中國(guó)電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)格局

中國(guó)電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)格局

1 中國(guó)電動(dòng)汽車無(wú)線充電設(shè)備制造商、車企及研究機(jī)構(gòu)

我國(guó)在無(wú)線充電技術(shù)商用探索中一直和世界保持著同步，主要是設(shè)備廠商直接與車企合作共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)主流車企如上汽集團(tuán)、一汽紅旗、北汽新能源、長(zhǎng)安汽車、東風(fēng)汽車、廣汽集團(tuán)、吉利汽車、長(zhǎng)城汽車等均在無(wú)線充電領(lǐng)域進(jìn)行了裝車嘗試和技術(shù)積累。以中國(guó)科學(xué)院電工所、中國(guó)電力科學(xué)研究院、清華大學(xué)、重慶大學(xué)、東南大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)為代表的國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和高校已經(jīng)在無(wú)線充電理論和樣機(jī)領(lǐng)域有十幾年的積累，培養(yǎng)了一批該領(lǐng)域?qū)Ｓ腥瞬?。以中興新能源汽車、華為等為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)，在產(chǎn)品化研發(fā)方面持續(xù)投入，為無(wú)線充電的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在上下游產(chǎn)業(yè)鏈共同推動(dòng)下，電動(dòng)汽車無(wú)線充電規(guī)模應(yīng)用“蓄勢(shì)待發(fā)”。

1.1 中國(guó)電動(dòng)汽車無(wú)線充電主要企業(yè)

1.1.1中興新能源汽車有限責(zé)任公司(ZXNE)

ZXNE是中興通訊集團(tuán)旗下的全資子公司，于2014年獨(dú)立研發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源汽車用大功率無(wú)線充電系列產(chǎn)品，涵蓋大功率無(wú)線充電、運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、停車/充電融合等全系列產(chǎn)品及完整解決方案，產(chǎn)品功率等級(jí)覆蓋3.3～60 kW。完成國(guó)內(nèi)最多的無(wú)線充電乘用車(7 kW)及商用車(30 kW)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)示范，運(yùn)營(yíng)里程超過(guò)70萬(wàn)km。2019年完成第3代電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)品研制，具有互操作性，具備異物檢測(cè)、生物檢測(cè)及對(duì)齊引導(dǎo)等輔助功能。

ZXNE擁有專利150余項(xiàng)，是國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位。在2019年初建設(shè)完成了符合車規(guī)IATF16949的無(wú)線充電生產(chǎn)線。

1.1.2華為技術(shù)有限公司

華為技術(shù)有限公司自主研發(fā)了四代無(wú)線充電系統(tǒng)，出具備異物檢測(cè)、生物檢測(cè)和位置檢測(cè)輔助功能。輸入功率等級(jí)有7.7 kW和11 kW，輸出電壓兼容高/低壓平臺(tái)。11 kW的地面端具備對(duì)9種不同功率和離地高度等級(jí)接收段的兼容能力。擁有無(wú)線充電相關(guān)專利70多個(gè)，其中核心技術(shù)專利30多個(gè)，是國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位。

1.1.3萬(wàn)安億創(chuàng)(Vie)

浙江萬(wàn)安億創(chuàng)電子科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱萬(wàn)安億創(chuàng))是萬(wàn)安集團(tuán)旗下萬(wàn)安科技的全資子公司，專注電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，已研發(fā)出覆蓋3/7/11 kW功率段的無(wú)線充電系統(tǒng)，集成異物檢測(cè)、生物檢測(cè)及自動(dòng)導(dǎo)引等輔助功能。擁有授權(quán)專利20余項(xiàng)、受理專利20余項(xiàng)，是國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位。

1.1.4中惠創(chuàng)智(Zonecharge)

成立于2015年7月，致力于無(wú)線供電技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化運(yùn)營(yíng)。擁有3.7、7.7、11、22、30 kW等多功率段雙模(有線+無(wú)線)智能充電樁產(chǎn)品。公司目前已申請(qǐng)200余項(xiàng)專利，授權(quán)專利100余項(xiàng)。是國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位。

