動態(tài)無線充電汽車的構(gòu)想

摘要：伴隨著新能源汽車的發(fā)展，特斯拉model3等一大批電動汽車的問世，無線充電技術(shù)等等的發(fā)展，帶動了一大批相關(guān)及非相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新，本文旨在構(gòu)思一種無線充電小汽車，使它既能邊充電又能邊移動的。

關(guān)鍵詞：無線充電;法拉第超級電容;循跡系統(tǒng)

一、概述背景

在當(dāng)前市面上，許多手機(jī)無線充電器流行了起來，擺脫了有線充電的束縛的過程。當(dāng)然，其不足之處就是無線充電的距離十分有限，且充電速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及有線充電。隨著人們環(huán)保意識的提升和國家強(qiáng)有力的支持，新能源汽車便如雨后春筍般開始興起，電動汽車逐漸開始投入市場，隨之而來的是對無線充電汽車的創(chuàng)新與應(yīng)用的重視，并且還有對舒適性的追求。當(dāng)然無線充電技術(shù)的發(fā)展也有很長的歷史，從尼古拉特斯拉做的無線輸電實(shí)驗(yàn)，即在初始線圈上通過一定的交變電流，次機(jī)線圈就能產(chǎn)生一定的電流。再到后來的發(fā)射一定的電磁波，使充電設(shè)備接收電磁波且發(fā)生共振，最終達(dá)到充電的效果，且距離上實(shí)現(xiàn)了較大的突破，這為以后的無線充電汽車提供了一定的參考。當(dāng)然，人們還提出了一種構(gòu)想，就是利用無線電波具有能量這一構(gòu)想，可以制作無線充電充電裝置。以目前技術(shù)來講，無線充電技術(shù)既有大功率也有小功率的，諧振式無線充電技術(shù)往往是大功率的，電磁感應(yīng)式往往是小功率的。

二、動態(tài)無線充電小車的構(gòu)思

我們構(gòu)思一種動態(tài)無線充電技術(shù)，即是在道路上放置多個(gè)無線充電裝置，使它能夠邊行駛邊獲取能量，并且利用超級法拉第電容進(jìn)行儲能，后續(xù)我們可以改裝成固態(tài)電池，并且利用電機(jī)帶動小車運(yùn)動，在利用循跡系統(tǒng)進(jìn)行尋路的時(shí)候，加以繼電器進(jìn)行控制，組裝在一起就形成了完整的動態(tài)無線充電小車。此車包括車身系統(tǒng)模塊，無線充電模塊，電池模塊，循跡模塊，驅(qū)動模塊。

1.電動機(jī)驅(qū)動

在一組完全具有行駛能力的電車，往往都是采取了電機(jī)驅(qū)動， 而電機(jī)的種類也有很多，就像市面上常見的三缸四缸六缸八缸發(fā)動機(jī)一樣，電動汽車的電機(jī)就猶如該車的靈魂，電機(jī)的選擇對于該車具有很重要的意義，因此我們要著重考慮一下電機(jī)的選擇。我們不妨討論一下電機(jī)的功率，功率不僅影響了電機(jī)的效率，還會帶給消費(fèi)者不同的駕駛體驗(yàn)，通俗易懂點(diǎn)就好比自己的1.5L與別人家EA888，當(dāng)然在消耗燃油方面上也具有小小的差異，以model3為例，永磁同步電機(jī)的配置，是目前絕多數(shù)廠家的選擇，該款電機(jī)具有扭矩大并且直接影響著電動汽車的動力系統(tǒng)輸出響應(yīng)，在以后的發(fā)展當(dāng)中，電機(jī)的革命將會是電動汽車行業(yè)的革命。

2. 無線充電技術(shù)

