6等。此外，德國推出的STILLE計劃、日本的JSAE等標準也都提出了適合本國國情的電動汽車無線充電標準。

　　未來：低成本大市場

　　數據顯示，2018年，全球電動汽車銷量為201.8萬輛，而我國純電動汽車銷量達到98.4萬輛，接近50%。不僅如此，我國純電動汽車銷量已經連續(xù)4年位居世界第一，成為了新能源汽車大國。

　　最新發(fā)布的市場研究數據顯示，到2020年，全球電動汽車無線充電市場收益將達到800萬美元（約合人民幣5500萬元），2025年將增至4.07億美元（約合人民幣28億元），年復合增長率高達117.56%。

　　“要加快技術研發(fā)和標準制定步伐，實現(xiàn)對國外技術的追趕和超越，我們才有希望在未來電動汽車無線充電市場擁有主動權。”唐厚君表示，目前，還有一些技術難點需要解決：

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　　一是靜態(tài)無線充電技術需要停車入位，要求車輛上的接收端線圈和地面發(fā)射端信圈圓心重合偏移不超過10厘米，車主需倒車精準進入指定位置后才能實現(xiàn)無線充電，這對于車主來說體驗不夠方便；

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　　二是關于異物檢測，主要是指金屬物檢測，如果在無線充電的能量通路中存在金屬異物，就會引起發(fā)熱，甚至有引發(fā)火災的風險，目前除國外少數企業(yè)掌握這一技術外，大多數國內外研究者都在致力于解決這個問題；

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　　三是要把無線充電做成完全車規(guī)級的產品門檻較高，這意味著絕對不能出現(xiàn)任何安全隱患，產品要符合數百項測試標準要求。

　　根據國際技術發(fā)展趨勢，我國電動汽車無線充電技術研發(fā)也在全面向國際看齊。去年8月，國家電網公司的重點科技項目“電動汽車路段移動式無線充電系統(tǒng)關鍵技術及設備研制”暨“電動汽車移動式無線充電實驗路段”順利通過驗收。實驗路段長度181米，移動式無線充電功率為20kW，轉化率達到80%，行駛速度可超過60km/h，可以為電動公交車移動無線充電，這也是國內首條百米級電動汽車移動式無線充電實驗路段。

　　電動汽車無線充電技術無疑是面向未來的發(fā)展趨勢。就成本而言，無線充電技術少不了發(fā)射端和接收端，這確實會給主機廠增加一定成本。但如果產量達到3萬套以上，成本就會下降，出貨價格如果能控制在1萬元以內，將有利于這項技術的普及。

　　對于很多用戶擔心的無線充電的電磁泄漏問題，接受記者采訪的幾位專家都認為，因為設備的耦合系數比較高，意味著發(fā)射能量幾乎都被接收端接收了，空氣中的輻射很少，電磁兼容性檢測發(fā)現(xiàn)，還不如一個手機的輻射量大。

　　目前，無線充電的優(yōu)勢，特別在安全性上見長，因為沒有外露線纜，杜絕了高壓線纜帶來的安全隱患，同時設備的使用壽命較長。2020年，電動車無線充電技術產品很可能會大批量上市，因此，有關專家預計今年下半年，國內有望發(fā)布電動車無線充電標準。

　　“電動汽車無線充電技術的發(fā)展前景極其廣闊。”朱春波強調，隨著標準、技術和產品的逐步成熟，電動汽車無線充電市場將會逐步拓展，前景無限。