電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)用分析

刁澤浩 楊昆

摘要：隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，伴隨而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也越發(fā)嚴(yán)重，其中能源危機(jī)和二氧化碳排放過(guò)多更是加劇了環(huán)境的惡化，這使我們迫切的需要用新能源汽車來(lái)代替原有的汽油汽車，因此，近幾年人們更加關(guān)注電動(dòng)汽車了。對(duì)于電動(dòng)汽車的普及問(wèn)題來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車選擇哪一種充電方式是十分重要的。國(guó)內(nèi)外諸多研究機(jī)構(gòu)不僅研究傳統(tǒng)的有線接插頭充電方式，而且開始重點(diǎn)研究電動(dòng)無(wú)線充電技術(shù)了。本文主要闡述和分析電動(dòng)汽車的無(wú)線充電技術(shù)、電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)用情況、發(fā)展趨勢(shì)，以此為我國(guó)電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)的發(fā)展做一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；無(wú)線充電；發(fā)展趨勢(shì)

引言

當(dāng)今低碳經(jīng)濟(jì)的核心是節(jié)能減排技術(shù)以及新能源技術(shù)的應(yīng)用。用電動(dòng)汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽油機(jī)動(dòng)車，以此來(lái)有效的解決環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題，同時(shí)這也是我國(guó)戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)。電動(dòng)汽車要想被廣泛的推廣和應(yīng)用的前提是必須建立相應(yīng)的充電設(shè)施。隨著新能源產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，特別是對(duì)電動(dòng)汽車越來(lái)越廣泛的使用，對(duì)電動(dòng)汽車充電方式的多樣性和方便性也有了更高的要求。無(wú)線充電技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù)，現(xiàn)階段，普遍運(yùn)用在手機(jī)、MP3 等小功率設(shè)備上，在電動(dòng)汽車的領(lǐng)域并沒(méi)用被實(shí)際運(yùn)用，僅僅是一個(gè)全新的概念而已。無(wú)線充電技術(shù)的不斷完善使其市場(chǎng)潛力也慢慢顯現(xiàn)出來(lái)。

1.電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)用情況

現(xiàn)階段，國(guó)外多個(gè)國(guó)家中正在如火如荼的進(jìn)行著對(duì)電動(dòng)汽車的無(wú)線充電技術(shù)的研究，其中最早開始研究的國(guó)家有日本、英國(guó)和美國(guó)等。由日木長(zhǎng)野無(wú)線公司在2009年8月所開發(fā)的最早的基于磁共振的充電方式，可以保證在 6 毫米的傳輸距離內(nèi)傳送效率可以到達(dá) 90%。2010 年 11 月，一種新型無(wú)線充電系統(tǒng)被英國(guó) Halo IPT 公司開發(fā)了出來(lái)，這種系統(tǒng)是利用感應(yīng)電荷的原理，將電源板藏在道路的瀝青下面，這樣不僅有利于減少電源板的磨損，使其得到有效的保護(hù)，而且惡劣天氣也不會(huì)影響到它。在 2011 年 11 月，日本 IHI 株式會(huì)社采用了美國(guó) Wi Tricitv 公司磁共振無(wú)線供電技術(shù)，研發(fā)出電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)，并且把它運(yùn)用到實(shí)際中。在傳輸距離為 20 ㎝時(shí)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 了3.3k W 的充電輸出功率，并且充電的效率可以達(dá)到 90%以上。在 2013 年 5 月，一種充電可以在汽車行駛過(guò)程中進(jìn)行而且充電效率高達(dá)97%的電動(dòng)汽車移動(dòng)充電系統(tǒng)被美國(guó)斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組研究了出來(lái)。

2.電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2.1技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

