前幾天發(fā)生了關(guān)于EV（Electric Vehicle，電動(dòng)汽車）充電基礎(chǔ)設(shè)施的重要事情。關(guān)于EV的無線充電，美國的風(fēng)險(xiǎn)投資企業(yè)WiTricity和大型半導(dǎo)體公司Qualcomm（高通）一直在進(jìn)行激烈的國際標(biāo)準(zhǔn)化的競爭。但是，WiTricity收購了Qualcomm的EV無線供電業(yè)務(wù)部――“Qualcomm Halo”。所以，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)化的競爭終于畫上了休止符，應(yīng)該很快就會(huì)達(dá)到實(shí)用化吧。在汽車開發(fā)方面，筆者有一些無線充電方面的經(jīng)驗(yàn)，所以想談?wù)劅o線充電的現(xiàn)狀和今后的發(fā)展。
要說無線充電和我的關(guān)系還要追溯到10年前。在汽車廠商進(jìn)行EV開發(fā)的時(shí)候，說起當(dāng)時(shí)的充電方式，有普通充電和快速充兩種方式。快速充電是與其他企業(yè)共同開發(fā)，經(jīng)過許多實(shí)證測(cè)試，2010年命名為CHAdeMO并導(dǎo)入市場。在此之前都是普通充電，對(duì)于行駛距離較短的EV來說，快速充電是具有劃時(shí)代意義的技術(shù)。
但是，不論是普通充電還是快速充電，都需要把電纜插入到車輛里。下雨天的時(shí)候操作不方便，而且對(duì)很多女性駕駛員、年齡大的駕駛員也都是操作不方便。這和把手機(jī)放在家里充電這一操作方式完全不同。難道就沒有什么好的方法了嗎？
這時(shí)，聽說美國的風(fēng)險(xiǎn)投資企業(yè)WiTricity開發(fā)了不用電纜也可以充電的技術(shù)，于是就和WiTricity的相關(guān)人員進(jìn)行了面談。當(dāng)時(shí)還只有100W左右的供電能力，不用電纜的情況下，電火花甚至飛到了50cm～100cm的范圍，甚至可以點(diǎn)亮燈泡，這一點(diǎn)很令人震驚！雖然供電能力比較弱，但還是感到了其未來的潛力！到2011年左右，實(shí)現(xiàn)了1,000w左右的供電能力，幾乎接近了可以用于EV充電的水平。
另外，美國麻省理工大學(xué)（Massachusetts Institute of Technology，MIT）的著名物理團(tuán)隊(duì)在2005年公布了一種原理為磁場共鳴式的無線供電技術(shù)，隨后，這一物理團(tuán)隊(duì)獨(dú)立出來（Spin Out）并于2007年成立了風(fēng)險(xiǎn)投資企業(yè)――WiTricity。WiTricity主要從事于獲得無線供電相關(guān)的專利，經(jīng)營Royalty Business（專利收費(fèi)）業(yè)務(wù)。其自身并不制造和銷售無線充電設(shè)備，而是向其他制造廠商提供專利和技術(shù)。另一方面，Qualcomm也對(duì)無線充電很感興趣，做了很多研究。筆者接觸的時(shí)候，總的來說，Qualcomm對(duì)其自身的手機(jī)業(yè)務(wù)中的芯片業(yè)務(wù)頗感興趣，并說不會(huì)從事機(jī)器本身相關(guān)的業(yè)務(wù)。但是，從2013年收購新西蘭大學(xué)研究員開發(fā)的“Halo IPT”以來，Qualcomm似乎又調(diào)整了其商務(wù)的方向。
統(tǒng)一無線充電規(guī)格
圖1：WiTricity收購的“Qualcomm Halo”。（圖片出自：日本電動(dòng)化研究所）
兩家公司關(guān)于無線充電的不同點(diǎn)
那么，我想在此整理一下關(guān)于無線充電的方法。關(guān)于無線充電，以前有采用電磁感應(yīng)方式和微波輸電的方式等，不過，磁場共鳴方式與其他方法有很大的不同在于它的送電距離和效率。為了確保汽車底部和地面之間的距離，大約需要20cm-30cm左右的高度。在這個(gè)距離內(nèi)進(jìn)行送電，如果追求更高的效率的話，就可以讓磁場共鳴方式來發(fā)揮作用。迄今為止，雖然研究了很多種方式，對(duì)于EV充電，還是磁場共鳴方式比較占有優(yōu)勢(shì)。WiTricity和Qualcomm Halo雖然在線圈的形狀和共振器的位置上有差異，但可以說二者都是磁場共鳴方式的一種。
