安洁科技 梁明：汽车大功率无线充电的商用进展及挑战

 

    主持人：各位嘉宾，在国家双碳战略下，我们要实现2030年碳达峰目标的话，我知道能源排放结构里面，交通运输市里面，道路运输排放量最大，道路运输里面大型卡车又是最大的贡献者，减排的话如何把重型卡车的排放减下来，这是我们要重点研究突破的课题。刚才贺总从这个角度解读了，他讲了矿区的卡车，包括整个大型、重型卡车如何做充放电能源替换，如何把电动化的产业做起来，非常感谢贺总的发言。
 

    下面进入一个新的领域，也是充换电领域，无线充电行业非常前沿的介绍。有请来自安洁无线科技（苏州）有限公司 常务副总经理 梁明，《汽车大功率无线充电的商用进展及挑战》。

    

    梁明：大家下午好，讲一下无线充电，给大家换换口味，大家这两天听了很多充电和换电的主题，我们讲一下无线充电。
 

    刚才主持人说这是一个很新的技术，但我做这个事情已经7年了，现在还在讲挑战，说明这个东西真是有一定的难度。
 

    介绍一下无线充电怎么组成的，今天很多有很多新人，不一定知道无线充电的构成。无线充电和充电设施有一定的区别，无线充电是一个非接触的，它由地上一块充电板给车上一个充电设施来实现充电功能，对于功率比较大的话，很难完全在地上实现发射，所以有一个壁挂放在墙上，它来处理电能转成高频信号，实现对车上能量的传输。实际上这是功率比较大的一种解决方案，对于像在4、5年前宝马曾经推出过一个3千瓦的无线充电，只有地上这块，把整个能量转换单元和那块充电Pad合在一起的。
 

    我们讲讲一个做了7、8年的事情。
 

    这是我在2017年时候的发言，这时候我发言应该在百人会，2017年初。这个产品当时做了3年多，而且那年也是宝马第一代无线充电产品开始在商用了，所以我们那时候信心满满，说2017年是汽车无线充电的元年，今年开始可以在市场上看到很多无线的车出现，结论打脸，到现在没有看到几辆真正的无线充电区别，我们不得不去预测哪一年是无线充电的元年，厚着脸皮再给一下预测，我们觉得明年无线充电在市场上能够看到真正商用的产品了。
 

    但是反过来看，2017年和2022年会有什么样的区别。首先产品上，在2017年的时候是定制型产品，也就是说我的地面端和车载端，这个车用了哪家产品，它能就用这家产品去充电了，它是一个空口（空中接口）是一个定制型的，是私有接口。这几年随着国际国内厂家，标准机构的努力，这个接口现在已经标准化了。也就是说，在这两年做的产品，在明年、后年、大后年推出的系统而言，能持互操作。也就是说我的A厂家提供了一个地面设备（包括壁挂和地面Pad），它其实可以给很多厂家车载设备进行充电，只要它符合互操作的标准，包括能量传输的标准，包括各种辅助功能的测试，这个已经标准化了。本身各个厂家之间的互操作的测试以及真正的完善，这两年还在进行，但是已经有标准来支持了。我们可以要求，因为现在几乎所有的产品可以OTS，发售的产品里面的交互协议都可以来进行升级的。
 

    可以预想到我在家里买了A厂家的充电设施，只要它符合互操作，都可以拿过来充。这是第一点区别。
 

    第二点区别，那时候车上真正能做到自动泊车，就是靠车对位的，还非常少，哪怕宝马当时发的那款车，你去看宝马当时推的广告，那个人非常小心的开车，车屏幕上会出现一个圆形，他要对准地上这个东西，在一定范围就可以充电了。
 

    我们做标准的时候，乘用车地上的设备和车上的设备是可以前后左右有10厘米充电容错范围的，但是哪怕这样的容错范围，真的靠个人停车，也是很难的。
 

    我们在2014、2015年做了很多大巴公交车的无线充电，功率更高，公交车的司机其实都是老司机，他们去把车停好，一把停好，能够启动充电，对他们来说都是很紧张的事，个人用户靠个人停到那块Pad上充电，就省了那个插枪的动作，人家不见得要用你那个东西。但是这一两年我们去接项目，因为无线充电本身蛮贵的，基本上配的都是30万以上的豪车，这些明年后年发售的车，一定区域可以自动泊车的车，以及ABP，就是一段距离可以低速自动驾驶的车，基本上都是他们的配置了。也就是说，本身对齐的功能已经从人交到车了，这应该是无线充电2022年这代产品又跟2017年产品很大的区别。
 

