電動汽車無線充電的案例
無線充電新方案：讓電動汽車未來實現行駛中充電！
導讀
近日，美國科羅拉多大學波爾得分校的工程師們開發出一種讓電動汽車未來實現行駛中無線充電的新方案。
背景
作為新能源汽車的代表，電動汽車最大的優勢就是節能環保。可是，充電問題和續航里程，一直是大眾關注的焦點，也是市場的關鍵痛點。目前，電動汽車主流的充電方式有：便攜式充電線充電、家用充電樁充電、快速充電樁充電、慢速充電樁充電、超級電站充電等，而這些都屬于需要插入充電線的有線充電方式。
如今，無線充電技術方興未艾，已覆蓋智能手機、消費電子、智能家居、智能穿戴、醫療設備、交通運輸等諸多領域。電動汽車的無線充電也越來越受到重視，特斯拉、VOLVO、奧迪和寶馬等車企都已開始研發或測試電動汽車的無線充電系統。電動汽車的無線充電技術優勢明顯、潛力巨大，例如：占地面積小、充電便利性高、無需人工值守、維護成本低等。
如今，主流的電動汽車無線充電技術都是停車時充電。然而，去年高通（Qualcomm）發布的一項具有革命性意義的“動態”無線充電技術，讓汽車可以在路上邊跑邊充電。Qualcomm 已經在巴黎使用一臺雷諾旗下的全電動Kangoo廂式貨車完成了一段100米長的動態無線充電道路測試。
（圖片來源：高通）
創新
然而，今天筆者要介紹的技術與高通的動態無線充電技術有“異曲同工之妙”。近日，美國科羅拉多大學波爾得分校（University of Colorado Boulder ）的工程師們開發出一種讓電動汽車未來實現行駛中無線充電的新方案。
（圖片來源：科羅拉多大學波爾得分校）
這項研究由科羅拉多大學波爾得分校電氣工程系計算機和能源工程專業的助理教授 Khurram Afridi 主導。過去兩年，Afridi 以其同事開發出一個處于概念驗證階段的無線電力傳輸裝置，在非常高的頻率下，通過電場傳輸電能。
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寶馬、奔馳、中興在推
無線充電商業化加速？
其他企業在無線充電效率方面也有不俗的表現，中興新能源汽車有限公司已經將充電效率從原來的低于90%提高到93%左右。美國WiTricity的無線充電系統Drive 11效率為90%～93%。
2018年，寶馬率先發布了業內第一款無線充電混動車型BMW 530e，搭載了3.3kW的無線充電系統。此后，梅賽德斯-奔馳的S級插電式混合動力車也開發了無線充電版本。
據介紹，Evatran公司也在為特斯拉Model S、寶馬I3、日產LEAF、雪佛蘭volt等車型提供無線充電技術支持。
國內方面，目前從事電動汽車無線充電的企業有華為、中興新能源、中惠創智等公司和科研院校。上汽榮威、比亞迪、北汽新能源等主流車企也都對電動汽車無線充電系統進行了研發測試，但目前國內市場還沒有一款支持無線充電的量產車型。
但北京有感科技有限責任公司董事長王哲曾表示，在國內市場，已有多家國內外企業率先跨入這一領域，電動汽車無線充電的商業化競爭已拉開序幕。
WiTricity大中華區總經理孫立也曾透露，WiT-ricity與中國幾家企業進行電動汽車無線充電技術合作，開展技術授權使用，加速電動汽車無線充電的商用化。
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來源：IEEE電氣電子工程師學會
橡樹嶺國家實驗室的研究人員利用這些線圈產生磁場，為電動汽車進行無線充電。 照片來源：Genevieve Martin/ORNL/DoE
美國田納西州橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的科學家們開發出了一種無線充電技術。他們說，這種技術可以在一小時內為一輛普通的電動汽車充滿電。與他們在2016年宣布的類似無線充電系統相比，這是六倍的功率提升。他們報告說，目前正在對這種無插電動汽車充電技術做改進，以適用于運貨卡車等商業應用。
橡樹嶺電力電子和電力機械集團的負責人Burak Ozpineci說，這個團隊還沒有完成。他說，他們正在朝著美國能源部設定的更大目標——即建立一系列快速、安全、簡單的電動汽車充電系統——努力。按美國能源部2016年發布的指令的說法，這將“加速美國電動汽車的普及”。
