圖片來源 @視覺中國
文 | 能鏈研究院
馬斯克曾表示，與 250 千瓦、350 千瓦功率的超級充電站比，電動汽車無線充電顯得 " 低效無能 "。言外之意，短期不會布局無線充電。
但話音剛落不久，特斯拉就宣布收購德國無線充電公司 Wiferion，收購價格高達 7600 萬美元，約 5.4 億人民币。這家公司成立于 2016 年，專注于工業環境的自動駕駛運輸系統和無線充電解決方案。據報道，該公司已在工業領域部署了 8000 多個充電器。
意料之外，也在意料之中。
在之前的投資者日上，特斯拉全球充電基礎設施負責人 Rebecca Tinucci 就提出了适用于家庭和工作場所的潛在無線充電解決方案的構想。想一下也理解，無線充電是補能體系中不可或缺的一環，早晚會成熟，因此，特斯拉收購 Wiferion，提前卡位合情合理。從公開信息來看，Wiferion 技術更多應用于工業設備和機器人，後期可能被安裝在特斯拉的造車設備或者人形機器人 " 擎天柱 " 上。
并非隻有特斯拉，在電動汽車領域保持全球領先地位的中國，也在無線充電技術持續探索。2023 年 7 月底，在吉林長春一條全長 120 米的高功率動态無線充電道路上，一輛無人駕駛的新能源汽車在有着特殊标識的内部道路上平穩行駛，車内儀表台顯示 " 正在充電中 "。據測算，新能源汽車行駛過之後所充的電量可以讓它繼續行駛 1.3 公裏。去年 1 月，成都也開通了中國首條無線充電公交線路。
在新能源行業裏，特斯拉具有示範效應，從一體化壓鑄技術到 4680 大圓柱電池電芯，無論是技術，還是技術、産品創新方向，往往一舉一動被奉爲圭臬。此次布局電動汽車無線充電技術，能不能催熟這一領域，推動無線充電技術走入尋常百姓家？
電磁感應 VS 磁場共振，無線充電技術哪家強？
其實，無線充電技術并不新鮮，也不存在較高的技術門檻。
從原理上看，無線充電多爲電磁感應電力傳輸、磁諧振電力傳輸和微波電力傳輸、電場耦合式無線電能傳輸。用于汽車場景下的一般爲電磁感應式和磁場共振式，分爲靜态無線充電與動态無線充電兩種。首先是電磁感應式，通常包括供電線圈和受電線圈兩個部分，前者安裝在路面，後者則集成在汽車底盤上，當電動汽車行駛至指定位置時，就可以對電池進行充電。由于是通過磁場傳送能量，不用電線連接，可以做到無導電接點外露。
電磁感應無線充電演示
目前，上面這種技術已廣泛用于手機無線充電，但弊端是傳輸距離短、位置要求嚴格，能量損失也較大，并不一定适用于未來的汽車。甚至是，距離從 1CM 拉開到 10CM，能量的傳輸效率就會從 80% 降至 60%，存在電能浪費現象。而磁場共振式無線充電技術則由電源、發射面闆、車載接收面闆和控制器組成，當電源發送端電能感應到相同共振頻率的汽車接收端時，通過磁場同頻共振來隔空轉移能量。
更專業的表述是，當我們用一個射頻能量來激勵發射端時，會在發射端周圍産生無功率場，在這個場中任意位置、任意時刻的磁場和電場之間呈正交關系，并且在相位上相差 1/2pi, 而且磁場強度遠高于電場強度，它可以儲存能量，但合成的電磁波功率流密度爲零，不會傳輸任何能量。當我們将具有同樣諧振頻率的接收端放置于這個場内時，收發端之間就會出現同頻磁場諧振，能量從發射端以磁場的形式耦合到接收端，從而實現能量的空間轉移。
相比電磁感應式，磁場共振方式的能量損失小，效率能達到 90% 以上，且不受位置的嚴苛限制，有更長的傳輸距離，隻要收發頻率相同，距離 10 米也沒問題，還能實現一對多充電。目前已經有不少主機廠在探索磁場共振的技術路線。
微波電力傳輸就更神奇了，适合于遠距離傳輸電能。比如将輻射能量更強的太空中的太陽能，以微波的形式傳輸到地面，不需要任何電纜連接。這是人類幾百年來的夢想，但進展緩慢。1968 年，捷克裔美國科學家、NASA 工程師彼得 · 格拉澤（Peter Glazer）就暢想過，将太陽能電池闆發射到距離地面 3.6 萬公裏的地球同步軌道上，産生的電力轉換成微波，由地面接收站轉換成電能。
隻不過，這一無線電力傳輸技術還面臨着複雜的技術和應用挑戰。
暗潮湧動，無線充電技術的 " 悸動 "
對電動汽車無線充電技術感興趣的，除了特斯拉，還有很多同行。目前，被特斯拉收購的 Wiferion 公司走的是電磁感應的技術路線，可以将充電效率提升到 93%，如果将車輛放置在充電器上，最多可允許 40 毫米内的位置誤差。
比靜态無線充電技術更性感的是動态方式。近日，法國爲電動汽車鋪設了一條長達 2 公裏的無線充電道路，車輛在行駛的過程，電池就能自動充電。
