合肥有感科技有限責(zé)任公司總工程師 陸鈞 發(fā)表了《電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)》為主題的演講，介紹了電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的發(fā)展，無線充電功能以及未來的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行大功率無線充電的講解。
首先是電動(dòng)汽車無線充電的發(fā)展歷程。
塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉 · 特斯拉在 100 多年前開發(fā)了一套遠(yuǎn)程大功率電力傳輸系統(tǒng)，傳輸距離達(dá)到了 48 公里。
在 2007 年，麻省理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)演示了在 2 米以外點(diǎn)亮 60W 燈泡的實(shí)驗(yàn)，在 2010 年，無線充電 Qi 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。真正使無線充電商業(yè)化的，還是在 2017 年蘋果 8 系列支持無線充電的手機(jī)發(fā)售，現(xiàn)在的手機(jī)有很多款都支持無線充電，增長速度非?？臁Ｏ乱粋€(gè)熱點(diǎn)可能就是新能源汽車的無線充電。
麻省理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)成立了一家名為 WiTricity 的公司，負(fù)責(zé)大功率電動(dòng)汽車無線充電方面。同時(shí)還有一家新西蘭奧克蘭大學(xué)，同樣研發(fā)電動(dòng)汽車無線充電功能，后來被高通收購。國內(nèi)大功率電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)與商業(yè)化進(jìn)程與國外同步，清華大學(xué)在 2015 年就推出了 3.3kW 無線充電系統(tǒng)，在北汽 EV150 搭載，后來清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)整體加入有感科技，成為有感科技主要技術(shù)的核心。
下面是電動(dòng)汽車無線充電的關(guān)鍵技術(shù)介紹。
大功率無線充電技術(shù)在結(jié)構(gòu)方面與手機(jī)小功率無線充電非常相似，包括發(fā)射端和電源端，發(fā)射端包括供電電源和發(fā)射線圈，電源端將輸入電源轉(zhuǎn)換成高頻交流電，為發(fā)射線圈供電。在電動(dòng)汽車上面，安裝了接收線圈和功率轉(zhuǎn)換電路，將感應(yīng)到的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為交流電，經(jīng)過整流電路為電動(dòng)汽車充電。
有感科技推出的單相 7kW 和三相 11kW 大功率無線充電產(chǎn)品展示，內(nèi)部包括地面功率變換器和地面發(fā)射線圈。車載功率控制器將接收線圈和功率變換器集成在一個(gè)模塊中，是一個(gè)二合一的設(shè)計(jì)。
其中額定效率達(dá)到 91% 以上，偏移效率也達(dá)到 89% 以上，XY 方向支持 100mm 偏移，Z 軸方向支持 140-210mm 偏移，支持 WiFi，CAN 總線通信，具備過壓 / 欠壓保護(hù)，過流 / 短路保護(hù)，過熱保護(hù)，異物和小動(dòng)物保護(hù)功能。
有感科技電動(dòng)汽車無線充電關(guān)鍵技術(shù)分為兩個(gè)部分，為主功率的能量高效傳輸和輔助功能。主功能包括功率傳輸，效率，距離，安全等等，還包括不同廠家產(chǎn)品的互操作性。對(duì)于大功率無線充電來講，輔助功能也是非常關(guān)鍵的，包括對(duì)齊引導(dǎo)，對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)，異物檢測(cè)和活體保護(hù)，提高無線充電的安全性和使用體驗(yàn)。
對(duì)于大功率無線充電來說，異物檢測(cè)是非常重要的。有感科技在發(fā)射線圈表面放置小型檢測(cè)線圈陣列，通過檢測(cè)小線圈陣列阻抗變化發(fā)現(xiàn)金屬異物。
活體保護(hù)在生物體接近或進(jìn)入到無線充電區(qū)域時(shí)，停止無線充電，并發(fā)出報(bào)警信息。通過在發(fā)射線圈內(nèi)部集成探測(cè)雷達(dá)，或檢測(cè)發(fā)射線圈表面電容的變化等方式，檢測(cè)生物體可能進(jìn)入磁場(chǎng)范圍內(nèi)。
無線充電引導(dǎo)對(duì)齊，在發(fā)射線圈和接收線圈對(duì)準(zhǔn)時(shí)，傳輸效率和傳輸功率是最高的。為保證無線充電的使用體驗(yàn)，有必要引導(dǎo)發(fā)射線圈和接收線圈對(duì)齊。通過在發(fā)射線圈和接收線圈上集成磁場(chǎng)發(fā)生裝置，通過磁場(chǎng)梯度檢測(cè)發(fā)射線圈與接收線圈的位置偏移程度，發(fā)送給相關(guān)系統(tǒng)，進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)。
對(duì)于無線充電的安全性，新能源汽車無線充電線圈設(shè)計(jì)在汽車底部，磁場(chǎng)也限制在汽車底部，線圈具備生物體檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的保護(hù)。在汽車內(nèi)部，汽車金屬外殼相當(dāng)于屏蔽層，車內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度近乎等于 0，靠近車頭的位置，磁場(chǎng)強(qiáng)度小于 10 μ T。按照國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，無線充電系統(tǒng)是安全的。
下面是無線充電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。
