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目前，國內(nèi)外高校、科研機構(gòu)對于電動汽車靜態(tài)無線充電系統(tǒng)的研發(fā)大多處于工程樣機階段，而各大企業(yè)側(cè)重在提供解決方案上，電動汽車無線充電技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的過程中仍有不少問題尚待解決。

電動汽車無線充電產(chǎn)品的研發(fā)應(yīng)依托最新的科研成果，加強產(chǎn)學(xué)研的有機結(jié)合，充分利用各大高校、科研機構(gòu)掌握的前沿核心技術(shù)，并發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體的作用，促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)換，這將有助于電動汽車靜態(tài)無線充電技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程。

1 國外研究成果及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

國外開展電動汽車靜態(tài)無線充電技術(shù)研究的高校、科研機構(gòu)主要有：新西蘭奧克蘭大學(xué)、韓國高等科學(xué)技術(shù)學(xué)院（KAIST）、美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）、美國猶他大學(xué)、美國密歇根大學(xué)、日本埼玉大學(xué)、東京大學(xué)等。

研究主要集中在系統(tǒng)建模與控制、磁耦合機構(gòu)、補償拓?fù)洹⒖蛊颇芰σ约半姶判孤⑵帘蔚确矫妗?/p>

其中奧克蘭大學(xué)的研究團(tuán)隊在磁耦合機構(gòu)研究方面做了大量的工作，并提出了一系列新穎的線圈結(jié)構(gòu)，有效提高了磁耦合機構(gòu)的性能，并與高通Halo公司建立了深度合作，開發(fā)了一系列產(chǎn)品；

韓國高等科學(xué)技術(shù)學(xué)院團(tuán)隊2014年在20cm傳輸距離下實現(xiàn)了6.6kW的傳輸功率，整機效率達(dá)95.57%，同年又提出大小線圈的耦合機構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的抗偏移能力，并將大小線圈應(yīng)用在5～15kW的無線充電系統(tǒng)中；

美國橡樹嶺國家實驗室繼2016年成功研發(fā)20kW的電動汽車無線充電系統(tǒng)后，在2018年又宣布實現(xiàn)了120kW的大功率無線充電系統(tǒng)，效率更是高達(dá)97%；美國密歇根大學(xué)Chris Mi教授團(tuán)隊2015年提出了應(yīng)用于電動汽車的雙邊LCC補償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了輸出電流與負(fù)載的解耦，該拓?fù)涞玫搅藦V泛應(yīng)用。

此外，美國高通Halo、Evatran、Momentum Dynamics、WiTricity、HEVO POWER以及加拿大ELIX和Bombardier等國外各大公司、企業(yè)也投入了大量財力、物力進(jìn)行電動汽車無線充電技術(shù)的研究。

其中美國高通公司的Halo系統(tǒng)已實現(xiàn)3.3～20kW的輸出功率，整機效率大于90%；美國WiTricity公司面向純電動汽車和混合動力汽車的無線充電系統(tǒng)Drive 11，最高可提供11kW的輸出功率，效率最高達(dá)93%，并在2018年與寶馬公司合作推出了全球首款出廠配備無線充電功能的汽車——BMW 530e iPerformance，充電功率為3.6kW。

加拿大ELIX公司采用磁動力耦合MDC技術(shù)實現(xiàn)了7.7kW的輸出功率；美國Evatran公司提出的PLUGLESS無線充電系統(tǒng)也已實現(xiàn)3.6kW和7.2kW的功率傳輸，裝置分別定價為5999美元和12999美元，并為特斯拉Model S、寶馬I3、日產(chǎn)LEAF、雪佛蘭volt等車型提供無線充電技術(shù)支持。

Momentum Dynamics公司提出的Momentum無線充電系統(tǒng)最大輸出功率可達(dá)200kW，效率達(dá)95%，并與美國Link Transit公司合作成功將其應(yīng)用在電動公交車無線充電上；另外，在2019年2月11日WiTricity公司宣布收購高通Halo公司部分技術(shù)平臺和知識產(chǎn)權(quán)，此前高通和WiTricity公司一直與國際標(biāo)準(zhǔn)組織合作，此次收購將有利于標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一化，加速電動汽車無線充電的商業(yè)化。

