國(guó)外電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)格局

1 國(guó)外電動(dòng)汽車無(wú)線充電主要企業(yè)及車企

1.1 國(guó)際電動(dòng)汽車無(wú)線充電主要企業(yè)

目前國(guó)際方面參與EV WPT技術(shù)研發(fā)以及設(shè)備研制的企業(yè)較多，以下為目前幾個(gè)典型設(shè)備廠商及技術(shù)開發(fā)商的介紹。

1.1.1 WiTricity

Witricity公司成立于2007年，是由美國(guó)麻省理工學(xué)院Marin Solja?i?教授在美國(guó)發(fā)起成立的，目前Witricity主要業(yè)務(wù)及技術(shù)開發(fā)主要圍繞電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)展開。Witricity開發(fā)的電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)(輸入)功率等級(jí)包括3.7、7.7 kW以及11.1 kW，且在異物檢測(cè)、生物檢測(cè)以及引導(dǎo)對(duì)齊方面開展了較深入的研究。

WiTricity主要圍繞技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)制定以及技術(shù)授權(quán)3方面展開業(yè)務(wù)，截止2019年10月已授權(quán)20多個(gè)廠商，其中電動(dòng)汽車無(wú)線充電授權(quán)廠商。2019年2月，WiTricity收購(gòu)了Qualcomm HALO公司，WiTricity公司擁有較多的專利數(shù)量。

1.1.2 Bombardier

龐巴迪(Bombardier)2009年開始研發(fā)無(wú)線充電系統(tǒng)Primove，其應(yīng)用面向乘用車、大巴車以及城市軌道交通3個(gè)方面。乘用車方面，開發(fā)了地面可升降的系統(tǒng)Z-mover，適用于各種離地間隙，效率最大可達(dá)92%；大巴車方面，開發(fā)了200 kW的系統(tǒng)，在德國(guó)開通了數(shù)條商業(yè)示范運(yùn)營(yíng)線路；城市軌道交通方面，開發(fā)了400 kW的系統(tǒng)，可滿足城市運(yùn)營(yíng)有軌電車的充電功率需求，且可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式無(wú)線充電。

1.1.3其他

隨著電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)化時(shí)間點(diǎn)的接近，國(guó)際上越來(lái)越多Tier 1廠商也開展了無(wú)線充電產(chǎn)品的研制。

瑞士的BRUSA公司于2013年開始研制EV WPT系統(tǒng)產(chǎn)品，2018年，BRUSA為寶馬提供了可量產(chǎn)銷售的WPT系統(tǒng)產(chǎn)品，由寶馬530Le混動(dòng)車型配置，功率等級(jí)為3.7 kW。美國(guó)的李爾公司(Lear Corporation Limited)從2013年開始了EV WPT技術(shù)的研究，與多個(gè)車企正向開發(fā)電動(dòng)汽車產(chǎn)品。日本的TDK、IHI、電裝(Denso)、新電元(Shindengen)也具備電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)的開發(fā)能力，在產(chǎn)品開發(fā)方面也與日系車車企開始了合作。德國(guó)的大陸(Continental)、博世(Bosch)、美國(guó)的德爾福(Delphi)、Evatran、韓國(guó)的YURA、澳大利亞的陸盟(Lumen)等公司均不同程度地開發(fā)了電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)。

1.2 國(guó)際車企無(wú)線充電應(yīng)用及規(guī)劃

截止到2019年10月，較多的國(guó)際車企布局了EV WPT技術(shù)的研發(fā)，寶馬在2018年推出了行業(yè)內(nèi)首款前裝EV WPT的車型，其余車廠大多為后裝適配，但部分車企也明確了EV WPT的正向開發(fā)計(jì)劃。

