在“双碳”目标与新能源汽车产业高速发展的双重驱动下,我国充电基础设施正迎来智能化、无线化、双向化的技术升级浪潮。近日,由中国矿业大学夏晨阳教授领导的“知源驭流”团队研发的智能无线充电桩系统通过多轮实测验证,其核心技术在引导精度、异物检测与双向能量交互三大维度实现突破,标志着我国在电动汽车无线补能领域迈入系统级自主创新阶段。
随着新能源汽车保有量持续攀升,传统有线充电模式在便捷性、安全性与能源协同方面的短板日益凸显。据行业统计,2023年全国公共充电桩已达272.5万台,但仍面临布局不均、插拔繁琐、智能化水平低等痛点。与此同时,V2G(车网互动)与自动驾驶技术的快速发展,对补能系统提出了“无感化、自动化、可调度”的更高要求。
图1:“知源驭流”团队实验原型
“知源驭流”项目团队以电磁感应为基础,融合电力电子、控制算法与通信技术,构建了集“引导-检测-双向交互”于一体的智能无线充电系统。其三大核心技术分别为:
一、自适应引导检测系统:厘米级对位,实现“停车即充”系统摒弃传统视觉、雷达等外挂方案,创新采用基于电磁场分布的检测线圈阵列与加权质心定位算法,实现车辆接收线圈的实时动态追踪与厘米级(误差<3cm)精准对位。该系统具备全天候抗干扰能力,可与自动泊车系统无缝衔接,真正实现“即停即充”的无感体验。
图2:电动汽车ICPT系统示意图
二、异物检测系统:毫秒级响应,构建安全闭环项目独创基于检测线圈阻抗谱分析的异物识别机制,复用引导系统硬件实现“零边际成本”安全增强。系统可在充电前、中全程扫描,对直径≥1cm的金属异物实现毫秒级识别与定位,并即时切断功率传输,从根本上杜绝因涡流效应引发的过热风险。
图3:金属异物检测效果展示
三、双向电能传输系统:V2G赋能,车辆变身“移动储能单元”系统采用LCC-S谐振补偿拓扑与双移相控制策略,支持能量双向流动,充放电切换时间达毫秒级,效率超过95%。车辆可在电网谷时充电、峰时反向送电,参与调峰调频,为车主创造收益,也为构建虚拟电厂提供底层支持。
“我们不仅是做充电桩,而是在打造连接车辆、场站与电网的‘智慧能源路由器’。”项目负责人董丰赫表示,“知源驭流的目标是推动补能从‘功能型设备’向‘系统型平台’演进。”
目前,该系统已完成实验室测试与示范场景部署,具备乘用车、公交、园区物流等多场景适配能力。团队已申请相关专利20项,发表中英文学术论文18篇,并与多家整车厂、园区运营方达成合作意向。
业内专家评价认为,“知源驭流”以系统级架构解决了无线充电在精准对位、安全防控与能源协同方面的行业难题,其硬件复用设计与平台化运维能力,兼具技术先进性与商业可行性,为我国新能源汽车基础设施的智能化升级提供了可复制、可扩展的路径。
随着“新基建”与“车网互动”试点政策的持续推进,具备引导、检测与V2G能力的无线充电系统将成为智能电网与智慧交通的关键节点。“知源驭流”的落地与推广,不仅将重塑用户的补能体验,更将为我国能源结构的优化与新能源汽车生态的完善注入新动能。