在低功率的消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，無線充電技術(shù)正在逐漸成為主流，特別是在智能手機(jī)領(lǐng)域，無線充電帶來的便捷性正受到越來越多消費(fèi)者的喜愛。同樣，對于高功率應(yīng)用的電動汽車領(lǐng)域，能夠傳輸千瓦(kW)級別功率的無線充電技術(shù)也受到越來越多的關(guān)注。為了能夠?qū)崿F(xiàn)該項技術(shù)在電動汽車上的商業(yè)化、實(shí)現(xiàn)不同電動汽車在不同充電設(shè)備可以充電的目的，對無線充電技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的需求應(yīng)運(yùn)而生。

從2010年開始，美國汽車工程師協(xié)會SAE就成立了無線功率傳輸(WPT，wireless power transfer)的工作組(簡稱WPT工作組)，旨在對電動汽車的無線充電技術(shù)及其地面基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。WPT工作組主要由來自全球的汽車制造商、基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商、政府機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)和無線充電技術(shù)一級供應(yīng)商組成(圖1)。WPT工作組在2016年5月發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)SAE TIR J2954 “Wireless Power Transfer for Light-Duty Electric Vehicles and Alignment Methodology”。

圖1 WPT工作組成員

采用感應(yīng)充電(inductive charging)的無線充電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電動汽車充電的自動化。從本質(zhì)上而言，消費(fèi)者只要把電動汽車準(zhǔn)確停在無線充電器上方，對齊車輛和地面充電器上的兩個線圈就可以通過電感進(jìn)行能量傳輸了，實(shí)現(xiàn)“停車-走人-自動充電”的便捷性。與傳導(dǎo)式充電(SAE J1772)類似，無線充電采用SAE J2954標(biāo)準(zhǔn)后也可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通(J2954對頻段、線圈、電磁限定、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等都會進(jìn)行規(guī)范要求)。用于實(shí)現(xiàn)無線充電的主要組成部件見圖2。

其中，GA=Ground Assembly，屬于安裝在地面的充電裝置，里面有一個線圈；VA=Vehicle Assembly，屬于安裝在車輛上的充電裝置，通常安裝在車輛底盤下面，里面也有一個線圈。消費(fèi)者需要做的就是把車停好，使得VA和GA上的兩個線圈按照規(guī)定對齊(在一定范圍內(nèi)對齊即可)。J2954規(guī)定的通用頻段為85kHz(81.39-90kHz)，并且按照功率等級將無線充電分為四個等級：3.7kW(WPT 1)、7.7kW(WPT 2)、11kW(WPT 3)和22kW(WPT 4)。

圖2 SAE J2954無線充地面裝置和車輛裝置的示意圖

SAE J2954團(tuán)對跟美國能源部下屬實(shí)驗(yàn)室(愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室、阿貢國家實(shí)驗(yàn)室等)一起合作 開發(fā)了分別用于臺架(bench)和整車(full vehicle)的安全、性能測試方法(圖3)，用于測試系統(tǒng)的磁場極限、功率傳輸性能和安全等級(ICNIRP磁場等級和溫度極限)等。

圖3 臺架和整車測試

需要注意的是，2016年5月SAE發(fā)布的這個標(biāo)準(zhǔn)屬于SAE TIR J2954，TIR=Technical Information Report，因此該版本目前還更接近于技術(shù)信息的報告，其中所規(guī)定的要求，例如頻段、主要參數(shù)、測試步驟等會在后續(xù)的開發(fā)研究中將進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。TIR J2954目前僅考慮車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)下的無線充電，根據(jù)將來業(yè)界的反饋，可能會考慮動態(tài)過程中的無線充電。在進(jìn)一步通過臺架和整車的測試收集數(shù)據(jù)之后，WPT工作組計劃在2018年完成最終的標(biāo)準(zhǔn)化工作，為即將到來的無線充電電動汽車做好準(zhǔn)備。

就在今年1月份，在德國奧迪舉辦的一個標(biāo)準(zhǔn)會議上，來自世界各地的整車制造商、一級供應(yīng)商和技術(shù)服務(wù)商的各方代表在一些關(guān)鍵技術(shù)上達(dá)成了一致，這對無線充電標(biāo)準(zhǔn)的最終建立和實(shí)施無疑是一個好消息。

參考：

IEEE Standards University

SAE TIR J2954 Wireless Power Transfer for Light-Duty Electric Vehicles and Alignment Methodology

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