1.1.5北京有感科技有限責(zé)任公司(INVISPOWER)

有感科技(INVISPOWER)已基于自主核心技術(shù)開(kāi)發(fā)了全新一代電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)，功率等級(jí)覆蓋3.3～30 kW，配備了高性價(jià)比的主動(dòng)安全檢測(cè)裝置。公司目前已擁有150余項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心專利技術(shù)。公司在江蘇南通建設(shè)了專業(yè)的新能源汽車無(wú)線充電制造基地，制造基地已通過(guò)IATF16949標(biāo)準(zhǔn)體系認(rèn)證。

1.1.6廈門(mén)新頁(yè)科技有限公司(NewLeaf)

廈門(mén)新頁(yè)科技有限公司(NewLeaf)于2014年10月創(chuàng)立，在電動(dòng)汽車無(wú)線充電領(lǐng)域已經(jīng)申請(qǐng)專利146項(xiàng)，獲得授權(quán)專利109項(xiàng)。已研發(fā)出2、3.3、6.6、30 kW的電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)，研制出智能充電機(jī)(有線+無(wú)線)并示范運(yùn)行。牽頭起草中電聯(lián)《純電動(dòng)場(chǎng)(廠)內(nèi)車輛無(wú)線充電系統(tǒng)技術(shù)條件》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.7安潔無(wú)線科技(蘇州)有限公司

安潔無(wú)線科技(蘇州)有限公司于2018年3月成立，是安潔科技的控股子公司。公司專注于7～11 kW無(wú)線充電系統(tǒng)的應(yīng)用化、量產(chǎn)化。公司已經(jīng)提交專利申請(qǐng)34項(xiàng)，獲得實(shí)用新型授權(quán)6項(xiàng)。

1.2 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車主要研究機(jī)構(gòu)

1.2.1中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司

中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)電科院)是能源行業(yè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)化工作組秘書(shū)處單位，也是全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(IEC/ TC77國(guó)內(nèi)歸口)及其A分會(huì)與C分會(huì)的秘書(shū)處單位。在“十二五”期間先后承擔(dān)了國(guó)家電網(wǎng)公司“中短程無(wú)線電力傳輸技術(shù)及安全標(biāo)準(zhǔn)研究”、“在線監(jiān)測(cè)設(shè)備共振磁耦合無(wú)線供電技術(shù)研究及電源研制”等項(xiàng)目的研究工作，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了六組百瓦級(jí)電磁共振式無(wú)線充電試驗(yàn)系統(tǒng)，其諧振頻率分別為150 MHz、250 MHz、500 MHz、1 MHz、2 MHz和4 MHz，深入研究了不同頻率不同距離無(wú)線充電的電磁、功率及效率特性。

無(wú)線電能傳輸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了完善的無(wú)線充電試驗(yàn)平臺(tái)，包括磁傳輸特性分析和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、大功率高頻逆變電源研究測(cè)試平臺(tái)、電磁環(huán)境測(cè)試平臺(tái)等，擁有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、高頻和標(biāo)準(zhǔn)電源、信號(hào)發(fā)生器、瞬態(tài)功率分析儀、相放大器、三軸高斯計(jì)、電磁輻射分析儀等研究和測(cè)試設(shè)備。同時(shí)，無(wú)線電能傳輸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室是國(guó)內(nèi)首家具備電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)CNAS檢測(cè)資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室配備的六軸可程控測(cè)試平臺(tái)針對(duì)無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠模擬不同偏移、旋轉(zhuǎn)等場(chǎng)景下的測(cè)試環(huán)境。

圖1 中國(guó)電科院無(wú)線充電實(shí)驗(yàn)條件

電磁兼容實(shí)驗(yàn)室擁有1座10 m法半電波暗室、1座3 m法全電波暗室和5間屏蔽室。其中，10 m法半電波暗室歸一化場(chǎng)地衰減(NSA)達(dá)到±2.0 dB以內(nèi)，場(chǎng)地電壓駐波比(SVSWR)達(dá)到±4.0 dB實(shí)驗(yàn)室。

