電動汽車高效率無線充電技術的分析

中汽信息科技（天津）有限公司 崔 鳴 國網天津營銷服務中心 魏 飛 孫源祥

在時代發(fā)展的背景下，電動汽車的高效率使用為環(huán)保事業(yè)的發(fā)展帶來巨大貢獻。電動汽車作為新能源產業(yè)，在使用的過程中，能夠利用電力資源代替原有的天然氣和石油資源，不僅對資源進行節(jié)約，還能在形式過程中減少有害氣體的排放，是在節(jié)能、減排、環(huán)保理念下推出的全新出行工具。電動企業(yè)無限充電技術在實際應用的過程中，能夠改善電動汽車傳統(tǒng)充電帶來的局限性，是未來科技發(fā)展的重要途徑。

電動汽車在新時代節(jié)能環(huán)保理念下，各項技術不斷完善和優(yōu)化，已經演變成全球普遍應用的新能源技術類型，電動汽車的使用能在一定程度上緩解能源緊張的實際情況，改善全球環(huán)境污染的實際問題，因此對國家發(fā)展有著十分重要的促進作用。電動汽車在我國的發(fā)展過程中，不斷改善著人們的出行方式，現(xiàn)階段多個城市與地區(qū)都逐漸將廣泛使用電動汽車。

電動汽車主要以電力資源作為驅動資源，替代傳統(tǒng)天然氣以及石油資源，在行駛的過程中能減少有害氣體的排放，真真做到環(huán)境保護以及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。但是在電動汽車實際使用的過程中，充電問題一直是限制電動汽車推廣的重點因素，在電動汽車發(fā)展和應用的階段中，相關技術人員需要針對充電問題不斷完善和優(yōu)化，對充電技術進行創(chuàng)新，更好地推動電動汽車的進步與發(fā)展。

在時代發(fā)展的背景下，電動汽車的高效率使用為環(huán)保事業(yè)的發(fā)展帶來巨大貢獻。電動汽車作為新能源產業(yè)，在使用的過程中，能夠利用電力資源代替原有的天然氣和石油資源，不僅對資源進行節(jié)約，還能在形式過程中減少有害氣體的排放，是在節(jié)能、減排、環(huán)保理念下推出的全新出行工具。電動企業(yè)無限充電技術在實際應用的過程中，能夠改善電動汽車傳統(tǒng)充電帶來的局限性，是未來科技發(fā)展的重要途徑。同時，在目前電動汽車充電的階段中，無線充電技術已經有效地對電池漏電問題進行改善，以最為先進的手段，保證電動汽車的續(xù)航能力。本文主要針對現(xiàn)階段電動汽車高效無線充電技術進行研究和分析，有效地對技術進行詳細闡述，以此來為今后電動汽車無線充電技術的創(chuàng)新與完善提供參考。

1 無線充電技術的概述以及基本技術原理

1.1 無線充電技術的相關概念

無線充電技術主要是在無線電能傳輸技術的基礎上，不斷研究和創(chuàng)新所得到的全新技術類型，無線充電技術在發(fā)展的過程中，主要分為小功率充電和大功率供電兩種類型。其中，小功率無線充電技術主要是利用電磁感應技術進行充電，如手機在充電時所使用的無線充電技術就屬于小功率充電技術。在電動汽車無線充電的過程中也會使用感應式的充電技術，這也屬于小功率充電范疇，在電動汽車初步研究的過程中，相關研究技術人員就是將小功率充電技術作為主要的電動汽車充電技術，但是在實際應用中小功率充電速度較慢，對電動汽車的續(xù)航能力較差，所以在目前電動汽車使用中多數(shù)都是以大功率充電技術作為主要充電類型。

大功率無線充電技術多數(shù)都是使用諧振的方式，利用配套充電裝置將電力資源傳輸?shù)接秒娀蛐铍娫O備中，設備在接收到電力資源后對電池或充電板進行充電，以此來為電動汽車提供動力支持。充電設備以及用電設備之間產生的磁場可以將能源進行傳輸，兩者之間無需電線進行連接，因此充電裝置可以做成無導電節(jié)點裝置，這也是無線充電技術的轉變。大功率無線充電技術能夠為電動汽車提供較為良好的續(xù)航能力，確保電動汽車的行駛公里數(shù)，并且大功率無線充電技術的充電時常較快，減少充電等候時間，是目前電動汽車推廣中會廣泛使用的技術類型[1]。

