電動汽車無線充電技術興起？高通、龐巴迪、中興等悄悄布局

相比于消費電子市場，電動汽車領域的無線無線充電技術擁有更高的附加值，具備更廣闊的發(fā)展前景。當前的電動汽車無線充電技術產(chǎn)業(yè)化進程在不斷推進，國內(nèi)外涌現(xiàn)了一大批致力于車用無線充電應用研究的公司，正在搶占下一個科技爆發(fā)點。

如美國高通公司的Qualcomm Halo磁耦合諧振式車用無線充電來源于其于2011年收購的由新西蘭奧克蘭大學創(chuàng)建的Halo IPT公司。高通提供整套的電動汽車無線充電解決方案，不僅包括高效可靠的電磁部件、功率電子、系統(tǒng)集成等，還包括異物檢測（Foreign Object Detection, FOD）、活體保護（Living Object Protection, LOP）以及定位引導等重要輔助功能。其參考方案涵蓋了3.7kW-22kW不同功率等級，傳輸效率達90%以上。Halo無線充電系統(tǒng)主要由四部分組成：供電組件、充電板、車載接收板、車載控制器；其充電板和接收板為高通主推的DD型線圈，相比于傳統(tǒng)CR環(huán)形線圈，這種線圈體積更小質(zhì)量更輕、效率更高、對準要求更低、互操作性更好、安全性更高。

Halo系統(tǒng)工作時的磁場輻射強度為100μT，相當于手機通話狀態(tài)的二分之一。Halo系統(tǒng)已應用于寶馬I3、寶馬I8、日產(chǎn)LEAF、雷諾ZOE等車型。在高通的規(guī)劃中，未來的車用無線充電技術的適用場景將更加廣泛，將充電線圈埋設在道路表面下從而實現(xiàn)電動車輛的動態(tài)充電（Dynamic Electric Vehicle Charging, DEVC）。德國Conductix-Wampfler公司開發(fā)的感應式動力及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)IPT Rail（具有軌道式布置的初級線圈電纜，由E型集電器從軌道式電纜的多個側(cè)面感應拾取電能，該系統(tǒng)主要用于軌道式應用）、IPT Floor（初級電纜嵌入在地面下，由F型集電器從地下線纜感應拾取電能，該系統(tǒng)主要用于地面運行車輛，如自動化車間的AGV小車）、IPT Charge（用于電動車輛智能充電的自動感應耦合充電系統(tǒng)）。

(a) IPT系統(tǒng)

(b) IPT Rail系統(tǒng)

(c) IPT Floor系統(tǒng)

(d) IPT Charge系統(tǒng)
Wampfler公司的感應式動力及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)IPT示意圖

美國WiTricity公司的磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)，是基于廣泛應用的CR環(huán)形線圈的3.6-11kW車用無線充電系統(tǒng)。其DRIVE11評估系統(tǒng)采用具有專利保護的可調(diào)整匹配網(wǎng)絡（Adjustable Matching Network, TMN），最高功率11kW，傳輸效率高達94%，還包括FOD、LOP、位置檢測（Position Detection, PD）等功能，符合J2954標準規(guī)定的車輛離地間隙等級和容許位置偏差。

美國Evatran公司的Plugless感應式無線充電系統(tǒng)于2014年獲得美國第三方安全機構ETL認證，根據(jù)第三方測評，其3.3kW系統(tǒng)在110mm間距平均傳輸效能達88.1%；且該公司已推出應用于特斯拉MODEL S、寶馬I3、日產(chǎn)LEAF、第1代雪佛蘭Volt的車用無線充電系統(tǒng)，其Plugless產(chǎn)品已累計為電動汽車充電100+萬小時。

來自加拿大的龐巴迪（Bombardier）公司開發(fā)的PRIMOVE磁感應耦合式無接觸供電系統(tǒng)，可以對電動車輛進行靜態(tài)充電或動態(tài)充電。其用于電動轎車或電動巴士的22kW系統(tǒng)效率最高達90%，并已研發(fā)生產(chǎn)出200-400kW無線充電系統(tǒng)。其獨特的線圈設計將實現(xiàn)磁場定向傳輸，使車內(nèi)幾乎檢測不到磁場，車外電磁場強度也只有國際標準ICNIRP2010的四分之一。目前龐巴迪PRIMOVE系統(tǒng)已在德國曼海姆、柏林、奧格斯堡，比利時布魯日、隆梅爾等城市進行商業(yè)化運作。龐巴迪PRIMOVE與青島中德生態(tài)園合作的亞洲首條無線快充公交示范線也在推進過程中。同樣來自加拿大的Elix公司基于UBC的MDC-WPT技術開發(fā)的無線充電系統(tǒng)可廣泛用于電動汽車等多個領域，實現(xiàn)90%的傳輸效率，并具有更高的安全性。

國內(nèi)的中興新能源研發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權的MCI式3-60kW車用大功率無線充電系列產(chǎn)品，為新能源電動汽車提供自動、自在、自由的汽車充電整體解決方案，并在全國30多個城市包括成都、張家口、大理、麗江等地開通了無線充電公交線路?？偛课挥跓熍_的中惠創(chuàng)智開發(fā)了MCR式車用無線充電系統(tǒng)，具有雙模式（有線+無線）運行能力，產(chǎn)品覆蓋3.7kW、7.7kW、22kW功率等級，系統(tǒng)最佳效率達92%，垂直自由度±40mm，水平自由度±100mm，接收有效距離250mm。

上海威泊新能源科技公司細化了車用無線充電應用場景并推出相應無線充電系統(tǒng)，可實現(xiàn)靜態(tài)充電和動態(tài)充電。此外，重慶大學自動化學院CPT團隊在進行基礎理論研究的同時，積極致力于WPT技術的應用推廣。該團隊早在2006年就完成了工業(yè)移動電氣設備的移動供電裝置，并于2013年開發(fā)了電動小轎車的停車定點無線充電示范系統(tǒng)，系統(tǒng)整體效率大于90%。2015年完成電動汽車不停車無線供電示范系統(tǒng)，動態(tài)充電效率75-90%。2017年12月28日，具有我國完全自主知識產(chǎn)權的世界首條高速公路光伏路面試驗段在濟南正式通車。

這條全長1120米的“光伏高速”可將光能轉(zhuǎn)換成電能，同時路面下預留了電磁感應線圈，未來可實現(xiàn)電動汽車行駛中動態(tài)充電。這是世界首次將承載式光伏路面技術應用到通行要求最為嚴格的高速公路上，將有效利用清潔能源延長電動汽車續(xù)駛里程并將剩余電能并入電網(wǎng)。

眾多企業(yè)正著眼于高性能耦合機構優(yōu)化設計，控制策略設計，電磁安全問題；致力于增加無線電能傳輸距離，提高傳輸效率及輸出功率，從而實現(xiàn)該技術的產(chǎn)業(yè)化，加快占領市場份額。