1.2.1德系車企

據(jù)悉，寶馬、戴姆勒、奧迪、大眾、保時(shí)捷均計(jì)劃在2023年左右推出配置無(wú)線充電功能的車型。以IEC、ISO的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間及車企電動(dòng)化平臺(tái)發(fā)布時(shí)間為界限，德系車企配置的無(wú)線充電分為2代。第1代產(chǎn)品主要滿足系統(tǒng)性能、功能以及安全性要求，適用于私人應(yīng)用場(chǎng)景或運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，第2代產(chǎn)品在第1代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，滿足互操作性要求，適用于私人、公共以及運(yùn)營(yíng)等場(chǎng)景。

寶馬公司在2018年7月推出具備無(wú)線充電功能的量產(chǎn)車型——530Le插電混動(dòng)車。該系統(tǒng)主要用于私人應(yīng)用或者運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，系統(tǒng)充電功率為3.2 kW，系統(tǒng)效率可達(dá)85%，可在3.5 h內(nèi)完成530LePHEV的9.4 kWh的充電。該系統(tǒng)具備了異物檢測(cè)、生物檢測(cè)以及引導(dǎo)對(duì)齊功能，其中引導(dǎo)對(duì)齊是通過(guò)360°環(huán)視影像結(jié)合電磁場(chǎng)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，系統(tǒng)也具備了較高的可偏移能力，其縱向最大偏移為7 cm，橫向最大偏移為14 cm。

奧迪公司于2017年宣布其e-Tron車型將會(huì)搭載無(wú)線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的輸出功率最初為3.6 kW，之后會(huì)上升到11 kW。用戶駕駛奧迪e-Tron接近到原邊設(shè)備的幾米范圍之內(nèi)，原邊設(shè)備會(huì)與汽車建立位置感應(yīng)檢測(cè)，然后用戶會(huì)看到原邊設(shè)備的精確位置。車輛停止時(shí)或到了設(shè)置的預(yù)約時(shí)間，就可自動(dòng)啟動(dòng)無(wú)線充電。目前也可采用自動(dòng)泊車技術(shù)，在用戶將車停在停車區(qū)域附近時(shí)可以下車，然后通過(guò)其智能手機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)泊車程序。

保時(shí)捷在2018年發(fā)布了全新的電動(dòng)車型MISSION E，計(jì)劃在2020年發(fā)布的車型中配置無(wú)線充電功能。

此外，戴姆勒2018年在其最新發(fā)布的電動(dòng)汽車EQC以及S級(jí)轎車混動(dòng)車型發(fā)布配置EV WPT系統(tǒng)的樣機(jī)，大眾也在MEB平臺(tái)中將無(wú)線充電納入了技術(shù)規(guī)劃，預(yù)計(jì)在2023年發(fā)布的車型中配置無(wú)線充電功能。

1.2.2日系車企

日系車企中豐田、日產(chǎn)、本田等在2010年左右便開始了無(wú)線充電的技術(shù)研究，目前主要在樣車上配置無(wú)線充電系統(tǒng)進(jìn)行展示。

豐田在2014年2月開始在愛知縣豐田市開展驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。以插電式混合動(dòng)力車(PHEV)“普銳斯PHV”為原型，無(wú)線供電系統(tǒng)的輸出功率為2 kW，系統(tǒng)傳輸效率約為80%。目前豐田已自主完成3.3 kW的無(wú)線充電系統(tǒng)，并基于該產(chǎn)品，參與了IEC、ISO及國(guó)標(biāo)的互操作性相關(guān)測(cè)試。

日產(chǎn)汽車公開展示了“HYPER mini”和“LEAF(聆風(fēng))”的無(wú)線充電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，無(wú)線充電系統(tǒng)最大輸出功率為3.3 kW，電池充滿需要8 h。為防止地面線圈與車輛線圈錯(cuò)位，車輛配備有基于環(huán)視監(jiān)視器的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，只要在導(dǎo)航儀系統(tǒng)中預(yù)留泊車車庫(kù)的位置，進(jìn)入車庫(kù)后，自動(dòng)泊車系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

