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WiTricity与高通Halo的整合将推动无线充电的发展

无线充电研究院 2019-07-17 15:18 次阅读

多少人都认为未来交通工具的形态是“电动+自动驾驶”,虽然目前电池产能与安全等都遇到了挑战,业界对完全自动驾驶也回归了理性预期,但仍旧没有放弃向着那个方向努力推进,毕竟谁都输不起未来。而在“电动+自动驾驶”这套未来出行交通系统中,无线充电可能是一个无法忽视的重要环节。

值得期待的前景

虽然这个细分市场的发展速度不如有线充电生态系统那么快,但最近有一些重大进展。今年早些时候,无线充电技术初创公司WiTricity收购了高通的无线技术平台“Halo”。该交易将为WiTricity提供超过1,500项与无线充电相关的专利。此次收购将提升WiTricity的系统开发能力,因为WiTricity现在已拥有了两种最被广泛接受的无线充电技术,单独的圆形线圈设计和高通Halo的“Double D”。虽然高通Halo被奔驰等主机厂所采用,但WiTricity也已与日产和现代等厂家合作。去年,宝马530e iPerformance插混版成为了第一款基于WiTricity无线充电技术的车型。

其他一些Tier 1也获得了这两种技术的许可。Preh(均胜旗下公司)和Lumen得到了高通Halo的Double D的技术许可,而WiTricity已经授权给了Mahle、Furakawa Electric、浙江万安科技、韩国Yura和安捷无线等公司。与Tier 1之间许可协议的增加,正是行业对该技术及其前景越来越有信心的积极迹象。

此次收购后,WiTricity已表示将继续支持和推进Double D,并承诺高通的许可持有者将享有与之前相同的权利、获得与之前相同的技术。根据WiTricity的说法,WiTricity的推进方向取决于主机厂和他们的偏好,一些主机厂根据其技术规范和封装的限制甚至可能对两种技术都有需求。当然主机厂也可能需要专有系统,可能更关心时间表和成本。

行业标准

WiTricity收购高通Halo可能会加速全球无线充电标准的制定。WiTricity和高通都有在和全球标准组织合作开发标准。据WiTricity称,目前的标准利用了两家公司的参考设计。现在由于两种设计都属于WiTricity,可以加快开发标准的过程,从而实现在各主机厂之间的通用性。WiTricity认为,到2021年,无线充电设备将会得到广泛应用,这会鼓励更多的主机厂在其PHEV和BEV车型中配备无线充电功能。

SAE最近修订了针对EV(包含BEV和PHEV)无线充电的行业规范SAE J2954。该标准于2016年5月首次发布,在那之后更新两次。J2954标准定义了可接受的标准,用于通用性、电磁兼容性、EMF、最低性能、安全性以及轻型EV的无线充电测试。SAE J2954规范适用于家庭(私人)充电和公共无线充电。

WiTricity还在积极参与制定中国标准。亚洲国家有自己的有线直流充电标准(GB/T),还将会有一个用于无线充电的标准。WiTricity表示,它是第一家参与中国标准制定的外国公司,可能在2019年的某个时间发布。目前正在进行测试阶段,使用来自10家或更多供应商的3.3kW和7kW系统。

无线充电 vs. 有线充电

虽然目前市面上已经有像model 3、e-tron等这样可以满足100kW以上充电功率的车型,甚至有高达350kW直流快充站正在兴建。但目前,大多数无线充电系统的输出功率只有3.6kW或7.2kW。无线充电技术很快将进入第二代,可达到11kW或更高功率。WiTricity预计22kW交流无线充电会应用在出租车运营领域,他们可能会与伦敦电动车公司(LEVC)合作开发这项技术。PHEV有望成为无线充电技术得到突破的第一个领域,主要是因为电池小,以3.6kW大约充3-4个小时就够了。

