全球线圈绕组中心

蓄势待发:探索北美无线电动汽车充电解决方案

2024年4月15日|文章

无线电动汽车充电通过充电垫和磁共振技术创建一个能量传输场。

作者:阿姆娜·穆姆塔兹,分析师I级 – PTR公司

  • 无线电动汽车充电通过充电垫和磁共振技术创建一个能量传输场。
  • 美国的企业和创业者正热切期待配备无线充电功能的电动汽车销量上升,以推动进一步扩张。
  • 在行业巨头的支持下,WiTricity雄心勃勃的计划包括将Halo无线系统部署于多种车辆,涵盖E-Z-GO、ICON EV高尔夫球车及轻型车辆。

无线或感应式电动汽车充电技术有望彻底改变 电动汽车充电基础设施;然而该技术尚处于发展初期。无线充电通过充电垫与磁共振原理形成能量传输场。 当接收器内的线圈与充电垫线圈对齐时,车底的接收器便会捕获能量并将其输入车载电池。该技术类似于无线手机充电——同样需要对齐的线圈和接收器,但电动汽车系统可在长达10英寸(250毫米)的距离内工作。

无线充电设备近期已投入公共场所安装使用。虽然当前部分无线充电站的功率水平与交流充电(二级)相当,但该技术更常应用于公共交通等车队运营场景,其功率水平可媲美直流快充设备。 美国能源部(DOE)正开展研究以评估大功率无线充电的可行性。下图全面展示了无线充电技术原理。本文重点阐述两种无线电动汽车充电方案,并分析北美地区无线充电技术现状。此外,文章还探讨了通用无线充电标准及全球领先的无线电动汽车充电设备制造商。

图1:无线电动汽车充电技术。

来源:PTR公司

无线电动汽车充电类型

无线充电有望简化充电流程。电动汽车无线充电技术主要分为静态和动态两种类型。具体采用静态或动态充电方案,需根据用户偏好及充电地点进行选择。

静态无线充电

静态无线充电技术涉及将充电垫固定安装于地面,或嵌入道路、停车场及车库中。当配备兼容接收线圈的电动汽车停放在充电垫上方时,电力便通过电磁感应实现无线传输。该方式特别适用于家庭过夜充电或长期停放场景,因其无需人工插拔充电线缆,极大提升了便利性。

动态无线充电

动态无线充电技术使电动汽车能够在行驶过程中充电。该技术通过将充电基础设施直接嵌入道路或高速公路,使配备接收线圈的电动汽车在行驶时即可充电。 通过路面安装的线圈与车载接收线圈间的感应电力传输,车辆在时速高达65英里(约105公里)的行驶状态下仍能持续充电。动态无线充电技术不仅能延长电动汽车续航里程,还可减少对大型电池组的需求,使车主能够进行长途旅行,同时最大限度降低电量耗尽的风险。

北美市场渗透率

由于其诸多优势,无线电动汽车充电领域正在美国市场崭露头角。 美国市场;但目前仍落后于欧洲和亚洲。美国企业家正热切期待配备无线充电功能的电动汽车销量提升,以推动行业进一步扩张。宝马530e混合动力轿车是美国市场上唯一配备原厂无线充电选项的电动汽车。 知名无线充电供应商WiTricity于2022年获得西门子2500万美元重大投资,用于推进技术授权协议。尽管产品供应有限,美国电动汽车车主热情高涨——WiTricity调查显示,1000名受访者中有81%对配备无线充电功能的电动汽车表现出强烈兴趣。多项无线充电项目已启动实施,表明该技术在北美市场前景广阔。 北美市场

项目

北美地区正推进多个无线电动汽车充电项目,展示了无需传统电缆为电动汽车供电的创新解决方案。汽车制造商Stellantis正率先将无线充电技术直接集成到特定道路中。2021年9月,密歇根州宣布与Electreon公司合作,在底特律建造首条无线电动汽车充电道路,全长一英里。

像WiTricity这样的公司正在彻底改变充电体验。该公司雄心勃勃的计划包括将Halo无线系统部署于多种车辆,涵盖E-Z-GO和ICON EV高尔夫球车及轻型车辆。三菱和西门子等行业巨头的投资为这些计划提供了有力支持。 2021年10月,WiTricity在韩国宣布推出其专利电动汽车无线充电技术。该公司宣称,乘用车采用该无线技术每小时可充电35英里(约56公里)。

FLO作为电动汽车充电领域的领军企业,正与WiTricity携手开创无线充电技术。双方在FLO先进工程实验室共同测试无线充电方案,旨在通过WiTricity Halo无线系统实现FLO充电站无缆充电,从而提升充电体验。 此外,WiTricity面向汽车制造商推出FastTrack集成计划,旨在将其无线充电技术整合至现有及未来的电动车平台。该计划可在三个月内实现车辆初始集成,助力汽车制造商测试并采用WiTricity的Halo接收器和11千瓦充电设备。

全美各地的公共交通机构正积极采用无线充电解决方案。在WAVE Charging公司的协助下,洛杉矶县羚羊谷交通局已为其电动巴士车队整合了感应式充电系统。凭借在北美部署的50余个充电垫,以及美国能源部拨款研发的500千瓦卡车快速充电器,WAVE Charging正推动无线充电基础设施的普及,尤其在公共交通领域成效显著。

