电动车的无线充电

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1893年，伊龙-马斯克的偶像尼古拉斯-特斯拉，在那一届芝加哥世博会上，向人们展示了一个没有任何电源的闪闪发亮的荧光照明灯。

没错，这是人类第一次实现了无线电能传输。

1894年，还是尼古拉斯-特斯拉，爱迪生“一生的敌人”、交流电的发明者、疯狂的科学怪才，在纽约第五大道35号的实验室，用无线传输电能的方式，点亮了一盏白炽灯。

随后，更加狂野的想法，在尼古拉斯-特斯拉的脑海中疯狂生长，终于，他在纽约长岛建造了令人瞠目结舌的“沃登克里弗塔”。

尼古拉斯-特斯拉，将地球的电离层与地表视为电容器的两个极板，通过径向电磁波振荡在其间建立起频率约为8Hz的低频共振场。简而言之，就是要建立起一张覆盖全球的无线电能传输网络。

“沃登克里弗塔”是尼古拉斯-特斯拉将生产出来的电能主要的全球无线电能传输网络的核心节点。

遗憾的是，由于缺乏资金的支持，科学家尼古拉斯-特斯拉的疯狂之举，未能得以实现。但他给人类，深深地植入了一个快捷与合理利用电能的梦想。

110年之后，他的信徒伊龙-马斯克，沿着他所指引的道路奋勇前进，一家名为“特斯拉”的公司横空出世，并最终将这个世界带向了电动车的时代。

所有人都开始意识到，人类利用电能的方式，从此时此刻起，将会发生翻天覆地的变化。

2018年12月31日，全球新能源车保有量突破500万辆后。

2019年第一季度，全球销量继续强劲，接近50万辆；在中国乘用车市场正式进入负增长的大背景下，1-4月新能源车销量同比增长83%。

在这样的背景之下，尼古拉斯-特斯拉曾经的电能无线传输的梦想，开始在很多人的心中复苏——电动车的无线充电，是梦想的起点。

一

电动车无线充电主要运用电磁感应或磁场共振技术，在车辆底盘安装“接收板”（car pad），地上安装和电网连接的“发射板”(floor pad)，通过两块板接近，电磁场近场相互耦合或谐振，实现电能传输。

这样做的好处一目了然。

省掉了人手动插拨充电插头的动作，规避了人和车或者充电桩触碰的安全风险，也减少了导线的磨损，规避了雨天漏电的问题。

此外，“无线”的停车位更干净整洁，利用率更高，因为无线充电设备安装在地面或者埋入地下，相同的建设面积，可植入的充电设备的数量更多。

不管是静态还是动态的无线充电，都提高了充电的便利性和用户体验。

静态无线充电，是指停车即充电，解决“忘记插电星人”的问题。动态无线充电通过在道路下面铺设的无线充电系统实现车辆边行驶边充电。就像是一边插着手机充电线一边玩手机，再也不用担心续航里程的问题。

市场研究机构Allied Market Research (AMR)对未来市场发展给出了积极的预测：全球电动汽车无线充电市场规模从2017年2.2千万美元，预计到2025年增长至14亿美元。

奔驰、宝马、奥迪、保时捷等豪华车企相继提供无线充电选装配置包。

2019年的上海国际车展，中国汽车自主品牌广汽的电动车展位上，出现了无线充电技术，现场对展车进行无线充电。

尽管无线充电技术很酷，且用户体验很好，但真正买单选装无线充电前装配置的人数少得可怜，似乎是汽车电气化大市场中的一个边缘产品。这是为什么呢？

二

电动车无线充电主要的尴尬是什么呢？解决方案是首当其冲的问题。

最初的技术限制在于充电速度和电能转换效率。

用功率来衡量充电速度的话，最早推出无线充电选装包的量产车宝马530e是3.2kw，电能转换效率85%；这两个指标，在奥迪车上的表现据说是3.6kw，90%。

这个水平的充电功率，决定了无线充电只能用在电池容量较小的PHEV上。电能转化效率低于插电慢充的转换效率，意味着充满同样的电池，需要付出更多的电费。

无线充电器通过电磁感应或电磁共振的传输范围有一定距离限制，这种限制一方面使得设备成本高。

另一方面，为了克服上述问题，解决方案是通过车载摄像头画面给驾驶员停车提供指导，将车底部的感应板和车库地板上的充电板对准。这样的操作，和手动插插头比，似乎很难说会方便更多。

