乘用電動車無線充電再突破，無線充電正在成為行業(yè)趨勢技術(shù)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）無線充電不是一個陌生的技術(shù)了，它已經(jīng)走向市場并應(yīng)用了很長一段時間。尤其是在移動設(shè)備領(lǐng)域，無線充電技術(shù)可以說發(fā)展得十分迅速，幾乎成為手機(jī)的標(biāo)配。不過相比之下，在電動汽車領(lǐng)域，該技術(shù)的進(jìn)展就緩慢得多。

不同于手機(jī)本身用電量不高，手機(jī)無線充電可以比較容易做到很高的功率，電動汽車無線充電技術(shù)長期以來功率偏小、對使用環(huán)境較為嚴(yán)苛而且成本較高。所以即便汽車無線充電有很大的想象空間，但這項技術(shù)還需要進(jìn)一步提升才有機(jī)會進(jìn)入到大眾市場。

最近，據(jù)New Atlas報道，美國田納西州橡樹嶺國家實驗室（ORNL）進(jìn)行了一項突破性研究，展示了迄今為止速度最快、功能最強(qiáng)的乘用電動汽車無線充電技術(shù)。這是一項突破性的成就，是汽車無線充電技術(shù)的巨大飛躍，為乘用電動汽車的快速高效無線充電打開了大門。

100kW輸出功率損耗僅6%，現(xiàn)階段最強(qiáng)乘用電動汽車無線充電技術(shù)

ORNL的實驗室團(tuán)隊此前就在乘用車無線充電技術(shù)上有所建樹，世界上第一臺20kW的無線充電系統(tǒng)就由其研發(fā)而來，當(dāng)時該20kW的無線充電系統(tǒng)充電效率已經(jīng)可以達(dá)到90%，后續(xù)又攻克了50kW無線充電難題。

該團(tuán)隊一直致力于針對電動車動態(tài)無線充電的耦合機(jī)構(gòu)、傳輸特性、介質(zhì)損耗、電磁輻射展開研究。此次他們開發(fā)了一種新的無線充電板，采用了多相電磁耦合線圈新設(shè)計。新的線圈設(shè)計允許能量以比傳統(tǒng)線圈更高的密度傳輸和效率，從而實現(xiàn)了最高100kW的快速充電速度。

在電動汽車電池充電過程中，通常會有一部分電能在傳輸過程中散失，并轉(zhuǎn)化為熱能，ORNL 的測試顯示，100kW的無線充電損失僅約為6%，這意味著該技術(shù)可能比傳統(tǒng)有線充電還要高效。

從20kW，到50kW，到現(xiàn)在最高100kW的汽車無線充電系統(tǒng)，該技術(shù)突破是目前乘用電動汽車無線充電系統(tǒng)全球最高的功率密度。根據(jù)相關(guān)報道，ORNL無線充電技術(shù)達(dá)到的功率密度是傳統(tǒng)線圈技術(shù)的8-10倍，可以在20分鐘內(nèi)將電池充電狀態(tài)提高50%。

相較于插入式的充電方式，無線充電此前因為功率偏小、對使用環(huán)境較為嚴(yán)苛而且成本較高等原因，并沒有激起太大的浪花。但毫無疑問的是汽車無線充電是汽車邁向終極電氣化的必經(jīng)之路。

電動汽車充電模式的轉(zhuǎn)變需要無線充電技術(shù)取得更多技術(shù)突破，這次突破性的進(jìn)展讓我們看到了汽車高效無線充電的應(yīng)用前景。

進(jìn)展緩慢的汽車無線充電落地難在哪？


雖然汽車無線充電技術(shù)在落地應(yīng)用上進(jìn)展緩慢，但其實帶無線充電的電動汽車的出現(xiàn)要比想象得早得多，早在1990年通用發(fā)布的概念車EV1上就配備了這項技術(shù)。不過當(dāng)時用的220V磁感應(yīng)無線充電還需要將充電端手動跟對應(yīng)的接收端連接才能進(jìn)行充電，和有線充電沒有本質(zhì)上的區(qū)別。

這么多年來也一直有車廠在無線充電上尋求突破，但首先要面對的問題就是成本太高。此前有報道落地的汽車無線充電應(yīng)用都在低功率水平（7kW、11kW），充電水平與交流家充樁相當(dāng)。但是無線充電設(shè)備的價格又昂貴得多，付出更高的成本但又沒有帶來更好的補(bǔ)能效率，性價比上就沒有優(yōu)勢。

