国内外电动汽车静态无线充电技术研究成果及产业现状

目前，国内外高校、科研机构对于电动汽车静态无线充电系统的研发大多处于工程样机阶段，而各大企业侧重在提供解决方案上，电动汽车无线充电技术在产业化、商业化的过程中仍有不少问题尚待解决。

电动汽车无线充电产品的研发应依托最新的科研成果，加强产学研的有机结合，充分利用各大高校、科研机构掌握的前沿核心技术，并发挥企业创新主体的作用，促进科研成果转换，这将有助于电动汽车静态无线充电技术商业化进程。

1 国外研究成果及产业现状

国外开展电动汽车静态无线充电技术研究的高校、科研机构主要有：新西兰奥克兰大学、韩国高等科学技术学院（KAIST）、美国橡树岭国家实验室（ORNL）、美国犹他大学、美国密歇根大学、日本埼玉大学、东京大学等。

研究主要集中在系统建模与控制、磁耦合机构、补偿拓扑、抗偏移能力以及电磁泄漏、屏蔽等方面。

其中奥克兰大学的研究团队在磁耦合机构研究方面做了大量的工作，并提出了一系列新颖的线圈结构，有效提高了磁耦合机构的性能，并与高通Halo公司建立了深度合作，开发了一系列产品；

韩国高等科学技术学院团队2014年在20cm传输距离下实现了6.6kW的传输功率，整机效率达95.57%，同年又提出大小线圈的耦合机构，大大提高了系统的抗偏移能力，并将大小线圈应用在5～15kW的无线充电系统中；

美国橡树岭国家实验室继2016年成功研发20kW的电动汽车无线充电系统后，在2018年又宣布实现了120kW的大功率无线充电系统，效率更是高达97%；美国密歇根大学Chris Mi教授团队2015年提出了应用于电动汽车的双边LCC补偿拓扑结构，实现了输出电流与负载的解耦，该拓扑得到了广泛应用。

此外，美国高通Halo、Evatran、Momentum Dynamics、WiTricity、HEVO POWER以及加拿大ELIX和Bombardier等国外各大公司、企业也投入了大量财力、物力进行电动汽车无线充电技术的研究。

其中美国高通公司的Halo系统已实现3.3～20kW的输出功率，整机效率大于90%；美国WiTricity公司面向纯电动汽车和混合动力汽车的无线充电系统Drive 11，最高可提供11kW的输出功率，效率最高达93%，并在2018年与宝马公司合作推出了全球首款出厂配备无线充电功能的汽车——BMW 530e iPerformance，充电功率为3.6kW。

加拿大ELIX公司采用磁动力耦合MDC技术实现了7.7kW的输出功率；美国Evatran公司提出的PLUGLESS无线充电系统也已实现3.6kW和7.2kW的功率传输，装置分别定价为5999美元和12999美元，并为特斯拉Model S、宝马I3、日产LEAF、雪佛兰volt等车型提供无线充电技术支持。

Momentum Dynamics公司提出的Momentum无线充电系统最大输出功率可达200kW，效率达95%，并与美国Link Transit公司合作成功将其应用在电动公交车无线充电上；另外，在2019年2月11日WiTricity公司宣布收购高通Halo公司部分技术平台和知识产权，此前高通和WiTricity公司一直与国际标准组织合作，此次收购将有利于标准的统一化，加速电动汽车无线充电的商业化。

总体来说，国外各大相关企业在电动汽车无线充电领域处于较为领先的水平，也进行了一定的商业化尝试。

表1从工作频率、线圈尺寸、传输距离、偏移容忍度、效率和传输功率等方面总结了近年来国外主要科研机构、企业在电动汽车静态无线充电技术研究方面所达到的水平。从表1中可知，对于kW级电动汽车无线充电系统的研究，目前国外已经取得较大进展，传输距离在10～25cm之间，且具备一定的抗偏移能力，基本能实现大于90%的效率，频率控制在100kHz以内。

表1 国外静态无线充电研究成果

2 国内研究成果及产业现状

国内也相继开展了对电动汽车静态无线充电的研究，主要的高校、科研机构有重庆大学、哈尔滨工业大学、东南大学、天津工业大学、中科院、清华大学以及华南理工大学等。研究主要集中在系统建模与控制、磁耦合机构优化设计、能量和信息同步传输、电磁兼容与电磁屏蔽、负载识别与异物检测等方面。

东南大学黄学良教授于2013年研发了国内首辆采用无线充电方式供电的电动汽车，另外该团队对电动汽车无线充电的电磁泄漏、电磁屏蔽以及线圈设计等方面也都开展了相应的研究。

重庆大学孙跃教授团队是国内较早开展电动汽车无线充电研究的团队，该团队针对电动汽车的磁耦合机构、系统建模与控制等方面进行了研究，在2013年提出了一种电动汽车能量互充系统，在2015年利用双层DD线圈的磁耦合机构实现了10kW的电动汽车无线充电系统。

哈尔滨工业大学朱春波教授团队提出了基于超级电容的无线供电系统，设计了3kW的无线充电系统。

天津工业大学杨庆新教授团队搭建了基于风光互补直流微电网的电动汽车无线充电示范工程，实现了6kW的充电功率，同时该团队对电动汽车无线充电电磁安全也进行了相关研究。

此外，中科院电工研究所的王丽芳教授团队和清华大学的赵争鸣教授团队对电动汽车无线充电系统进行了深入且系统的研究。

国内也有不少企业开展了电动汽车无线充电技术的研究，主要有中兴新能源汽车、中惠创智无线供电技术有限公司、厦门新页科技有限公司、北京有感科技有限责任公司、苏州安洁无线科技、浙江万安科技股份有限公司、青岛鲁渝能源科技有限公司等。

其中，中兴新能源汽车在2014年实现了最大60kW的输出功率，效率达90%。中惠创智无线供电技术有限公司自2015年起开始对kW级电动汽车无线充电系统进行研究，目前已实现输出功率为1～30kW的无线充电系统，传输效率大于90%。

有感科技有限责任公司也已开发完成3～30kW电动汽车无线充电设备，可以满足电动乘用车、商用车的充电需求，且从地面电源到车载电池的能量转化效率最高可达95%。此外，安洁无线科技公司也推出了相应的发射、接收线圈以及控制器等模块。

但国内大部分企业还处于研发阶段，未展开大规模的商业化服务。表2列出了国内主要相关高校、企业的部分研究成果。

表2 国内静态无线充电部分研究成果

本文编自《电工技术学报》，原文标题为“电动汽车静态无线充电技术研究综述”，作者为吴理豪、张波。