WiTricity與高通Halo的整合將推動(dòng)無(wú)線充電的發(fā)展

多少人都認(rèn)為未來(lái)交通工具的形態(tài)是“電動(dòng)+自動(dòng)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(duì)完全自動(dòng)駕駛也回歸了理性預(yù)期，但仍舊沒(méi)有放棄向著那個(gè)方向努力推進(jìn)，畢竟誰(shuí)都輸不起未來(lái)。而在“電動(dòng)+自動(dòng)駕駛”這套未來(lái)出行交通系統(tǒng)中，無(wú)線充電可能是一個(gè)無(wú)法忽視的重要環(huán)節(jié)。

值得期待的前景

雖然這個(gè)細(xì)分市場(chǎng)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(jìn)展。今年早些時(shí)候，無(wú)線充電技術(shù)初創(chuàng)公司W(wǎng)iTricity收購(gòu)了高通的無(wú)線技術(shù)平臺(tái)“Halo”。該交易將為WiTricity提供超過(guò)1,500項(xiàng)與無(wú)線充電相關(guān)的專利。此次收購(gòu)將提升WiTricity的系統(tǒng)開發(fā)能力，因?yàn)閃iTricity現(xiàn)在已擁有了兩種最被廣泛接受的無(wú)線充電技術(shù)，單獨(dú)的圓形線圈設(shè)計(jì)和高通Halo的“Double D”。雖然高通Halo被奔馳等主機(jī)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(wú)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(wàn)安科技、韓國(guó)Yura和安捷無(wú)線等公司。與Tier 1之間許可協(xié)議的增加，正是行業(yè)對(duì)該技術(shù)及其前景越來(lái)越有信心的積極跡象。

此次收購(gòu)后，WiTricity已表示將繼續(xù)支持和推進(jìn)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(shuō)法，WiTricity的推進(jìn)方向取決于主機(jī)廠和他們的偏好，一些主機(jī)廠根據(jù)其技術(shù)規(guī)范和封裝的限制甚至可能對(duì)兩種技術(shù)都有需求。當(dāng)然主機(jī)廠也可能需要專有系統(tǒng)，可能更關(guān)心時(shí)間表和成本。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

WiTricity收購(gòu)高通Halo可能會(huì)加速全球無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)的制定。WiTricity和高通都有在和全球標(biāo)準(zhǔn)組織合作開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)WiTricity稱，目前的標(biāo)準(zhǔn)利用了兩家公司的參考設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在由于兩種設(shè)計(jì)都屬于WiTricity，可以加快開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)在各主機(jī)廠之間的通用性。WiTricity認(rèn)為，到2021年，無(wú)線充電設(shè)備將會(huì)得到廣泛應(yīng)用，這會(huì)鼓勵(lì)更多的主機(jī)廠在其PHEV和BEV車型中配備無(wú)線充電功能。

SAE最近修訂了針對(duì)EV（包含BEV和PHEV）無(wú)線充電的行業(yè)規(guī)范SAE J2954。該標(biāo)準(zhǔn)于2016年5月首次發(fā)布，在那之后更新兩次。J2954標(biāo)準(zhǔn)定義了可接受的標(biāo)準(zhǔn)，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(wú)線充電測(cè)試。SAE J2954規(guī)范適用于家庭（私人）充電和公共無(wú)線充電。

WiTricity還在積極參與制定中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。亞洲國(guó)家有自己的有線直流充電標(biāo)準(zhǔn)（GB/T），還將會(huì)有一個(gè)用于無(wú)線充電的標(biāo)準(zhǔn)。WiTricity表示，它是第一家參與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制定的外國(guó)公司，可能在2019年的某個(gè)時(shí)間發(fā)布。目前正在進(jìn)行測(cè)試階段，使用來(lái)自10家或更多供應(yīng)商的3.3kW和7kW系統(tǒng)。

無(wú)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(dá)350kW直流快充站正在興建。但目前，大多數(shù)無(wú)線充電系統(tǒng)的輸出功率只有3.6kW或7.2kW。無(wú)線充電技術(shù)很快將進(jìn)入第二代，可達(dá)到11kW或更高功率。WiTricity預(yù)計(jì)22kW交流無(wú)線充電會(huì)應(yīng)用在出租車運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域，他們可能會(huì)與倫敦電動(dòng)車公司（LEVC）合作開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。PHEV有望成為無(wú)線充電技術(shù)得到突破的第一個(gè)領(lǐng)域，主要是因?yàn)殡姵匦?，?.6kW大約充3-4個(gè)小時(shí)就夠了。

