2023新能源電動(dòng)汽車無線充電將技術(shù)

新能源電動(dòng)汽車無線充電將技術(shù)2023目錄TOC\o"1-2"\h\z\u新能源汽新熱點(diǎn)無線充電 3無線充電的前世今生 3無線充電：一種安全可靠、便捷適用的充電方式 4無線充電技術(shù)詳：磁感與磁諧是主流 5磁感應(yīng)無線電能傳輸技術(shù) 6磁諧振無線電能傳輸技術(shù) 7電場(chǎng)耦合無線電能傳輸技術(shù) 7微波無線電能傳輸技術(shù) 7公司介紹 7Evatran——聯(lián)手特斯拉率先實(shí)現(xiàn)商用化 7高通以動(dòng)態(tài)充電為終極目標(biāo) 9中興通訊——國內(nèi)無線充電先行者 10其他布局無線充電的公司 無線充電場(chǎng)尚為片藍(lán)海首推萬科技 12隨著煤、石油、天然氣等石化能源的不斷消耗和環(huán)境污染情況的加劇，不依賴石化能源、無污染噪聲低的電動(dòng)汽車成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要方向。近年來，世界各國均把電動(dòng)汽車作為科研攻關(guān)與政策指引的重要方向之一，汽車產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)更是掀起了一股電動(dòng)汽車的浪潮。隨著電動(dòng)汽車的快速增長，必然會(huì)對(duì)其充電模式的快捷與方便性提出更高的要求。目前各類電動(dòng)汽車的充電方式主要以充電站、充電樁或更換電池的模式為主，而充電站或充電樁的建設(shè)速度完全無法匹配電動(dòng)汽車快速增長的需求，成為了制約電動(dòng)汽車發(fā)展的最大瓶頸之一。圖基于家居環(huán)境下的無線充電技術(shù) 圖電動(dòng)汽車無線充電技術(shù) 數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券 數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券無線電能傳輸技術(shù)（WPT）作為一項(xiàng)新興技術(shù)，目前已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)化推廣，主要應(yīng)用于手機(jī)、電腦、隨身聽等小功率設(shè)備的充電上，而應(yīng)用于電動(dòng)汽車充電大功率無線電能傳輸技術(shù)也成為各大汽車廠商以及科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注焦點(diǎn)。電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)相比于傳統(tǒng)接觸式傳導(dǎo)充電技術(shù)，在使用安全性、可靠性、靈活性、適應(yīng)性等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，方便應(yīng)用于在車庫、停車場(chǎng)、充電站等場(chǎng)所，可實(shí)施電動(dòng)汽車無人值守智能充電，市場(chǎng)應(yīng)用前景良好，也將對(duì)電動(dòng)汽車的推廣和普及起到重要作用。無線充電的前世今生1890年，物理學(xué)家尼古拉特斯拉就提出一個(gè)大膽的構(gòu)想：把地球作為導(dǎo)體，在地球與電離層之間建立起低頻共振，利用環(huán)繞地球的表面電磁波來遠(yuǎn)距離傳輸電力，并且將這一設(shè)想付諸于實(shí)踐。雖然這項(xiàng)研究最終因種種原因而終止，但對(duì)無線充電的研究并未就此2007672m開外的60W電燈泡。200920109本富士通公司利用磁共振技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備無線充電。2012年，諾基亞發(fā)布了可使用無線充電的智能手機(jī)Lumia，無線充電正式走進(jìn)大庭廣眾的視野。圖無線充電技術(shù)隔空點(diǎn)亮燈泡 圖韓國龜尾市無線充電巴士數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券 數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券2005年，比亞迪就已經(jīng)申請(qǐng)了非接2013年，韓國在龜尾市的一條公路上鋪設(shè)了無線充電設(shè)Evatran公司PowerS將可以進(jìn)行無線充電，特斯拉所構(gòu)想的無線充電技術(shù)將率先在特斯拉電動(dòng)汽車上得到應(yīng)用。無線充電：一種安全可靠、便捷適用的充電方式無線充電作為一種新興的充電技術(shù)，相比于目前插入式或稱接觸式的充電技術(shù)在充電站建設(shè)、實(shí)際使用、后期維護(hù)等方面均體現(xiàn)了一定的優(yōu)勢(shì)：1、空間利用率高，特別適合未來大規(guī)模集群建設(shè)。由于無線充電設(shè)備貼近地圖5：無線充電技術(shù)提升了空間利用率2、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，密封安裝可靠性更高。傳統(tǒng)有線充電站模式在雨雪等惡劣天氣進(jìn)行使用非常不便，充電設(shè)備易受環(huán)境影響產(chǎn)生積塵老化等問題，后續(xù)設(shè)備維護(hù)難度高成本大。而無線充電可以采取密封安裝與無接觸使用，可在雨雪天氣下進(jìn)行使用并提高了可靠性。3、安全性高，杜絕觸電危險(xiǎn)。無線充電設(shè)備無外露導(dǎo)電點(diǎn)，且使用時(shí)車與人都無需接觸充電設(shè)備，理論上可杜絕由于漏電產(chǎn)生的安全問題，保障人身安全。4、使用與管理便捷，特別適合未來無人化管理的發(fā)展趨勢(shì)。