東風(fēng)已成汽車無線充電仍需添把火

撰文/N.E.S　吳　征

東風(fēng)已成汽車無線充電仍需添把火

撰文/N.E.S吳征

從歷史上看，無線充電技術(shù)也許遲到了數(shù)十年甚至上百年，但對于新能源汽車來說，它的到來剛好為其發(fā)展提供了一種新思路。

早在19世紀(jì)末，物理學(xué)家尼古拉·特斯拉就曾構(gòu)想，利用電磁波的傳輸特性，以無線輸電的方式來傳遞能量。但由于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)環(huán)境所限，他的想法最終被終結(jié)在實(shí)驗(yàn)室中。不過，百余年后的今天，這種“電力無線傳輸”的構(gòu)想再次被世界所審視。在成功應(yīng)用于筆記本電腦、智能手機(jī)等電子產(chǎn)品后，無線充電技術(shù)已經(jīng)瞄準(zhǔn)了新能源汽車這一領(lǐng)域。

讓開車的人“忘記”充電

“隨著無線充電的完全普及，新能源汽車將逐漸實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的無障礙能源交換，不僅可以隨停隨充、邊行駛邊充電，還能夠?qū)㈦娔芊答伣o電網(wǎng)，甚至讓開車的人徹底忘記充電這件事……”每次談及無線充電，中興新能源汽車副總裁田鋒總是抱有很大信心。且不談他對于技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的期待是否過于理想，但對于消費(fèi)者來講，新技術(shù)為汽車充電帶來的便利性，還是不容否認(rèn)。

直觀地說，無線充電系統(tǒng)免去了用戶使用充電樁充電時(shí)插、拔充電槍等動作。利用接收線圈、充電線圈之間的磁場來傳輸電能，以此代替充電樁沉重的電纜，將車行駛至充電線圈的上方，便可啟動充電。“簡單的操作流程，完全不需要專人來看守，繼而節(jié)省了一定的人力成本。”田鋒向《新能源汽車新聞》表示，與此同時(shí)，由于充電線圈的線纜完全位于地面之下，相比充電樁而言，節(jié)省了建樁所需要的預(yù)留空間。田鋒還說：“無線充電在理論上杜絕線纜破損、漏電等安全隱患，即使處于雨、雪等惡劣天氣下，仍可以正常工作，因此，對于建樁選址的環(huán)境要求并不嚴(yán)格，這也降低了城市充電車位規(guī)劃布局的難度。”

不僅如此，龐巴迪PRIMOVE有限公司全球市場戰(zhàn)略副總裁科博（Christian K?bel）還表示，通過研究大功率無線充電技術(shù)，并將成熟的系統(tǒng)搭載至電動巴士上，完全可以利用停站、乘客上下車的時(shí)間對動力電池進(jìn)行高速充電，“繼而減少大巴車所搭載電池的數(shù)量，節(jié)省成本的同時(shí)，還能減輕汽車的整體重量，從而降低能耗。”他說道。

市場前景一片大好

可以看出，無線充電技術(shù)不僅為新能源車主帶來一種便捷的充電方案，還迎合了新能源汽車產(chǎn)業(yè)輕量化、低成本的發(fā)展趨勢，甚至為充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中“建樁難、選址難”等問題提供了很好的思路。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至去年底，國內(nèi)新能源汽車的保有量達(dá)到了58.32萬輛，其中純電動汽車的保有量達(dá)33.2萬輛，然而與之配套的充電站只有6000座，建成在用的充電樁也僅有3.9萬臺。可以看出，純電動汽車與充電基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量上的比例嚴(yán)重失調(diào)，而這一“空缺”一旦被汽車無線充電所占據(jù)，所帶來的市場規(guī)模、經(jīng)濟(jì)效益將十分巨大。市場研究公司IHS就曾預(yù)測，在2018年之前，無線充電技術(shù)的市場規(guī)模將保持50%-200%的強(qiáng)勁增長，到2019年，無線充電市場規(guī)模將突破100億美元，而到2024年將接近千億。

可見，汽車無線充電的市場前景非常可觀，其蘊(yùn)藏的商業(yè)價(jià)值愈加受到重視。在國家發(fā)改委、能源局日前發(fā)布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃（2016-2030年）》中，無線充電技術(shù)被多次提及，并要求到2020年突破電動汽車無線充電技術(shù)，以電動汽車無線充電為突破點(diǎn)和應(yīng)用對象，研發(fā)高效率、低成本的無線電能傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)即停即充，甚至在行駛中充電。

可以看出，在政策層面，無線充電深受國家重視，并成為技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)任務(wù)之一。與此同時(shí)，像豐田、奔馳、特斯拉、日產(chǎn)等汽車企業(yè)已經(jīng)開始了無線充電技術(shù)的研發(fā)、試驗(yàn)，而中興、高通、龐巴迪、Evatran等科技、IT公司更是在此深耕多時(shí)，產(chǎn)業(yè)化趨勢可謂徐徐而來。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)亟待完善

