中國電動汽車無線充電產業格局

中國電動汽車無線充電產業格局

1 中國電動汽車無線充電設備制造商、車企及研究機構

我國在無線充電技術商用探索中一直和世界保持著同步，主要是設備廠商直接與車企合作共同推動產業的發展，國內主流車企如上汽集團、一汽紅旗、北汽新能源、長安汽車、東風汽車、廣汽集團、吉利汽車、長城汽車等均在無線充電領域進行了裝車嘗試和技術積累。以中國科學院電工所、中國電力科學研究院、清華大學、重慶大學、東南大學、哈爾濱工業大學為代表的國內科研機構和高校已經在無線充電理論和樣機領域有十幾年的積累，培養了一批該領域專有人才。以中興新能源汽車、華為等為代表的國內企業，在產品化研發方面持續投入，為無線充電的產業化發展積累了豐富的實踐經驗。在上下游產業鏈共同推動下，電動汽車無線充電規模應用“蓄勢待發”。

1.1 中國電動汽車無線充電主要企業

1.1.1中興新能源汽車有限責任公司(ZXNE)

ZXNE是中興通訊集團旗下的全資子公司，于2014年獨立研發出自主知識產權的新能源汽車用大功率無線充電系列產品，涵蓋大功率無線充電、運營管理系統、停車/充電融合等全系列產品及完整解決方案，產品功率等級覆蓋3.3～60 kW。完成國內最多的無線充電乘用車(7 kW)及商用車(30 kW)商業化運營示范，運營里程超過70萬km。2019年完成第3代電動汽車無線充電產品研制，具有互操作性，具備異物檢測、生物檢測及對齊引導等輔助功能。

ZXNE擁有專利150余項，是國內電動汽車無線充電標準主要起草單位。在2019年初建設完成了符合車規IATF16949的無線充電生產線。

1.1.2華為技術有限公司

華為技術有限公司自主研發了四代無線充電系統，出具備異物檢測、生物檢測和位置檢測輔助功能。輸入功率等級有7.7 kW和11 kW，輸出電壓兼容高/低壓平臺。11 kW的地面端具備對9種不同功率和離地高度等級接收段的兼容能力。擁有無線充電相關專利70多個，其中核心技術專利30多個，是國內電動汽車無線充電標準主要起草單位。

1.1.3萬安億創(Vie)

浙江萬安億創電子科技有限公司(以下簡稱萬安億創)是萬安集團旗下萬安科技的全資子公司，專注電動汽車無線充電系統的研發與產業化應用，已研發出覆蓋3/7/11 kW功率段的無線充電系統，集成異物檢測、生物檢測及自動導引等輔助功能。擁有授權專利20余項、受理專利20余項，是國內電動汽車無線充電標準主要起草單位。

1.1.4中惠創智(Zonecharge)

成立于2015年7月，致力于無線供電技術的研發與產業化運營。擁有3.7、7.7、11、22、30 kW等多功率段雙模(有線+無線)智能充電樁產品。公司目前已申請200余項專利，授權專利100余項。是國內電動汽車無線充電標準主要起草單位。

1.1.5北京有感科技有限責任公司(INVISPOWER)

有感科技(INVISPOWER)已基于自主核心技術開發了全新一代電動汽車無線充電系統，功率等級覆蓋3.3～30 kW，配備了高性價比的主動安全檢測裝置。公司目前已擁有150余項自主知識產權的核心專利技術。公司在江蘇南通建設了專業的新能源汽車無線充電制造基地，制造基地已通過IATF16949標準體系認證。

1.1.6廈門新頁科技有限公司(NewLeaf)

廈門新頁科技有限公司(NewLeaf)于2014年10月創立，在電動汽車無線充電領域已經申請專利146項，獲得授權專利109項。已研發出2、3.3、6.6、30 kW的電動汽車無線充電系統，研制出智能充電機(有線+無線)并示范運行。牽頭起草中電聯《純電動場(廠)內車輛無線充電系統技術條件》團體標準。

1.1.7安潔無線科技(蘇州)有限公司

安潔無線科技(蘇州)有限公司于2018年3月成立，是安潔科技的控股子公司。公司專注于7～11 kW無線充電系統的應用化、量產化。公司已經提交專利申請34項，獲得實用新型授權6項。