他們的想法是將現有系統的功率吞吐量提高三倍，使電量耗光的電動汽車電池的總充電時間降至15分鐘以下。且要給電動汽車充電，除了將電動汽車開到嵌入混凝土中的無線充電板上之外，無需將任何東西插入汽車或再做其他任何事情。
Ozpineci說，能源部的指令沒有說明這些系統應該是有線的還是無線的。但他補充道，“我們的專長是在無線方面。所以我們說，我們將做無線部分。”
目前藝術家們用概念畫所描畫的電動汽車充電泵類似于汽車加油站，不過其釋放的是電子而不是石油。而電動汽車無線充電裝置代表的可能不僅僅是一種新的汽車燃料來源。就像20到30年前的無線互聯網革命一樣，電動汽車的無線電源可能不僅僅改變汽車的電力來源。一些未來學家認為無線電源正在“智慧城市”的興起和加油站的消亡中扮演重要角色。
展開 現代推無線充電和自動代客泊車 實現全自動化
近期得到消息，現代和起亞正在對電動汽車無線充電和自動代客泊車系統進行開發，現代和起亞希望通過開發此系統讓未來電動車用戶的用車生活更簡單。
據了解，韓國公司用動畫像大家解釋了這個概念，而其中的現代LeFil Rouge概念車向大家做了詳細演示，這項技術所做的是將車輛自動導向一個空的無線充電樁，然后將完全充電的車輛自動從出電站移出，從而允許其他電動車充電。
一旦通過磁感應充電完成，自動代客泊車系統（AVPS）將車輛停入空位。當駕駛者通過手機呼叫車輛時，他將自動來到駕駛員位置。當然這些都要通過車輛、停車設施和充電系統以及駕駛員通信完成。現代和起亞計劃2025年左右推出這項技術，屆時L4自動駕駛汽車也將變得司空見慣。另外現代還計劃2021年開始推廣自動駕駛汽車。
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寶馬：這項技術將全面鋪開！SiC可提升14倍效率
Tesvolt指出，德國相應的DIN標準61980-1“電動汽車非接觸式電能傳輸系統”正在開發中，而中國反而走在前面，中國已經基于美國WiTricity的技術制定了電動汽車無線充電的國家標準。
此外，德國已經開放了一些計費的無線充電站點。
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Eggtronic推出基于GaN的電動汽車無線充電技術 可在4cm距離內實現95%的效率
對現代智能手機和筆記本電腦來說，這將有助于提高充電性能，比如充電速度（與溫度密切相關）和用戶體驗。
無線交流電源E2WATT帶來了全新場景。Eggtronic將為全球若干最負盛名的公司開發消費、工業和汽車解決方案，同時推出基于該技術的多種零售產品。
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噱頭還是真技術 概述電動車無線充電技術
近些年來，無線充電似乎成為一個相當熱門的技術，尤其在手機領域，更是成為了各個品牌旗艦機的標配。不過隨著電動車的普及，這項技術也越來越多的出現在汽車消費領域。在今年的CES展會上，本田就帶來了自家的車用無線充電系統。不過車用無線充電現在還只是出現在各大發布會上，那么這項技術到底發展情況如何，又能不能在實際的用車環境下給電動車充電呢。
首先還是要說一說這項技術的背景。無線充電近幾年雖然大熱，但這項技術并不是新技術，早在一百年前，物理學家兼電氣工程師尼古拉·特斯拉（特斯拉汽車就以他的名字命名）就已經做了無線輸電試驗，證明了這項技術的可實施性。不過無線充電能夠大規模實現商用，還是三星蘋果這樣的手機廠商的功勞。
無線充電在手機領域還只是高端機才會配備，都沒有實現完全普及，現在為何就要進軍汽車領域呢，這里不得不提的就是汽車電氣化。目前已有多個國家提出了禁售燃油車的時間表，而其他國家也推出了更為嚴格的排放法規，這使得車企都在花大力氣研發純電動車或者混合動力汽車，如何為這些車的電池充電就成了大問題。無線充電作為充電樁的補充，能讓汽車充電變得更方便、無縫，自然就受到了廠商的青睞。
本田在剛剛開幕的CES展會上就帶來名為Wireless Vehicle－to－Grid的無線充電技術。想要實現無線充電，僅需將車輛停放在專門用于充電的墊片上即可。除此之外，本田還計劃打造一套停車場充電系統，這套系統計劃在車輛底盤和停車場的地板上都加入充電模塊，通過這種非接觸式充電技術讓車輛在放入停車場時就可以進行充電，這將充分利用車輛的閑置時間完成充電，大大縮減了車主為充電所耽誤的時間。