1.2.2中國(guó)科學(xué)院電工研究所

中國(guó)科學(xué)院電工研究所車用能源系統(tǒng)與控制技術(shù)研究部成立于2003年，主要從事電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)的理論研究與工程研發(fā)，同時(shí)也開(kāi)展電動(dòng)汽車智能化技術(shù)、動(dòng)力電池管理技術(shù)等方面的研究工作。

研制了輸出功率為3.3 kW、6.6 kW、30 kW等的系列化電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)，應(yīng)用于北汽EV150、EV200、EU260等多款車型。其中研發(fā)的3.3 kW電動(dòng)乘用車無(wú)線充電系統(tǒng)開(kāi)展了小規(guī)模示范運(yùn)行，進(jìn)行6個(gè)多月的實(shí)車跟蹤測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線充電系統(tǒng)在不同季節(jié)、不同環(huán)境下的可靠運(yùn)行。

1.2.3清華大學(xué)

清華大學(xué)電機(jī)系大容量與新型電力傳輸研究團(tuán)隊(duì)自2010年起開(kāi)始無(wú)線電能傳輸領(lǐng)域的研究，其研究涵蓋了基本傳輸理論、高頻電磁場(chǎng)分析、磁耦合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、高頻變換器、系統(tǒng)控制等方面，并開(kāi)展了面向電動(dòng)汽車等電氣化交通領(lǐng)域的無(wú)線充電應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)推廣，至今已成功研發(fā)從5 kW到30 kW的多套電動(dòng)汽車無(wú)線充電裝置，其中部分已順利進(jìn)行裝車實(shí)驗(yàn)。

清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)汽車行業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。在電動(dòng)汽車無(wú)線充電方面，圍繞無(wú)線充電最優(yōu)構(gòu)型、磁場(chǎng)設(shè)計(jì)、補(bǔ)償電路、相位控制、動(dòng)態(tài)充電、異物檢測(cè)、互換性等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展研究工作，申請(qǐng)發(fā)明專利9項(xiàng)。

1.2.4重慶大學(xué)

重慶大學(xué)無(wú)線電能傳輸技術(shù)研究所組建于2002年，團(tuán)隊(duì)一直從事無(wú)線電能傳輸技術(shù)的研究，研究方向涵蓋了系統(tǒng)建模及優(yōu)化、電磁熱綜合、系統(tǒng)控制、動(dòng)態(tài)無(wú)線充電等技術(shù)領(lǐng)域。擁有“無(wú)線電能傳輸技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心(國(guó)家級(jí))”、“中國(guó)—新西蘭無(wú)線電能傳輸技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心”(市級(jí))?！盁o(wú)線電能傳輸技術(shù)重慶市工程研究中心”等科研基地。在國(guó)際國(guó)內(nèi)重要刊物上發(fā)表高水平論文200余篇，受理與授權(quán)國(guó)家專利近200余項(xiàng)，出版“無(wú)線電能傳輸技術(shù)與應(yīng)用”專著1部。

1.2.5東南大學(xué)

東南大學(xué)無(wú)線電能傳輸技術(shù)團(tuán)隊(duì)自2006年來(lái)一直從事電動(dòng)汽車無(wú)線充電領(lǐng)域的研究工作，在電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)的傳輸理論與建模、無(wú)線充電系統(tǒng)空間電磁場(chǎng)分析與優(yōu)化、無(wú)線充電系統(tǒng)電磁屏蔽分析、高效磁場(chǎng)聚能分析、電磁兼容能力與可靠性技術(shù)、高性能電力電子變換器、高效磁耦合機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)的工程應(yīng)用等方面研究。申請(qǐng)發(fā)明專利80余項(xiàng)。2012年研制出磁諧振式無(wú)線充電的純電動(dòng)汽車，2018年在蘇州同里參與設(shè)計(jì)、建設(shè)了世界首條具備電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電功能的“三合一”電子公路。

