无线充电的历史、种类与标准_附四项电动汽车无线充电系统有关标准发布

1890年，发明家、物理学家尼古拉·特斯拉就提出无线充电的概念，虽然从理论上看其观点具有可行性，但是由于条件限制最终未能实现。

1978年，美国人乔治·博格尔开启了给电动汽车无线充电的先例。

1994年，日本村田制造公司宣布实现“磁耦合谐振”。

2007年，美国麻省理工学院（MIT）发表成果成功实现2米以上的输电距离。

2009年，WiPower公司制定磁共振标准“A4WP”，支持高达50W的功率传输。

2010年，无线电力联盟（WPC）制定磁感应标准“Qi”。制定了5W或更小的移动终端的标准。

2012年，电气和电子工程师协会（IEEE）发布根据IEEE标准协会（IEEE-SA）的PMA磁感应标准，组成电力事务联盟（PMA）。

2015 年，PMA与A4WP无线充电组织合并，成为AirFuel Alliance(AFA)，推动统一的无线充电标准。

无线充电技术主要有四种：电磁感应、磁场共振、无线电波式、电场耦合式。其中，电磁感应、磁场共振是当前应用得最多的技术。
电磁感应：电流通过线圈时会产生磁场，新生磁场对附近的线圈产生感应电动势从而产生电流，从而将能量从传输端转移到接收端。比较常见的支持Qi标准的无线充电就是电磁感应式，该方式转化效率较高，但前提是传输距离仅在10mm范围内，且只能对线圈一对一进行。该充电方式较多应用在智能手机、手表等适合小功率无线充电的产品上。
磁场共振：该技术由能量发送装置和能量接收装置组成，当两个装置频率相同能够实现共振时，就能进行电能传输。这种充电方式传输距离相对较远（≤5m），支持多个设备同时使用，其传输功率较大，适合远距离、大功率充电，多应用于新能源汽车。但是，这种充电方式效率较低，传输过程中有较大的损耗，且距离越远、传输功率越大，损耗就越大。另外，还要对使用的频段进行保护限制，以免与外界因素相互干扰。

无线电波式：这一种充电方式是在供电方上配置一个可以进行无线电波的发射的设备，同时对应一个接受设备，以一种直流电压输出和输入的方式，进行充电，这种充电虽然电流传输速度快，但是稳定性和安全性都很低，研发的成本也很高。

电场耦合式：这一种充电方式是通过一种垂直的方式进行非对称的偶极子来产生电流的传输，这种充电方式转换率很高，两者的位置也可以不用固定，但存在一个很大的缺点，就是需要设备的体积更大，此外功率也很小。

当前主流的无线充电标准有：Qi标准、AirFuel（AirFuel Alliance）、iNPOFi(invisible power field )技术、Wi-Po技术。
    Qi是由无线充电联盟(WPC，Wireless Power Consortium)推出的“无线充电”标准。当前，在中国Qi无线充电器主要应用在手机领域。在通用性方面Qi具备优势，任何品牌的产品，只要有Qi标识都可使用Qi无线充电器，并随着技术的持续发展，未来包括相机、电脑在内的多类产品都将能使用Qi无线充电器。
    AirFuel标准由无线电力联盟(A4WP，Alliance for Wireless Power)与电源事物联盟(PMA，Power Matters Alliance) 在2015年年初合并而成，致力于整合磁共振与磁感应技术，推动统一的无线充电标准。支持该联盟的成员超过195个，包括AT&T、Google、星巴克、高通、三星、Powermat、Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等。
    iNPOFi是一种新的无线充电技术，具备无辐射、高电能转化效率、热效应微弱等特性。实验室数据显示，iNPOFi产品的充电传输效率高达90%以上。iNPOFi以一颗1/4个硬币大小的芯片为核心，可集成到任何设备中，采用该技术的充电设备包含电源发射装置、电源接收装置，支持低电压供电、兼容USB供电、还可低温充电。
    Wi-Po磁共振无线充电技术利用高频恒定幅值交变磁场发生装置，产生6.78MHz的谐振磁场，实现更远的发射距离。该技术可应用于手机、电脑、智能穿戴、智能家居、医疗设备、电动汽车等场景，通过蓝牙4.0来实现通讯控制，可支持一对多同步通信，具有过温、过压、过流保护和异物检测功能。

目前，市面上针对电动汽车的无线充电技术标准尚未统一。各个厂商的无线充电技术协议不一样，那么终端的无线充电设备就无法普及。根据规划，2020年无线充电互联互通的标准才会颁布，2022年，针对无线充电设施标准才会颁布。

近日，国家标准化管理委员会公告发布电动汽车无线充电标准GB/T 38775系列标准，包括通用要求、车载充电机和无线充电设备之间的通信协议、特殊要求和电磁环境限值与测试方法共4项基础通用标准。

     

具体内容可于标准发布20日后在国家标准信息查询网站（http://std.sacinfo.org.cn/home）下载：2020年第8号175-178.

尽管有线充电是一种常态，但很难想象在电力驱动、自动驾驶的未来中还会如此。在没有任何物理连接的情况下，将电子传递到汽车电池中，无线充电可解决当前的电子出行挑战，并为供应商提供竞争优势。

汽车无线充电是在充电位置中内嵌一个初级线圈，通电时产生磁场，在连接到被充电设备电池的次级线圈中感应产生电流。当初级线圈和次级线圈彼此处于最佳距离时，即可获得最佳充电效果。从类型看，又分为电磁感应充电（需精准对位）和磁场共振充电（无需完全对准，适用于高功率）。电磁感应充电在初级线圈上提供一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端；磁场共振由能量发送装置和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率共振时，就可以交换彼此的能量。

无线充电生态系统中许多参与者的目标是建立一个标准。该标准必须充分满足许多用户需求，必须有效率；必须能够容忍停车时的“偏移”，必须能够嵌入地面，同时必须不透水，不受冰、雪、灰尘等影响。当然，用户必须负担得起。

     

无线充电的未来是遥远的，但它是行业的发展方向。为了实现这一目标，行业供应商将经历许多可能的解决方案迭代，直到他们开发出足以标准化的技术。

快速电池更换远未实现，但无线充电已掀起波澜。预见到这一趋势的功率半导体厂商一定要迅速跟进，或许能够分得一杯羹。