今年5月，國際自動機(jī)工程師學(xué)會（SAE）發(fā)布一項(xiàng)電動汽車無線充電領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并制定了低速充電方面的無線能量傳輸協(xié)議。隨后，國際電工委員會（IEC）也補(bǔ)充了兩項(xiàng)重要的規(guī)定。

可以說，對于每一項(xiàng)新興技術(shù)而言，標(biāo)準(zhǔn)的出臺可謂具有里程碑的意義。“由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出的時(shí)間非常早，對于尚處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的無線充電來說，具有非常大的促進(jìn)作用。”田鋒說，不過，目前出臺的國際標(biāo)準(zhǔn)僅為技術(shù)的研發(fā)，制定了一個較為標(biāo)準(zhǔn)的框架，無論是產(chǎn)品的安全性、兼容性，還是市場的接受程度，都還需要不斷完善。

目前來看，業(yè)內(nèi)討論最為激烈的有關(guān)汽車無線充電磁場輻射的問題，也亟須標(biāo)準(zhǔn)來為之規(guī)范。據(jù)記者了解，在國內(nèi)最新修訂的《電磁環(huán)境控制限值（GB 8702-2014）》中，對電磁環(huán)境中公眾曝露的電磁場的場量限值提出了要求。以SAE所規(guī)定的85 kHz頻段通用頻率為參照，磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大限值僅為0.14μT左右。而國際非電離輻射保護(hù)委員會（ICNIRP）導(dǎo)則對于同頻率電磁強(qiáng)度的要求為27μT。“與國際標(biāo)準(zhǔn)相比，國內(nèi)的電磁標(biāo)準(zhǔn)存在巨大差異，對于現(xiàn)階段的技術(shù)來講，很難達(dá)到這一水平，這也對國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了巨大約束。”新能源汽車有線公司標(biāo)準(zhǔn)化知識產(chǎn)權(quán)總監(jiān)劉俊強(qiáng)說。

記者了解到，目前中興所研發(fā)的汽車無線充電系統(tǒng)，工作時(shí)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為16μT。而龐巴迪PRIMOVE有限公司中國市場業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理魏平則表示，龐巴迪所研發(fā)的特殊設(shè)計(jì)的電磁接口，可以令電磁場實(shí)現(xiàn)定向傳輸，而測得的車內(nèi)外磁感應(yīng)強(qiáng)度均可保持在ICNIRP要求的限值內(nèi)。“只要保持在ICNIRP導(dǎo)則中規(guī)定的27μT，對人體來說，基本上都是安全的。”田鋒補(bǔ)充說。對此，劉俊強(qiáng)認(rèn)為，有關(guān)汽車無線充電產(chǎn)品的電磁輻射等問題，應(yīng)該按照ICNIRP的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來要求。

其實(shí)，“對于汽車制造商最來講，他們迫切希望國際上通用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)能夠盡快地出臺。”中興劉俊強(qiáng)表示，車企一般會根據(jù)實(shí)際的需求而安裝不同功率的裝置，而對于供電線圈來講，就需要具有更高的兼容性以及安全性，以匹配更多的車型。因此，相關(guān)組織在制定并完善汽車無線充電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不僅彼此間要求同存異，還應(yīng)充分參考不同企業(yè)的研發(fā)情況。對此，田鋒表示，目前來看，國內(nèi)無線充電的發(fā)展基本與世界同步，因此，國際標(biāo)準(zhǔn)的制定也要參考國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)。

“此外，建立全球范圍內(nèi)的汽車無線充電測試評價(jià)體系也尤為重要，有利于性能較為優(yōu)異的產(chǎn)品能夠脫穎而出。”魏平還補(bǔ)充道，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期，研發(fā)企業(yè)、機(jī)構(gòu)提出的具有創(chuàng)新性、顛覆性的技術(shù)路線，將會極大地促進(jìn)國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的形成。

中興

充電功率：一般為7kW，并兼容3.5kW；也有30kW、60kW

綜合效率：91%

主要車型：大巴車、客車等城市公交車目前，中興已經(jīng)推出業(yè)內(nèi)較為成熟的產(chǎn)品以及方案，并在部分城市開展了無線充電公交車示范線，率先實(shí)現(xiàn)了商用。

高通

充電功率：最大功率3.6 kW-22kW

綜合效率：90%以上

主要車型：寶馬i系

高通采用了磁共振原理實(shí)現(xiàn)無線充電，允許充、受電板之間存在一定的位置誤差，提高了充電的便利性。其推出的無線充電系統(tǒng)最早是在國際汽聯(lián)電動方程式錦標(biāo)賽（FIA Formula E Championship）中被使用。

模式探索之路仍然漫長

縱觀產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，汽車無線充電的商用化趨勢已嶄露頭角。目前，中興在國內(nèi)多數(shù)城市均有部署，多條無線充電公交車示范線也已經(jīng)展開運(yùn)營；而龐巴迪也在德國多個城市開通了商業(yè)運(yùn)行線路；高通則將其研發(fā)的系統(tǒng)搭載至寶馬的新能源車型上，作為比賽服務(wù)車來使用。盡管如此，汽車無線充電的商用化規(guī)模想要進(jìn)一步擴(kuò)張，或者向其他市場進(jìn)行大范圍推廣，仍然存有難度。