無線充電設(shè)備簡化了充電流程，可以配合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無人化管理，無需專業(yè)人員值守，將來更可以配合自動(dòng)駕駛與車聯(lián)網(wǎng)，在方便了用戶的同時(shí)也降低了充電站的運(yùn)營成本。圖6：中興通訊的無線充電BUS，即充即走數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券但無線充電的發(fā)展也需要考慮以下幾個(gè)問題：充電效率問題。單純從效率數(shù)值角度來看，無線充電的充電效率峰值一般在90%左右，而插入式充電充電效率可達(dá)95%。但在實(shí)際應(yīng)用中，我們認(rèn)為5個(gè)百分點(diǎn)的效率差異在充電時(shí)間上的用戶體驗(yàn)相差無幾。PMA和A4WP。但這三大標(biāo)準(zhǔn)僅限于小功率的移動(dòng)終端充電，面向大功率的電動(dòng)汽車無線電能傳輸技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)尚未確立。3、部分消費(fèi)者對(duì)于電磁輻射存在一定的擔(dān)憂。無線充電技術(shù)以電磁波的形式進(jìn)行能量傳輸，可能會(huì)造成終端用戶對(duì)于電磁輻射安全的憂慮。事實(shí)上，美國無線充電由于其安全可靠、靈活方便的特性，將成為未來電動(dòng)汽車充電設(shè)備的主要發(fā)展方向之一?？傮w來看，目前大功率無線充電技術(shù)已經(jīng)較為成熟，對(duì)于電動(dòng)汽車無線充電發(fā)展的爭議與憂慮都不會(huì)成為真正的障礙，未來技術(shù)升級(jí)與普及推廣將帶來無線充電設(shè)備制造成本的進(jìn)一步降低，隨著新能源汽車的不斷普及，電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)將進(jìn)入千家萬戶，深刻的改變目前電動(dòng)汽車充電設(shè)備的格局。無線充電技術(shù)簡單來說是將電能轉(zhuǎn)化為可無線傳播的能量形式并發(fā)射出去，然后再在接收端將接收到的能量轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)電能的無線傳輸，并進(jìn)一步將電能存儲(chǔ)到電池內(nèi)實(shí)現(xiàn)充電。無線充電的難點(diǎn)主要是在于電能的無線傳輸，無線傳磁感應(yīng)無線電能傳輸技術(shù)磁感應(yīng)無線電能傳輸技術(shù)是利用電磁感應(yīng)的原理，通過線圈間的感應(yīng)耦合作用使能量從發(fā)射線圈轉(zhuǎn)移到接收線圈，從而實(shí)現(xiàn)短距離的無線電能傳輸，類似于變壓zmm到數(shù)十cm距離。圖磁感應(yīng)無線電能傳輸技術(shù) 圖磁諧振（共振）無線電能傳輸技術(shù) 數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券 數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券磁感應(yīng)無線充電技術(shù)對(duì)于充電線圈對(duì)位精度要求高，一般會(huì)搭配自動(dòng)泊車系統(tǒng)Evatran目前采用的方式是在無線充電控制板上顯示主副線圈的位臵差S上，兩者搭配天衣無縫。圖可通過觀察控制板指引對(duì)位 圖自動(dòng)泊車可完成精準(zhǔn)對(duì)位 數(shù)據(jù)來源：公司網(wǎng)站，東北證券 數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券磁諧振無線電能傳輸技術(shù)磁諧振無線電能傳輸技術(shù)與磁感應(yīng)技術(shù)一樣采用電磁感應(yīng)原理，但與磁感應(yīng)技術(shù)相比不同之處是發(fā)射與接收線圈采用諧振方式工作。將發(fā)射線圈的工作頻率與接收線圈的諧振頻率調(diào)節(jié)一致，形成共振，可以在接收線圈中產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)電能的cmm；對(duì)于線圈對(duì)位精度要求不高，有助于充電設(shè)備建設(shè)；發(fā)射裝臵與接收裝臵電場(chǎng)耦合無線電能傳輸技術(shù)電場(chǎng)耦合式無線充電技術(shù)是利用電容兩極之間的感應(yīng)電場(chǎng)來進(jìn)行能量傳輸?shù)?。電?chǎng)耦合技術(shù)是業(yè)內(nèi)的少數(shù)派，由日本村田制造所開發(fā)，目前已經(jīng)能夠在小功率設(shè)備上實(shí)現(xiàn)無線充電，但由于功率過小，還未在電動(dòng)汽車上進(jìn)行使用。微波無線電能傳輸技術(shù)微波式無線電能傳輸技術(shù)是利用微波為能量載體，通過發(fā)射裝臵將能量以微波的形式發(fā)出，再通過接受裝臵接收微波，并通過整流電路將微波轉(zhuǎn)化為電流。微波式無線充電可以實(shí)現(xiàn)多方向，遠(yuǎn)距離的傳輸，但大多數(shù)能量都以電磁波的方式散失了，因此傳輸效率較低，難以應(yīng)用到電動(dòng)汽車的無線充電當(dāng)中。表1：各類無線電能傳輸技術(shù)比較磁感應(yīng)磁諧振電場(chǎng)耦合微波傳輸功率較大（1W-20KW）大（20KW）?。?W-10W）?。?.1W）傳輸距離短（數(shù)10cm）較長（數(shù)米）短（數(shù)cm）長（10m以上）傳輸效率高（80%-90%）較高（50%-90%）較高（70%-80%）低（30%-40%）功率大，轉(zhuǎn)傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸效率較高，對(duì)位傳輸距離遠(yuǎn)，優(yōu)點(diǎn)換效率高線圈需要