寶馬作為豪華品牌中較早推出電動化車型的公司，在無線充電方面同樣有所建樹。寶馬無線充電選件包含一個感應式充電基座，可安裝在車庫或戶外，以及一個固定在車輛底部的輔助充電部件。
展開 加速電氣化轉型 沃爾沃投資高功率無線充電技術
據外媒報道，當地時間1月15日，沃爾沃集團（Volvo Group）旗下子公司沃爾沃集團風險投資公司（Volvo Group Venture Capital AB）宣布，將對Momentum Dynamics公司進行投資，該公司在電動汽車高功率無線充電技術領域占據領先地位。
Momentum Dynamics公司總部位于費城，致力于為汽車和交通運輸業研發高功率感應充電技術，并對該技術進行商業化，其技術特別適用于商用電動汽車、自動駕駛汽車以及網聯汽車。
沃爾沃集團風投公司副總裁Per Adamsson表示：“Momentum Dynamics公司在感應式雙向傳輸電力技術方面的能力，能夠滿足客戶在各種惡劣條件下進行充電操作的需求。該公司為卡車、公交車、建筑設備、工業和船舶應用提供的高達300 kW的充電容量，將促進社會的電氣化轉型。”
無線充電允許任何種類的車輛在不使用電線或電纜、沒有監督的情況下，自動連入電網。在無需駕駛員將車輛插入充電站的情況下，車輛可頻繁、適時地自動進行雙向充電，從而可有效利用汽車電池容量、增加車輛續航里程并且延長電動汽車正常運行時間。
目前，Momentum Dynamics公司正利用車隊以及汽車制造商的汽車、公共汽車、卡車和火車等，在歐洲和北美進行其高功率無線充電技術的試點項目。
沃爾沃集團風投公司投資總監Stefan S?derling表示：“沃爾沃集團正加強在電力運輸和能源供應生態系統中充電和配電方面的能力和知識，我們認為建立伙伴關系、進行合作和投資是在快速變化的環境中前進的方向。”
沃爾沃集團風投公司一直在尋找新投資機會，特別是投資電動汽車、自動駕駛汽車以及互聯領域的創新創業公司以支持沃爾沃集團業務及轉型。
展開 接觸式VS無線充：電動叉車充電方式的革命性變革
即使在大電流充電情況下，也能確保不產生電火花或漏電，為作業人員和設備提供更可靠保障，提升了作業環境安全性，擴展了電動叉車的應用場景。
高效利用碎片化時間是無線充電操作靈活性的突出特點。傳統充電方式需在工作任務結束后集中充電，導致設備在充電期間無法使用。而無線充電可以隨時隨地進行，叉車在待機或短暫停止狀態時即可補充電量，實現充電過程的無縫銜接。通過將零散時間轉化為有效充電時間，無線充電技術大大提升了叉車的實際作業效率，避免因充電等待導致的生產停滯。
青島魯渝能源科技提供的1500W和3000W無人叉車無線充電解決方案，適用于各種電動叉車自動充電應用，不僅顯著提高作業效率，還能確保在各種復雜環境中的安全可靠操作。魯渝能源的無線充電系統由發射端和接收端組成，設計精巧且模塊化。當電動叉車靠近充電機時，兩個線圈自動感應并開始充電，無需精確對準，安裝和維護更加便捷。對于企業而言，這種靈活、兼容性強的系統設計降低了技術升級門檻，更易整合到現有電動叉車設備中。
在優化生產流程和降低運營成本的過程中，選擇合適的充電技術至關重要。無線充電技術在電動叉車領域的應用代表了未來工業充電技術的發展方向。隨著更多企業意識到無線充電的優勢，它將在電動叉車應用中占據重要位置，徹底改變傳統充電模式的限制。無線充電將成為電動叉車行業新標準，推動物流和倉儲領域向更智能化、更高效化方向發展。
展開 電動汽車充電系統組成與充電原理
來
源： 汽車情報局
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電動汽車充電過程與充電方法詳解
9.直流充電樁DC Charging Point
固定安裝在電動汽車外、與交流電網連接，為電動汽車動力電池提供小功率直流電源的供電裝置。
來源：電動知家
汽車無線充電將從中國開始普及？
另外，無線充電和快速充電也不一樣。當前國際標準力求的無線充電不過是3kw-22kw的水平，而且輸送電力是以家庭用電網為前提的，也就是普通充電和中速充電。另一方面，這和以大電網為前提的快速充電50kw-400kw、或者中日共同開發的超高速充電900kw完全不一樣。
