電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)

楊慶新 張 獻(xiàn) 章鵬程

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)

楊慶新1,2張 獻(xiàn)2章鵬程3

（1. 新能源電力變換傳輸與智能控制天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（天津理工大學(xué)） 天津 300382 2. 省部共建電工裝備可靠性與智能化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（河北工業(yè)大學(xué)） 天津 300130 3. 清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系 北京 100084）

無(wú)線電能傳輸將是未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)、無(wú)人駕駛、共享化電動(dòng)車(chē)的必然選擇。該文提出電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的概念、意義和構(gòu)建中的關(guān)鍵問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)路徑。將具有無(wú)線電能雙向傳輸功能的電動(dòng)車(chē)網(wǎng)和樁網(wǎng)通過(guò)云平臺(tái)（即“兩網(wǎng)一云”）進(jìn)行智慧融合，實(shí)現(xiàn)各參與要素間的便捷、高效、協(xié)同運(yùn)行以及資源優(yōu)化匹配。電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的建立，將極大推進(jìn)電動(dòng)車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)化、無(wú)人駕駛和共享化以及電能的車(chē)網(wǎng)智慧交互，使交通出行模式和新能源電力儲(chǔ)饋方式發(fā)生變革，真正滿足人們對(duì)輕松自由并安全出行的美好追求，助力碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

電動(dòng)車(chē) 智慧 無(wú)線電能傳輸 云網(wǎng)

0 引言

“碳達(dá)峰、碳中和”是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，利用風(fēng)能及太陽(yáng)能等新能源生產(chǎn)“綠電”，全面推進(jìn)新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)，提高電網(wǎng)對(duì)高比例可再生能源的消納和調(diào)控能力，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是我國(guó)未來(lái)能源結(jié)構(gòu)發(fā)展戰(zhàn)略[1]。風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電存在著隨機(jī)性和間歇性等不確定性，限制了新能源高比例并網(wǎng)的發(fā)展。儲(chǔ)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)新能源有序接入和提升調(diào)控消納穩(wěn)定性與安全性的重要手段，探索新型大規(guī)模、分布式儲(chǔ)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“綠電”+儲(chǔ)能對(duì)高比例新能源并網(wǎng)的新型電力系統(tǒng)具有重大意義。

交通電氣化，特別是基于“綠能”電動(dòng)車(chē)的快速發(fā)展是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，也是我國(guó)從汽車(chē)大國(guó)邁向汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的必由之路。2021年10月舉行的第二屆聯(lián)合國(guó)全球可持續(xù)交通大會(huì)上，習(xí)近平主席闡述了可持續(xù)交通的重要意義，對(duì)推動(dòng)大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等數(shù)字化技術(shù)與交通領(lǐng)域深度融合作了重要表述，明確可持續(xù)交通領(lǐng)域內(nèi)新能源車(chē)堅(jiān)持電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化的發(fā)展方向。在政策指導(dǎo)與市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)急速發(fā)展，2022年上半年，我國(guó)電動(dòng)車(chē)保有量已達(dá)810.4萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)2030年將突破 8 000萬(wàn)輛[2]，電動(dòng)車(chē)正從單純交通工具向儲(chǔ)能單元、移動(dòng)智能終端和數(shù)字空間轉(zhuǎn)變[3-6]。

出行服務(wù)是關(guān)系人們?nèi)粘Ｉ钏降闹匾矫?，人們?duì)美好生活的追求賦予了對(duì)電動(dòng)車(chē)新的要求。急速增長(zhǎng)的電動(dòng)車(chē)保有量使得現(xiàn)有的駕駛模式存在交通擁堵和不安全等方面的壓力，交通事故等問(wèn)題也隨之增多。在“人-車(chē)-路-網(wǎng)”數(shù)字閉環(huán)理念的協(xié)調(diào)發(fā)展下，無(wú)人駕駛技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智慧交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心應(yīng)用服務(wù)[7-8]。電動(dòng)車(chē)的智能網(wǎng)聯(lián)、無(wú)人駕駛和共享化能夠大大提高人們出行的安全性和舒適性。

2020年國(guó)家印發(fā)的《新能源車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021－2035年）》提出“到2025年我國(guó)高度自動(dòng)駕駛汽車(chē)實(shí)現(xiàn)限定區(qū)域和特定場(chǎng)景商業(yè)化應(yīng)用”，無(wú)人駕駛是未來(lái)電動(dòng)車(chē)發(fā)展趨勢(shì)，車(chē)路協(xié)同、智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)景及實(shí)現(xiàn)方法成為各界研究重點(diǎn)[9-10]。無(wú)人駕駛高度智慧應(yīng)用場(chǎng)景已擺脫了人為干預(yù)，有人值守的有線插拔充電模式與無(wú)人駕駛應(yīng)用場(chǎng)景顯得格格不入，也不現(xiàn)實(shí)。與之對(duì)應(yīng)的無(wú)線充電技術(shù)只需車(chē)輛停在具備無(wú)線電能傳輸功能的車(chē)位上，便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)車(chē)網(wǎng)能量無(wú)人值守雙向交互，無(wú)線電能傳輸將是未來(lái)智能無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)的必然選擇[11-14]。

