汽車無線充電，還能講出新故事？

新能源汽車發(fā)展如火如荼，補能問題也成為被業(yè)界充分關(guān)注的問題之一。當(dāng)大家在爭議超充與換電孰優(yōu)孰劣之時，新能源汽車充電是否還有“Plan C”？

或許受到智能手機無線充電的影響，汽車無線充電也成為工程師們攻克的技術(shù)之一。據(jù)媒體報道，不久前，汽車無線充電技術(shù)得到突破性研究，有研發(fā)團(tuán)隊稱無線充電板能夠以100kW的輸出功率向汽車傳輸電力，可以在20min內(nèi)將電池充電狀態(tài)提高50%。

當(dāng)然，汽車無線充電技術(shù)并非新技術(shù)，伴隨著新能源汽車的崛起，多方勢力就已經(jīng)針對無線充電探索多時，其中不乏BBA、沃爾沃以及國內(nèi)各車企的身影。

整體來看，汽車無線充電技術(shù)依舊處于早期階段，不少地方政府也借此探索未來交通的更大可能性，不過受制于成本、功率以及基礎(chǔ)設(shè)施等因素，汽車無線充電技術(shù)大面積商業(yè)化，還需要破除多重困難。關(guān)于汽車無線充電的新故事，還不太好講。

充電功率依舊是一道坎

眾所周知，無線充電在手機行業(yè)并不是什么新鮮事。汽車無線充電并未如手機充電那般普及，但是早已吸引眾多企業(yè)對這項技術(shù)垂涎欲滴。

整體來說，主流無線充電有4種方式：電磁感應(yīng)、磁場共振、電場耦合、無線電波。其中，手機和電動汽車主要采用的是電磁感應(yīng)和磁場共振兩種方式。

其中，電磁感應(yīng)式無線充電利用的是電生磁、磁生電的電磁感應(yīng)原理，充電效率高，但有效充電距離短，并且對充電位置要求也比較嚴(yán)格。相對而言，磁場共振式無線充電位置要求偏低，充電距離也較長，可支持?jǐn)?shù)厘米至數(shù)米，但充電效率稍遜于前者。

因此，在無線充電技術(shù)探索初期，車企對電磁感應(yīng)無線充電技術(shù)較為青睞，代表企業(yè)有寶馬、戴姆勒等整車企業(yè)。而之后，磁場共振無線充電技術(shù)逐步被推崇，代表企業(yè)有而高通、WiTricity等系統(tǒng)供應(yīng)商。

早在2014年7月，寶馬與戴姆勒（現(xiàn)梅賽德斯-奔馳）宣布簽署合作協(xié)議，共同研發(fā)用于電動汽車的無線充電技術(shù)。2018年，寶馬開始生產(chǎn)無線充電系統(tǒng)，并將其作為5系插混版車型的選配裝置，其額定充電功率為3.2kW，能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)85％，可在3.5小時內(nèi)充滿電。

2021年，沃爾沃在瑞典采用XC40純電版出租車開啟無線充電實驗。沃爾沃專門在瑞典哥德堡市區(qū)設(shè)置了多個試驗區(qū)，充電車輛只需停在嵌入道路中的無線充電裝置上，即可自動啟動充電功能。沃爾沃方面表示，其無線充電功率可達(dá)40kW，充電30分鐘就能行駛100公里。

在汽車無線充電領(lǐng)域，我國也一直走在行業(yè)前列。2015年，南方電網(wǎng)廣西電力科學(xué)研究院建成國內(nèi)首條電動汽車無線充電測試車道。2018年，上汽榮威推出首輛實現(xiàn)無線充電的純電動車型。一汽紅旗在2020年推出了支持無線充電技術(shù)的紅旗E-HS9。2023年3月，上汽智己正式落地旗下首個11kW大功率整車智能無線充電方案。

還有特斯拉，也是無線充電領(lǐng)域的探索者之一。2023年6月，特斯拉收購Wiferion花費了7600萬美元，并將其更名為Tesla Engineering Germany GmbH，計劃借此以低成本方式撬動無線充電。而此前，特斯拉CEO馬斯克對無線充電持否定態(tài)度，并抨擊無線充電“低能低效”，如今又稱其前景廣闊。

當(dāng)然，還有豐田、本田、日產(chǎn)、通用汽車等多家車企也在研發(fā)無線充電技術(shù)。

雖然多方在無線充電領(lǐng)域進(jìn)行了長期的探索，但是汽車無線充電技術(shù)還遠(yuǎn)未成氣候，制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素就是功率。以紅旗E-HS9為例，其配備的無線充電技術(shù)擁有10kW的最大輸出功率，僅比慢充樁7kW功率高一點，而有的車型只能實現(xiàn)3.2kW的系統(tǒng)充電功率。也就是說，這樣的充電效率，毫無便利性可言。

當(dāng)然，如果無線充電的功率得到提升，或許又將是另外一番情況。比如，正如文章開頭所表述，有研發(fā)團(tuán)隊已經(jīng)實現(xiàn)實現(xiàn)100kW的輸出功率，這也就意味著，如果真正能做到這樣的輸出功率，理論上1小時左右便可將車輛充滿電。盡管依舊難以與超充樁相比，但是也不失為一種補能方式的新選擇。

無線充電商業(yè)化還有多遠(yuǎn)？

從使用場景上來看，汽車無線充電技術(shù)最大的優(yōu)勢便是減少人工操作步驟。相比有線充電，車主需要進(jìn)行停車、下車、取槍、插入充電等一系列操作，面對第三方充電樁還要填寫各類信息，相對而言過程較為繁瑣。