    为什么我们做了7、8年了，产品还没有真正推向市场？可以看到它整个系统构成还是比较复杂的。

    第一，无线充电能量的三次转换，从电网过来，一个380V或者220V的电输入，经过一个PFC会变成一个直流，后面变成高频交流的过程，因为我在那个Pad上面是85K的高频交流的发出，车上再是从85K高频高压信号，再变成一个给车充电的，不管是400V频段还是800V频段，有不同的车端去满足给电池进行充电。首先它有三次转换。
 

    第二，无线充电功率部分。无线充电讲四大功能，一个是空间能量传输部分。还有三个辅助功能，看到FOD、LOD、PD，要把这四个系统全部做齐了，才是汽车无线充电满足商用的产品。
 

    无线充电这几年对行业内来讲蛮热的，先后20、30家有进入这个行业，离开这个行业。绝大部分人进来的时候，认为是电力电子产品，招一批电力电子的人，做电源的，因为它的结构比较复杂，再招几个做结构的，以为无线充电出来了，其实功率很容易拉出来，有基本拓扑能力的，无线充电空间能量传这个能力比较容易做出来的。
 

    但是你要真正跟车企交流，跟装上车以后再去看，就会提出辅助功能的要求。无线充电是第一个自动充电的设备，它在无人状况下要实现各种工况充电，所以需要各种传感器以及风险控制的技术，所以提出了辅助功能。
 

    其实这些都是小信号处理，很多算法在里面，不是一个电力电子专项的人，是一个复合型团队才能做的。
 

    再简化一下，无线充电几个相对于有线充电的难点。
 

    第一，磁耦合的非稳态。这是一个拓扑图，不仔细讲了，里面构成蛮复杂的，像车端好多层的构成，还要在车上能够用起来。
 

    先讲磁耦合的非稳态，首先地上和车载有距离，这个距离随着车的轻载、重载，你装在前面还是后面，对于整个耦合系统来讲是很大的变动。这个电又是从400V的话，会从250几V的电一直充到接近500V，490V。不同的电压状态又会对耦合里面的参数有变化，所以我的系统需要在这样的车况环境下，再加上偏移。现在我们的车哪怕加上自动泊车，它也是有偏移的，前后左右有10厘米的容差范围，但是它具体停在哪个地方你事先不知道，那我们就需要一个耦合的机构（音）适应，整个耦合机构的适应和控制算法，这是整个无线充电的难点，但是这个难点是一个最低的难点。基本上这个在各个器械当中能够把功率充起来，起码这是在3、4年前，都是行业主流设备厂家都能做到的事情。
 

    第二，地面设备的散热/碾压。这三个产品用了不同三种不同的散热方式，车载是一个风冷的。现在风冷有各种方案，全独立风道、半独立风道；地面其实是一个自然散热的，层数很多，有很多要可能发热的器件，有功率部分、磁芯部分、线圈部分，地面部可能造风扇，因为是泥会糊上去，所以是自然冷的方式，它要靠碾压，车有可能在上面反复几千次碾压的。这样的结构，下面还要做到散热。
 

    第三，四大功能集成/协同。无线充电本身有一个能量传输的过程，大的电压。但是各个辅助功能其实用于小信号的处理，所以你任何有一点的斜波，对于它的小信号处理都会有渗入的风险，所以整个系统合成的话要进行控制。
 

    刚才讲了，做无线充电很痛苦的一点是什么？我7年前开始做这个事，找人聊，人家会跟我说很核心的一点，无线充电一个nice to have的东西，它不是must to have。充电我插根枪也充了，基本的需求都满足了，为什么无线充电全自动？最开始我们做宣传说这个东西全天后能用，非接触，很安全。
 

    但这些对于用户来讲，他要接受这么高价的理由是什么？我大概4年之前深刻感受到，无线充电一定要和自动泊车紧密融合在一起，才能是真正被用户所接受的一个技术，不能靠用户做高难度泊车的动作。
 