除此之外，面對(duì)電動(dòng)車(chē)保有量的迅速增長(zhǎng)，充電負(fù)荷的激增是電網(wǎng)將面臨的嚴(yán)峻考驗(yàn)，如何系統(tǒng)性調(diào)度電動(dòng)車(chē)有序接入電網(wǎng)是需要關(guān)注的重要問(wèn)題。根據(jù)測(cè)算，到2030年，充電設(shè)施裝機(jī)容量將會(huì)達(dá)到6.6億kV×A，相當(dāng)于8 250萬(wàn)戶(hù)居民用電容量[15]。未來(lái)，在電動(dòng)車(chē)充電負(fù)荷和充電設(shè)施裝機(jī)容量的龐大數(shù)字下，若不建立針對(duì)電動(dòng)車(chē)充電負(fù)荷的調(diào)配系統(tǒng)，可能會(huì)因電動(dòng)車(chē)聚合性充電引發(fā)局部配電網(wǎng)的負(fù)荷緊張，甚至可能造成電網(wǎng)的崩潰[16]，因此建立緊密的車(chē)網(wǎng)能量雙向互動(dòng)關(guān)系十分必要。與此同時(shí)，現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)充電樁設(shè)備數(shù)量有限、分布不均與短時(shí)激增的充電需求間存在結(jié)構(gòu)性矛盾，單一電動(dòng)車(chē)與充電樁地理信息無(wú)法應(yīng)對(duì)未來(lái)海量無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)的充電配置問(wèn)題，短時(shí)電動(dòng)車(chē)充電負(fù)荷的涌入將造成交通擁堵及電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題[17]。

如何調(diào)度充電負(fù)荷，提高負(fù)荷利用率，以減少電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，正成為未來(lái)車(chē)聯(lián)網(wǎng)須解決的重要問(wèn)題。解決上述“痛點(diǎn)”需建立電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)[18]，以云平臺(tái)形式融合車(chē)-樁-路網(wǎng)等信息，進(jìn)一步推動(dòng)電動(dòng)車(chē)等相關(guān)技術(shù)發(fā)展，而高度智能化的云調(diào)度平臺(tái)需要相關(guān)技術(shù)的融合支撐，基于數(shù)字化孕育出的云平臺(tái)技術(shù)也為電動(dòng)車(chē)無(wú)人駕駛的實(shí)現(xiàn)提供了思路。電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)可以真正意義上實(shí)現(xiàn)“兩網(wǎng)一云”的融合，在出行模式間形成高效協(xié)同和資源優(yōu)化匹配。電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)技術(shù)路線圖如圖1所示。

圖1 電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)技術(shù)路線圖

智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的服務(wù)范圍涉及電動(dòng)車(chē)、無(wú)線充放電站以及用戶(hù)三部分，且需要完成的功能繁雜，云網(wǎng)建設(shè)前期投入與其日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)都需以智能云網(wǎng)的可持續(xù)運(yùn)營(yíng)為目標(biāo)之一，為云網(wǎng)制定合適的盈利模式，使云網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字循環(huán)經(jīng)濟(jì)的自給自足[19]。因此，建立什么樣的電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)，如何建立云網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)高效、可靠數(shù)據(jù)交互和智能決策，形成持續(xù)可循環(huán)的交通能源數(shù)字經(jīng)濟(jì)，成為亟須解決的問(wèn)題。

無(wú)線充電云網(wǎng)通過(guò)智能網(wǎng)聯(lián)，把汽車(chē)和無(wú)線充電站的實(shí)時(shí)信息有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而使得電動(dòng)汽車(chē)能夠自動(dòng)地判斷哪里有無(wú)線充電站以及其最近的位置，甚至更精準(zhǔn)地判斷哪里不用排隊(duì)或等待時(shí)間最短等。因此，無(wú)線充電將會(huì)是未來(lái)智能無(wú)人駕駛、共享電動(dòng)汽車(chē)的必然選擇，因?yàn)樗軌驑O大程度地滿足人們對(duì)輕松自由出行的美好追求，把自己從緊張疲憊又可能不安全的傳統(tǒng)自駕方式中解放出來(lái)。因此，本文基于電動(dòng)車(chē)車(chē)網(wǎng)互動(dòng)、無(wú)線充電、無(wú)人駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)及數(shù)字化等技術(shù)的現(xiàn)有研究及其融合發(fā)展趨勢(shì)，提出電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的概念和對(duì)云網(wǎng)構(gòu)建中關(guān)鍵問(wèn)題的思考。本文以車(chē)樁網(wǎng)無(wú)線電能互動(dòng)為切入點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了綜述，思考云網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行、信息安全與空間電磁安全等諸多方面因素，提出構(gòu)建云網(wǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題以及對(duì)若干場(chǎng)景的思考，為電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)建設(shè)提供參考。