1.2 無線充電技術的基本原理

1.2.1 電磁感應類型的無線充電技術原理

電磁感應作為無線充電技術中的一種，是在電磁感應原理基礎上利用相關的變壓裝置實現(xiàn)近距離的充電，技術能在一定程度上保證測電力資源傳輸?shù)膶嶋H效果和質量，這也是技術廣泛應用在電子產品以及大功率電量傳輸系統(tǒng)中的重點因素。但是，電磁感應無線充電技術應用中依舊存在些許問題，這些問題都會影響充電的效果，嚴重的情況下還會造成安全隱患的出現(xiàn)。

首先，電磁感應類型的無線充電技術實際電力資源傳輸距離較短，如果在充電過程中電動汽車行駛距離較遠，功率就會產生明顯的變化，導致電力資源傳輸不夠穩(wěn)定；其次，技術的變壓器邊緣偏差角度較大，在安裝過程中多數(shù)工作人員沒有加強對細節(jié)方面的控制，這樣在實際的使用中就會出現(xiàn)設備錯位現(xiàn)象，導致電力資源的傳輸功率明顯降低；最后，如果感應設備中存在異物，將會導致設備出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象，產生漏電等問題，嚴重的情況下還有可能造成安全事故的發(fā)生。

1.2.2 電磁共振無線充電的技術原理

電磁共振作為現(xiàn)階段無線充電技術種類之一，最開始是由美國麻省理工大學的研究小組提出的充電技術，并且這一技術的提出打破傳統(tǒng)無線充電的限制，成為當時最新型的充電類型，在不斷應用中大限，技術針對傳統(tǒng)充電技術的局限性進行創(chuàng)新，在保證電力資源供應穩(wěn)定性和安全性的基礎上，實現(xiàn)更加高效、快速的充電效果。在最初的研究中，小組相關成員以電路特性變壓器將2米遠的燈泡成功點亮，這也是電磁工程無線充電技術在最初研究中實現(xiàn)的具體目標。

電磁共振無線充電技術在成功應用中也會存在一定的技術問題，這些技術問題也會對實際的技術應用造成影響：首先，電磁共振無線充電技術的變壓器編組纏繞中，經常會出現(xiàn)較差纏繞的現(xiàn)象，在這樣的現(xiàn)象下電力資源也會持續(xù)地輸出，長此以往就會出現(xiàn)各種安全隱患問題；其次，技術主要是以磁場共鳴的方式進行電力傳輸，因此在技術實際使用的過程中，需要對頻率進行科學合理的設定，在定向電壓器供電的時候將參數(shù)范圍進行設定，能夠全面提升電磁共振無線充電技術的安全性和穩(wěn)定性。

電磁共振技術的應用實現(xiàn)磁場的高效率的耦合，在中遠距離中將電力資源的各種能量進行傳輸，這也是技術在研究中的重點內容。但是目前的研究試驗中缺少對技術的全面應用，在各項工程中也缺少引導的作用，導致研究成果不夠全面，電磁共振無線充電技術的最大功率在100瓦左右，還沒有在電動汽車充電技術中進行使用。

1.2.3 無線電波充電技術的基本原理

無線電波充電技術，主要是指供電頻率在300MHz 到300GHz 之間的電磁波，作為無線充電的載體，這種充電技術能夠在自由空間中將電力資源轉變成電磁波能量，從而進行快速地傳輸。有效地利用電磁波充電技術，能夠實現(xiàn)長距離的電力資源傳輸，其實際工作原理，就是將電力資源中含有的各種能量轉變成微波、然后以天線的形式進行發(fā)射，最后在經過一定的設備原理重新轉變成電能進行使用。

由于電磁波具有一定的輻射效果，在電力資源傳輸?shù)倪^程中能量會隨著距離的長短產生變化，因此技術不能使用在功率傳輸?shù)脑O備中。如果傳輸?shù)碾娏Y源頻率較高，在電力資源傳輸?shù)倪^程中，實際的功率會給系統(tǒng)造成一定的損耗。在現(xiàn)階段電動汽車的實際發(fā)展來看，將無線電波充電技術進行應用，并不能夠保證電動汽車充電的實際效果，還會對實際的充電效果產生影響[1]。

綜上，在電動汽車無線充電技術應用的過程中，經常會因為各種原因導致實際的充電效果受到影響，并且目前所有的無線充電技術都不能實現(xiàn)長距離的電力資源傳輸，因此目前電磁感應無線充電技術和電磁共振無限充電技術的使用效果較為良好，更加適合在電動汽車的無限充電中，為電動汽車的廣泛應用奠定良好的基礎。

