多少人都認為未來交通工具的形態(tài)是“電動 自動駕駛”，雖然目前電池產(chǎn)能與安全等都遇到了挑戰(zhàn)，業(yè)界對完全自動駕駛也回歸了理性預期，但仍舊沒有放棄向著那個方向努力推進，畢竟誰都輸不起未來。而在“電動 自動駕駛”這套未來出行交通系統(tǒng)中，無線充電可能是一個無法忽視的重要環(huán)節(jié)。
值得期待的前景
雖然這個細分市場的發(fā)展速度不如有線充電生態(tài)系統(tǒng)那么快，但最近有一些重大進展。今年早些時候，無線充電技術(shù)初創(chuàng)公司W(wǎng)iTricity收購了高通的無線技術(shù)平臺“Halo”。該交易將為WiTricity提供超過1,500項與無線充電相關(guān)的專利。此次收購將提升WiTricity的系統(tǒng)開發(fā)能力，因為WiTricity現(xiàn)在已擁有了兩種最被廣泛接受的無線充電技術(shù)，單獨的圓形線圈設(shè)計和高通Halo的“Double D”。雖然高通Halo被奔馳等主機廠所采用，但WiTricity也已與日產(chǎn)和現(xiàn)代等廠家合作。去年，寶馬530e iPerformance插混版成為了第一款基于WiTricity無線充電技術(shù)的車型。
其他一些Tier 1也獲得了這兩種技術(shù)的許可。Preh（均勝旗下公司）和Lumen得到了高通Halo的Double D的技術(shù)許可，而WiTricity已經(jīng)授權(quán)給了Mahle、Furakawa Electric、浙江萬安科技、韓國Yura和安捷無線等公司。與Tier 1之間許可協(xié)議的增加，正是行業(yè)對該技術(shù)及其前景越來越有信心的積極跡象。
此次收購后，WiTricity已表示將繼續(xù)支持和推進Double D，并承諾高通的許可持有者將享有與之前相同的權(quán)利、獲得與之前相同的技術(shù)。根據(jù)WiTricity的說法，WiTricity的推進方向取決于主機廠和他們的偏好，一些主機廠根據(jù)其技術(shù)規(guī)范和封裝的限制甚至可能對兩種技術(shù)都有需求。當然主機廠也可能需要專有系統(tǒng)，可能更關(guān)心時間表和成本。
行業(yè)標準
WiTricity收購高通Halo可能會加速全球無線充電標準的制定。WiTricity和高通都有在和全球標準組織合作開發(fā)標準。據(jù)WiTricity稱，目前的標準利用了兩家公司的參考設(shè)計。現(xiàn)在由于兩種設(shè)計都屬于WiTricity，可以加快開發(fā)標準的過程，從而實現(xiàn)在各主機廠之間的通用性。WiTricity認為，到2021年，無線充電設(shè)備將會得到廣泛應用，這會鼓勵更多的主機廠在其PHEV和BEV車型中配備無線充電功能。
SAE最近修訂了針對EV（包含BEV和PHEV）無線充電的行業(yè)規(guī)范SAE J2954。該標準于2016年5月首次發(fā)布，在那之后更新兩次。J2954標準定義了可接受的標準，用于通用性、電磁兼容性、EMF、最低性能、安全性以及輕型EV的無線充電測試。SAE J2954規(guī)范適用于家庭（私人）充電和公共無線充電。
WiTricity還在積極參與制定中國標準。亞洲國家有自己的有線直流充電標準（GB/T），還將會有一個用于無線充電的標準。WiTricity表示，它是第一家參與中國標準制定的外國公司，可能在2019年的某個時間發(fā)布。目前正在進行測試階段，使用來自10家或更多供應商的3.3kW和7kW系統(tǒng)。
無線充電 vs. 有線充電
雖然目前市面上已經(jīng)有像model 3、e-tron等這樣可以滿足100kW以上充電功率的車型，甚至有高達350kW直流快充站正在興建。但目前，大多數(shù)無線充電系統(tǒng)的輸出功率只有3.6kW或7.2kW。無線充電技術(shù)很快將進入第二代，可達到11kW或更高功率。WiTricity預計22kW交流無線充電會應用在出租車運營領(lǐng)域，他們可能會與倫敦電動車公司（LEVC）合作開發(fā)這項技術(shù)。PHEV有望成為無線充電技術(shù)得到突破的第一個領(lǐng)域，主要是因為電池小，以3.6kW大約充3-4個小時就夠了。
無線充電技術(shù)的普及關(guān)鍵要看與有線充電之間的效率對比。大多數(shù)消費級交流有線充電（L1或L2）充電效率約在88-95％。而據(jù)WiTricity稱，目前領(lǐng)先的無線充電技術(shù)效率在90-93％。而直流充電不太可能很快用于日常充電，因此無線充電可以是直流快充的有效補充，可以為消費者在使用電動車的過程中提供無縫的充電體驗。