1 智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的概念與意義

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)是指將具有無(wú)線電能雙向傳輸功能的電動(dòng)車(chē)網(wǎng)和樁網(wǎng)通過(guò)云平臺(tái)（即“兩網(wǎng)一云”）進(jìn)行智慧融合，實(shí)現(xiàn)各參與要素間便捷、高效、協(xié)同工作以及資源優(yōu)化匹配。智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)將車(chē)輛信息與充（受）電樁資源信息、電網(wǎng)信息等多層信息通過(guò)智能化數(shù)字技術(shù)進(jìn)行交融，將有效解決車(chē)網(wǎng)能量智慧互動(dòng)等問(wèn)題，響應(yīng)國(guó)家“綠電”、“雙碳”的發(fā)展理念。值得一提的是，目前也存在對(duì)電動(dòng)車(chē)進(jìn)行換電的補(bǔ)能模式，即將大量電池進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)行集中存儲(chǔ)與充電，通過(guò)建立換電站為電動(dòng)車(chē)更換滿電狀態(tài)的電池；或建立配送站，為電動(dòng)車(chē)提供換電服務(wù)，從而快速完成對(duì)電動(dòng)車(chē)的補(bǔ)能。然而，現(xiàn)有換電模式的能量流是從電網(wǎng)向電動(dòng)車(chē)的單一方向，不作為儲(chǔ)能單元進(jìn)行雙向電能交互，從而限制了電動(dòng)車(chē)兼具交通工具與儲(chǔ)能單元這一優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮。

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)能夠充分發(fā)揮電動(dòng)車(chē)的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)中存在多種以電動(dòng)車(chē)為媒介的能量交互形式，包括車(chē)網(wǎng)能量交互、車(chē)車(chē)能量交互等，電動(dòng)車(chē)的移動(dòng)和分散儲(chǔ)能屬性有利于云網(wǎng)對(duì)能量合理、高效的調(diào)度與分配，促進(jìn)電力能源的安全消納。

1.1 智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)中的能量交互

1.1.1 車(chē)網(wǎng)能量交互

電動(dòng)車(chē)的天然儲(chǔ)能屬性吸引人們利用車(chē)載電池開(kāi)展車(chē)網(wǎng)交互技術(shù)（Vehicle-to-Grid, V2G）研究。未來(lái)隨著電動(dòng)車(chē)數(shù)量的不斷增加，其儲(chǔ)能規(guī)模將十分可觀，利用電動(dòng)車(chē)進(jìn)行車(chē)網(wǎng)能量交互，可提高儲(chǔ)能單元的分布性與機(jī)動(dòng)性，對(duì)增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)V2G技術(shù)也是構(gòu)建智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)之一。

V2G技術(shù)可利用大量電動(dòng)車(chē)組成的海量?jī)?chǔ)能資源為電網(wǎng)和可再生能源提供緩沖，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷過(guò)高時(shí)，由電動(dòng)車(chē)的已儲(chǔ)能源向電網(wǎng)進(jìn)行饋電；而當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)，電網(wǎng)中過(guò)剩的電能則可用于為汽車(chē)供電，避免造成能量浪費(fèi)。

隨著電動(dòng)車(chē)并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)電動(dòng)車(chē)配入電網(wǎng)系統(tǒng)的影響進(jìn)行了深入研究，尤其是近年來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，“數(shù)字+能源”推動(dòng)了能源信息的融合。未來(lái)智能無(wú)人駕駛、共享電動(dòng)車(chē)的應(yīng)用場(chǎng)景中，無(wú)線電能雙向傳輸可以實(shí)現(xiàn)車(chē)與網(wǎng)間雙向電能流動(dòng)，既提高了充電便捷性，又有效減小了大量電動(dòng)車(chē)負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的沖擊，是其充電模式的必然選擇。

海量電動(dòng)車(chē)不僅提供了豐富的儲(chǔ)能資源，這類(lèi)儲(chǔ)能還具有傳統(tǒng)儲(chǔ)能方式所不具備的機(jī)動(dòng)性，能夠?yàn)殡妱?dòng)車(chē)應(yīng)急充電救援以及局部組網(wǎng)提供有效解決方案。無(wú)線V2G可以將電動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢苿?dòng)的“充電寶”，車(chē)聯(lián)網(wǎng)與樁聯(lián)網(wǎng)通過(guò)云鏈接，獲取車(chē)輛實(shí)時(shí)電量以及任務(wù)執(zhí)行情況，判斷附近可用于削峰填谷的無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)，并調(diào)度車(chē)輛前往附近無(wú)線充放電站，從而使車(chē)網(wǎng)互動(dòng)變得更加靈活便捷。無(wú)線V2G除靜態(tài)外，還包括動(dòng)態(tài)無(wú)線充放電，可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛行駛過(guò)程中的無(wú)線充電。未來(lái)無(wú)線V2G將以多種形式實(shí)現(xiàn)車(chē)網(wǎng)間雙向、隨機(jī)、靈活的電能互動(dòng)，將改變電能儲(chǔ)存與調(diào)度模式。

1.1.2 峰谷價(jià)差引導(dǎo)車(chē)網(wǎng)互動(dòng)

車(chē)網(wǎng)互動(dòng)可依據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)為車(chē)主與充電運(yùn)營(yíng)商同時(shí)帶來(lái)效益。車(chē)主可以根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)的不同，在電價(jià)低谷時(shí)段進(jìn)行充電，在電價(jià)高峰時(shí)段向電網(wǎng)放電，從而為車(chē)主降低充電成本。