迄今為止日本、德國、中國等國家的汽車廠商、汽車零部件廠商分為兩個陣營進行研發，但是，通過此次收購，WiTricity具有了絕對的引領優勢，可以實現技術一體化、促進國際化標準和線圈設計的標準化。下圖展示了探討無線充電技術的企業（按照轎車類型來分）。
圖2：探討無線充電的企業（按照轎車類型來分。）圖片出自：日本電動化研究所
達到實用化的課題是什么？
如此來推進國際化標準是比較理想的，但是，這一切都會如期解決嗎？很多研究人員都在致力于解決課題，不過筆者認為實用化的課題大致分為以下8個，其中我向列舉3個特別需要注意的方面。
1.汽車的車體布局（Layout）
對汽車廠商來說，這是令人頭疼的問題，無線充電設備并不是安裝在了所有的車型上，汽車廠商應該是選擇性地安裝在了一部分車型上。今后根據需求的高漲應該會成為標配。但是，如果只安裝在一部分車型上的話，車輛下側就要安裝被稱為Resonator（共振器）的無線接收電的設備，而車身和地面的間距就會增大，對于如何在設計方面區分標準車和無線供電車，汽車廠商應該會很苦惱吧。另外，汽車在行駛過程中可能會遇到很多飛石、如何設計防御結構，這些都是關于汽車底部的設計方面需要考慮的課題。當然汽車重量的增加也會影響沖撞時的安全性。
2.互換性（兼容性）
有時也被稱為Interoperability（相互作用性、互換性、兼容性），車輛本身和地面輸送電力設備之間的兼容性也是必須考慮的問題。
展開 借鑒充電寶 大眾推出電動汽車移動充電站
隨著全球電動汽車數量迅速增長，電動汽車配套的充電基礎設施也越來越受到關注，2019年很可能成為定義充電技術的一年。對此，各大汽車制造商都有自己的解決方案，在這個新興行業，大眾集團希望取得領先優勢。手機有充電寶以備不時之需，電動汽車能否搭配“移動電源”使用呢？
據美國媒體報道，大眾集團近日公布了一款電動汽車移動充電站，可以根據需求臨時設立。該電站的儲電量達360kwh，據稱能夠給15輛電動汽車充滿電，可同時給4輛車充電，2輛連接直流電，2輛連接交流電。
移動充電站采用的是快速充電技術，為一輛車充滿電的平均時間在17分鐘。其最大的獨特之處在于，充電站可以獨立于電源使用，當電能儲備低于20%時，可以更換新的儲備單元。電站也可以連接電源使用。
第一批移動充電站最早將于明年在大眾的家鄉沃爾夫斯堡試運行，2020年開始擴大實驗范圍。大眾汽車零部件主管Thomas Schmall表示，“流動充電站是邁向高效率‘充電點網絡’的決定性一步，根據需要，不管是否與電源連接，它們可以安裝于任何地方。”
展開 機器人快速充電系統可自動為電動汽車充電
導讀： 德國格拉茨技術大學（Technical University of Graz）的研究人員與行業合作伙伴合作，研發出一個由機器人控制的電動汽車快速充電系統。該系統的特殊之處在于，可允許不同停車位置的車輛串聯充電。
據外媒報道，德國格拉茨技術大學（Technical University of Graz）的研究人員與行業合作伙伴合作，研發出一個由機器人控制的電動汽車快速充電系統。該系統的特殊之處在于，可允許不同停車位置的車輛串聯充電。
由于采用了攝像系統，使用導電聯合充電系統（CCS）的機器人可以找到電動車的充電插頭，然后幫助電動車自動充電。
負責格拉茨技術大學該項目的Bernhard Walzel解釋說：“這是我們首次基于機器人建立的充電站，可自動一輛接一輛地為汽車充電，而汽車無需特別調整以適應此技術。憑借巧妙的攝像技術，機器人可以識別車輛的充電插座，因此，可以自動設置不同的參數，而汽車就可以一個接一個地開進充電站充電。此外還可解決車輛定位問題，即使汽車停錯地方，該系統也能工作。”
根據格拉茨技術大學所說，該充電系統是一個“由傳感器、機器人運動學和機器人控制元件組成的復雜機電系統。”此外，該系統還可在不同光線下工作，也就是說戶內和戶外都可工作。
該系統由多位合作伙伴一起研發，包括格拉茨技術大學研究團隊與格拉茨技術大學計算機圖形和視覺研究所的同事，以及寶馬、麥格納斯泰爾（Magna Steyr）、奧地利林茨的自動化專家科堡（KEBA）以及位于維也納的奧地利汽車工程師學會（OVK）等。
研發自動充電系統的概念并不新鮮，去年，大眾和庫卡就合作開展了一個類似的項目，此項目還專注于充電過程的自動化。上述兩個項目中都使用了機器人，以解決靈活充電的要求。
作者：余秋云
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