提高無(wú)線充電系統(tǒng)性能的保障是對(duì)電力電子控制算法、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、功放電路和調(diào)諧（補(bǔ)償）網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和創(chuàng)新以及改進(jìn)控制方法。對(duì)于無(wú)線充電系統(tǒng)偏移裕度、電能傳輸效率和電路運(yùn)作穩(wěn)定性的提高，研發(fā)出高功率因素，低匹配難度，低輸入阻抗的電力電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，更加穩(wěn)定和精確的控制方法是有著尤為重要的意義的。生物的安全性是公眾最為關(guān)注的問(wèn)題。無(wú)線充電系統(tǒng)要想實(shí)現(xiàn)廣泛的推廣和使用，就必須大力研究安全的無(wú)線通用性和智能性的電磁輻射防護(hù)方法。通過(guò)引入一些如電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等先進(jìn)材料能夠?qū)⑾到y(tǒng)的損耗降至最低，有效提高電能傳輸效率，目前，因?yàn)榇烹妼訝顝?fù)合材料超導(dǎo)材料和超常規(guī)電磁材料等新材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，充電過(guò)程能量損耗的進(jìn)一步降低也有了可能性，這也為無(wú)限充電系統(tǒng)傳輸性提供了更寬闊的空間。

2.2 應(yīng)用趨勢(shì)

電動(dòng)車的蓄電能力密度小、存儲(chǔ)的能力不強(qiáng)，而汽車行進(jìn)狀態(tài)充電技術(shù)可以將電能發(fā)射圈直接藏在道路基面之下，使汽車的充電過(guò)程在行駛的過(guò)程中進(jìn)行，進(jìn)而讓汽車能夠行駛更長(zhǎng)的時(shí)間，使之里程數(shù)也進(jìn)一步增加；將無(wú)線充電技術(shù)與自動(dòng)巡航、自動(dòng)泊車等輔助駕駛技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以使無(wú)線充電效果和整車駕駛性能得到提高；V2H 車輛到住宅、V2X 車輛到電網(wǎng)等雙向電能傳輸。電動(dòng)汽車和電網(wǎng)智能的結(jié)合，能夠使削峰填谷的電能調(diào)控作業(yè)得到最大程度上的發(fā)揮，讓電動(dòng)汽車充分發(fā)揮其各項(xiàng)性能，成為智能化移動(dòng)儲(chǔ)能裝置。

3.電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)遇到的技術(shù)瓶頸

第一，充電效率問(wèn)題。從效率的數(shù)值上看，由于無(wú)線充電方式只有90%的充電效率，不及充電效率為 95%的插入式充電，所以在實(shí)際應(yīng)用中，用戶并不能明顯的感受到無(wú)線充電的充電效率帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

第二，缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，全世界無(wú)線電能傳輸技術(shù)主要有：PMA、WPC 和 A4WP。但這三大標(biāo)準(zhǔn)都有很大的局限性，就是只能支持小功率的移動(dòng)終端充電，還沒(méi)有確立電動(dòng)汽車無(wú)線電能傳輸技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

第三，4.3k Hz 和 MHz 的頻率范圍和無(wú)線充電系統(tǒng)中高頻線圈參數(shù)，因受到線圈尺寸和兩線圈之間充電距離的影響，其優(yōu)化難度較大。

第四，最大的難題是線圈的建設(shè)成本。因?yàn)槿鄙倩A(chǔ)設(shè)施，所以要將該項(xiàng)技術(shù)真正的運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中是很難的，目前也就只能運(yùn)用在某些高端品牌的高端車型上。然而，就算電動(dòng)汽車用戶體驗(yàn)到了無(wú)線充電方式便利所在，但將其進(jìn)行廣泛的推廣使用還是要看供應(yīng)商的態(tài)度；停車場(chǎng)線圈建設(shè)。要在公路或停車場(chǎng)建設(shè)無(wú)線充電，線圈必須在修建之前就埋到地下。對(duì)于已經(jīng)修建好的公路和停車場(chǎng)，不可能因?yàn)橐窬€圈就將其全部進(jìn)行重修，這種方式，將會(huì)大幅度提高建設(shè)成本，不是很現(xiàn)實(shí)。

結(jié)語(yǔ)：

電動(dòng)汽車無(wú)線充電與有線充電相比，它更加便利、安全和可靠，沒(méi)有機(jī)械損害，更容易維護(hù)。從上文可以看出，在電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)中，最合適的便是電磁感應(yīng)式和電磁共振式這兩種方式了，各研究機(jī)構(gòu)可以重點(diǎn)研究這兩種方式，以此作為突破點(diǎn)。與此同時(shí)，還需在研究電動(dòng)汽車與相關(guān)產(chǎn)業(yè)上，加大投入，大力發(fā)展電動(dòng)企業(yè)，縮短我國(guó)汽車行業(yè)同他國(guó)的差距，這樣才能夠促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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