車(chē)網(wǎng)互動(dòng)還存在電力輔助服務(wù)的商業(yè)價(jià)值，進(jìn)行調(diào)峰、調(diào)頻、備用電源等服務(wù)。運(yùn)營(yíng)商在平臺(tái)調(diào)度電動(dòng)車(chē)的集群行為以及相應(yīng)發(fā)電單位的響應(yīng)，使電動(dòng)車(chē)參與到電力輔助服務(wù)中。目前，車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的電力輔助項(xiàng)目發(fā)展尚未成熟，主要體現(xiàn)出的是其社會(huì)效益，但隨著電池性能的提高，將來(lái)也會(huì)產(chǎn)生可觀的商業(yè)效應(yīng)。

1.1.3 能量交互應(yīng)用場(chǎng)景的拓展

電動(dòng)車(chē)由于其儲(chǔ)能屬性，可以作為移動(dòng)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行無(wú)線V2X（Vehicle to Everything）能量交互，而“X”究竟如何定義依然不明確，圍繞“X”的研究路線十分廣泛，因此衍生出V2V（Vehicle to Vehicle）、V2H（Vehicle to Home）、V2B（Vehicle to Building）等相關(guān)技術(shù)。簡(jiǎn)言之，V2X可在需要時(shí)控制充放電功率在不同載體間進(jìn)行交互，以平衡能源生產(chǎn)和消費(fèi)的變化。

以V2V間無(wú)線能量交互為例，該場(chǎng)景在具體應(yīng)用中將是移動(dòng)的無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)如何實(shí)現(xiàn)無(wú)線V2V電能交互問(wèn)題，例如為電力不足的車(chē)進(jìn)行無(wú)需停車(chē)的充電，省去了尋找充電樁的環(huán)節(jié)，直接實(shí)現(xiàn)車(chē)與車(chē)間電能交互。無(wú)線V2V技術(shù)能夠?yàn)殡妱?dòng)車(chē)提供充電新模式，提供電能的補(bǔ)電車(chē)可以是交通工具本身，也可以是專(zhuān)用大容量補(bǔ)電車(chē)或發(fā)電車(chē)，補(bǔ)電車(chē)提供的電能不限于單一電網(wǎng)來(lái)源。有充電需求的電動(dòng)車(chē)可向無(wú)線充電云網(wǎng)發(fā)出充電請(qǐng)求，云網(wǎng)根據(jù)路網(wǎng)中車(chē)輛的位置、附近無(wú)人駕駛車(chē)輛電量與執(zhí)行任務(wù)情況，進(jìn)行統(tǒng)一決策，調(diào)度附近可用于補(bǔ)電的車(chē)輛對(duì)就近發(fā)出充電請(qǐng)求的無(wú)人駕駛智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)，進(jìn)行不停車(chē)無(wú)線V2V充電。該技術(shù)將有助于減少電動(dòng)車(chē)等待充電產(chǎn)生的時(shí)間成本，提高無(wú)人值守智慧交通網(wǎng)絡(luò)的通行效率以及交通資源的利用率；同時(shí)，該技術(shù)將減少車(chē)載電池容量，不僅降低車(chē)輛儲(chǔ)能成本，也對(duì)環(huán)境更加友好。

雖然現(xiàn)有關(guān)于無(wú)線V2X能量交互技術(shù)的報(bào)道較少，但其前瞻性已引起了研究人員的注意，如何挖掘、拓展有關(guān)“X”的應(yīng)用場(chǎng)景，是未來(lái)需要研究的重要問(wèn)題。

1.2 智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的建設(shè)意義

智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)在保障車(chē)網(wǎng)雙向能量互動(dòng)的基礎(chǔ)上，憑借“兩網(wǎng)一云”的相互融合，可形成無(wú)人、精準(zhǔn)的車(chē)網(wǎng)能量交互體系，合理調(diào)控電能分布。在沒(méi)有人為干預(yù)情況下，利用云平臺(tái)將汽車(chē)和無(wú)線充電站實(shí)時(shí)信息有機(jī)結(jié)合，使電動(dòng)車(chē)能夠自動(dòng)地判斷最近無(wú)線充電站的位置，更精準(zhǔn)地判斷等待時(shí)間最短的無(wú)線充電資源；云網(wǎng)還可調(diào)度無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)在空間上充當(dāng)“電能搬運(yùn)工”，實(shí)現(xiàn)電能的低價(jià)買(mǎi)入、高價(jià)賣(mài)出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)充電資源的綜合最佳分配和最大化能源利用效率。

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的建立將車(chē)輛與智能云網(wǎng)緊密地聯(lián)系起來(lái)，為高效出行規(guī)劃、提高出行效率提供技術(shù)平臺(tái)支撐。云網(wǎng)的建成與成功運(yùn)行將聯(lián)通“兩網(wǎng)一云”，并進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、分析及統(tǒng)籌調(diào)度，有望使未來(lái)交通出行模式發(fā)生深刻變革，極大便利人們的出行，為車(chē)網(wǎng)互動(dòng)提供強(qiáng)大信息支撐，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)注入新動(dòng)能。

