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導(dǎo)讀：電動(dòng)汽車將要實(shí)現(xiàn)無線充電技術(shù)

在低功率的消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，無線充電技術(shù)正在逐漸成為主流，特別是在智能手機(jī)領(lǐng)域，無線充電帶來的便捷性正受到越來越多消費(fèi)者的喜愛。同樣，對(duì)于高功率應(yīng)用的電動(dòng)汽車領(lǐng)域，能夠傳輸千瓦(kW)級(jí)別功率對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行無線充電技術(shù)也受到越來越多的關(guān)注。

電動(dòng)汽車將要實(shí)現(xiàn)無線充電技術(shù)：無線功率傳輸

從2010年開始，美國汽車工程師協(xié)會(huì)SAE就成立了無線功率傳輸(WPT，wireless power transfer)的工作組(簡稱WPT工作組)，旨在對(duì)電動(dòng)汽車的無線充電技術(shù)及其地面基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。WPT工作組主要由來自全球的汽車制造商、基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商、政府機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)和無線充電技術(shù)一級(jí)供應(yīng)商組成(圖1)。WPT工作組在2016年5月發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)SAE TIR J2954 “Wireless Power Transfer for Light-Duty Electric Vehicles and Alignment Methodology”。

電動(dòng)汽車將要實(shí)現(xiàn)無線充電技術(shù)：采用感應(yīng)充電

采用感應(yīng)充電(inductive charging)的無線充電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電的自動(dòng)化。從本質(zhì)上而言，消費(fèi)者只要把電動(dòng)汽車準(zhǔn)確停在無線充電器上方，對(duì)齊車輛和地面充電器上的兩個(gè)線圈就可以通過電感進(jìn)行能量傳輸了，實(shí)現(xiàn)“停車-走人-自動(dòng)充電”的便捷性。與傳導(dǎo)式充電(SAE J1772)類似，無線充電采用SAE J2954標(biāo)準(zhǔn)后也可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通(J2954對(duì)頻段、線圈、電磁限定、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等都會(huì)進(jìn)行規(guī)范要求)。用于實(shí)現(xiàn)無線充電的主要組成部件見圖2。

其中，GA=Ground Assembly，屬于安裝在地面的充電裝置，里面有一個(gè)線圈；VA=Vehicle Assembly，屬于安裝在車輛上的充電裝置，通常安裝在車輛底盤下面，里面也有一個(gè)線圈。消費(fèi)者需要做的就是把車停好，使得VA和GA上的兩個(gè)線圈按照規(guī)定對(duì)齊(在一定范圍內(nèi)對(duì)齊即可)。J2954規(guī)定的通用頻段為85kHz(81.39-90kHz)，并且按照功率等級(jí)將無線充電分為四個(gè)等級(jí)：3.7kW(WPT 1)、7.7kW(WPT 2)、11kW(WPT 3)和22kW(WPT 4)。

電動(dòng)汽車將要實(shí)現(xiàn)無線充電技術(shù)：測試系統(tǒng)磁場極限

SAE J2954團(tuán)對(duì)跟美國能源部下屬實(shí)驗(yàn)室(愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室、阿貢國家實(shí)驗(yàn)室等)一起合作 開發(fā)了分別用于臺(tái)架(bench)和整車(full vehicle)的安全、性能測試方法(圖3)，用于測試系統(tǒng)的磁場極限、功率傳輸性能和安全等級(jí)(ICNIRP磁場等級(jí)和溫度極限)等。

電動(dòng)汽車將要實(shí)現(xiàn)無線充電技術(shù)：測試收集數(shù)據(jù)

需要注意的是，2016年5月SAE發(fā)布的這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)屬于SAE TIR J2954，TIR=Technical Information Report，因此該版本目前還更接近于技術(shù)信息的報(bào)告，其中所規(guī)定的要求，例如頻段、主要參數(shù)、測試步驟等會(huì)在后續(xù)的開發(fā)研究中將進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。TIR J2954目前僅考慮車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)下的無線充電，根據(jù)將來業(yè)界的反饋，可能會(huì)考慮動(dòng)態(tài)過程中的無線充電。在進(jìn)一步通過臺(tái)架和整車的測試收集數(shù)據(jù)之后，WPT工作組計(jì)劃在2018年完成最終的標(biāo)準(zhǔn)化工作，為即將到來的無線充電電動(dòng)汽車做好準(zhǔn)備。

就在今年1月份，在德國奧迪舉辦的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議上，來自世界各地的整車制造商、一級(jí)供應(yīng)商和技術(shù)服務(wù)商的各方代表在一些關(guān)鍵技術(shù)上達(dá)成了一致，這對(duì)電動(dòng)汽車無線充電標(biāo)準(zhǔn)的最終建立和實(shí)施無疑是一個(gè)好消息。