本田于2014年6月16日公開了配備無(wú)線充電系統(tǒng)的“飛度EV”實(shí)驗(yàn)車輛。飛度EV結(jié)合自動(dòng)泊車系統(tǒng)，通過(guò)采用基于自動(dòng)駕駛的精確泊車系統(tǒng)，可使車輛以縱向±5 cm，橫向±10 cm的精度，在充電線圈上方自動(dòng)泊車，系統(tǒng)效率為80%～90%。2019的拉斯維加斯CES國(guó)際消費(fèi)電子展上，本田公司發(fā)布了Wireless Vehicle-to-Grid無(wú)線充電技術(shù)，以無(wú)線方式連接電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車等電力系統(tǒng)，將車輛停在充電線圈上方就能夠充放電。

1.2.3美系車企

美系車企中特斯拉、通用及福特對(duì)無(wú)線充電技術(shù)進(jìn)行了初步探索。其中，特斯拉對(duì)無(wú)線充電的后裝進(jìn)行了適配；通用在2017年也嘗試了無(wú)線充電的適配測(cè)試；福特對(duì)無(wú)線充電尚處于調(diào)研階段。

特斯拉在2017年研發(fā)出了一套專屬特斯拉Model S的后裝的EV WPT設(shè)備，充電功率可達(dá)7.2 kW，每小時(shí)為Model S充入的電量可以提供20 km的續(xù)航里程，充滿Model S需要約10～12 h。該系統(tǒng)可以裝到戶外，地面設(shè)備可以防雨水，系統(tǒng)工作溫度范圍為-18 ℃～50 ℃。該無(wú)線充電系統(tǒng)為后裝產(chǎn)品。

圖9 特斯拉Model S無(wú)線充電系統(tǒng)

1.2.4 韓系車企

韓系車企中起亞2015年在其純電動(dòng)EV Soul車型中測(cè)試了無(wú)線充電系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸出功率等級(jí)為10 kW，效率最大可達(dá)到92%。2019年，現(xiàn)代宣布正在開發(fā)無(wú)線充電與自主代客泊車(AVP)結(jié)合的技術(shù)，現(xiàn)代采用動(dòng)畫的方式在LeFil Rouge概念車上展示了該技術(shù)。現(xiàn)代汽車表示該融合技術(shù)將在2025年推向市場(chǎng)，而在此之前會(huì)有配置無(wú)線充電的量產(chǎn)車型推出。

2 國(guó)際上無(wú)線充電的其他應(yīng)用與實(shí)踐

2.1 無(wú)線充電在商用車領(lǐng)域的應(yīng)用

對(duì)于重型車輛，電動(dòng)化就必須配置大容量電池，進(jìn)而造成整車成本上升，且會(huì)犧牲乘坐或儲(chǔ)物空間。如果限定區(qū)域短距離行駛的話，則可以通過(guò)增加充電次數(shù)來(lái)減少電池配備數(shù)量?！岸叹嚯x行駛高頻率充電”可通過(guò)無(wú)線充電的方式實(shí)現(xiàn)，如公交大巴車，可在乘車點(diǎn)乘客上車的間隙，進(jìn)行短時(shí)間的充電。

圖11 特定線路的公交無(wú)線充電

對(duì)于行駛過(guò)程中，公交站點(diǎn)、起點(diǎn)以及終點(diǎn)的停車時(shí)間，可通過(guò)無(wú)線充電的方式，對(duì)車輛進(jìn)行補(bǔ)電，變相增加車輛續(xù)航里程，減少電池用量。對(duì)于夜晚停車，可在路邊或者潮汐車道設(shè)置無(wú)線充電樁，車輛停止時(shí)自動(dòng)充電，不需要增加額外的專用充電區(qū)域，減少因車輛充電而導(dǎo)致的土地征用。

