電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的前景與挑戰(zhàn)

隨著輔助駕駛、自動(dòng)泊車技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)汽車無線充電因其可配合無人駕駛，做到自動(dòng)充電，而得到廣泛關(guān)注。產(chǎn)業(yè)化后的電動(dòng)汽車無線充電產(chǎn)品涉及到無線電能傳輸、室內(nèi)精確定位、無線通信、金屬異物檢測(cè)等多項(xiàng)相關(guān)技術(shù)。

產(chǎn)業(yè)化路上的挑戰(zhàn)之一是成本。目前國(guó)際上計(jì)劃在2018款新車安裝原廠無線充電設(shè)備的還僅為中高端車型，例如：奔馳S550e、寶馬530e、奧迪A8 e-tron。隨著更多中級(jí)、緊湊級(jí)車型加入無線充電功能，挑戰(zhàn)無線充電的成本問題將會(huì)隨著產(chǎn)量增長(zhǎng)得到解決。預(yù)計(jì)2020年以前，主流7千瓦無線充電設(shè)備價(jià)格會(huì)在一萬元左右，之后由于產(chǎn)能提升，占設(shè)備主要成本的電力電子部分有望年均降幅超過50%，類似于過去幾年直流充電模塊或光伏逆變器的年均價(jià)格降幅。

標(biāo)準(zhǔn)化、輕量化、高效率也是電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)需要面對(duì)的幾個(gè)挑戰(zhàn)。為此奧迪公司展示了具有可升降發(fā)射端的AWC無線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以為不同底盤高度的車輛采用標(biāo)準(zhǔn)化無線充電發(fā)射端設(shè)備，高底盤SUV采用與轎車相同的接收端，將無線充電效率提高93%，已十分接近目前車載充電機(jī)效率。

商用車領(lǐng)域應(yīng)用較多的是純電動(dòng)公交車無線充電系統(tǒng)，中興新能源在2015年將30kW無線充電技術(shù)應(yīng)用在城市微循環(huán)公交線路，采取夜間充電、白天補(bǔ)電的運(yùn)營(yíng)模式。國(guó)外具有代表性的是龐巴迪Primove 200千瓦無線快充技術(shù)，利用車輛運(yùn)營(yíng)期間的停車時(shí)間來對(duì)車輛進(jìn)行快速補(bǔ)電，使車輛具有24小時(shí)不間斷運(yùn)營(yíng)能力。由于全部地下安裝，設(shè)備使用壽命相對(duì)于目前充電樁大大提高，并且可節(jié)省城市寶貴的土地資源。

動(dòng)態(tài)無線供電目前還停留在測(cè)試階段。高通公司近日在法國(guó)凡爾賽展示了雷諾電動(dòng)汽車在運(yùn)動(dòng)過程中無接觸傳輸能量，功率達(dá)到20千瓦，實(shí)驗(yàn)道路長(zhǎng)度100米。商用車方面2016年龐巴迪公司在德國(guó)曼海姆市展示了10米載重物流車行駛過程中傳輸200千瓦功率，但實(shí)驗(yàn)道路長(zhǎng)度也僅為80米。由于動(dòng)態(tài)供電需要較大的基礎(chǔ)設(shè)施資金投入，而目前動(dòng)力電池技術(shù)快速發(fā)展，成本降低，動(dòng)態(tài)充電的必要性已經(jīng)大大減弱。

“靜態(tài)無線充電相當(dāng)于速度等于0 km/h的動(dòng)態(tài)無線充電。” 業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為如果把動(dòng)態(tài)充電在行駛方向效率連貫性的特點(diǎn)應(yīng)用在靜態(tài)充電，將使目前無線充電效率因停車誤差而產(chǎn)生的效率降低的問題得到根本解決。目前在曼海姆市運(yùn)營(yíng)的Primove無線充電公交車使用了動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)接口設(shè)計(jì)，車輛在行駛方向?？坎恍枰_對(duì)位，乘客上下車約20秒內(nèi)使用200千瓦非接觸快速補(bǔ)電。據(jù)了解，該技術(shù)已累計(jì)商業(yè)運(yùn)營(yíng)60萬公里，得到運(yùn)營(yíng)商一致好評(píng)。

相對(duì)于傳導(dǎo)式充電，電動(dòng)汽車無線充電標(biāo)準(zhǔn)處于制定階段，互操作性需要考慮的問題更多，其中涉及到電磁接口，通信協(xié)議，定位技術(shù)等。我國(guó)電動(dòng)汽車無線充電標(biāo)準(zhǔn)參照IEC與ISO的分工，其中《電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)通用要求》由全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口負(fù)責(zé), 《電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)特殊要求》、《電動(dòng)汽車無線充電電磁暴露限值與測(cè)試方法》、《電動(dòng)汽車車載充電機(jī)和無線充電設(shè)備之間的通信協(xié)議》由全國(guó)電力標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口負(fù)責(zé)。目前已經(jīng)進(jìn)入公開征求意見階段，預(yù)計(jì)2017年底前完成第一輪標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

2014年，Evatran公司世界范圍內(nèi)首次將電動(dòng)汽車無線充電設(shè)備產(chǎn)業(yè)化，為日產(chǎn)凌風(fēng)、雪弗蘭Volt車主提供無線充電后裝套件，但因3000美元以上的售價(jià)而沒能大規(guī)模推廣。近期陸續(xù)傳出眾多主流品牌將在2018款車型，如奔馳S550e、寶馬530e中原廠安裝無線充電設(shè)備，預(yù)計(jì)未來電動(dòng)乘用車將采取家用無線慢充，結(jié)合公共場(chǎng)所傳導(dǎo)式大功率充電的模式。商用車方面，充電倍率在3C以上的無線快充將逐步應(yīng)用到固定線路公交車領(lǐng)域。