1.2.6哈爾濱工業(yè)大學(xué)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)無(wú)線電能傳輸技術(shù)研究所自2006年開(kāi)始無(wú)線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域研究，目前重點(diǎn)在電動(dòng)汽車移動(dòng)式動(dòng)態(tài)無(wú)線供電技術(shù)，以及非移動(dòng)式靜態(tài)無(wú)線充電技術(shù)。

1.2.7天津工業(yè)大學(xué)

天津工業(yè)大學(xué)無(wú)線電能傳輸技術(shù)中心自2006年開(kāi)始，以無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)電磁場(chǎng)建模、計(jì)算、設(shè)計(jì)與優(yōu)化為特色，重點(diǎn)開(kāi)展大功率無(wú)線充電、高距徑比輸電、動(dòng)態(tài)充電等技術(shù)問(wèn)題與應(yīng)用技術(shù)研究。

2 中國(guó)電動(dòng)汽車無(wú)線充電商業(yè)化應(yīng)用與市場(chǎng)發(fā)展情況

我國(guó)高度重視電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用，大部分主流車廠對(duì)無(wú)線充電系統(tǒng)進(jìn)行了前瞻研究，并進(jìn)行了技術(shù)應(yīng)用示范。從2014年開(kāi)始，全國(guó)共部署了十幾條商用車無(wú)線充電示范線。2016年初建立了首條乘用車移動(dòng)式無(wú)線充電示范道路。

2.1 商用車無(wú)線充電應(yīng)用發(fā)展情況

2012年6月，中興新能源就研制出無(wú)線充電第一代樣機(jī)。2014年推出“智慧無(wú)線充電”，重點(diǎn)應(yīng)用到城市公交大巴。先后在鄭州、成都、襄陽(yáng)、張家口、大理、麗江、貴陽(yáng)、長(zhǎng)春、惠東等全國(guó)30多個(gè)城市開(kāi)通了無(wú)線充電公交線路。

2014年9月17日，中興與東風(fēng)合作的國(guó)內(nèi)首條大功率無(wú)線充電公交商用示范線在湖北襄陽(yáng)啟動(dòng)。

2.2 乘用車無(wú)線充電應(yīng)用發(fā)展情況

2018年4月23日，上汽榮威在北京發(fā)布了電動(dòng)SUV Marvel X，搭載AR導(dǎo)航+無(wú)人泊車+無(wú)線充電，是世界上第一臺(tái)搭載無(wú)線充電系統(tǒng)的純電動(dòng)量產(chǎn)車。

圖3 國(guó)內(nèi)首條商用車無(wú)線充電示范線

圖4 上汽榮威MARVEL X發(fā)布會(huì)中無(wú)線充電介紹

2019上海國(guó)際車展上，廣汽新能源推出的全新AION S展車，AION S可以選配無(wú)線充電裝置，充電功率達(dá)到11 kW。

圖5 廣汽AION S無(wú)線充電展示車

2019年上海車展上，北汽展示了一款配置了無(wú)線充電的樣車，輸出功率為6.6 kW。

圖6 北汽無(wú)線充電后裝樣機(jī)

2.3 動(dòng)態(tài)無(wú)線充電應(yīng)用發(fā)展情況

廣西電力科學(xué)研究院于2012年開(kāi)始研究無(wú)線充電，與重慶大學(xué)合作于2016年5月建成了一條33 m的電動(dòng)汽車移動(dòng)式無(wú)線充電實(shí)驗(yàn)路段。該路段可以實(shí)現(xiàn)一輛移動(dòng)中的模型電動(dòng)車輛無(wú)線充電。其供電端采用長(zhǎng)直導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。