有同樣奇思妙想的還有瑞典，他們在建設世界上第一條永久的電氣化道路，位于首都斯德哥爾摩、哥德堡和馬爾默之間三個重要城市的樞紐幹線上，沿着歐洲 E20 路線在哈爾斯貝裏和厄勒布魯之間延伸 21 公裏，是法國的 10 倍，預計 2025 年開通。屆時，不僅是通勤車輛可以充電，往返這條道路上的商用車也能實時補能。瑞典還宣稱，未來要将 90%、3000 公裏的道路電氣化。
動态無線充電的探索既有電磁感應式，也有磁場共振技術路線，可以爲行駛在道路上的多台車輛同時充電。特别是對于戈壁、沙漠等環境下的補能需求，如果道路兩旁安裝上太陽能光伏闆，并配建一定容量的儲能系統，可離網可并網，就成爲一個自治的微電網，可以實現自發自用，既能解決偏遠地區補能的需求，還能大大緩解數億電動汽車給電網帶來沖擊。
除了充電服務商在嘗試突破外，主機廠對無線充電技術的興趣度同樣很高。
目前，全球試點無線充電技術的車輛已經出現，國外的大衆、寶馬、沃爾沃、現代、本田、豐田、通用等都在研發無線充電技術。2014 年，寶馬與戴姆勒簽署合作協議，共同研發電動汽車無線充電技術。2018 年 7 月，寶馬在美國首次推出具備無線充電功能的量産車型 530Le 插混汽車，充電功率爲 3.2kW，系統效率 85%，可在 3.5 小時内完成 9.4kWh 電池的充電。
沃爾沃也在測試無線充電技術，瑞典本地銷售的 XC40 電動版本，最大充電功率可達 40kW，充電 30 分鍾可行駛 100 公裏。但很顯然，這是一個相當理想的目标值；同樣，現代汽車給旗下的高端品牌捷尼賽思 GV60 安裝了 WiTricity 無線充電硬件，号稱無線模式下可在 6 小時内充滿；本田汽車則選擇了磁場共振路線。
國内自主汽車品牌也有所 " 動作 "。早在 2018 年，上汽榮威就推出了全球首台實現無線充電的純電動車型；2020 年， 一汽紅旗推出了可無線充電的紅旗 E-HS9；2023 年 3 月，上汽智己落地了旗下首個 11kW 大功率整車智能無線充電方案。吉利、長城、比亞迪等均涉足無線充電技術的研發和布局。
功率小、成本高，大功率無線充電應用尚早
針對無線充電技術，政策層面也暖風頻吹。
2020 年 12 月，國務院辦公廳印發的《新能源汽車産業發展規劃 ( 2021-2035 年 ) 》。2022 年，國家發改委等十部門推出《關于進一步提升電動汽車充電基礎設施服務保障能力的實施意見》，明确提出要加強和推進無線充電等新型充電技術研發。2023 年 5 月工信部工信部印發了《無線充電（電力傳輸）設備無線電管理暫行規定》，其中對于汽車無線充電的工作頻率提出了明确要求。
相對于日常使用的有線充電樁，無線充電确實方便得多，沒有線纜、充電槍和接口的束縛，也要安全許多。而且無線充電一旦普及，就不需要搭載那麽大容量和體積的車載電池，電動汽車會更省電，更低碳。
即便如此，電動汽車無線充電技術進入大規模應用還爲時尚早。
充電功率小，充電速度慢是一大阻礙。能鏈研究院認爲，7kW、11kW 是當前無線充電研發的主流，行業标準也圍繞 11kW 的功率等級展開，22Kw 及以上的進展比較緩慢。以電池能量 80 千瓦時計算，采用功率爲 11kW 的無線充電系統，充滿電需要接近 8 小時，與動辄 120kW 的大功率充電樁比，相當于家用 AC 交流慢充樁的水平。除了炫酷外，無線充電技術如果不能在功率上得到極大提升，很難得到車主認可。
其次是成本高昂，在地面上安裝無線充電設施的費用是充電樁的好幾倍，11kW 的無線充電樁價格在 2 萬 -3 萬元，鋪設動态無線充電道路的投入更是高得吓人，每公裏的造價高達 100 萬美元，後期的維護費用也遠比有線充電樁高太多。比如智己推出的 11kW 無線充電樁，需要車主另外購買安裝，統一售價 18999 元，但同樣的私人充電樁約 2000 元。
此外，無線充電的技術原理是通過電磁波來傳送能量，用戶自然會擔心電磁輻射問題，雖然專家解釋，無線充電的頻率主要爲低頻，輻射範圍有限，不會對人體健康産生危害，但被大衆所接受則需要一個過程。
雖然無線充電技術應用還不夠盡善盡美，但随着自動駕駛時代的到來，無感自動充電機器人、無線充電技術方案将成爲标配。充電運營商、服務商也有所布局，國家電網、能鏈智電等推出自動充電機器人，未來智能化的充電方案與自動駕駛的适配性更好。
據預測，全球電動汽車無線充電市場規模将從 2020 年的 1600 萬美元（1 美元約合人民币 7.29 元）增至 2027 年的 2.34 億美元，年複合增長率将達 46.8％。這也是特斯拉提前布局無線充電技術的原因，但特斯拉能加速大功率無線充電、" 邊走邊充 " 落地嗎？可能短期也做不到。