而無線充電的場景便十分簡潔，駕駛?cè)藛T停好車輛之后，設(shè)備便自動感應(yīng)，隨后就進(jìn)行無線充電，車輛滿電之后車輛直接駛離，車主無需進(jìn)行更多的操作。從使用體驗上來看，也會給人帶來使用電動汽車的高級感。

汽車無線充電為何會備受企業(yè)和供應(yīng)商的重視？從發(fā)展的眼光來看，無人駕駛時代的到來，或許也是無線充電技術(shù)大發(fā)展的時候。汽車真正做到無人駕駛，便需要無線充電這樣的充電形式，擺脫充電電纜的束縛。

因此，有不少充電供應(yīng)商便十分看好無線充電技術(shù)的發(fā)展前景。德國巨頭西門子就預(yù)計，到2028年，歐洲和北美的電動汽車無線充電市場規(guī)模將達(dá)到20億美元。為此，早在2022年6月，西門子投資2500萬美元，獲得無線充電供應(yīng)商WiTricity公司少數(shù)股權(quán)，推動無線充電系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)。

西門子方面認(rèn)為，未來電動汽車無線充電將成為主流。除了讓充電變得更加便利，無線充電也是實現(xiàn)無人駕駛的必要條件之一。如果真的想大規(guī)模推出自動駕駛汽車，無線充電技術(shù)不可或缺。這是進(jìn)入自動駕駛世界的重要一步。

當(dāng)然，前景很美好，現(xiàn)實卻骨感。當(dāng)前，電動汽車補能方式愈發(fā)多樣化，無線充電的前景備受期待。但是，從目前來看，汽車無線充電技術(shù)依舊處于測試階段，面臨的問題還有很多，例如成本高、充電慢、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、商業(yè)化進(jìn)展緩慢等。

充電效率問題便是攔路虎之一。比如，我們在前述紅旗E-HS9就針對效率問題進(jìn)行探討，無線充電效率低下備受詬病。目前，電動汽車無線充電的效率要比有線充電效率低，原因在于無線傳輸過程中存在能量損失。

從成本角度來看，汽車無線充電還需進(jìn)一步下壓。無線充電對基礎(chǔ)設(shè)施的要求較高，充電部件一般鋪設(shè)在地面，這樣便會涉及地面改造等問題，建設(shè)成本必然會高于普通充電樁的成本。此外，無線充電技術(shù)在推廣前期，產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，相關(guān)零部件的成本也會高企，甚至?xí)峭裙β氏录矣媒涣鞒潆姌秲r格的數(shù)倍。

比如，英國公交運營商FirstBus在推進(jìn)車隊電動化的過程中，有考慮過采用無線充電技術(shù)。但是，經(jīng)過考察之后發(fā)現(xiàn)，每個地面充電板供應(yīng)商報價7萬英鎊。此外，無線充電道路建設(shè)造價也高企，比如，瑞典1.6公里無線充電道路的造價大約為1250萬美元。

當(dāng)然，安全性問題也可能會是制約無線充電技術(shù)的問題之一。從對人體影響角度來看，無線充電并非大礙。工信部公布的《無線充電（電力傳輸）設(shè)備無線電管理暫行規(guī)定（征求意見稿）》中表明，19—21kHz、79—90kHz的頻譜為無線充電汽車專用。相關(guān)研究表明，只有充電功率超過20kW，且人體與充電底座近距離接觸，才可能對身體有一定影響。但是，這也需要各方不斷進(jìn)行安全性普及，才有可能得到消費者的認(rèn)可。

無論汽車無線充電技術(shù)的實用性如何，使用場景如何便捷，要想實現(xiàn)大范圍商用依舊還有很長的路要走。走出實驗室，落實到生活實處，汽車無線充電道阻且長。

充電機器人，或許更勝一籌

當(dāng)各方在大力探索汽車無線充電技術(shù)之時，“充電機器人”概念也悄然而生。無線充電要解決的痛點表示用戶充電便捷性的問題，在未來與無人駕駛理念相輔相成。但是，通往羅馬的路不止一條。

因此，“充電機器人”也開始成為汽車智能充電環(huán)節(jié)中的一個補充。不久前，北京城市副中心建設(shè)國家綠色發(fā)展示范區(qū)新型電力系統(tǒng)實驗基地，就推出公交全自動充電機器人，可為電動公交車充電。

電動公交車進(jìn)入充電站后，視覺系統(tǒng)捕捉車輛到位信息，后臺調(diào)度系統(tǒng)隨即給機器人下發(fā)充電任務(wù)，在尋路系統(tǒng)和行走機構(gòu)的輔助下，機器人自動行駛到充電工位、自動抓取充電槍，利用視覺定位技術(shù)識別電動車輛充電口位置，進(jìn)行自動充電操作。

當(dāng)然，車企也開始看到“充電機器人”的優(yōu)勢。2023年上海車展，路特斯發(fā)布了一款閃充機器人。當(dāng)車輛需要充電時，機器人可以伸出機械臂，自動將充電槍插入車輛充電孔，結(jié)束充電后還能自行拔槍，完成車輛啟動充電到結(jié)束的全過程。

相比之下，充電機器人不僅具備無線充電的便捷性，同時也可以解決無線充電的功率限制問題，用戶同樣可以在不下車的情況下，享受超充帶來的快感。當(dāng)然，充電機器人也會涉及成本以及定位、避障等智能化問題。

總結(jié)：新能源汽車補能問題，一直是產(chǎn)業(yè)各方十分重視的問題。當(dāng)下，超充方案與換電方案，是最為主流的兩種方案。從理論上來看，這兩種方案做到一定程度，就足以滿足用戶的補能需求。當(dāng)然，事物總是向前發(fā)展，或許隨著無人駕駛時代的到來，無線充電、充電機器人或許會迎來新的機會，講出新的故事。