圖7 國(guó)內(nèi)首條動(dòng)態(tài)無(wú)線充電示范線

2016年1月，中國(guó)電力科學(xué)研究院建設(shè)了電動(dòng)汽車無(wú)線充電示范線。實(shí)驗(yàn)路段長(zhǎng)度181 m，移動(dòng)式無(wú)線充電功率為20 kW，轉(zhuǎn)化率達(dá)80%，磁場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)27 μT，行駛速度可超過(guò)60 km/h。

圖8 中國(guó)電科院動(dòng)態(tài)無(wú)線充電示范線

2018年，江蘇省電力公司牽頭，東南大學(xué)、重慶大學(xué)等單位參與研發(fā)的集光伏公路、無(wú)線充電和無(wú)人駕駛?cè)?xiàng)技術(shù)融合應(yīng)用的“三合一”電子公路在蘇州市建成?！叭弦弧彪娮庸啡L(zhǎng)約500 m，寬3.5 m，動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)采用了磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸技術(shù)，動(dòng)態(tài)充電效率達(dá)85%。

3 中國(guó)電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀小結(jié)

目前，國(guó)內(nèi)無(wú)線充電的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)建立，初步確定了無(wú)線充電系統(tǒng)技術(shù)體系，無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)在電動(dòng)汽車上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程已經(jīng)邁過(guò)積累期，正處于市場(chǎng)探索期。無(wú)線充電互操作標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品性能要求將逐步完善，無(wú)線充電系統(tǒng)產(chǎn)品化正在逐漸成熟，將率先在電動(dòng)汽車中高端車型和私人場(chǎng)所中得到應(yīng)有，同時(shí)，在場(chǎng)(廠)內(nèi)電動(dòng)汽車無(wú)線充電、立體停車庫(kù)等領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始推廣。

在技術(shù)體系方面，國(guó)內(nèi)相對(duì)國(guó)際有一定的差距。從系統(tǒng)功能細(xì)分來(lái)看，技術(shù)方面差距主要體現(xiàn)在輔助功能的原始技術(shù)方案層面，主要原因是在異物檢測(cè)、活物檢測(cè)以及引導(dǎo)對(duì)齊的技術(shù)研究起步相對(duì)較晚。而在功率傳輸、通信及控制等方面，國(guó)內(nèi)外技術(shù)基本同步，在技術(shù)方案存在較大差異化的情況下，能夠在系統(tǒng)關(guān)鍵指標(biāo)(系統(tǒng)效率、功率因數(shù)、滿功率充電范圍、EMF等)方面保持與國(guó)際基本一致。

在標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面，國(guó)內(nèi)相對(duì)國(guó)外有6～9個(gè)月的滯后，這是由于關(guān)鍵的互操作性涉及的系統(tǒng)技術(shù)方案層面存在較大的差異化，需要在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行大量的測(cè)試及驗(yàn)證工作。在中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)以及中國(guó)汽車技術(shù)研究中心的組織下，國(guó)內(nèi)的設(shè)備制造商、車企以及研究機(jī)構(gòu)正在積極推動(dòng)相關(guān)測(cè)試驗(yàn)證工作，以支持標(biāo)準(zhǔn)體系的不斷完善。

在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面，國(guó)內(nèi)也相對(duì)滯后一年左右時(shí)間。但根據(jù)目前國(guó)內(nèi)車企的規(guī)劃，在2022年以后將有相關(guān)車型投入市場(chǎng)，在量產(chǎn)時(shí)間點(diǎn)方面與國(guó)外基本同步。

作為未來(lái)靈活的充電方式，我國(guó)針對(duì)電動(dòng)汽車無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)進(jìn)行前期探索很有必要。隨著該技術(shù)的不斷完善，同時(shí)結(jié)合中國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)，其在電動(dòng)汽車智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)方而的應(yīng)用必將大大推動(dòng)電動(dòng)汽車的大規(guī)模應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)化成熟之前，立體車庫(kù)、專用場(chǎng)站、示范試點(diǎn)等無(wú)線充電項(xiàng)目可得以發(fā)展。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，滿足電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)互操作性，是電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)在公共領(lǐng)域普及應(yīng)用的關(guān)鍵。