2.2 動(dòng)態(tài)無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)用

2017年5月，高通在巴黎使用一臺(tái)雷諾全電動(dòng)的Kangoo廂式貨車完成了動(dòng)態(tài)無(wú)線充電道路測(cè)試。兩輛電動(dòng)汽車按照不同速度，行駛在這條100m長(zhǎng)的道路上，同時(shí)完成了充電。測(cè)試中，Kango測(cè)試車的時(shí)速達(dá)到100 km/h，最大充電功率能達(dá)到20 kW。

這條長(zhǎng)100 m的道路測(cè)試包含4塊能量供給單元，每個(gè)單元負(fù)責(zé)25m道路的電量供應(yīng)。同時(shí)，每25 m長(zhǎng)的能量段擁有與14個(gè)子模塊，內(nèi)含線圈和能量轉(zhuǎn)換電路。

韓國(guó)KAIST也開發(fā)了可在行駛中充電的系統(tǒng)“OLEV：On-Line Electrical Vehicle”。2009年2月在KAIST內(nèi)進(jìn)行了高爾夫球車的實(shí)車行駛實(shí)驗(yàn)，然后同年6月對(duì)大型巴士、7月對(duì)SUV(多功能運(yùn)動(dòng)車)進(jìn)行了實(shí)車行駛中動(dòng)態(tài)充電的實(shí)驗(yàn)。同年12月制造了4輛大型巴士無(wú)線充電，開始在研究所內(nèi)運(yùn)行。

另外，KAIST還于2010年3月在首爾大公園內(nèi)的行駛線路上啟動(dòng)了園內(nèi)移動(dòng)用列車型EV的運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目。在連接3輛，對(duì)合計(jì)19 t的“列車”進(jìn)行牽引的EV上，配備了最大輸出功率為240 kW的電機(jī)，最高時(shí)速為40 km/h。在道路下面鋪滿了供電用的線圈，在總長(zhǎng)2.2 km的區(qū)間內(nèi)設(shè)置了400 m左右的供電區(qū)間，可將“二次電池的配備量減少至通常的20%左右”。

3 國(guó)際上電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀小結(jié)

國(guó)際上對(duì)于電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)的研究已超過(guò)30年，2007年后開始轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究，目前基礎(chǔ)技術(shù)體系已相對(duì)完善。2015年后隨著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的啟動(dòng)，德系車企率先開始第1代面向市場(chǎng)的產(chǎn)品研制，寶馬在2018年發(fā)布了行業(yè)內(nèi)首款無(wú)線充電功能車型，并在歐洲、美國(guó)開始了銷售。2019年后，隨著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中互操作性的逐漸完善，國(guó)際車企開始布局具備互操作性的第2代面向市場(chǎng)的產(chǎn)品研制，預(yù)計(jì)在2022年后，配置無(wú)線充電設(shè)備及功能的車型將逐步投入市場(chǎng)。標(biāo)準(zhǔn)化及低成本化是近幾年國(guó)際電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)，2020年，國(guó)際互操作性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將發(fā)布，可解決規(guī)模化推廣過(guò)程中關(guān)鍵的互聯(lián)互通問(wèn)題，屆時(shí)將對(duì)電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)起到較大的推動(dòng)效果。

國(guó)際車企在自動(dòng)泊車、自動(dòng)駕駛等智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)方面均有長(zhǎng)期布局，這也意味著未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要具備自動(dòng)充電技術(shù)。作為目前最佳的自動(dòng)充電商業(yè)解決方案，無(wú)線充電技術(shù)也成為了國(guó)際車企中長(zhǎng)期關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)。隨著標(biāo)準(zhǔn)化的不斷完善以及智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn)，無(wú)線充電技術(shù)將成為未來(lái)主流車企解決車輛使用全過(guò)程無(wú)人化操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，無(wú)線充電設(shè)備及行業(yè)也將迎來(lái)規(guī)?；陌l(fā)展。