电动汽车无线充电系统需要地面发射端和车载接收端两套硬件
无线充电(WPT,Wireless Power Transfer)是电动汽车的新型补能方式。电动汽车无线充电系统分为地面发射端和车载接收端两部分,基本原理是电磁感应,发射线圈与接收线圈耦合,隔空传输电能。具体而言,无线充电系统需要两套硬件。
一是铺设于地面的磁场发射装置,需要埋电线与地面控制总成(形状类似壁挂式充电盒)相连;二是安装在汽车底盘的磁场接收装置,用以捕捉磁场,传输电能。
无线充电与自动驾驶场景高度匹配,需具备FOD、LOD 等多项辅助功能
与传统充电桩相比,无线充电方式优势在于可以省去人工插拔充电枪的环节,流畅无感地完成充电过程,更好地适配自动驾驶、自动泊车等场景。但无线充电方式的充电功率较低,大多为3、7、11kW 功率等级,与有线充电方式下,交流慢充桩的充电功率类似,而直流快充桩单枪峰值功率能达到120、250kW 甚至更高。
此外,出于安全、便利的考虑,无线充电系统需具备异物检测、活物检测、引导对齐等多项辅助功能,需要研发相关技术,带来额外成本。
(1)异物检测(FOD,Foreign Object Detection):如果发射线圈与接收线圈之间存在金属异物,即使是曲别针、硬币、铁钉等小物件,都将会由于涡流效应发热升温,引起起火风险。因此无线充电系统需具备异物检测功能,当检测到有温升或燃火物体在传能区域内,应采取停机或降低功率传输的措施。
(2)活物检测(LOD,Living Object Detection):避免由于人或猫、狗等动物误入充电区域而引起安全风险。
(3)引导对齐(PD,Position Detection):引导车辆停在可充电区域,并检测车载线圈和地面线圈的相对位置,使车辆停在合适的充电范围内,提高充电的便利性及效率。
具体而言,车载端控制器需具有通讯、检测、定位等功能,地面端控制器需具有定位、异物检测、活物检测等功能。一般可通过电容传感器、红外LED、光电二极管检测器甚至激光雷达来检测充电区域内的异物,并在检测到异物时停止充电。
电动汽车无线充电产业化进程加速,特斯拉、华为、小米等纷纷入局
2023 年以来无线充电产业化进程加速。一汽、东风陆续推出支持动力电池无线充电的概念车型;3 月智己正式落地旗下首个11kW 整车智能无线充电方案;6月蔚来参投无线充电芯片商易冲科技;12 月特斯拉首席设计师在关于Cybertruck的视频采访中证实其正在开发无线充电技术。此外,2022-2023 年华为、小米、极氪等均加大对电动汽车无线充电相关的专利布局。
受益标的
已获得多个主机厂项目定点的威迈斯;自主研发无线充电系统的安洁科技;产品已于红旗E-HS9 实现装车的万安科技。
风险提示:无线充电系统实际应用进展不及预期。