    第二，一旦有了自动泊车以后，其实人和停车点是分离的。因为现在很多再往后走的话，你的下车点和你的停车点现在越来越多的车可以做到分离。这个时候充电变成一定要自动的，无线充电就变化必需的产品，无线充电一定要用起来，跟现在有人参与的有线充电有很大的不同。比如远程的汽车给他指导在哪里充电，车可以开过去，车开过去以后，我的无线充电是需要有一个无线链路的链接，控制系统和链路通过无线信号联结在一起的，它一进这个停车场需要怎么连上这个无线充电的桩，需要有这样的机制，把无线充电连上，还要知道它泊车。
 

    刚才讲到无线充电真正用起来一定跟泊车系统非常完美的融合应用。它到每个车怎么指导这个车泊入，而且告诉他我已经泊好了，而且在你的要求范围内。所以很多地方其实需要系统跟邮车很多交互的，融合来用。这也是我们这一两年开始正式做一些领先性车企量产项目的时候，跟车企一起要配合完善的东西。
 

    现在随着这一波新势力这么成功，实际上他们真正把智能化在中国的汽车行业当中带起来了，这一套车场协同，停车和充电的协同基本上都是他们这一代汽车设计的基本理念了。
 

    我们讲到3D，具体讲一下这是什么东西。原来讲集齐7颗龙珠才能召唤神龙，我们不多，只要3颗就行了。
 

    FOD就是有任何金属异物放在上面，放在上面，有一个检测信号要能检测出来；生物检测就是我有一个什么动物只要到了附近，通过我传感器能检测出来，停下，因为它的周边有一定风险的；偏移检测就是车端和地端，它到底相差多少，是不是在10厘米以内，它的进度测量很高，可以达到1厘米的测量精度，这些合在一起，才是一个真正的汽车无线充电的产品。
 

    可以看到现在这两年，车的项目非常多，基本上进入到国内国外标准都有了。反而是现在能做齐这4个功能的厂家很少，现在车企要找到合适的厂家不是特别容易，因为在这个阶段，一家企业能够去满足大概1-2家或者2-3家车企的项目已经很不容易了。这里面分了两段，可以看到迈凯伦、宝马，这些都是第一代产品，都是私有，里面更多的车企，包括我们讲的上汽、红旗、智己、极狐都是这代产品出来的，都是符合互操作标准出来的。
 

    这是我们觉得调整过时间的产业发展的表，已经不是2017年了，2017年只是起步，真正的探索期可能到明年，我估计全国大几千台车应该会有，开始渗透，能够有部分先锋用户可以用起来。在成本进一步降低以后，或者公共设施以后，开始普及。
 

    介绍一下公司，我们是上市公司安洁科技的一家子公司。这是我们的路线图，开始跟WiTricity有合作的，就是一个掌握了全球无线充电绝大部分标准的一个企业。之后我们干到国际来做，现在在3千瓦、7千瓦、11千瓦有系列产品，现在合作的车企是7千瓦和11千瓦的项目都会有。
 

    拆开讲一下，前面讲的多少汽车的无线充电，现在它还是一个nice to have的东西。在工业上面，其实这种非接触充电已经存在了20、30年了，最典型的应用就是在无尘的车间里面要进行动态能量供给的话，都是用的无线充电。这个行业已经存在了接近30年，但是这个行业之前供货的厂家全是国外的，因为这个行业当中无尘主要用在面板、半导体，这些是“卡脖子”工程，其实这些行业的设备供应商也是老外，德国、韩国、日本，所以他们附带的无线供电产品也全是国外的企业，不说100%，在这个行业无线供点产品，98%以上全是这三个国家的厂家在供应。
 

    我们现在由于有需求，跟国内做半导体的厂家联合把这个东西做起来了，它是一个动态的。汽车的线圈是圆形的，可以看到它的轨道是线形的，我的无线充电不是停在上面，是跨着线不断动的，用来搬运无尘的系统，比如说半导体就是晶圆，面板产业就是面板玻璃，在各个工序之间来搬运这些系统。这也是很大的国产化替代的市场。
 

    这是工厂的图。有9万多平方米的产业园专门做无线充电，上市公司投的。

    这是实验系统，非常复杂；
 

    这系我们的实验室，实验系统还是非常多的。

    谢谢大家的聆听！