价格也是一个问题。

北美无线充电的领头羊Plugless为特斯拉、宝马i3和日产leaf提供的后装无线充电产品，充电功率为3.6kw和7.2kw，价格为6000美元和13000美元。

能接受高成本的无人充电选装包的PHEV的购买群体，还能拥有能安装充电设备的私人车位，范围不得不缩小到豪车PHEV。

如果这批人还比较担心电磁辐射，或者对不小心出现在充电场之间的小猫小狗的遭遇担忧，目标人群就会少之更少了。

如此价位的产品，输电板跟电网连接的电线随意拖散在地面上，不仅不够干净整洁，户外车位的话，雨雪天还是不敢冒险使用。

这些现实的问题，都在阻碍着电动车无线充电的梦想照进现实。

三

当然，人类技术的进步从来就没有停止过。

经过全球范围内的高等学校和科研院所和主要供应商的不断努力，现阶段无线充电技术的系统性能、充电速度、电能转换效率已经和插电慢充相当。

在转化率上，插电慢充的电能转换效率是95%左右，无线充电也已经能做到90%水平。

在充电功率上，也逐渐从3kw水平，提高到7kw, 11kw, 22kw水平。2019年底要上市的保时捷Taycan的无线充电设备功率达到11kw，上海车展亮相的广汽Aion S对外发布的也是11kw。

车辆停放的位置、车底盘距离地面高度的限制也放宽了。无线充电配置供应商宣称能覆盖各类车型，包括底盘较高的SUV。

控制技术也不断优化，当有异物(具有金属部分)出现在WPT充电系统的线圈之间时，会采取适当措施以防止过热事件的发生。

异物干扰、生物监测等方面都有较为成熟的解决方案。小猫和小狗们，理应得到更多的关爱。

当然了，成本是与规模成反比的。某国内设备供应商说，如果装机量能达到3万台，单套无线充电设备的成本能降到1万人民币左右。

2019年，除了豪华品牌车企以外，广汽、北汽、长安等国内大厂，也纷纷宣布在旗下电动车型上配备无线充电功能。越来越多的主机厂进入，更多的车型配备，最终会进一步降低成本。

宝马530e无线充电设备的供应商WiTricity，已经放弃了医疗设备、消费电子其他行业的无线充电业务，All in聚焦到电动汽车的无线充电。他们也清晰地看到中国市场的前景，落地中国，通过与TIER1、主机厂合作的方式进入中国市场。

任何一个产业的发展，都是标准先行的，电动车无线充电产业，尤其是如此。

充电桩行业的发展，已经给出了惨痛的教训。不同于充电桩接口各行其道，国标接口7孔，美标接口5孔，两者不兼容，无法在对方的充电桩上使用，而采用国标的企业充电接口在参数上也不同。

无线充电非常有潜力在产业发展的初期就统一标准。最终实现互联互通，使得不分汽车品牌，只要有无线充电功能，在任意无线充电停车位上都能使用。

2018年，美国汽车工程师协会发布了第一个无线充电方面的行业标准。

2019年初，WiTricity协议收购高通旗下做无线充电的Halo公司“一定的技术平台和IP资产”，高通Halo也将成为WiTricity的少数股东之一。两大无线充电玩家的合并，更有利于提高统一标准的速度。