動態(tài)無線充電是一種在移動中為電動車充電的技術(shù)，可能會成為改變游戲規(guī)則的一項技術(shù)，并為電動車目前的充電方式帶來重大轉(zhuǎn)變。考慮到必須在道路基礎(chǔ)設(shè)施上進行大量投資，這項技術(shù)的商業(yè)化還需要技術(shù)上的突破和廣泛的政府層面的合作。基于相同的感應充電原理，動態(tài)無線充電需要車輛端的接收墊和嵌入在道路中的發(fā)射器單元。2017年，高通宣布開發(fā)基于Halo系統(tǒng)的動態(tài)電動車充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在高速公路上以20kW充電。當技術(shù)成熟時，動態(tài)無線充電有望顯著提升電動車的性能，它不僅可以使充電變得無縫和無線，而且還有助于降低電動車的總體成本，因為那可能意味著不需要那么大的車載動力電池了。
目前的研發(fā)與投資進展
一些組織一直在為汽車行業(yè)嘗試著更高功率的無線充電技術(shù)。去年，ORNL的研究人員展示了一種用于車輛的120kW無線充電系統(tǒng)，效率達到了97％，幾乎與傳統(tǒng)的有線高功率直流快充相當。為了達到120kW，ORNL團隊開發(fā)了一個新的線圈設(shè)計，并采用了最新的SiC功率電子設(shè)備，設(shè)計出了更為輕巧、緊湊的系統(tǒng)。他們目前正在開發(fā)一種新系統(tǒng)，可提供350-400kW的功率，并將充電時間縮短至15分鐘或更短。ORNL與愛達荷國家實驗室（IML）和國家可再生能源實驗室（NREL）正一起合作開發(fā)大功率動態(tài)充電系統(tǒng)，旨在開發(fā)一種可以安全地動態(tài)接收200kW以上功率的緊湊型車輛端的系統(tǒng)組件。
另一家在動態(tài)無線充電領(lǐng)域的玩家Momentum Dynamics最近從沃爾沃集團風險投資公司籌集了資金，目前正在歐洲和北美開展測試，包括車隊、汽車、公交和卡車制造商。去年7月，Momentum Dynamics在田納西州部署了一臺200kW的電動公交無線充電系統(tǒng)。
去年，英國政府宣布為兩個項目投資4,000萬英鎊，其中一個就是調(diào)查有關(guān)出租車、服務車輛和運輸車輛等車主的無線充電選項相關(guān)的項目。
開發(fā)的后續(xù)步驟將需要解決某些關(guān)鍵挑戰(zhàn)，例如通過實現(xiàn)系統(tǒng)級架構(gòu)來實現(xiàn)與不同類型車輛的通用性，該架構(gòu)將實現(xiàn)針對不同功率級別、車輛類別等的有效功率傳輸。如果想進一步得到廣泛普及，必須在車輛端和基礎(chǔ)設(shè)施端控制技術(shù)成本。
總結(jié)
無線充電技術(shù)看起來有著不錯的發(fā)展前景，特別是對于未來“電動 自動駕駛”的時代更具普及價值。然而，無線充電技術(shù)的研究和發(fā)展還有待加快步伐，目前無線充電與有線充電相比的主要問題還是效率與成本，不僅在車輛端方面，還涉及到基礎(chǔ)設(shè)施端的高昂成本。
另一個問題是保持高充電效率的技術(shù)挑戰(zhàn)。無線充電對位置對準非常敏感。如果接收墊未與發(fā)射墊正確對準或者兩者之間的距離較大，系統(tǒng)的效率就會明顯降低。為了實現(xiàn)高效率，地面和車輛端的共振頻率必須匹配。此外，高效無線充電系統(tǒng)的開發(fā)將需要主機廠、無線充電技術(shù)開發(fā)商和功率電子公司之間的密切合作和共同開發(fā)計劃。
鑒于這些挑戰(zhàn)，預計大多數(shù)無線充電設(shè)施將首先用于家庭和停車場，這也是目前消費者最普遍的充電場景。從車輛開發(fā)的角度來看，主機廠需要設(shè)計車輛端的接口，例如電池管理系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、檢測充電系統(tǒng)附近異物的裝置，以及與充電的地面系統(tǒng)完美同步的停車輔助系統(tǒng)。所以在完全解決這些問題之前，預計無線充電首先主要會限于家庭或停車場使用場景。雖然，無線充電最初最有可能會在歐洲和隨后的北美和日本普及，但包括中國在內(nèi)的亞洲市場可能也會在2024年開始逐漸普及。
[參考文章]
Gaping gap between EV wireless and plug-in charging technologies
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