
7月7日,2021第七屆中國國際電動汽車充換電產業大會(簡稱金磚充電論壇))在上海汽車會展中心順利召開。本屆金磚充電會議為期兩天,主題為“聚力高質量 賦能新發展”,采用“會議論壇+展覽展示+體驗營銷三位一體的創新模式,多項重點活動同期同地舉辦,充分協同聯動,品牌效應和影響力大幅提升。
梁明出席論壇并發表主題演講——《汽車大功率無線充電的商用進展及挑戰》。

以下為演講實錄:
主持人:各位嘉賓,在國家雙碳戰略下,我們要實現2030年碳達峰目標的話,我知道能源排放結構里面,交通運輸市里面,道路運輸排放量最大,道路運輸里面大型卡車又是最大的貢獻者,減排的話如何把重型卡車的排放減下來,這是我們要重點研究突破的課題。剛才賀總從這個角度解讀了,他講了礦區的卡車,包括整個大型、重型卡車如何做充放電能源替換,如何把電動化的產業做起來,非常感謝賀總的發言。
下面進入一個新的領域,也是充換電領域,無線充電行業非常前沿的介紹。有請來自安潔無線科技(蘇州)有限公司 常務副總經理 梁明,《汽車大功率無線充電的商用進展及挑戰》。
梁明:大家下午好,講一下無線充電,給大家換換口味,大家這兩天聽了很多充電和換電的主題,我們講一下無線充電。
剛才主持人說這是一個很新的技術,但我做這個事情已經7年了,現在還在講挑戰,說明這個東西真是有一定的難度。
介紹一下無線充電怎么組成的,今天很多有很多新人,不一定知道無線充電的構成。無線充電和充電設施有一定的區別,無線充電是一個非接觸的,它由地上一塊充電板給車上一個充電設施來實現充電功能,對于功率比較大的話,很難完全在地上實現發射,所以有一個壁掛放在墻上,它來處理電能轉成高頻信號,實現對車上能量的傳輸。實際上這是功率比較大的一種解決方案,對于像在4、5年前寶馬曾經推出過一個3千瓦的無線充電,只有地上這塊,把整個能量轉換單元和那塊充電Pad合在一起的。
我們講講一個做了7、8年的事情。
這是我在2017年時候的發言,這時候我發言應該在百人會,2017年初。這個產品當時做了3年多,而且那年也是寶馬第一代無線充電產品開始在商用了,所以我們那時候信心滿滿,說2017年是汽車無線充電的元年,今年開始可以在市場上看到很多無線的車出現,結論打臉,到現在沒有看到幾輛真正的無線充電區別,我們不得不去預測哪一年是無線充電的元年,厚著臉皮再給一下預測,我們覺得明年無線充電在市場上能夠看到真正商用的產品了。
但是反過來看,2017年和2022年會有什么樣的區別。首先產品上,在2017年的時候是定制型產品,也就是說我的地面端和車載端,這個車用了哪家產品,它能就用這家產品去充電了,它是一個空口(空中接口)是一個定制型的,是私有接口。這幾年隨著國際國內廠家,標準機構的努力,這個接口現在已經標準化了。也就是說,在這兩年做的產品,在明年、后年、大后年推出的系統而言,能持互操作。也就是說我的A廠家提供了一個地面設備(包括壁掛和地面Pad),它其實可以給很多廠家車載設備進行充電,只要它符合互操作的標準,包括能量傳輸的標準,包括各種輔助功能的測試,這個已經標準化了。本身各個廠家之間的互操作的測試以及真正的完善,這兩年還在進行,但是已經有標準來支持了。我們可以要求,因為現在幾乎所有的產品可以OTS,發售的產品里面的交互協議都可以來進行升級的。
可以預想到我在家里買了A廠家的充電設施,只要它符合互操作,都可以拿過來充。這是第一點區別。
第二點區別,那時候車上真正能做到自動泊車,就是靠車對位的,還非常少,哪怕寶馬當時發的那款車,你去看寶馬當時推的廣告,那個人非常小心的開車,車屏幕上會出現一個圓形,他要對準地上這個東西,在一定范圍就可以充電了。
我們做標準的時候,乘用車地上的設備和車上的設備是可以前后左右有10厘米充電容錯范圍的,但是哪怕這樣的容錯范圍,真的靠個人停車,也是很難的。