特銳德公司技術(shù)總監(jiān)周強(qiáng)曾對媒體表示，無線充電設(shè)施的前期投入是傳統(tǒng)充電樁的數(shù)倍，對于很多運(yùn)營公司來說并非一筆輕松的成本支出。“而后期的維護(hù)成本是否比傳統(tǒng)充電樁低，目前也只是理論上的推測。”他說。記者還了解到，現(xiàn)有的新能源乘用車加裝無線充電模塊的費(fèi)用一般在1.5萬元以上，而商用車的費(fèi)用則更高，達(dá)10萬元。可見，無論是對個人車主，還是商用車運(yùn)營商，無線充電功能的加裝都會帶來一大筆成本預(yù)算。

除此之外，目前的技術(shù)水平仍然擺脫不了“停車充電”的形式，這也很難打動駕駛員去改變傳統(tǒng)的充電習(xí)慣。此前，業(yè)內(nèi)也曾出現(xiàn)“無線充電車道”式的動態(tài)充電模式，但由于建造成本太高、工程太大，很難大范圍推廣，方案的實(shí)施并不現(xiàn)實(shí)。雖然龐巴迪所推出的大功率充電技術(shù)，也提供了類似于“邊行駛、邊充電”的方案，但這種模式對于駕駛要求非常高，為了成功啟動充電系統(tǒng)，大巴司機(jī)必須要在停站時(shí)短短的幾十秒內(nèi)將充電線圈對準(zhǔn)在接受線圈可感應(yīng)到的范圍內(nèi)，否則充電的效果非常不理想，尤其是在中國，復(fù)雜的交通環(huán)境也將增加其運(yùn)營的難度。

可見，從產(chǎn)品成本、消費(fèi)者使用習(xí)慣，以技術(shù)的安全性來看，汽車無線充電的發(fā)展模式仍需長時(shí)間的探索。對此，田鋒坦言，汽車無線充電系統(tǒng)還需要進(jìn)一步完善，除了提升可靠性、穩(wěn)定性之外，認(rèn)證、鑒權(quán)、計(jì)量、計(jì)費(fèi)、支付等方面也要不斷優(yōu)化。不過，他也堅(jiān)信，“就如WiFi的出現(xiàn)，從開始受人質(zhì)疑而逐漸被廣泛應(yīng)用，汽車無線充電也將隨著技術(shù)的演進(jìn)、用戶體驗(yàn)感的提升而逐漸普及，屆時(shí)加裝成本也會下降至大眾消費(fèi)水平。”

在記者看來，就現(xiàn)階段的技術(shù)水平而言，無線充電系統(tǒng)還是應(yīng)該作為新能源汽車的選裝配置而存在，并以此切入市場。一方面，給消費(fèi)者提供利一種可行的充電方法，有需求，且愿意嘗試新技術(shù)的消費(fèi)者完全可以為其支付更高的費(fèi)用；另一方面，可以讓無線充電盡早進(jìn)入私人汽車領(lǐng)域，讓消費(fèi)者盡快了解新技術(shù)所帶來的便利。記者認(rèn)為，特斯拉開始發(fā)售免插充電裝置，以及奔馳宣布明年推出搭載無線充電系統(tǒng)的插電式混合車型正是如此。通過消費(fèi)端反饋的問題，并不斷完善系統(tǒng)性能，以此加快產(chǎn)業(yè)化的形成，這也對新能源汽車的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

從歷史上看，無線充電技術(shù)也許遲到了數(shù)十年甚至上百年，但對于新能源汽車來說，它的到來剛好為其發(fā)展提供了一種新思路。雖然汽車無線充電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的東風(fēng)已經(jīng)徐徐吹來，如何讓“火”燒得更旺，才是業(yè)內(nèi)所要考慮的。

龐巴迪

充電功率：單組輸出功率3.3kW-200kW

綜合效率：92%

主要車型：電動巴士

龐巴迪推出的大功率充電技術(shù)，能夠在大巴停站、乘客上下車時(shí)10-30秒的時(shí)間，對汽車進(jìn)行大功率的高速充電。

奔馳無線充電系統(tǒng)

充電功率：3.6kW

綜合效率：90%

主要車型：S500e

奔馳宣布從明年開始，將為旗下新能源車型提供無線充電的選裝配置。據(jù)相關(guān)消息稱，率先搭載這一功能的是2018款的奔馳S550e plug-in hybrid車型。

特斯拉免插充電系統(tǒng)

充電功率：等同于7.2kW

綜合效率：90%

主要車型：Model S

今年4月，特斯拉宣布使用Evatran開發(fā)的Plugless Power（免插充電）系統(tǒng)無線充電裝置，并開始發(fā)售，其充電功率等同于7.2kW的二級線圈式充電樁。