功率大轉(zhuǎn)換效

臵要求不嚴(yán)格

對(duì)位臵無要求難點(diǎn)精確對(duì)位

率提升

功率小，體積大 功率小，效率低數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券對(duì)比各類無線電能傳輸技術(shù)，各自都擁有自身的特性與適用的特殊場(chǎng)合。適用于電動(dòng)汽車無線充電的技術(shù)要求在能量傳輸效率、功率、距離以及建設(shè)成本、實(shí)用性上都有出色的表現(xiàn)。綜合來看，磁感應(yīng)與磁諧振技術(shù)是目前最為合適的技術(shù)，也是目前的主流技術(shù)。目前，正在進(jìn)行無線充電研發(fā)的車型幾乎都使用此兩種技術(shù)。公司介紹Evatran——聯(lián)手特斯拉率先實(shí)現(xiàn)商用化Evatran是一家專業(yè)從事大功率無線充電系統(tǒng)技術(shù)研究及充電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的公司，是電動(dòng)車大功率無線充電系統(tǒng)的制造商和供應(yīng)商，同時(shí)也是將電動(dòng)車無線感應(yīng)式充電技術(shù)推向市場(chǎng)的先導(dǎo)者，合作伙伴包括赫茲汽車租賃公司、SAP、谷歌、杜克能源、克萊姆森大學(xué)、DTE能源及洛杉磯水電部門。2012年，Evatran與豐田和通用汽車公司合作集成整合無線充電技術(shù)，目前銷售的3.3KWPluglessL2的產(chǎn)品涵蓋了日產(chǎn)LEAF、雪佛蘭Volt及凱迪拉克ELR電動(dòng)車，后續(xù)公司也將進(jìn)一步推出7.2KW以及10KW等大功率充電產(chǎn)品。圖11：Evatran的管理團(tuán)隊(duì)EvatranThomas曾經(jīng)在通16MTC，44000萬美金的成功企業(yè)。無線充電技術(shù)與MTC研發(fā)無線充電技術(shù)并最終創(chuàng)造了PluglessPower。圖12：Evatran的合作伙伴數(shù)據(jù)來源：公司官網(wǎng)，東北證券不僅僅注重PLUGLESS系統(tǒng)是世界上第一個(gè)，也是目前市場(chǎng)上唯一通過商用測(cè)試認(rèn)證的乘用電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)。2014年，Evatran所研發(fā)的電動(dòng)車無線充電系統(tǒng)成為獲得美國第三方（簡稱通過ETL認(rèn)證就表明此產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到經(jīng)普遍認(rèn)可的vtrnPugssPwrodlS提供無線充電方案，ModelS，用戶可自由選擇是否S32需要指出的是，Power系統(tǒng)將不會(huì)影響其他充電方式的運(yùn)行，如果裝配了該系統(tǒng)，ModelS特斯拉作為電動(dòng)汽車業(yè)內(nèi)的標(biāo)桿性企業(yè)，率先采納無線充電方案將成為無線充Evatran的無線充電方案一方面說明了無線充電Evatran的無線充電方案是國際領(lǐng)先水平并且已經(jīng)達(dá)到了可規(guī)?；茝V應(yīng)用的程度。今年1月3日，特斯拉發(fā)布聲明稱，2015年第四季度其全球電動(dòng)車交付銷量為17400輛。201550580輛。特斯拉的推廣將EvatranEvatran的技術(shù)或推出自己的技術(shù)，無線充電的發(fā)展將進(jìn)入新的時(shí)代。圖無線充電模塊 圖為特斯拉提供無線充電方案 以動(dòng)態(tài)充電為終極目標(biāo)IPT，HaloIPT2010年成立，擁有無IPT的幾乎全部技術(shù)與資產(chǎn)，并接受所有員工加入高通公司，HaloIPTQualcomm高通ao2014年首屆電動(dòng)方程式錦標(biāo)賽Formua）ao推出了車用在乘用車領(lǐng)域推出了3.3KW與6.6KW兩種充電功率規(guī)格的產(chǎn)品，并在方程式中成功嘗試了20KW的高功率無線傳輸。