2 電動汽車高效率無限充電技術研究的重點內容

2.1 電磁耦合機構設計的重點技術

直到現(xiàn)階段的研究工作為止，我國已經對無線充電技術進行連續(xù)研究，在研究的過程中出現(xiàn)分離式的連續(xù)充電結構，并且以單線圈作為基礎結構，將矩形長線圈和雙磁無線供電導軌技術進行有效地結合，這也是目前無線充電傳輸技術的最新研究成果，技術能在一定程度上確保各項數(shù)據(jù)的真實性和有效性，這也是目前電磁耦合結構設計的重點內容。在全新技術和技術理念的前提下，我國對導軌技術進行創(chuàng)新，并且對接收機進行創(chuàng)新，保證在電力資源傳輸?shù)倪^程中能夠減少線圈交叉耦合問題的出現(xiàn)，提升電力資源傳輸?shù)膶嶋H效率，更好的保證電力資源的包容性[2]。

根據(jù)時代發(fā)展的實際需求來看，為了能夠更好地將電動汽車進行推廣，保證電動汽車的續(xù)航能力，在原有長線圈導軌技術之外，國家還對雙磁供電導軌模式進行研究和完善，以此來提升電動汽車充電的實際技術，確保無限技術研究的實際成果，從本質上改善傳統(tǒng)無限充電技術使用的效果和質量。但是在技術應用的過程中，經常會有各種外界因素導致實際充電效果受到影響，并且電磁供應的電力資源功率不夠穩(wěn)定、磁場的分布不夠均勻，存在一定的耦合零點系數(shù)，并且制造的成本相對較高，相關政府部門和企業(yè)很難全面支撐導軌的建設。因此，即便雙磁導軌無線充電自身具有較多的優(yōu)勢，也會因為成本的限制導致充電技術無法得到全面應用。

2.2 能量傳輸魯棒控制的重點技術

在技術不斷研究和創(chuàng)新的過程中，能量傳輸魯棒控制技術也是重點技術之一，同樣在電力資源無線傳輸?shù)倪^程中，需要加強研究工作的重點目標，因此需要不斷加強對能量傳輸?shù)闹匾暯Y果，盡可能地保證參考數(shù)據(jù)資料的真實性以及有效性，確保無線充電技術能夠高效、快速的發(fā)展，多元化的技術促進電動汽車在多個行業(yè)發(fā)展中的應用。在研究的過程中，主要是利用空間平均計算方法，在城市中建立小型的信號模型，這樣也能夠保證控制器對電力資源傳輸功率的控制，保證最大功率穩(wěn)定的控制效果[3]。

為了能夠更加良好的保證大功率資源傳輸?shù)男Ч?，就需要在電力資源無線傳輸?shù)碾A段中，加強控制的實際效果，而魯棒控制技術作為新時代技術研究的主要形式，在實際應用的過程中，通過觀察和計算，對控制參數(shù)進行研究，并且技術自身具有較為明顯的特點，通過對功率的計算選擇最合適的控制參數(shù)范圍，計算方式較為簡單，最終的技術結果也具有較高的準確性與可靠性。

2.3 電磁兼容的重點技術

現(xiàn)階段，無線電力資源傳輸技術主要是利用較高頻率的電磁場實現(xiàn)，但是因為電磁場實際的環(huán)境較為復雜，在對高功率的電力資源進行傳輸?shù)倪^程中，會出現(xiàn)各種不同類型的問題，因此在對技術進行研究的過程中，需要保證電磁兼容設計的真實性與科學性。在研究工作中，相關的工作人員和機構需要不斷對電磁兼容設計思路進行創(chuàng)新和優(yōu)化，提升電力資源無限傳輸?shù)膶嶋H效果；其次，還需要保證無線充電過程中電力資源傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，減少電力資源傳輸中人員的過密接觸，降低安全隱患發(fā)生的概率[4]。

3 結語

隨著時代的不斷進步與發(fā)展，在國家社會發(fā)展的同時對自然生態(tài)環(huán)境造成的危害也十分重大，為了能夠營造更加良好的生活環(huán)境和生活質量，在科學技術不斷研究和創(chuàng)新的背景下，新能源技術取代傳統(tǒng)能源進行使用不僅對環(huán)境進行改善，還在一定程度上促進各項技術和資源的使用，降低對環(huán)境造成污染的同時，為人們創(chuàng)造更加適合生存的空間。

電動汽車作為新能源使用的代表，取代傳統(tǒng)汽車對天然氣及石油資源的損耗，在車輛行駛的階段中，不僅降低有害氣體的排放，還能將各種信息技術和高科技技術進行應用。但是在電動汽車使用時，充電問題一直是制約電動汽車發(fā)展的重要因素，因此在不斷研究和完善中，電動汽車無線充電技術被廣泛地進行應用，在實踐中不斷對技術進行總結，為今后無線充電技術的發(fā)展奠定扎實的基礎。