1.2 國內電動汽車主要研究機構

1.2.1中國電力科學研究院有限公司

中國電力科學研究院有限公司(以下簡稱中國電科院)是能源行業電動汽車充電設施標準化技術委員會無線充電標準化工作組秘書處單位，也是全國電磁兼容標準化技術委員會(IEC/ TC77國內歸口)及其A分會與C分會的秘書處單位。在“十二五”期間先后承擔了國家電網公司“中短程無線電力傳輸技術及安全標準研究”、“在線監測設備共振磁耦合無線供電技術研究及電源研制”等項目的研究工作，設計并構建了六組百瓦級電磁共振式無線充電試驗系統，其諧振頻率分別為150 MHz、250 MHz、500 MHz、1 MHz、2 MHz和4 MHz，深入研究了不同頻率不同距離無線充電的電磁、功率及效率特性。

無線電能傳輸技術實驗室構建了完善的無線充電試驗平臺，包括磁傳輸特性分析和實驗平臺、大功率高頻逆變電源研究測試平臺、電磁環境測試平臺等，擁有矢量網絡分析儀、高頻和標準電源、信號發生器、瞬態功率分析儀、相放大器、三軸高斯計、電磁輻射分析儀等研究和測試設備。同時，無線電能傳輸技術實驗室是國內首家具備電動汽車無線充電系統CNAS檢測資質的實驗室。實驗室配備的六軸可程控測試平臺針對無線充電標準要求，能夠模擬不同偏移、旋轉等場景下的測試環境。

圖1 中國電科院無線充電實驗條件

電磁兼容實驗室擁有1座10 m法半電波暗室、1座3 m法全電波暗室和5間屏蔽室。其中，10 m法半電波暗室歸一化場地衰減(NSA)達到±2.0 dB以內，場地電壓駐波比(SVSWR)達到±4.0 dB實驗室。

1.2.2中國科學院電工研究所

中國科學院電工研究所車用能源系統與控制技術研究部成立于2003年，主要從事電動汽車無線充電技術的理論研究與工程研發，同時也開展電動汽車智能化技術、動力電池管理技術等方面的研究工作。

研制了輸出功率為3.3 kW、6.6 kW、30 kW等的系列化電動汽車無線充電系統，應用于北汽EV150、EV200、EU260等多款車型。其中研發的3.3 kW電動乘用車無線充電系統開展了小規模示范運行，進行6個多月的實車跟蹤測試，實現了無線充電系統在不同季節、不同環境下的可靠運行。

1.2.3清華大學

清華大學電機系大容量與新型電力傳輸研究團隊自2010年起開始無線電能傳輸領域的研究，其研究涵蓋了基本傳輸理論、高頻電磁場分析、磁耦合機構設計、高頻變換器、系統控制等方面，并開展了面向電動汽車等電氣化交通領域的無線充電應用研究和產業推廣，至今已成功研發從5 kW到30 kW的多套電動汽車無線充電裝置，其中部分已順利進行裝車實驗。

清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室是我國汽車行業國家重點實驗室。在電動汽車無線充電方面，圍繞無線充電最優構型、磁場設計、補償電路、相位控制、動態充電、異物檢測、互換性等關鍵技術開展研究工作，申請發明專利9項。

1.2.4重慶大學

重慶大學無線電能傳輸技術研究所組建于2002年，團隊一直從事無線電能傳輸技術的研究，研究方向涵蓋了系統建模及優化、電磁熱綜合、系統控制、動態無線充電等技術領域。擁有“無線電能傳輸技術國際聯合研究中心(國家級)”、“中國—新西蘭無線電能傳輸技術國際聯合研究中心”(市級)。“無線電能傳輸技術重慶市工程研究中心”等科研基地。在國際國內重要刊物上發表高水平論文200余篇，受理與授權國家專利近200余項，出版“無線電能傳輸技術與應用”專著1部。

1.2.5東南大學

東南大學無線電能傳輸技術團隊自2006年來一直從事電動汽車無線充電領域的研究工作，在電動汽車無線充電技術的傳輸理論與建模、無線充電系統空間電磁場分析與優化、無線充電系統電磁屏蔽分析、高效磁場聚能分析、電磁兼容能力與可靠性技術、高性能電力電子變換器、高效磁耦合機構優化設計技術、電動汽車無線充電技術的工程應用等方面研究。申請發明專利80余項。2012年研制出磁諧振式無線充電的純電動汽車，2018年在蘇州同里參與設計、建設了世界首條具備電動汽車動態無線充電功能的“三合一”電子公路。

1.2.6哈爾濱工業大學

哈爾濱工業大學無線電能傳輸技術研究所自2006年開始無線電能傳輸技術領域研究，目前重點在電動汽車移動式動態無線供電技術，以及非移動式靜態無線充電技術。

1.2.7天津工業大學

天津工業大學無線電能傳輸技術中心自2006年開始，以無線電能傳輸系統電磁場建模、計算、設計與優化為特色，重點開展大功率無線充電、高距徑比輸電、動態充電等技術問題與應用技術研究。