無(wú)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(duì)比。大多數(shù)消費(fèi)級(jí)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(wú)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(wú)線充電可以是直流快充的有效補(bǔ)充，可以為消費(fèi)者在使用電動(dòng)車的過(guò)程中提供無(wú)縫的充電體驗(yàn)。

動(dòng)態(tài)無(wú)線充電是一種在移動(dòng)中為電動(dòng)車充電的技術(shù)，可能會(huì)成為改變游戲規(guī)則的一項(xiàng)技術(shù)，并為電動(dòng)車目前的充電方式帶來(lái)重大轉(zhuǎn)變?？紤]到必須在道路基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行大量投資，這項(xiàng)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?；谙嗤母袘?yīng)充電原理，動(dòng)態(tài)無(wú)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(dòng)態(tài)電動(dòng)車充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在高速公路上以20kW充電。當(dāng)技術(shù)成熟時(shí)，動(dòng)態(tài)無(wú)線充電有望顯著提升電動(dòng)車的性能，它不僅可以使充電變得無(wú)縫和無(wú)線，而且還有助于降低電動(dòng)車的總體成本，因?yàn)槟强赡芤馕吨恍枰敲创蟮能囕d動(dòng)力電池了。

目前的研發(fā)與投資進(jìn)展

一些組織一直在為汽車行業(yè)嘗試著更高功率的無(wú)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(wú)線充電系統(tǒng)，效率達(dá)到了97％，幾乎與傳統(tǒng)的有線高功率直流快充相當(dāng)。為了達(dá)到120kW，ORNL團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)新的線圈設(shè)計(jì)，并采用了最新的SiC功率電子設(shè)備，設(shè)計(jì)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(shí)間縮短至15分鐘或更短。ORNL與愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（IML）和國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）正一起合作開發(fā)大功率動(dòng)態(tài)充電系統(tǒng)，旨在開發(fā)一種可以安全地動(dòng)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(dòng)態(tài)無(wú)線充電領(lǐng)域的玩家Momentum Dynamics最近從沃爾沃集團(tuán)風(fēng)險(xiǎn)投資公司籌集了資金，目前正在歐洲和北美開展測(cè)試，包括車隊(duì)、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(tái)200kW的電動(dòng)公交無(wú)線充電系統(tǒng)。

去年，英國(guó)政府宣布為兩個(gè)項(xiàng)目投資4,000萬(wàn)英鎊，其中一個(gè)就是調(diào)查有關(guān)出租車、服務(wù)車輛和運(yùn)輸車輛等車主的無(wú)線充電選項(xiàng)相關(guān)的項(xiàng)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(guò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)與不同類型車輛的通用性，該架構(gòu)將實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同功率級(jí)別、車輛類別等的有效功率傳輸。如果想進(jìn)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(wú)線充電技術(shù)看起來(lái)有著不錯(cuò)的發(fā)展前景，特別是對(duì)于未來(lái)“電動(dòng)+自動(dòng)駕駛”的時(shí)代更具普及價(jià)值。然而，無(wú)線充電技術(shù)的研究和發(fā)展還有待加快步伐，目前無(wú)線充電與有線充電相比的主要問(wèn)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(gè)問(wèn)題是保持高充電效率的技術(shù)挑戰(zhàn)。無(wú)線充電對(duì)位置對(duì)準(zhǔn)非常敏感。如果接收墊未與發(fā)射墊正確對(duì)準(zhǔn)或者兩者之間的距離較大，系統(tǒng)的效率就會(huì)明顯降低。為了實(shí)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(wú)線充電系統(tǒng)的開發(fā)將需要主機(jī)廠、無(wú)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(jì)劃。

鑒于這些挑戰(zhàn)，預(yù)計(jì)大多數(shù)無(wú)線充電設(shè)施將首先用于家庭和停車場(chǎng)，這也是目前消費(fèi)者最普遍的充電場(chǎng)景。從車輛開發(fā)的角度來(lái)看，主機(jī)廠需要設(shè)計(jì)車輛端的接口，例如電池管理系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)、檢測(cè)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(wèn)題之前，預(yù)計(jì)無(wú)線充電首先主要會(huì)限于家庭或停車場(chǎng)使用場(chǎng)景。雖然，無(wú)線充電最初最有可能會(huì)在歐洲和隨后的北美和日本普及，但包括中國(guó)在內(nèi)的亞洲市場(chǎng)可能也會(huì)在2024年開始逐漸普及。