在低功率的消費類電子產品領域，無線充電技術正在逐漸成為主流，特別是在智能手機領域，無線充電帶來的便捷性正受到越來越多消費者的喜愛。同樣，對于高功率應用的電動汽車領域，能夠傳輸千瓦(kW)級別功率的無線充電技術也受到越來越多的關注。為了能夠實現該項技術在電動汽車上的商業化、實現不同電動汽車在不同充電設備可以充電的目的，對無線充電技術進行標準化的需求應運而生。

從2010年開始，美國汽車工程師協會SAE就成立了無線功率傳輸(WPT，wireless power transfer)的工作組(簡稱WPT工作組)，旨在對電動汽車的無線充電技術及其地面基礎設施進行標準化。WPT工作組主要由來自全球的汽車制造商、基礎設施供應商、政府機構、實驗室、大學和無線充電技術一級供應商組成(圖1)。WPT工作組在2016年5月發布了標準SAE TIR J2954 “Wireless Power Transfer for Light-Duty Electric Vehicles and Alignment Methodology”。

圖1 WPT工作組成員

采用感應充電(inductive charging)的無線充電技術可以實現電動汽車充電的自動化。從本質上而言，消費者只要把電動汽車準確停在無線充電器上方，對齊車輛和地面充電器上的兩個線圈就可以通過電感進行能量傳輸了，實現“停車-走人-自動充電”的便捷性。與傳導式充電(SAE J1772)類似，無線充電采用SAE J2954標準后也可以實現互聯互通(J2954對頻段、線圈、電磁限定、拓撲結構等都會進行規范要求)。用于實現無線充電的主要組成部件見圖2。

其中，GA=Ground Assembly，屬于安裝在地面的充電裝置，里面有一個線圈；VA=Vehicle Assembly，屬于安裝在車輛上的充電裝置，通常安裝在車輛底盤下面，里面也有一個線圈。消費者需要做的就是把車停好，使得VA和GA上的兩個線圈按照規定對齊(在一定范圍內對齊即可)。J2954規定的通用頻段為85kHz(81.39-90kHz)，并且按照功率等級將無線充電分為四個等級：3.7kW(WPT 1)、7.7kW(WPT 2)、11kW(WPT 3)和22kW(WPT 4)。

圖2 SAE J2954無線充地面裝置和車輛裝置的示意圖

SAE J2954團對跟美國能源部下屬實驗室(愛達荷國家實驗室、阿貢國家實驗室等)一起合作 開發了分別用于臺架(bench)和整車(full vehicle)的安全、性能測試方法(圖3)，用于測試系統的磁場極限、功率傳輸性能和安全等級(ICNIRP磁場等級和溫度極限)等。

圖3 臺架和整車測試

需要注意的是，2016年5月SAE發布的這個標準屬于SAE TIR J2954，TIR=Technical Information Report，因此該版本目前還更接近于技術信息的報告，其中所規定的要求，例如頻段、主要參數、測試步驟等會在后續的開發研究中將進一步優化改進。TIR J2954目前僅考慮車輛處于靜止狀態下的無線充電，根據將來業界的反饋，可能會考慮動態過程中的無線充電。在進一步通過臺架和整車的測試收集數據之后，WPT工作組計劃在2018年完成最終的標準化工作，為即將到來的無線充電電動汽車做好準備。

就在今年1月份，在德國奧迪舉辦的一個標準會議上，來自世界各地的整車制造商、一級供應商和技術服務商的各方代表在一些關鍵技術上達成了一致，這對無線充電標準的最終建立和實施無疑是一個好消息。

參考：

IEEE Standards University

SAE TIR J2954 Wireless Power Transfer for Light-Duty Electric Vehicles and Alignment Methodology

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