當(dāng)然，一輛小車行駛的效率跟其無線充電效率往往具有很大關(guān)系，其最主要的就是傳輸功率與傳輸效率，當(dāng)前市面上有很多的無線充電方法 ，比如常見的電磁感應(yīng)方式，我們都知道當(dāng)前市面上常見的某米某為其自家手機(jī)無線充電都是采用此方法，可見其傳輸功率比較低，但是傳輸效率比較高，并且我們都不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們稍微移動手機(jī)時(shí)，其輸電便會斷開，由此可見，輸電距離也是十分有限，因此電磁感應(yīng)方式明顯不能滿足我們邊行駛邊充電的設(shè)計(jì)需求。電磁共振方式傳輸能量的原理就是發(fā)射與接收能量的裝置調(diào)節(jié)其頻率相同，其大概傳輸功率在數(shù)千瓦左右，但是充電效率較低，目前在市面上比較常見的就是電動汽車了，當(dāng)然采用這種無線充電技術(shù)的方法在以后的社會當(dāng)中肯定要被更替，下面就是電場耦合與無線電波方式進(jìn)行充電了，其功率都是比較小?，F(xiàn)在市面上做的比較成熟的公司像西門子，宇通等等，且生產(chǎn)出的無線充電汽車并沒有投入市場，且都在進(jìn)行研發(fā)與測試，其實(shí)對于無線充電技術(shù)來講，其市場價(jià)值是潛在的，隨著市場的需求，其難題也都會被一一解決，對于我們現(xiàn)代人來講，無時(shí)無刻不在行動著，便攜式正是剛需的。

3儲能

在無線充電的同時(shí)，其儲能是較為重要的，隨著科技的發(fā)展，我們都知道鉛蓄電池，鋰電池，固態(tài)電池，但很少有人能夠知道超級法拉第電容還具有高儲能的特點(diǎn)，但是市面上很少有廠家采用電容進(jìn)行儲能的，由此我要為大家普及一下超級法拉第電容器的特點(diǎn)，像在寒冷的北方，蓄電池往往很容易被凍傷，而超級法拉第電容器就不會受此限制，我們都知道在汽車加速的時(shí)候會使用大電流，大電流充放電會對電池造成影響，而超級法拉第電容就不會受此影響，電容器其能量密度往往較大，比較適合大電流充放電，因此超級法拉第電容就是個(gè)很好的選擇。在目前的市面上，多數(shù)廠商更青睞于固態(tài)電池，對于固態(tài)電池來講，其高規(guī)格能量密度的特性在以后的市場中會逐漸取代鋰離子電池，對于固態(tài)電池的發(fā)展，也將會是個(gè)挑戰(zhàn)，當(dāng)然，我們既然選擇了無線充電技術(shù)，且實(shí)施邊行駛邊充電的特點(diǎn)，則超電容就是個(gè)不錯的選擇。

4循跡系統(tǒng)裝置

下面講的就是控制小車的前進(jìn)方向了，我們在日常生活中，我們都以人為控制電動助力方向盤從而調(diào)節(jié)方向，最主要的就是人為的控制，為了給出行更佳的體驗(yàn)，我們設(shè)想在道路上讓車輛自動駕駛，在最后目的地處再加以人工干預(yù)，我們便要利用更先進(jìn)的循跡裝置，并且根據(jù)道路的鋪設(shè)，進(jìn)而控制且最終達(dá)到目的地的效果。目前5G時(shí)代的來臨，對于循跡系統(tǒng)裝置來說是一次很好的機(jī)遇，循跡系統(tǒng)的調(diào)試與測試直接影響著乘客的舒適性，如果好的循跡系統(tǒng)，可能就會替代紅綠燈，并且?guī)訜o線充電汽車行業(yè)的進(jìn)步與創(chuàng)新。

總語：

最后，這款動態(tài)無線充電汽車的核心思想就是，在借用無線充電技術(shù)條件下，在道路兩旁或路基下面安裝無線充電系統(tǒng)，用來給予在道路上行駛的車輛動能，正如前文所說，我們可以利用高效率電機(jī)傳輸動力，在效率與安全中找到平衡點(diǎn)，并且在5G時(shí)代技術(shù)的加持下，制造一款可實(shí)施度高的無線動態(tài)充電小車的構(gòu)想，將會對以后的生活具有跨時(shí)代的意義，我們都知道在物理界中，真正具有社會價(jià)值的便是使物理走向社會，使物理走向生活。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 葉佳虹 “超級電容模組在無線充電小車的應(yīng)用”? ? [J]電工技術(shù)? 2019，（1）

作者簡介：曹晨陽，男，生于99年05月，漢族，河南項(xiàng)城人，渤海大學(xué)，本科在讀。

基金項(xiàng)目：本文系渤海大學(xué)2019年度大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：201910167099