迄今為止兩家公司進(jìn)行了激烈的關(guān)于國際標(biāo)準(zhǔn)化的斗爭，進(jìn)入2019年，WiTricity接手了Qualcomm持有的技術(shù)、許可權(quán)、大約5,000個(gè)專利權(quán)。關(guān)于線圈卷起的方式，Qualcomm Halo一直力推的是Double D（DD）這一獨(dú)特方式，WiTricity正在把其主張的Circular Type（圓盤狀）方式和Halo的技術(shù)統(tǒng)合在一起。
另外，無線充電和快速充電也不一樣。當(dāng)前國際標(biāo)準(zhǔn)力求的無線充電不過是3kw-22kw的水平，而且輸送電力是以家庭用電網(wǎng)為前提的，也就是普通充電和中速充電。另一方面，這和以大電網(wǎng)為前提的快速充電50kw-400kw、或者中日共同開發(fā)的超高速充電900kw完全不一樣。
迄今為止日本、德國、中國等國家的汽車廠商、汽車零部件廠商分為兩個(gè)陣營進(jìn)行研發(fā)，但是，通過此次收購，WiTricity具有了絕對(duì)的引領(lǐng)優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)一體化、促進(jìn)國際化標(biāo)準(zhǔn)和線圈設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。下圖展示了探討無線充電技術(shù)的企業(yè)（按照轎車類型來分）。
圖2：探討無線充電的企業(yè)（按照轎車類型來分。）圖片出自：日本電動(dòng)化研究所
達(dá)到實(shí)用化的課題是什么？
如此來推進(jìn)國際化標(biāo)準(zhǔn)是比較理想的，但是，這一切都會(huì)如期解決嗎？很多研究人員都在致力于解決課題，不過筆者認(rèn)為實(shí)用化的課題大致分為以下8個(gè)，其中我向列舉3個(gè)特別需要注意的方面。
1.汽車的車體布局（Layout）
對(duì)汽車廠商來說，這是令人頭疼的問題，無線充電設(shè)備并不是安裝在了所有的車型上，汽車廠商應(yīng)該是選擇性地安裝在了一部分車型上。今后根據(jù)需求的高漲應(yīng)該會(huì)成為標(biāo)配。但是，如果只安裝在一部分車型上的話，車輛下側(cè)就要安裝被稱為Resonator（共振器）的無線接收電的設(shè)備，而車身和地面的間距就會(huì)增大，對(duì)于如何在設(shè)計(jì)方面區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)車和無線供電車，汽車廠商應(yīng)該會(huì)很苦惱吧。另外，汽車在行駛過程中可能會(huì)遇到很多飛石、如何設(shè)計(jì)防御結(jié)構(gòu)，這些都是關(guān)于汽車底部的設(shè)計(jì)方面需要考慮的課題。當(dāng)然汽車重量的增加也會(huì)影響沖撞時(shí)的安全性。
2.互換性（兼容性）
有時(shí)也被稱為Interoperability（相互作用性、互換性、兼容性），車輛本身和地面輸送電力設(shè)備之間的兼容性也是必須考慮的問題。無論什么車輛進(jìn)來，地面裝置都需要沒有任何問題地進(jìn)行順利地充電。但是，現(xiàn)實(shí)中卻相當(dāng)困難。
以快速充電的例子來說，以日本的CHAdeMO協(xié)會(huì)為中心，正在制定擔(dān)保運(yùn)用兼容性的認(rèn)證制度。也就是說，快速充電廠商會(huì)在這個(gè)協(xié)會(huì)指定的認(rèn)證機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證試驗(yàn)，隨后，這個(gè)協(xié)會(huì)會(huì)審核來自認(rèn)證機(jī)構(gòu)的書面內(nèi)容，再發(fā)行認(rèn)證，確保兼容性。在無線充電方面，不是也需要某種認(rèn)證機(jī)構(gòu)嗎?
3.降低成本
雖說EV現(xiàn)在已經(jīng)很便宜了，電池和其他動(dòng)力總成（Powertrain）零件價(jià)格還是很高，所以比汽油車價(jià)格高。無線充電設(shè)備最初將由車輛和地面設(shè)施一起捆綁銷售吧。而且，地面設(shè)施也需要安裝吧。為此，如果對(duì)初期的銷售臺(tái)數(shù)不怎么抱有希望的話，估計(jì)會(huì)抬高銷售價(jià)格吧。初始階段是不是可以考慮補(bǔ)貼等支援方式呢？