2 中國電動汽車無線充電商業化應用與市場發展情況

我國高度重視電動汽車無線充電技術商業化應用，大部分主流車廠對無線充電系統進行了前瞻研究，并進行了技術應用示范。從2014年開始，全國共部署了十幾條商用車無線充電示范線。2016年初建立了首條乘用車移動式無線充電示范道路。

2.1 商用車無線充電應用發展情況

2012年6月，中興新能源就研制出無線充電第一代樣機。2014年推出“智慧無線充電”，重點應用到城市公交大巴。先后在鄭州、成都、襄陽、張家口、大理、麗江、貴陽、長春、惠東等全國30多個城市開通了無線充電公交線路。

2014年9月17日，中興與東風合作的國內首條大功率無線充電公交商用示范線在湖北襄陽啟動。

2.2 乘用車無線充電應用發展情況

2018年4月23日，上汽榮威在北京發布了電動SUV Marvel X，搭載AR導航+無人泊車+無線充電，是世界上第一臺搭載無線充電系統的純電動量產車。

圖3 國內首條商用車無線充電示范線

圖4 上汽榮威MARVEL X發布會中無線充電介紹

2019上海國際車展上，廣汽新能源推出的全新AION S展車，AION S可以選配無線充電裝置，充電功率達到11 kW。

圖5 廣汽AION S無線充電展示車

2019年上海車展上，北汽展示了一款配置了無線充電的樣車，輸出功率為6.6 kW。

圖6 北汽無線充電后裝樣機

2.3 動態無線充電應用發展情況

廣西電力科學研究院于2012年開始研究無線充電，與重慶大學合作于2016年5月建成了一條33 m的電動汽車移動式無線充電實驗路段。該路段可以實現一輛移動中的模型電動車輛無線充電。其供電端采用長直導軌結構。

圖7 國內首條動態無線充電示范線

2016年1月，中國電力科學研究院建設了電動汽車無線充電示范線。實驗路段長度181 m，移動式無線充電功率為20 kW，轉化率達80%，磁場強度遠低于國際標準27 μT，行駛速度可超過60 km/h。

圖8 中國電科院動態無線充電示范線

2018年，江蘇省電力公司牽頭，東南大學、重慶大學等單位參與研發的集光伏公路、無線充電和無人駕駛三項技術融合應用的“三合一”電子公路在蘇州市建成。“三合一”電子公路全長約500 m，寬3.5 m，動態無線充電系統采用了磁耦合諧振式無線電能傳輸技術，動態充電效率達85%。

3 中國電動汽車無線充電產業現狀小結

目前，國內無線充電的基礎標準已經建立，初步確定了無線充電系統技術體系，無線充電技術已經在電動汽車上實現產品化，產業化進程已經邁過積累期，正處于市場探索期。無線充電互操作標準和產品性能要求將逐步完善，無線充電系統產品化正在逐漸成熟，將率先在電動汽車中高端車型和私人場所中得到應有，同時，在場(廠)內電動汽車無線充電、立體停車庫等領域已經開始推廣。

在技術體系方面，國內相對國際有一定的差距。從系統功能細分來看，技術方面差距主要體現在輔助功能的原始技術方案層面，主要原因是在異物檢測、活物檢測以及引導對齊的技術研究起步相對較晚。而在功率傳輸、通信及控制等方面，國內外技術基本同步，在技術方案存在較大差異化的情況下，能夠在系統關鍵指標(系統效率、功率因數、滿功率充電范圍、EMF等)方面保持與國際基本一致。

在標準體系建設方面，國內相對國外有6～9個月的滯后，這是由于關鍵的互操作性涉及的系統技術方案層面存在較大的差異化，需要在行業內進行大量的測試及驗證工作。在中國電力企業聯合會以及中國汽車技術研究中心的組織下，國內的設備制造商、車企以及研究機構正在積極推動相關測試驗證工作，以支持標準體系的不斷完善。

在產業化進程方面，國內也相對滯后一年左右時間。但根據目前國內車企的規劃，在2022年以后將有相關車型投入市場，在量產時間點方面與國外基本同步。

作為未來靈活的充電方式，我國針對電動汽車無線充電產業進行前期探索很有必要。隨著該技術的不斷完善，同時結合中國智能電網的建設，其在電動汽車智能充換電服務網絡方而的應用必將大大推動電動汽車的大規模應用。產業化成熟之前，立體車庫、專用場站、示范試點等無線充電項目可得以發展。實現電動汽車無線充電系統間的互聯互通，滿足電動汽車無線充電系統互操作性，是電動汽車無線充電技術在公共領域普及應用的關鍵。