乘用电动车无线充电再突破，无线充电正在成为行业趋势技术

电子发烧友网报道（文/李宁远）无线充电不是一个陌生的技术了，它已经走向市场并应用了很长一段时间。尤其是在移动设备领域，无线充电技术可以说发展得十分迅速，几乎成为手机的标配。不过相比之下，在电动汽车领域，该技术的进展就缓慢得多。
 
不同于手机本身用电量不高，手机无线充电可以比较容易做到很高的功率，电动汽车无线充电技术长期以来功率偏小、对使用环境较为严苛而且成本较高。所以即便汽车无线充电有很大的想象空间，但这项技术还需要进一步提升才有机会进入到大众市场。
 
最近，据New Atlas报道，美国田纳西州橡树岭国家实验室（ORNL）进行了一项突破性研究，展示了迄今为止速度最快、功能最强的乘用电动汽车无线充电技术。这是一项突破性的成就，是汽车无线充电技术的巨大飞跃，为乘用电动汽车的快速高效无线充电打开了大门。
 
100kW输出功率损耗仅6%，现阶段最强乘用电动汽车无线充电技术
 
ORNL的实验室团队此前就在乘用车无线充电技术上有所建树，世界上第一台20kW的无线充电系统就由其研发而来，当时该20kW的无线充电系统充电效率已经可以达到90%，后续又攻克了50kW无线充电难题。
 
该团队一直致力于针对电动车动态无线充电的耦合机构、传输特性、介质损耗、电磁辐射展开研究。此次他们开发了一种新的无线充电板，采用了多相电磁耦合线圈新设计。新的线圈设计允许能量以比传统线圈更高的密度传输和效率，从而实现了最高100kW的快速充电速度。
 
在电动汽车电池充电过程中，通常会有一部分电能在传输过程中散失，并转化为热能，ORNL 的测试显示，100kW的无线充电损失仅约为6%，这意味着该技术可能比传统有线充电还要高效。
 
从20kW，到50kW，到现在最高100kW的汽车无线充电系统，该技术突破是目前乘用电动汽车无线充电系统全球最高的功率密度。根据相关报道，ORNL无线充电技术达到的功率密度是传统线圈技术的8-10倍，可以在20分钟内将电池充电状态提高50%。
 
相较于插入式的充电方式，无线充电此前因为功率偏小、对使用环境较为严苛而且成本较高等原因，并没有激起太大的浪花。但毫无疑问的是汽车无线充电是汽车迈向终极电气化的必经之路。
 
电动汽车充电模式的转变需要无线充电技术取得更多技术突破，这次突破性的进展让我们看到了汽车高效无线充电的应用前景。
 
进展缓慢的汽车无线充电落地难在哪？


虽然汽车无线充电技术在落地应用上进展缓慢，但其实带无线充电的电动汽车的出现要比想象得早得多，早在1990年通用发布的概念车EV1上就配备了这项技术。不过当时用的220V磁感应无线充电还需要将充电端手动跟对应的接收端连接才能进行充电，和有线充电没有本质上的区别。
 
这么多年来也一直有车厂在无线充电上寻求突破，但首先要面对的问题就是成本太高。此前有报道落地的汽车无线充电应用都在低功率水平（7kW、11kW），充电水平与交流家充桩相当。但是无线充电设备的价格又昂贵得多，付出更高的成本但又没有带来更好的补能效率，性价比上就没有优势。
 
从用户体验上来说，此前汽车无线充电也远不及手机无线充电那般能带来切身的体验。以前汽车无线充电用户需要精准停车，甚至反复调整来完全对准无线充电发射线圈。否则本就不高的充电效率在线圈未对准的情况下又下降一个水平，甚至直接无法充电。这样的体验是很糟糕的，与“无线”的初衷相去甚远。
 
从技术本身的特性来考虑，任何充电技术都会让设备升温，像插充里超级快充技术要面临的最大考验就是应对高压大电流下的温升问题。无线充电同样如此，功率提高后无线充电技术，如果发射端温度过高，露天的地面发射端充电板就有可能点燃地面上的易燃物。
 
同时系统还要能检测到出现在磁场范围内的金属异物，避免其被交变的磁场加热而对充电系统造成破坏。
 
逐渐好转的落地困境，动态补能加速无线充电汽车时代到来
 
任何技术从诞生到商业化应用总是需要经过漫长的打磨，随着汽车无线充电技术的不断发展与配套技术的不断完善，目前无线充电落地困境正在一步步好转。
 
去年，工业和信息化部发布《无线充电（电力传输）设备无线电管理暂行规定》，成为我国首部无线充电领域的规范性文件，为无线充电系统开发设计提供了基础支撑。此后国务院又发布了《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》，提出加强包括无线充电在内的新型充电技术研发。
 
国内各大车企也在加速了无线充电的布局，比如，上汽、一汽等已推出无线充电车型，华为、比亚迪、吉利、小米、蔚来等也在布局电动车无线充电专利。多家上市公司也在电动车无线充电赛道，如万安科技、中电兴发、安洁科技。同时企业和研究机构正全力推进有线充电和无线充电相互转换及不同品牌车辆、设备之间兼容性的测试。
 
充电功率的提升只是时间问题，随着功率的突破，主流无线充电功率会从11kW向更高水平发展。相关的配套技术也在同步发展，如一汽研发总院研发的四系统协同智能对位技术，攻克了广域空间及复杂工况下能量传输、安全防护、智能控制技术难题，其中最高效率达92%，自动对位精准正负一厘米。异物检测、生物检测等功能也在补足。
 
除此之外，国内外动态无线充电技术的研究、验证和试点也进入快速发展期。动态无线充电即汽车在行驶的同时进行充电，通过埋设于道路中的发射端装置，传输到行驶于路面上的电动汽车的能量接收端实现充电。
 
国内无线充电高速公路已经在积极规划中，去年一汽在其创新基地内建成了一个高功率动态无线充电道路系统，验证了全长120米的无线充电道路可以为车辆补充1.3公里的续航里程。日本多所大学与公司正在联合研究实现可用于各种车辆的在途供电系统、实现标准化的在途供电系统、开发能安全传输电力且具备高耐久性的路面线圈。美国也在多个州进行电气化路段的测试试验。
 
近年来相关技术和产业的发展开始明显提速，随着静态无线充电、动态无线充电以及相关配套产业的完善与发展，汽车无线充电时代正离我们越来越近。
 
小结
 
无线充电的优势和发展前景是明晰的，Markets and Markets也预测电动汽车无线充电市场将成为全球无线充电细分市场中增速最快的领域，2027年电动汽车无线充电市场规模将达到3.77亿美元。电动汽车无线充电正在从边缘技术迅速转变为趋势技术。