圖15：Halo無線充電技術(shù) 圖16：Halo動(dòng)態(tài)充電技術(shù) 數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券 數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券高通Halo將無線充電技術(shù)劃分為靜態(tài)無線充電技術(shù)、半靜態(tài)無線充電技術(shù)以及動(dòng)態(tài)無線充電技術(shù)。半靜態(tài)無線充電技術(shù)是指車輛在緩速前進(jìn)下進(jìn)行充電，而動(dòng)態(tài)無線充電技術(shù)則是指車輛能夠在高速行駛情況下充電。目前公司以靜態(tài)充電技術(shù)為主，但未來會(huì)向半靜態(tài)與動(dòng)態(tài)無線充電技術(shù)發(fā)展。表2：全球主要無線充電公司技術(shù)參數(shù)比較EvatranHaloWitricityBombardier應(yīng)用技術(shù)磁感應(yīng)磁共振磁共振磁感應(yīng)傳輸功率1-20KW1-20KW3.3-50KW3.3-200KW傳輸效率90%90%90%90%線圈水平距離100mm100mm100mm100mm線圈垂直距離150-200mm125-200mm100-200mm120-210mm實(shí)現(xiàn)車型

Leaf，

寶馬 Pruis 數(shù)據(jù)來源：公司公開資料，東北證券中興通訊國內(nèi)無線充電先行者2014年9601公交線路開始商業(yè)示范運(yùn)行。中興通訊的無線充電解決方案采用了電磁感應(yīng)的技術(shù)，充電功率可以達(dá)到3kw-300kw。支付、云端管理、自動(dòng)運(yùn)營、遠(yuǎn)程監(jiān)控等全自動(dòng)的端到端解決方案。在公共交通領(lǐng)域，中興通訊率先建立樣板工程進(jìn)PPP源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)者升級(jí)為服務(wù)運(yùn)營商。圖17：中興通訊無線充電解決方案數(shù)據(jù)來源：公司官網(wǎng)，東北證券其他布局無線充電的公司沃爾沃正在布局動(dòng)態(tài)無線充電技術(shù)。在瑞典的測(cè)試中心建立了一條1/4英里長的軌道，電動(dòng)汽車經(jīng)過時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)充電功能，完成充電。沃爾沃集團(tuán)、瑞典電力公司Alstom、瑞典能源局正在共同合作測(cè)試這套利用公路給電動(dòng)汽車充電的系統(tǒng)。奧迪設(shè)計(jì)了一套可升降的無線充電系統(tǒng)，可以讓供電線圈更靠近車輛底部，從而最大程度上保證充電效率。圖奧迪可升降充電板 圖大眾數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券 數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網(wǎng)，東北證券——V-charge。目前電動(dòng)汽車的推廣普及一定程度上遇到了充電設(shè)施建設(shè)不完善功能不完備的阻礙，而充電設(shè)施的建設(shè)又受到了電動(dòng)汽車推廣速度緩慢的影響。無線充電以其據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)，2015127587784055輛，同2.6倍。2015340471331092輛，同比分別3.3倍4.5倍。（201