在中国方面，由国内行业协会、通讯、充电、整车行业的企业共同参与，已经完成了四个标准的编制。

预计到2020年，国内无线充电技术路线和互联互通标准会全部完工颁布，2022年将颁布无线充电设施标准。

四

在这样的背景之下，关于电动车无线充电的应用和落地探索，开始在各个方面推进。

想象的空间非常大。

届时，除了私人停车位的场景之外，无人充电的应用场景还包括：

1.运营方跨界和共享出行平台、出租车车队合作；

2.与智慧城市以及能源企业互联互动，连接电动车成为智能电网的重要节点；

3.与机器人出租车、机器人送货车的运营方合作，将无人充电和自动泊车的结合。

当然，铺设具有无线充电功能的路面或者停车位基础设施需要大量的公共和私人投资，需要各个方面的协作。

但是，全球范围的尝试，已经如火如荼地开展起来了。

北欧国家一直在电动化探索上走在前面，在瑞典Gotland城市中心和机场的线路上，已经完成招标，将对其中1英里路段进行智能改造，使电动汽车、卡车、公共汽车能够实现动态无线充电，项目预算为千万美元级别。

芬兰电力公司Fortum与无线充电系统供应商Momentum Dynamics，计划在挪威首都奥斯陆出租车经常等客的区域，安装最大75kw的感应充电设备，节约出租车司机专程找充电桩充电的时间，推动出租车电气化。

2019年4月，中国的国家能源局牵头多部委联手推广商业充电，也将无线充电纳入重点项目名单，并提出加快推进先进技术研发，包括无线充电以及智能充电的推广，并在重点区域和城市开展充电设施与电网互动。

2019年3月，国家电网在天津的智慧能源小镇试点，计划利用先进的建筑及能源技术，实现所需能源100%自产；电动汽车无线充电和“一拖多”充电系统，能提供多种便捷充电模式。

2018年10月，世界首条“三合一”公路在江苏同里亮相，国家电网和中惠创智合作的500米试验路段，可以实现路面光伏发电、动态无线充电以及无人驾驶，为未来的能源使用方式和城市面貌提供参考。

当然了，最具想象力的还是雄安。根据规划，通过技术创新，电动汽车与整个能源体系能协调互动，无线充电技术真正实现电动汽车充电“车停人走”，一键智能充放电技术还能让车成为储能工具，车在电价低谷时充电，在用电高峰反向放电给电网，成为车主的“小金库”。

雄安作为要新建的创新“未来城市”，将最有可能出现最早的公里级动态无线充电道路。

听着很美好，是吧？

五

那么，电动车的无线充电，到底什么时候会成为现实呢？

无线充电行业，在目前有一个比较乐观的预期，他们认为：

2019-2021年，会是该技术的“引入期”。

在这个阶段，无线充电设施处于大规模推广模式,市场占有率开始提升，设备厂商积极探索各种应用场景。无线充电的技术、规范、商业模式相对成熟。

2022-2025年，是无线充电技术的推广期。

无线充电设施在一线城市普及,逐渐向其它地区渗透。技术、规范、商业模式逐步成熟。

开始提升充电智能化、用户体验等,除了完善静态充电技术和标准，持续推广降低成本之外,动态无线充电也逐渐走进城市的生活中。

2025年以后，成熟期。

在这个阶段，产业链打通,无线充电设施大规模生产和落地，基础设施的充电智能化程度高。无线充电成为生活不可缺少的一部分，大大的方便了人们的日常生活，也为城市服务提供了便利。

此时此刻，电动车无线充电仍是小众产品。但考虑到无线充电技术的吸引力，标准统一、适用于各品牌电动车的潜力，汽车充电和能源网络联动的可能性，以及，技术的发展会在充电速度、效率和成本方面不断进步，未来可期。

终有一天，大量的电线会从我们的生活中消失，当无线充电配置会从选装配置变为标准配置的时候，当我们回忆起充电要手动插拔插头时，会呵呵一笑：“那是电动车时代早期的事情了…”

（建约车评主编余建约、安洁无线总经理陈卫东对此文也有贡献，在此鸣谢）

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