無線充電技術(shù)與電動汽車企業(yè)發(fā)展

胡愛娣++王立業(yè)

摘 要 本文分析了無線充電技術(shù)的前景以及無線充電技術(shù)在電動汽車企業(yè)發(fā)展中的作用

關(guān)鍵詞 無線充電技術(shù) 電動汽車

電動汽車的發(fā)展和推廣應(yīng)用受充電設(shè)施的建設(shè)、充電的安全與方便性等影響較大，目前電動汽車的充電方式主要包括接觸式（插電式）和非接觸式（無線）充電。目前已經(jīng)投入規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用的電動汽車充電方式以插電式為主，無線充電起步較晚，尚處于研發(fā)和示范運行階段。

一、無線充電應(yīng)用前景

然而，電動汽車無線充電相比有線充電有著諸多優(yōu)勢。第一，安全可靠。無線充電能適應(yīng)各種雨雪等惡劣天氣，減少人員觸電的事故，沒有導(dǎo)線磨損老化等問題。第二，便捷性高。無線充電不用人工進行充電線插拔，可以減少人力成本，系統(tǒng)自動完成識別、定位、啟動等操作，更加方便快捷，更加智能。第三，與電網(wǎng)的互動能力更強。由于不存在與電網(wǎng)的物理連接，無線充電方式更為靈活，能更好的互動控制。電動汽車無線充電的種種優(yōu)勢表明，一旦技術(shù)成熟，它有著更巨大的應(yīng)用前景。

二、各國無線充電技術(shù)研究現(xiàn)狀分析

電動汽車無線充電技術(shù)主要包括兩種技術(shù)路線，磁耦合感應(yīng)式技術(shù)和磁耦合諧振式技術(shù)。上世紀90年代新西蘭奧克蘭大學(xué) Boys 教授及其團隊就對感應(yīng)式技術(shù)展開了研究，而2007年MIT團隊提出諧振式技術(shù)之后，立刻引起了國內(nèi)外高校和研究機構(gòu)的廣泛關(guān)注，無線充電技術(shù)迎來了研究熱潮。針對無線充電系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵技術(shù)，如高頻電源技術(shù)、能量耦合線圈優(yōu)化設(shè)計、阻抗匹配技術(shù)、電磁場安全等多個方面，國內(nèi)外研究學(xué)者取得了大量的研究成果，并有不少汽車生產(chǎn)商參與合作并進行了初步的產(chǎn)品化。關(guān)于無線充電技術(shù)的輸出控制方法，各國學(xué)者提出了多種思路，然而也仍然存在一些技術(shù)問題。

無線電能傳輸?shù)难芯吭趪忾_展得較早，理論研究較為深入、成熟，現(xiàn)已出現(xiàn)一些相對成熟的應(yīng)用，部分示范工程已投入運行。目前在WPT領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的國家主要有美國、新西蘭、韓國、日本等。

2007年，美國麻省理工學(xué)院Soljacic Marin教授所領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在《Science》雜志上發(fā)表的文章，首次提出了基于磁耦合諧振原理實現(xiàn)較大距離上的無線電能傳輸技術(shù)。自諧振式技術(shù)提出以來，其技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位，團隊創(chuàng)立的Witricity商業(yè)公司已經(jīng)成功將相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品，包括WiT-5000C3，WiT-5000，WiT-3300，WiCAD等。其中WIT-3300為汽車無線充電應(yīng)用產(chǎn)品，輸出功率3.3kW，系統(tǒng)整體效率達到90%，并且包含異物探測（FOD）和生物探測（LOD）系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)安全可靠的運行。

國內(nèi)在電動汽車無線充電方面的研究起步相對較晚，但是在利好政策的吸引下，電動汽車無線充電的研究團隊相繼涌出，諸多科研院校投入了大量的精力在一些關(guān)鍵技術(shù)上展開了研究，并取得了豐富的成果。

中國科學(xué)院電工研究所是國內(nèi)最早展開無線能量傳輸研究的單位，對無接觸式變壓器結(jié)構(gòu)建立了無線電能傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并研究了系統(tǒng)補償拓撲、運行頻率及負載參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。哈爾濱工業(yè)大學(xué)朱春波教授的團隊在國內(nèi)對諧振式無線電能傳輸研究起步較早，在2008年，該團隊就利用集總參數(shù)電路模型對磁耦合諧振式WPT系統(tǒng)進行了建模，分析了傳輸功率和傳輸距離特性。天津工業(yè)大學(xué)楊慶新教授等人對磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)也做了較為系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究。東南大學(xué)黃學(xué)良教授的團隊從磁耦合諧振式WPT系統(tǒng)的傳輸效率，頻率特性，電路拓撲等多個角度也進行了深入的研究。

三、結(jié)語

無線充電技術(shù)的誕生，讓電動車看到了突破瓶頸的希望。如今特斯拉、VOLVO、奧迪和寶馬等傳統(tǒng)汽車企業(yè)都已經(jīng)開始研發(fā)或測試旗下電動車的無線充電系統(tǒng)。而全球通訊以及IT界的新貴們也發(fā)現(xiàn)了這個可以分食新能源車產(chǎn)業(yè)的機會，大張旗鼓地將觸手伸向了為電動車進行無線充電的新領(lǐng)域。

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