无线充电技术的普及关键要看与有线充电之间的效率对比。大多数消费级交流有线充电(L1或L2)充电效率约在88-95%。而据WiTricity称,目前领先的无线充电技术效率在90-93%。而直流充电不太可能很快用于日常充电,因此无线充电可以是直流快充的有效补充,可以为消费者在使用电动车的过程中提供无缝的充电体验。

动态无线充电是一种在移动中为电动车充电的技术,可能会成为改变游戏规则的一项技术,并为电动车目前的充电方式带来重大转变。考虑到必须在道路基础设施上进行大量投资,这项技术的商业化还需要技术上的突破和广泛的政府层面的合作。基于相同的感应充电原理,动态无线充电需要车辆端的接收垫和嵌入在道路中的发射器单元。2017年,高通宣布开发基于Halo系统的动态电动车充电系统,该系统能够在高速公路上以20kW充电。当技术成熟时,动态无线充电有望显著提升电动车的性能,它不仅可以使充电变得无缝和无线,而且还有助于降低电动车的总体成本,因为那可能意味着不需要那么大的车载动力电池了。

目前的研发与投资进展

一些组织一直在为汽车行业尝试着更高功率的无线充电技术。去年,ORNL的研究人员展示了一种用于车辆的120kW无线充电系统,效率达到了97%,几乎与传统的有线高功率直流快充相当。为了达到120kW,ORNL团队开发了一个新的线圈设计,并采用了最新的SiC功率电子设备,设计出了更为轻巧、紧凑的系统。他们目前正在开发一种新系统,可提供350-400kW的功率,并将充电时间缩短至15分钟或更短。ORNL与爱达荷国家实验室(IML)和国家可再生能源实验室(NREL)正一起合作开发大功率动态充电系统,旨在开发一种可以安全地动态接收200kW以上功率的紧凑型车辆端的系统组件。

另一家在动态无线充电领域的玩家Momentum Dynamics最近从沃尔沃集团风险投资公司筹集了资金,目前正在欧洲和北美开展测试,包括车队、汽车、公交和卡车制造商。去年7月,Momentum Dynamics在田纳西州部署了一台200kW的电动公交无线充电系统。

去年,英国政府宣布为两个项目投资4,000万英镑,其中一个就是调查有关出租车、服务车辆和运输车辆等车主的无线充电选项相关的项目。

开发的后续步骤将需要解决某些关键挑战,例如通过实现系统级架构来实现与不同类型车辆的通用性,该架构将实现针对不同功率级别、车辆类别等的有效功率传输。如果想进一步得到广泛普及,必须在车辆端和基础设施端控制技术成本。

总结

无线充电技术看起来有着不错的发展前景,特别是对于未来“电动+自动驾驶”的时代更具普及价值。然而,无线充电技术的研究和发展还有待加快步伐,目前无线充电与有线充电相比的主要问题还是效率与成本,不仅在车辆端方面,还涉及到基础设施端的高昂成本。

另一个问题是保持高充电效率的技术挑战。无线充电对位置对准非常敏感。如果接收垫未与发射垫正确对准或者两者之间的距离较大,系统的效率就会明显降低。为了实现高效率,地面和车辆端的共振频率必须匹配。此外,高效无线充电系统的开发将需要主机厂、无线充电技术开发商和功率电子公司之间的密切合作和共同开发计划。

鉴于这些挑战,预计大多数无线充电设施将首先用于家庭和停车场,这也是目前消费者最普遍的充电场景。从车辆开发的角度来看,主机厂需要设计车辆端的接口,例如电池管理系统、无线通信系统、检测充电系统附近异物的装置,以及与充电的地面系统完美同步的停车辅助系统。所以在完全解决这些问题之前,预计无线充电首先主要会限于家庭或停车场使用场景。虽然,无线充电最初最有可能会在欧洲和随后的北美和日本普及,但包括中国在内的亚洲市场可能也会在2024年开始逐渐普及。

原文标题:【行业】WiTricity与高通Halo的整合将推动无线充电的发展

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