總體來說，國外各大相關(guān)企業(yè)在電動汽車無線充電領(lǐng)域處于較為領(lǐng)先的水平，也進(jìn)行了一定的商業(yè)化嘗試。

表1從工作頻率、線圈尺寸、傳輸距離、偏移容忍度、效率和傳輸功率等方面總結(jié)了近年來國外主要科研機構(gòu)、企業(yè)在電動汽車靜態(tài)無線充電技術(shù)研究方面所達(dá)到的水平。從表1中可知，對于kW級電動汽車無線充電系統(tǒng)的研究，目前國外已經(jīng)取得較大進(jìn)展，傳輸距離在10～25cm之間，且具備一定的抗偏移能力，基本能實現(xiàn)大于90%的效率，頻率控制在100kHz以內(nèi)。

表1 國外靜態(tài)無線充電研究成果

2 國內(nèi)研究成果及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

國內(nèi)也相繼開展了對電動汽車靜態(tài)無線充電的研究，主要的高校、科研機構(gòu)有重慶大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、中科院、清華大學(xué)以及華南理工大學(xué)等。研究主要集中在系統(tǒng)建模與控制、磁耦合機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、能量和信息同步傳輸、電磁兼容與電磁屏蔽、負(fù)載識別與異物檢測等方面。

東南大學(xué)黃學(xué)良教授于2013年研發(fā)了國內(nèi)首輛采用無線充電方式供電的電動汽車，另外該團(tuán)隊對電動汽車無線充電的電磁泄漏、電磁屏蔽以及線圈設(shè)計等方面也都開展了相應(yīng)的研究。

重慶大學(xué)孫躍教授團(tuán)隊是國內(nèi)較早開展電動汽車無線充電研究的團(tuán)隊，該團(tuán)隊針對電動汽車的磁耦合機構(gòu)、系統(tǒng)建模與控制等方面進(jìn)行了研究，在2013年提出了一種電動汽車能量互充系統(tǒng)，在2015年利用雙層DD線圈的磁耦合機構(gòu)實現(xiàn)了10kW的電動汽車無線充電系統(tǒng)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)朱春波教授團(tuán)隊提出了基于超級電容的無線供電系統(tǒng)，設(shè)計了3kW的無線充電系統(tǒng)。

天津工業(yè)大學(xué)楊慶新教授團(tuán)隊搭建了基于風(fēng)光互補直流微電網(wǎng)的電動汽車無線充電示范工程，實現(xiàn)了6kW的充電功率，同時該團(tuán)隊對電動汽車無線充電電磁安全也進(jìn)行了相關(guān)研究。

此外，中科院電工研究所的王麗芳教授團(tuán)隊和清華大學(xué)的趙爭鳴教授團(tuán)隊對電動汽車無線充電系統(tǒng)進(jìn)行了深入且系統(tǒng)的研究。

國內(nèi)也有不少企業(yè)開展了電動汽車無線充電技術(shù)的研究，主要有中興新能源汽車、中惠創(chuàng)智無線供電技術(shù)有限公司、廈門新頁科技有限公司、北京有感科技有限責(zé)任公司、蘇州安潔無線科技、浙江萬安科技股份有限公司、青島魯渝能源科技有限公司等。

其中，中興新能源汽車在2014年實現(xiàn)了最大60kW的輸出功率，效率達(dá)90%。中惠創(chuàng)智無線供電技術(shù)有限公司自2015年起開始對kW級電動汽車無線充電系統(tǒng)進(jìn)行研究，目前已實現(xiàn)輸出功率為1～30kW的無線充電系統(tǒng)，傳輸效率大于90%。

有感科技有限責(zé)任公司也已開發(fā)完成3～30kW電動汽車無線充電設(shè)備，可以滿足電動乘用車、商用車的充電需求，且從地面電源到車載電池的能量轉(zhuǎn)化效率最高可達(dá)95%。此外，安潔無線科技公司也推出了相應(yīng)的發(fā)射、接收線圈以及控制器等模塊。

但國內(nèi)大部分企業(yè)還處于研發(fā)階段，未展開大規(guī)模的商業(yè)化服務(wù)。表2列出了國內(nèi)主要相關(guān)高校、企業(yè)的部分研究成果。

表2 國內(nèi)靜態(tài)無線充電部分研究成果

本文編自《電工技術(shù)學(xué)報》，原文標(biāo)題為“電動汽車靜態(tài)無線充電技術(shù)研究綜述”，作者為吳理豪、張波。