我們在2014、2015年做了很多大巴公交車的無線充電,功率更高,公交車的司機其實都是老司機,他們去把車停好,一把停好,能夠啟動充電,對他們來說都是很緊張的事,個人用戶靠個人停到那塊Pad上充電,就省了那個插槍的動作,人家不見得要用你那個東西。但是這一兩年我們去接項目,因為無線充電本身蠻貴的,基本上配的都是30萬以上的豪車,這些明年后年發售的車,一定區域可以自動泊車的車,以及ABP,就是一段距離可以低速自動駕駛的車,基本上都是他們的配置了。也就是說,本身對齊的功能已經從人交到車了,這應該是無線充電2022年這代產品又跟2017年產品很大的區別。
為什么我們做了7、8年了,產品還沒有真正推向市場?可以看到它整個系統構成還是比較復雜的。
第一,無線充電能量的三次轉換,從電網過來,一個380V或者220V的電輸入,經過一個PFC會變成一個直流,后面變成高頻交流的過程,因為我在那個Pad上面是85K的高頻交流的發出,車上再是從85K高頻高壓信號,再變成一個給車充電的,不管是400V頻段還是800V頻段,有不同的車端去滿足給電池進行充電。首先它有三次轉換。
第二,無線充電功率部分。無線充電講四大功能,一個是空間能量傳輸部分。還有三個輔助功能,看到FOD、LOD、PD,要把這四個系統全部做齊了,才是汽車無線充電滿足商用的產品。
無線充電這幾年對行業內來講蠻熱的,先后20、30家有進入這個行業,離開這個行業。絕大部分人進來的時候,認為是電力電子產品,招一批電力電子的人,做電源的,因為它的結構比較復雜,再招幾個做結構的,以為無線充電出來了,其實功率很容易拉出來,有基本拓撲能力的,無線充電空間能量傳這個能力比較容易做出來的。
但是你要真正跟車企交流,跟裝上車以后再去看,就會提出輔助功能的要求。無線充電是第一個自動充電的設備,它在無人狀況下要實現各種工況充電,所以需要各種傳感器以及風險控制的技術,所以提出了輔助功能。
其實這些都是小信號處理,很多算法在里面,不是一個電力電子專項的人,是一個復合型團隊才能做的。
再簡化一下,無線充電幾個相對于有線充電的難點。
第一,磁耦合的非穩態。這是一個拓撲圖,不仔細講了,里面構成蠻復雜的,像車端好多層的構成,還要在車上能夠用起來。
先講磁耦合的非穩態,首先地上和車載有距離,這個距離隨著車的輕載、重載,你裝在前面還是后面,對于整個耦合系統來講是很大的變動。這個電又是從400V的話,會從250幾V的電一直充到接近500V,490V。不同的電壓狀態又會對耦合里面的參數有變化,所以我的系統需要在這樣的車況環境下,再加上偏移。現在我們的車哪怕加上自動泊車,它也是有偏移的,前后左右有10厘米的容差范圍,但是它具體停在哪個地方你事先不知道,那我們就需要一個耦合的機構(音)適應,整個耦合機構的適應和控制算法,這是整個無線充電的難點,但是這個難點是一個最低的難點。基本上這個在各個器械當中能夠把功率充起來,起碼這是在3、4年前,都是行業主流設備廠家都能做到的事情。
第二,地面設備的散熱/碾壓。這三個產品用了不同三種不同的散熱方式,車載是一個風冷的。現在風冷有各種方案,全獨立風道、半獨立風道;地面其實是一個自然散熱的,層數很多,有很多要可能發熱的器件,有功率部分、磁芯部分、線圈部分,地面部可能造風扇,因為是泥會糊上去,所以是自然冷的方式,它要靠碾壓,車有可能在上面反復幾千次碾壓的。這樣的結構,下面還要做到散熱。
第三,四大功能集成/協同。無線充電本身有一個能量傳輸的過程,大的電壓。但是各個輔助功能其實用于小信號的處理,所以你任何有一點的斜波,對于它的小信號處理都會有滲入的風險,所以整個系統合成的話要進行控制。
剛才講了,做無線充電很痛苦的一點是什么?我7年前開始做這個事,找人聊,人家會跟我說很核心的一點,無線充電一個nice to have的東西,它不是must to have。充電我插根槍也充了,基本的需求都滿足了,為什么無線充電全自動?最開始我們做宣傳說這個東西全天后能用,非接觸,很安全。
但這些對于用戶來講,他要接受這么高價的理由是什么?我大概4年之前深刻感受到,無線充電一定要和自動泊車緊密融合在一起,才能是真正被用戶所接受的一個技術,不能靠用戶做高難度泊車的動作。