車(chē)-樁-云網(wǎng)間的靈活互動(dòng)還可為未來(lái)的多元交通與能源形式，例如未來(lái)全電航空設(shè)備、無(wú)人駕駛列車(chē)等軌道交通裝備，甚至氫能發(fā)電車(chē)等新型混合能源形式的接入提供可借鑒的解決方案。電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的建設(shè)將對(duì)電能分配、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、城市發(fā)展布局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，對(duì)無(wú)線電能傳輸應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展以及共享出行的實(shí)現(xiàn)都將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 構(gòu)建電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)建設(shè)涉及多方面因素，既有建設(shè)所需的技術(shù)與資源，也有信息鏈的融合與管理，樁網(wǎng)的布局、云網(wǎng)的建立、運(yùn)營(yíng)與經(jīng)濟(jì)模式研究，還存在數(shù)據(jù)安全和空間電磁環(huán)境安全等多層面技術(shù)問(wèn)題，也需要政府的政策支持與推動(dòng)，下面列舉幾個(gè)主要方面的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.1 雙向無(wú)線電能傳輸樁網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

雙向無(wú)線電能傳輸樁網(wǎng)是電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的重要組成部分。為滿足電動(dòng)車(chē)不同場(chǎng)景下的應(yīng)用需求，需要考慮應(yīng)用多元性對(duì)無(wú)線充放電樁進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，結(jié)合場(chǎng)景考慮充電功率的選取與設(shè)計(jì)，對(duì)于大功率貨運(yùn)電動(dòng)車(chē)等需要較大牽引力的車(chē)型，為保證汽車(chē)具有足夠的動(dòng)力支持，需要建設(shè)大功率無(wú)線充放電樁；對(duì)于小功率電動(dòng)車(chē)則應(yīng)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)無(wú)線充放電樁，多元場(chǎng)景下具有寬范圍功率適應(yīng)能力的雙向無(wú)線電能傳輸樁是需要研發(fā)的重要目標(biāo)。

提高無(wú)線充放電樁的擴(kuò)展能力，實(shí)現(xiàn)單一充放電樁對(duì)多用戶(hù)，甚至多種不同功率需求的電動(dòng)車(chē)同時(shí)充電，也是云網(wǎng)無(wú)線充放電樁需要考慮的重要問(wèn)題。其中涉及的信號(hào)、通信、控制、功率分配、兼容性等相關(guān)問(wèn)題都需要深入研究。該技術(shù)可有效提高無(wú)線充放電樁的利用率，減少充電等待時(shí)間，在高速公路等場(chǎng)合發(fā)揮重要作用。此外，從應(yīng)用角度，高實(shí)時(shí)性樁網(wǎng)信息云交互，對(duì)電動(dòng)車(chē)信息接收端的智能化設(shè)計(jì)、無(wú)人值守可靠性提升等系列問(wèn)題都是云網(wǎng)中涉及雙向無(wú)線電能傳輸樁網(wǎng)需要研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。

2.2 雙向無(wú)線電能傳輸電站的規(guī)劃建設(shè)問(wèn)題

電站的布局建設(shè)關(guān)乎電動(dòng)車(chē)行業(yè)的發(fā)展，不合理的站點(diǎn)布局將導(dǎo)致充電站與電動(dòng)車(chē)充電需求的不匹配，出現(xiàn)“有車(chē)無(wú)站”或“有站無(wú)車(chē)”的現(xiàn)象，為提高無(wú)線充放電站的使用率以及電能利用率，如何合理規(guī)劃電站布局是目前需要研究的問(wèn)題。

目前，無(wú)線充放電站大部分依托現(xiàn)有的有線充電樁的建設(shè)布局，可以初步建設(shè)在各社區(qū)、企業(yè)單位、高速服務(wù)區(qū)和充電站附近。隨著無(wú)線充放電需求的不斷擴(kuò)大，如何在有線充電站點(diǎn)基礎(chǔ)上以最小成本改裝為無(wú)線充放電站點(diǎn)是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。無(wú)線充放電站的建設(shè)可以低成本、高回報(bào)為導(dǎo)向，進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，對(duì)于不依靠有線充電樁基礎(chǔ)而單獨(dú)設(shè)點(diǎn)建設(shè)或直接開(kāi)辟新地域市場(chǎng)的無(wú)線充放電站而言，電站的選址是一大問(wèn)題。

通常，電站的布局受充放電需求、用戶(hù)出行規(guī)律、法規(guī)政策、經(jīng)濟(jì)因素、周邊交通情況以及電網(wǎng)建設(shè)等多因素影響，其中充電需求又受制于電動(dòng)車(chē)行駛距離、電池蓄電里程等條件。而無(wú)線充放電站還需考慮放電回饋電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，放電能夠?yàn)殡娋W(wǎng)局部短時(shí)負(fù)荷增大提供臨時(shí)功率支撐，無(wú)線充放電站選址需要考慮當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷情況。

為了在城市中形成無(wú)線充放電網(wǎng)絡(luò)，電站的選址需要從土地、交通、建設(shè)、安全等多方面考量。另外在不同充放電場(chǎng)合下，電動(dòng)車(chē)對(duì)于充放電時(shí)間的長(zhǎng)短需求也不盡相同，例如在高速服務(wù)區(qū)等場(chǎng)所需要建設(shè)無(wú)線快充站點(diǎn)，在居民社區(qū)則需要建設(shè)更多慢充放站點(diǎn)，在工業(yè)園區(qū)周邊交通便利位置設(shè)置充放電站點(diǎn)。除了設(shè)置多種充電模式外，還需考慮未來(lái)無(wú)線充放電站功能的擴(kuò)展升級(jí)。