從用戶體驗上來說，此前汽車無線充電也遠(yuǎn)不及手機(jī)無線充電那般能帶來切身的體驗。以前汽車無線充電用戶需要精準(zhǔn)停車，甚至反復(fù)調(diào)整來完全對準(zhǔn)無線充電發(fā)射線圈。否則本就不高的充電效率在線圈未對準(zhǔn)的情況下又下降一個水平，甚至直接無法充電。這樣的體驗是很糟糕的，與“無線”的初衷相去甚遠(yuǎn)。

從技術(shù)本身的特性來考慮，任何充電技術(shù)都會讓設(shè)備升溫，像插充里超級快充技術(shù)要面臨的最大考驗就是應(yīng)對高壓大電流下的溫升問題。無線充電同樣如此，功率提高后無線充電技術(shù)，如果發(fā)射端溫度過高，露天的地面發(fā)射端充電板就有可能點(diǎn)燃地面上的易燃物。

同時系統(tǒng)還要能檢測到出現(xiàn)在磁場范圍內(nèi)的金屬異物，避免其被交變的磁場加熱而對充電系統(tǒng)造成破壞。

逐漸好轉(zhuǎn)的落地困境，動態(tài)補(bǔ)能加速無線充電汽車時代到來

任何技術(shù)從誕生到商業(yè)化應(yīng)用總是需要經(jīng)過漫長的打磨，隨著汽車無線充電技術(shù)的不斷發(fā)展與配套技術(shù)的不斷完善，目前無線充電落地困境正在一步步好轉(zhuǎn)。

去年，工業(yè)和信息化部發(fā)布《無線充電（電力傳輸）設(shè)備無線電管理暫行規(guī)定》，成為我國首部無線充電領(lǐng)域的規(guī)范性文件，為無線充電系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計提供了基礎(chǔ)支撐。此后國務(wù)院又發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步構(gòu)建高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系的指導(dǎo)意見》，提出加強(qiáng)包括無線充電在內(nèi)的新型充電技術(shù)研發(fā)。

國內(nèi)各大車企也在加速了無線充電的布局，比如，上汽、一汽等已推出無線充電車型，華為、比亞迪、吉利、小米、蔚來等也在布局電動車無線充電專利。多家上市公司也在電動車無線充電賽道，如萬安科技、中電興發(fā)、安潔科技。同時企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)正全力推進(jìn)有線充電和無線充電相互轉(zhuǎn)換及不同品牌車輛、設(shè)備之間兼容性的測試。

充電功率的提升只是時間問題，隨著功率的突破，主流無線充電功率會從11kW向更高水平發(fā)展。相關(guān)的配套技術(shù)也在同步發(fā)展，如一汽研發(fā)總院研發(fā)的四系統(tǒng)協(xié)同智能對位技術(shù)，攻克了廣域空間及復(fù)雜工況下能量傳輸、安全防護(hù)、智能控制技術(shù)難題，其中最高效率達(dá)92%，自動對位精準(zhǔn)正負(fù)一厘米。異物檢測、生物檢測等功能也在補(bǔ)足。

除此之外，國內(nèi)外動態(tài)無線充電技術(shù)的研究、驗證和試點(diǎn)也進(jìn)入快速發(fā)展期。動態(tài)無線充電即汽車在行駛的同時進(jìn)行充電，通過埋設(shè)于道路中的發(fā)射端裝置，傳輸?shù)叫旭傆诼访嫔系碾妱悠嚨哪芰拷邮斩藢崿F(xiàn)充電。

國內(nèi)無線充電高速公路已經(jīng)在積極規(guī)劃中，去年一汽在其創(chuàng)新基地內(nèi)建成了一個高功率動態(tài)無線充電道路系統(tǒng)，驗證了全長120米的無線充電道路可以為車輛補(bǔ)充1.3公里的續(xù)航里程。日本多所大學(xué)與公司正在聯(lián)合研究實現(xiàn)可用于各種車輛的在途供電系統(tǒng)、實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的在途供電系統(tǒng)、開發(fā)能安全傳輸電力且具備高耐久性的路面線圈。美國也在多個州進(jìn)行電氣化路段的測試試驗。

近年來相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開始明顯提速，隨著靜態(tài)無線充電、動態(tài)無線充電以及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)的完善與發(fā)展，汽車無線充電時代正離我們越來越近。

小結(jié)

無線充電的優(yōu)勢和發(fā)展前景是明晰的，Markets and Markets也預(yù)測電動汽車無線充電市場將成為全球無線充電細(xì)分市場中增速最快的領(lǐng)域，2027年電動汽車無線充電市場規(guī)模將達(dá)到3.77億美元。電動汽車無線充電正在從邊緣技術(shù)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橼厔菁夹g(shù)。