第二,一旦有了自動泊車以后,其實人和停車點是分離的。因為現在很多再往后走的話,你的下車點和你的停車點現在越來越多的車可以做到分離。這個時候充電變成一定要自動的,無線充電就變化必需的產品,無線充電一定要用起來,跟現在有人參與的有線充電有很大的不同。比如遠程的汽車給他指導在哪里充電,車可以開過去,車開過去以后,我的無線充電是需要有一個無線鏈路的鏈接,控制系統和鏈路通過無線信號聯結在一起的,它一進這個停車場需要怎么連上這個無線充電的樁,需要有這樣的機制,把無線充電連上,還要知道它泊車。
剛才講到無線充電真正用起來一定跟泊車系統非常完美的融合應用。它到每個車怎么指導這個車泊入,而且告訴他我已經泊好了,而且在你的要求范圍內。所以很多地方其實需要系統跟郵車很多交互的,融合來用。這也是我們這一兩年開始正式做一些領先性車企量產項目的時候,跟車企一起要配合完善的東西。
現在隨著這一波新勢力這么成功,實際上他們真正把智能化在中國的汽車行業當中帶起來了,這一套車場協同,停車和充電的協同基本上都是他們這一代汽車設計的基本理念了。
我們講到3D,具體講一下這是什么東西。原來講集齊7顆龍珠才能召喚神龍,我們不多,只要3顆就行了。
FOD就是有任何金屬異物放在上面,放在上面,有一個檢測信號要能檢測出來;生物檢測就是我有一個什么動物只要到了附近,通過我傳感器能檢測出來,停下,因為它的周邊有一定風險的;偏移檢測就是車端和地端,它到底相差多少,是不是在10厘米以內,它的進度測量很高,可以達到1厘米的測量精度,這些合在一起,才是一個真正的汽車無線充電的產品。
可以看到現在這兩年,車的項目非常多,基本上進入到國內國外標準都有了。反而是現在能做齊這4個功能的廠家很少,現在車企要找到合適的廠家不是特別容易,因為在這個階段,一家企業能夠去滿足大概1-2家或者2-3家車企的項目已經很不容易了。這里面分了兩段,可以看到邁凱倫、寶馬,這些都是第一代產品,都是私有,里面更多的車企,包括我們講的上汽、紅旗、智己、極狐都是這代產品出來的,都是符合互操作標準出來的。
這是我們覺得調整過時間的產業發展的表,已經不是2017年了,2017年只是起步,真正的探索期可能到明年,我估計全國大幾千臺車應該會有,開始滲透,能夠有部分先鋒用戶可以用起來。在成本進一步降低以后,或者公共設施以后,開始普及。
介紹一下公司,我們是上市公司安潔科技的一家子公司。這是我們的路線圖,開始跟WiTricity有合作的,就是一個掌握了全球無線充電絕大部分標準的一個企業。之后我們干到國際來做,現在在3千瓦、7千瓦、11千瓦有系列產品,現在合作的車企是7千瓦和11千瓦的項目都會有。
拆開講一下,前面講的多少汽車的無線充電,現在它還是一個nice to have的東西。在工業上面,其實這種非接觸充電已經存在了20、30年了,最典型的應用就是在無塵的車間里面要進行動態能量供給的話,都是用的無線充電。這個行業已經存在了接近30年,但是這個行業之前供貨的廠家全是國外的,因為這個行業當中無塵主要用在面板、半導體,這些是“卡脖子”工程,其實這些行業的設備供應商也是老外,德國、韓國、日本,所以他們附帶的無線供電產品也全是國外的企業,不說100%,在這個行業無線供點產品,98%以上全是這三個國家的廠家在供應。
我們現在由于有需求,跟國內做半導體的廠家聯合把這個東西做起來了,它是一個動態的。汽車的線圈是圓形的,可以看到它的軌道是線形的,我的無線充電不是停在上面,是跨著線不斷動的,用來搬運無塵的系統,比如說半導體就是晶圓,面板產業就是面板玻璃,在各個工序之間來搬運這些系統。這也是很大的國產化替代的市場。
這是工廠的圖。有9萬多平方米的產業園專門做無線充電,上市公司投的。
這是實驗系統,非常復雜;
這系我們的實驗室,實驗系統還是非常多的。
謝謝大家的聆聽!
(注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱,僅作為參考資料,請勿轉載!)