有感科技-电动汽车无线充电技术的发展现状及趋势

2022年11月11日，2022世界无线充电大会（World Wireless Charging Conference，简称WWCC）在南昌绿地国际博览中心成功举办。在此次大会上，邀请了多位相关行业的知名企业代表进行演讲，进行全方位的展示与现场面对面的交流，以推动电子行业的跨界融合和多方互动。

合肥有感科技有限责任公司总工程师 陆钧 发表了《电动汽车无线充电技术的发展现状及趋势》为主题的演讲。

陆钧先生此次演讲介绍了电动汽车无线充电技术的发展，无线充电功能以及未来的发展趋势，进行大功率无线充电的讲解。

首先是电动汽车无线充电的发展历程。

塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉在100多年前开发了一套远程大功率电力传输系统，传输距离达到了48公里。

在2007年，麻省理工大学团队演示了在2米以外点亮60W灯泡的实验，在2010年，无线充电Qi标准发布。真正使无线充电商业化的，还是在2017年苹果8系列支持无线充电的手机发售，现在的手机有很多款都支持无线充电，增长速度非常快。下一个热点可能就是新能源汽车的无线充电。

麻省理工大学团队成立了一家名为WiTricity的公司，负责大功率电动汽车无线充电方面。同时还有一家新西兰奥克兰大学，同样研发电动汽车无线充电功能，后来被高通收购。国内大功率电动汽车无线充电技术与商业化进程与国外同步，清华大学在2015年就推出了3.3kW无线充电系统，在北汽EV150搭载，后来清华大学团队整体加入有感科技，成为有感科技主要技术的核心。

下面是电动汽车无线充电的关键技术介绍。

大功率无线充电技术在结构方面与手机小功率无线充电非常相似，包括发射端和电源端，发射端包括供电电源和发射线圈，电源端将输入电源转换成高频交流电，为发射线圈供电。在电动汽车上面，安装了接收线圈和功率转换电路，将感应到的磁场转换为交流电，经过整流电路为电动汽车充电。

有感科技推出的单相7kW和三相11kW大功率无线充电产品展示，内部包括地面功率变换器和地面发射线圈。车载功率控制器将接收线圈和功率变换器集成在一个模块中，是一个二合一的设计。

其中额定效率达到91%以上，偏移效率也达到89%以上，XY方向支持100mm偏移，Z轴方向支持140-210mm偏移，支持WiFi，CAN总线通信，具备过压/欠压保护，过流/短路保护，过热保护，异物和小动物保护功能。

有感科技电动汽车无线充电关键技术分为两个部分，为主功率的能量高效传输和辅助功能。主功能包括功率传输，效率，距离，安全等等，还包括不同厂家产品的互操作性。对于大功率无线充电来讲，辅助功能也是非常关键的，包括对齐引导，对准检测，异物检测和活体保护，提高无线充电的安全性和使用体验。

对于大功率无线充电来说，异物检测是非常重要的。有感科技在发射线圈表面放置小型检测线圈阵列，通过检测小线圈阵列阻抗变化发现金属异物。

活体保护在生物体接近或进入到无线充电区域时，停止无线充电，并发出报警信息。通过在发射线圈内部集成探测雷达，或检测发射线圈表面电容的变化等方式，检测生物体可能进入磁场范围内。

无线充电引导对齐，在发射线圈和接收线圈对准时，传输效率和传输功率是最高的。为保证无线充电的使用体验，有必要引导发射线圈和接收线圈对齐。通过在发射线圈和接收线圈上集成磁场发生装置，通过磁场梯度检测发射线圈与接收线圈的位置偏移程度，发送给相关系统，进行位置对准。

对于无线充电的安全性，新能源汽车无线充电线圈设计在汽车底部，磁场也限制在汽车底部，线圈具备生物体检测，实现磁场的保护。在汽车内部，汽车金属外壳相当于屏蔽层，车内的磁场强度近乎等于0，靠近车头的位置，磁场强度小于10μT。按照国家标准和国际标准，无线充电系统是安全的。

下面是无线充电技术发展状况。

大功率无线充电技术的供应者有高通和WiTricity，其中WiTricity收购了高通大功率无线充电部门，业务模式为技术授权。通过购买技术授权，参与到大功率无线充电开发当中。有感科技自有研发团队，在全球范围内是一家完全自主，正向开发的技术团队。

大功率无线充电的技术发展分为前期引入期，主要解决充电便利性的问题，中期推广期主要解决不同厂商之间的互操作性，与自动泊车系统的结合，未来的长期量产期，解决与自动泊车系统和自动驾驶系统的结合问题。

电动汽车大功率无线充电在产业和政策上已经趋于完善，标准由中电联和中汽联中汽中心牵头，中汽中心负责车载端标准制订，中汽联进行地面设备与电网连接标准制订，有感科技也是标准工作组成员之一。目前已经有7项国家标准正式发布，组成了无线充电系统运行的基础环境。

大功率无线充电技术现已全面支撑无线充电产业化，目前已经搭载在新能源汽车上进行夏季，冬季及车规测试等一系列测试，完全满足车辆量产需要。

接下来是电动汽车无线充电产业化路径介绍。

大功率无线充电的应用场合非常广泛，新能源电动汽车可以搭载无线充电，无人驾驶汽车可以搭载无线充电，动态无线充电，以及共享出行，都可以使用大功率无线充电来实现。

现阶段，无线充电和有线充电将成为相互弥补，共同组成充电网络体系。有线大功率充电可以满足长途出行，平时通勤可以使用慢充满足充电需求。无线充电可以满足慢充的需求，无需插线，改变新能源汽车充电习惯。

无人停车楼将无线充电对位功能嵌入到自动泊车系统中，实现了一键停车和一键召唤功能，在停车的时候进行无线充电，是一个结合的很好的产业案例。

大功率无线充电产业化目前处于推广期和量产期交界状态，逐步开始大规模量产。随着自动驾驶和自动泊车的汽车越来越多，可能会实现大功率无线充电的大规模量产。

目前电动汽车无线充电的产业化已经全面启动，其中欧洲，美国，日本的电动汽车无线充电产业化进程较快，国内的技术水平和产业化情况也达到了国外先进水平，近两年很多车型都会搭载无线充电功能。

最后是无线充电技术发展趋势。

无线充电技术发展方向是通过不断的技术迭代，降低成本并提高充电的功率，并扩展偏移的范围，实现随停随充，打造绝佳的充电体验。

无线充电技术与智能网联技术结合，包括无线充电，自动驾驶，多方面结合起来构成完整闭环。通过无线充电实现电动化与网联化，智能化环节的衔接。

自动驾驶技术现在发展很快，目前来讲自动驾驶是无人驾驶，配合自动泊车，需要自动自动充电技术，无线充电是自动充电最好的解决方案，随着自动驾驶和自动泊车，无线充电将迎来最好发展的一个契机。

无线充电未来发展方向还有一个动态无线充电。静态无线充电可以在停车期间自动为汽车充电，动态无线充电通过将发射线圈连接起来，实现边走边充电，真正解决行驶过程中里程焦虑的问题。

有感科技的主营业务为无线充电，主要是面向汽车电子，包括车载手机无线充电以及延伸的NFC钥匙和UWB钥匙，以及USB充电产品。大功率方面包括7.7kW高压电池无线充电系统，是全球首款高压无线充电系统，已经实现量产。明年初，有感科技将会呈现商业化运行的动态无线充电道路。