2.3 智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)信息管理

快速、安全、穩(wěn)定的信息交互是電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。信息作為萬(wàn)物溝通交流的媒介，在與互聯(lián)網(wǎng)承接后具有更快的時(shí)效性和更穩(wěn)定的內(nèi)涵性，在運(yùn)行時(shí)需要對(duì)實(shí)時(shí)交互信息進(jìn)行安全、有效的統(tǒng)一管理。

2.3.1 基于云信息管理的信息安全問(wèn)題

無(wú)論是與充放電樁還是與電動(dòng)車(chē)進(jìn)行能量互動(dòng)，要保證車(chē)輛能夠及時(shí)順利地完成充電任務(wù)，就需要待充電車(chē)輛與充電設(shè)備進(jìn)行正確的信息交換與處理。如果車(chē)輛與充電設(shè)備進(jìn)行信息互動(dòng)的過(guò)程中，數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定或遭受黑客惡意攻擊與篡改，將威脅到信息的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，導(dǎo)致信息傳輸錯(cuò)誤、信息丟失、系統(tǒng)延時(shí)、系統(tǒng)無(wú)響應(yīng)以及隱私泄露等問(wèn)題。因此需要建立車(chē)-云-路網(wǎng)的多維度防護(hù)來(lái)保障智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1）云網(wǎng)數(shù)字安全問(wèn)題

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)特定的數(shù)據(jù)傳輸通道，智能云平臺(tái)作為數(shù)字化時(shí)代關(guān)鍵技術(shù)，成為提供車(chē)與萬(wàn)物互動(dòng)的新平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析與交換功能，決定著信息傳輸與互動(dòng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性與隱私性。由于數(shù)據(jù)傳輸本身具有的開(kāi)放性與脆弱性，信息容易被黑客攻擊而發(fā)生泄露以及篡改，威脅車(chē)主甚至公眾層面的隱私安全。云網(wǎng)安全不只限于抵御黑客惡意攻擊的單點(diǎn)防御，也需要建立全方位安全保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

信息安全問(wèn)題中還包括信息的丟失與損壞，當(dāng)黑客突破防火墻進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)后，可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成一定的損壞，導(dǎo)致重要的數(shù)據(jù)丟失或被篡改。此外，當(dāng)數(shù)據(jù)中心遭到破壞時(shí)，會(huì)迫使在線業(yè)務(wù)終止，使整個(gè)信息系統(tǒng)癱瘓，為解決這些問(wèn)題，數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)技術(shù)是十分必要的。區(qū)塊鏈由于其不可篡改性、可溯源性、去中心化的特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩耘c傳輸效率都有了很大的提升，是可信度較高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)，實(shí)際研究中可考慮利用區(qū)塊鏈計(jì)算保護(hù)車(chē)網(wǎng)互動(dòng)中的隱私信息。

2）第三方平臺(tái)建設(shè)與監(jiān)管

信息依托于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行流轉(zhuǎn)的過(guò)程中形成信息生態(tài)鏈，各種信息被賦予不同的地位及作用，制定良好秩序的信息鏈可以有效規(guī)避信息泄露的發(fā)生。第三方平臺(tái)作為信息鏈的關(guān)鍵一環(huán)可以完成信息安全監(jiān)管，作用主體包括信息的發(fā)送、傳播、接收以及第三方平臺(tái)。技術(shù)不完善或信用度不高的第三方平臺(tái)可能存在對(duì)用戶(hù)上傳的云端數(shù)據(jù)刪除或篡改以及惡意收集用戶(hù)信息并出售獲取利益等現(xiàn)象，如何對(duì)第三方平臺(tái)進(jìn)行規(guī)范與有效監(jiān)管是保證信息安全的重要措施。

2.3.2 高效云信息管理實(shí)現(xiàn)電能搬運(yùn)

合理規(guī)劃充電資源的調(diào)度問(wèn)題可以使能量利用率最大化、充電效率最大化。通過(guò)云端儲(chǔ)存的信息可以了解附近充放電樁的位置、充放電樁的電量分布、附近車(chē)輛信息、應(yīng)急充電電動(dòng)車(chē)電量及位置信息、路況信息、實(shí)時(shí)電價(jià)等。通過(guò)合理的調(diào)度規(guī)劃可以設(shè)計(jì)出適合車(chē)輛充電的最優(yōu)路徑、減少車(chē)主充電排隊(duì)等候的時(shí)間、降低經(jīng)濟(jì)成本的方案。調(diào)度規(guī)劃可以緩解城市交通的壓力，推動(dòng)能源消費(fèi)革命、避免不合理的投資與建設(shè)，充分發(fā)揮互動(dòng)消費(fèi)的潛力。此外，調(diào)度問(wèn)題還可以表現(xiàn)為通過(guò)車(chē)輛對(duì)電能的搬運(yùn)，完成對(duì)外放電的行為。

在有序充電的基礎(chǔ)上，車(chē)網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)賦予車(chē)輛裝載運(yùn)輸電能的能力，具有高度靈活性的車(chē)輛作為儲(chǔ)能設(shè)施，不僅可以對(duì)電網(wǎng)供電，還可對(duì)電量過(guò)低的車(chē)輛供電。合理制定實(shí)時(shí)電價(jià)是車(chē)輛調(diào)度的核心，它需要考慮不同電動(dòng)車(chē)的充放電能力、電網(wǎng)不同時(shí)間段的運(yùn)行狀態(tài)等因素，實(shí)時(shí)總結(jié)電網(wǎng)充放電需求，在線生成實(shí)時(shí)電價(jià)，引導(dǎo)車(chē)輛完成電能搬運(yùn)。