在印第安纳波利斯,中国电动汽车巨头比亚迪生产的电动巴士凭借与InductEV(前身为Momentum Dynamics)的合作,实现了无线充电技术驱动。此外,InductEV在宾夕法尼亚州设立了专门研发中心,致力于为电动汽车和商用车队开发高功率解决方案,彰显其推动无线充电技术发展的决心。

布鲁克林初创企业HEVO正与橡树岭国家实验室及Stellantis集团携手推进无线充电技术研发。双方合作计划在克莱斯勒Pacifica混合动力车型上测试50千瓦无线充电系统,并开发300千瓦大功率无线快充设备。这些项目彰显了政府与私营机构多方协作,致力于将无线充电解决方案引入主流消费级车辆的努力。

建立无线电动汽车充电器的通用标准

随着无线充电的应用范围扩展至北美以外地区,标准化在推动无线电动汽车充电技术广泛普及方面发挥着关键作用。 2022年,由工程师和交通技术专家组成的国际汽车工程师学会(SAE International)推出了首项针对轻型车辆(含乘用车)的固定式无线充电标准。该标准涵盖SAE J2954和SAE J2847/6规范,重点解决了安全充电功率上限11千瓦、互操作性及性能基准等关键问题。 这些标准着重提升效率,并允许充电板与车辆间距达25厘米,为无线充电解决方案的无缝集成铺平道路。此外,这些标准化系统可应用于配备自动泊车和充电功能的车辆的自主基础设施。下图展示了充电设备与车辆如何通过这些通用标准实现交互。

图2:采用通用标准无线充电技术的电动汽车充电演示。

来源:PTR公司

领先的无线电动汽车充电器制造商

主要无线 电动汽车充电 企业正通过资助多项研发计划来提升市场需求。

图3:全球领先的无线电动汽车充电器制造商。
来源:PTR Inc.

当前进展与未来展望

在巴黎车展上,大众和梅赛德斯-奔驰通过其旗舰电动车型发布,彰显了对感应充电技术的坚定承诺。 梅赛德斯-奔驰尤其在无线充电技术上加倍投入,继2017年S550e车型率先搭载该技术后,计划在本十年后期将其应用于量产车型。宝马同样通过担任电动方程式赛车领航车的i8展示了无线充电能力,引发业界对其将该技术应用于宝马i系列插电式混合动力电动车的猜测。

与此同时,Stellantis集团在意大利基亚里市通过菲亚特500e电动车的演示,揭开了其动态无线电力传输(DWPT)系统的面纱——该系统在路面下方设置线圈。大众汽车也在其位于田纳西州诺克斯维尔的创新中心推进无线充电技术,正开发采用先进碳化硅材料的专利线圈与充电垫设计,旨在打造最高可达300千瓦的无线快充系统。

随着无线充电解决方案的关注度持续攀升,充电接口倡议组织(CharIN)已成立无线电力传输工作组,致力于标准化并推动无缝无线充电体验的普及。这些举措标志着业界正携手革新充电格局,为车主提供前所未有的便捷体验与尖端技术。

无线充电正成为豪华车主的诱人选择,其便捷性与卓越的用户体验令人称道。自主感应充电的概念将全服务加油站的怀旧情怀与清洁、自给自足的未来交通系统愿景相融合,为汽车行业提供了极具吸引力的发展方向。

在全球无线电动汽车充电器市场中, 欧洲 和 亚太地区之后位居全球第三。随着对便携式无线设备需求的增长以及各行业的技术进步,北美无线电动汽车充电市场呈现爆发式增长。技术进步和电动汽车销量的提升将推动北美地区对无线充电系统的需求。此外,北美汽车市场日益增强的环境意识刺激了电动汽车的销售,预计这将进一步推动该地区环保型无线充电解决方案的发展。

关于作者

阿姆娜·穆姆塔兹

市场分析师 - PTR公司

阿姆娜·穆姆塔兹现任PTR公司市场分析师,专攻电动出行领域,重点研究亚太地区电动汽车充电桩市场预测。 她拥有巴基斯坦国立科技大学电气工程硕士学位,在加入PTR前曾担任研究助理一年。阿姆娜擅长趋势评估与预测,通过市场规模分析提供宝贵洞见。凭借其专业素养与学术背景,她已成为PTR电动出行团队的核心成员,正积极推动亚太地区电动汽车充电桩市场的未来发展。

联系方式: [email protected]

随时掌握最新动态

加入11,000多名线圈绕组与电气制造专业人士的行列,包括西门子歌美飒可再生能源、东芝、ABB等企业,他们通过《CWIEME文摘》及时掌握行业动态与活动资讯。

注册
分享到社交媒体
返回
场地

柏林展览中心,南入口,展览堤22号,D-14055柏林,德国

开放时间

5月19日,星期二| 上午9:30 – 下午5:30

5月20日,星期三| 09:30 – 17:30

5月21日,星期四| 09:30 – 16:00