大功率無線充電技術(shù)的供應(yīng)者有高通和 WiTricity，其中 WiTricity 收購了高通大功率無線充電部門，業(yè)務(wù)模式為技術(shù)授權(quán)。通過購買技術(shù)授權(quán)，參與到大功率無線充電開發(fā)當(dāng)中。有感科技自有研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在全球范圍內(nèi)是一家完全自主，正向開發(fā)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。
大功率無線充電的技術(shù)發(fā)展分為前期引入期，主要解決充電便利性的問題，中期推廣期主要解決不同廠商之間的互操作性，與自動(dòng)泊車系統(tǒng)的結(jié)合，未來的長期量產(chǎn)期，解決與自動(dòng)泊車系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的結(jié)合問題。
電動(dòng)汽車大功率無線充電在產(chǎn)業(yè)和政策上已經(jīng)趨于完善，標(biāo)準(zhǔn)由中電聯(lián)和中汽聯(lián)中汽中心牽頭，中汽中心負(fù)責(zé)車載端標(biāo)準(zhǔn)制訂，中汽聯(lián)進(jìn)行地面設(shè)備與電網(wǎng)連接標(biāo)準(zhǔn)制訂，有感科技也是標(biāo)準(zhǔn)工作組成員之一。目前已經(jīng)有 7 項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，組成了無線充電系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)環(huán)境。
大功率無線充電技術(shù)現(xiàn)已全面支撐無線充電產(chǎn)業(yè)化，目前已經(jīng)搭載在新能源汽車上進(jìn)行夏季，冬季及車規(guī)測(cè)試等一系列測(cè)試，完全滿足車輛量產(chǎn)需要。
接下來是電動(dòng)汽車無線充電產(chǎn)業(yè)化路徑介紹。
大功率無線充電的應(yīng)用場(chǎng)合非常廣泛，新能源電動(dòng)汽車可以搭載無線充電，無人駕駛汽車可以搭載無線充電，動(dòng)態(tài)無線充電，以及共享出行，都可以使用大功率無線充電來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)階段，無線充電和有線充電將成為相互彌補(bǔ)，共同組成充電網(wǎng)絡(luò)體系。有線大功率充電可以滿足長途出行，平時(shí)通勤可以使用慢充滿足充電需求。無線充電可以滿足慢充的需求，無需插線，改變新能源汽車充電習(xí)慣。
無人停車樓將無線充電對(duì)位功能嵌入到自動(dòng)泊車系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了一鍵停車和一鍵召喚功能，在停車的時(shí)候進(jìn)行無線充電，是一個(gè)結(jié)合的很好的產(chǎn)業(yè)案例。
大功率無線充電產(chǎn)業(yè)化目前處于推廣期和量產(chǎn)期交界狀態(tài)，逐步開始大規(guī)模量產(chǎn)。隨著自動(dòng)駕駛和自動(dòng)泊車的汽車越來越多，可能會(huì)實(shí)現(xiàn)大功率無線充電的大規(guī)模量產(chǎn)。
目前電動(dòng)汽車無線充電的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)全面啟動(dòng)，其中歐洲，美國，日本的電動(dòng)汽車無線充電產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較快，國內(nèi)的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化情況也達(dá)到了國外先進(jìn)水平，近兩年很多車型都會(huì)搭載無線充電功能。
最后是無線充電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
無線充電技術(shù)發(fā)展方向是通過不斷的技術(shù)迭代，降低成本并提高充電的功率，并擴(kuò)展偏移的范圍，實(shí)現(xiàn)隨停隨充，打造絕佳的充電體驗(yàn)。
無線充電技術(shù)與智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)結(jié)合，包括無線充電，自動(dòng)駕駛，多方面結(jié)合起來構(gòu)成完整閉環(huán)。通過無線充電實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化與網(wǎng)聯(lián)化，智能化環(huán)節(jié)的銜接。
自動(dòng)駕駛技術(shù)現(xiàn)在發(fā)展很快，目前來講自動(dòng)駕駛是無人駕駛，配合自動(dòng)泊車，需要自動(dòng)自動(dòng)充電技術(shù)，無線充電是自動(dòng)充電最好的解決方案，隨著自動(dòng)駕駛和自動(dòng)泊車，無線充電將迎來最好發(fā)展的一個(gè)契機(jī)。
無線充電未來發(fā)展方向還有一個(gè)動(dòng)態(tài)無線充電。靜態(tài)無線充電可以在停車期間自動(dòng)為汽車充電，動(dòng)態(tài)無線充電通過將發(fā)射線圈連接起來，實(shí)現(xiàn)邊走邊充電，真正解決行駛過程中里程焦慮的問題。
有感科技的主營業(yè)務(wù)為無線充電，主要是面向汽車電子，包括車載手機(jī)無線充電以及延伸的 NFC 鑰匙和 UWB 鑰匙，以及 USB 充電產(chǎn)品。大功率方面包括 7.7kW 高壓電池?zé)o線充電系統(tǒng)，是全球首款高壓無線充電系統(tǒng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。明年初，有感科技將會(huì)呈現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行的動(dòng)態(tài)無線充電道路。