調(diào)度問(wèn)題可以解決很多的實(shí)際問(wèn)題，當(dāng)處于電動(dòng)車(chē)充電高峰期時(shí)，合理地規(guī)劃路徑、高效地分配車(chē)輛前往合適的充放電樁進(jìn)行充電，避免大規(guī)模的集群行為造成交通的擁擠，與此同時(shí)，考慮到區(qū)域充放電樁的功率情況，避免出現(xiàn)能源過(guò)?；蛘卟蛔銓?dǎo)致的能源利用率過(guò)低。在出現(xiàn)如車(chē)輛在行駛途中電量耗盡而被困的極端情況，需要調(diào)度合適的充電車(chē)抵達(dá)待充汽車(chē)位置，完成充電。電網(wǎng)進(jìn)行合理制定實(shí)時(shí)電價(jià)，使電動(dòng)車(chē)有序地進(jìn)行車(chē)網(wǎng)互動(dòng)，避免因調(diào)度系統(tǒng)不完備、可能造成的充電擁擠導(dǎo)致交通堵塞、電網(wǎng)負(fù)荷增大、充電樁利用率低等問(wèn)題。

2.3.3 云網(wǎng)建設(shè)中的新技術(shù)應(yīng)用

1）云網(wǎng)交通大數(shù)據(jù)挖掘

近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高與電動(dòng)車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，電動(dòng)車(chē)保有量顯著提高，過(guò)多的車(chē)輛導(dǎo)致交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)變得擁擠不堪，單純擴(kuò)展車(chē)道和道路建設(shè)的發(fā)展方式不能滿足交通工具數(shù)量的迅速增長(zhǎng)。智慧交通領(lǐng)域的數(shù)據(jù)信息保有量巨大，基于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可對(duì)現(xiàn)代城市交通流量進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)，及時(shí)提高城市交通的調(diào)度能力，進(jìn)一步緩解城市交通的壓力，提升出行體驗(yàn)。

大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能在基于車(chē)網(wǎng)能量互動(dòng)的巨大數(shù)據(jù)庫(kù)中，精準(zhǔn)挖掘有效信息。應(yīng)用于車(chē)輛配送領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以篩選信息并通過(guò)有效算法進(jìn)行研判，更準(zhǔn)確地對(duì)未來(lái)交通以及車(chē)網(wǎng)能量互動(dòng)關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)，合理地調(diào)動(dòng)車(chē)輛。

2）區(qū)塊鏈共享運(yùn)營(yíng)模式

共享出行解決了出行擁擠、出行資源配置不合理的問(wèn)題，但共享出行存在一些弊端，例如用戶(hù)的信息公開(kāi)化、運(yùn)營(yíng)成本不合理等問(wèn)題。實(shí)際運(yùn)營(yíng)中需要保護(hù)信息安全、提高平臺(tái)管理效率、降低建設(shè)成本并支持上游供應(yīng)商開(kāi)展合作。區(qū)塊鏈技術(shù)因其不可篡改性、可溯源性、去中心化的特點(diǎn)，為解決共享出行的難題提供了許多新的思路，在共享出行領(lǐng)域的企業(yè)資產(chǎn)上鏈、構(gòu)建生態(tài)出行、激勵(lì)客戶(hù)方面都得到了實(shí)際的應(yīng)用。

區(qū)塊鏈在共享出行領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)、存儲(chǔ)、激勵(lì)等方面的成熟度不算高，目前還在技術(shù)探索階段，各區(qū)域的區(qū)塊鏈的應(yīng)用屬性側(cè)重點(diǎn)都不同，須研發(fā)面向電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)、面向特定場(chǎng)景的更具針對(duì)性的區(qū)塊鏈技術(shù)。

3）智能算法提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性

天氣是影響出行的重要因素，因此智能算法能否對(duì)此進(jìn)行預(yù)判并合理調(diào)度顯得尤為重要。智能算法需要考慮乘客等待時(shí)長(zhǎng)、司機(jī)空載時(shí)長(zhǎng)等參數(shù)，對(duì)某一地區(qū)的供需做出預(yù)判，進(jìn)行合理調(diào)度，充分利用車(chē)輛資源。實(shí)際運(yùn)行中，不同城市的出行特性，例如道路情況、出行高峰、電動(dòng)車(chē)數(shù)量存在差異性，利用智能算法建立高效、有針對(duì)性的數(shù)據(jù)模型對(duì)城市智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)建設(shè)具有重要意義，應(yīng)用新出現(xiàn)的智能算法是擴(kuò)展模型性能的積極嘗試。

2.4 云網(wǎng)運(yùn)行與盈利模式

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的服務(wù)范圍因涉及電動(dòng)車(chē)、無(wú)線充電站、用戶(hù)等眾多部分，系統(tǒng)復(fù)雜且建設(shè)成本較高，并且云網(wǎng)的后期運(yùn)行維護(hù)也需要持續(xù)的資金投入。為了云網(wǎng)的可持續(xù)運(yùn)行，需要為云網(wǎng)制定合適的盈利模式，從而使云網(wǎng)可以自給自足，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榭僧a(chǎn)生經(jīng)濟(jì)收益的智能云平臺(tái)。因此，如何建立其循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式以實(shí)現(xiàn)盈利是實(shí)際需要考慮的重要因素。

