電動汽車無線充電技術前景廣闊 相關標準即將發布

 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，實現電能從發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電子科技有限公司（簡稱“萬安億創”）首席研發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，還能創造一些新的應用場景和商業模式。

　　近年來，汽車特別是電動汽車結合自動駕駛技術的研發在全球范圍內如火如荼，如果自動駕駛技術能夠在實現自動泊車的情況下，再配合無線充電技術可體現電動汽車獨特的優越性。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在研發電動汽車無線充電產品，如中興通訊、比亞迪、萬安億創等。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：強研發重標準

　　目前，美、歐、日等多個國家和地區的研究機構與企業都在發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勢，同時，寶馬、奔馳、奧迪、沃爾沃、豐田、現代等車企也都在無線充電方面開展了研發布局。

　　近日，蘋果公司結合開發自動駕駛技術，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”，通過與電動汽車自動駕駛中的自動泊車相結合、以實現無線充電。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。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，充電完成系統也將自動關閉，此系統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年成功開發出30KW的電動公交無線充電系統。高通于2013年成為國際汽聯電動方程式比賽（Formula E）的官方技術合作伙伴，賽事中BMW i8安全車及BMW i3醫療車就配備了高通的無線充電系統，以保證緊急情況時能夠快速部署到現場。發展至今，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務模式，不直接生產和銷售產品。

　　投入技術研發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，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，但其研發的無線充電技術可以對行駛中(動態)或靜止時(靜態)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動態無線充電。

　　“國外尤其是歐美，在電動汽車無線充電技術研發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展，已經發布了針對電動（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4年位居世界第一，成為了新能源汽車大國。

　　最新發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%。

　　“要加快技術研發和標準制定步伐，實現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，就會引起發熱，甚至有引發火災的風險，目前除國外少數企業掌握這一技術外，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級的產品門檻較高，這意味著絕對不能出現任何安全隱患，產品要符合數百項測試標準要求。

　　根據國際技術發展趨勢，我國電動汽車無線充電技術研發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展趨勢。就成本而言，無線充電技術少不了發射端和接收端，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，電磁兼容性檢測發現，還不如一個手機的輻射量大。

　　目前，無線充電的優勢，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，國內有望發布電動車無線充電標準。

　　“電動汽車無線充電技術的發展前景極其廣闊。”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。