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)作為無(wú)線充電站的監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)，配電營(yíng)業(yè)商需要定期向云網(wǎng)繳納一定的服務(wù)保障費(fèi)用，對(duì)接入云網(wǎng)不同類(lèi)型的車(chē)輛收取相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)。由于對(duì)云網(wǎng)需求程度不同，對(duì)有人駕駛和無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)定價(jià)模式也可有所區(qū)分。此外，對(duì)于長(zhǎng)期租賃電動(dòng)車(chē)使用的用戶(hù)，從用戶(hù)支付共享電動(dòng)車(chē)的費(fèi)用中取得一定服務(wù)費(fèi)用也是支持其共享模式的重要嘗試。

基于自身優(yōu)勢(shì)打造用車(chē)O2O（Online to Offline）的商業(yè)模式，也可將無(wú)人駕駛汽車(chē)與乘客聯(lián)系起來(lái)，司機(jī)與乘客通過(guò)云網(wǎng)可以進(jìn)行雙向選擇，提高打車(chē)的成功率，因此云網(wǎng)可以依托平臺(tái)、信息增值服務(wù)來(lái)向平臺(tái)使用用戶(hù)收取相關(guān)費(fèi)用。另外，軟件推廣、平臺(tái)營(yíng)銷(xiāo)也可作為云網(wǎng)的盈利手段。最后，各項(xiàng)專(zhuān)項(xiàng)服務(wù)、衍生服務(wù)等項(xiàng)目也能夠?yàn)樵凭W(wǎng)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 空間電磁安全問(wèn)題

電磁場(chǎng)無(wú)處不在，空間電磁安全問(wèn)題涉及電磁能量對(duì)設(shè)備電磁安全的影響，如果不能對(duì)各種電磁能量進(jìn)行有效控制，設(shè)備安全就無(wú)法保證，當(dāng)設(shè)備及空間電磁環(huán)境安全受到威脅時(shí)，通信信號(hào)和設(shè)備的安全將會(huì)受到影響，數(shù)據(jù)信息也會(huì)泄露，進(jìn)而影響到信息安全。

此外，如何保障生物所處空間的電磁環(huán)境安全，是應(yīng)用中需特別關(guān)注的問(wèn)題，也是應(yīng)用落地的前提條件。如何設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)屏蔽電磁輻射，以及如何進(jìn)行生物電磁安全評(píng)估等方面，都是未來(lái)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)構(gòu)建需要考量的重要問(wèn)題。

2.5.1 智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)電磁兼容問(wèn)題

電磁兼容是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能夠符合要求地運(yùn)行，且不會(huì)對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)大電磁干擾的能力。電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)在建設(shè)中需考慮兩方面要求：首先，設(shè)備面對(duì)外界電磁干擾具有一定耐受能力，以保障設(shè)備的正常運(yùn)行；其次，設(shè)備在空間中產(chǎn)生的電磁場(chǎng)不能超過(guò)環(huán)境允許的限值。云信息傳輸網(wǎng)的運(yùn)行需要保證系統(tǒng)運(yùn)行空間中各部分能量和穩(wěn)定，避免智能裝備間能量互動(dòng)和信息通信引起的干擾。

未來(lái)基于無(wú)線電能傳輸?shù)臒o(wú)人駕駛智慧場(chǎng)景下，車(chē)輛駕駛權(quán)無(wú)需人為控制，依托車(chē)載集成系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知，與云平臺(tái)交互接收路況信息，通過(guò)智能決策完成駕駛?cè)蝿?wù)。在此期間，傳感器與車(chē)載集成系統(tǒng)以及系統(tǒng)和云平臺(tái)間需要不斷進(jìn)行信息傳輸，大量無(wú)人駕駛汽車(chē)上路的情況下，安全、可靠的信息傳輸通道顯得尤為重要。若無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)的空間電磁環(huán)境受到干擾，將會(huì)影響到信息的穩(wěn)定傳輸，可能導(dǎo)致信號(hào)延時(shí)甚至丟失，嚴(yán)重影響車(chē)輛行駛，造成交通堵塞，甚至引發(fā)車(chē)輛安全問(wèn)題。設(shè)置專(zhuān)屬的信息傳輸通道和傳輸協(xié)議，規(guī)避外界電磁能量對(duì)數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的干擾，保障用戶(hù)的信息安全和行駛安全，或許是解決上述問(wèn)題的有效手段之一。

2.5.2 生物電磁安全與防護(hù)問(wèn)題

空間電磁環(huán)境中，電磁輻射是影響生物安全的重要因素。由于無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)利用電磁場(chǎng)在空間傳遞能量，系統(tǒng)的電磁環(huán)境安全問(wèn)題也是該技術(shù)在應(yīng)用中不可避免又必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。在無(wú)線充電的每一時(shí)刻，高頻載流導(dǎo)體激發(fā)的電磁場(chǎng)不但會(huì)在發(fā)射端與接收端出現(xiàn)耦合的現(xiàn)象，同時(shí)還存在與外部環(huán)境、生物體，甚至是植入器件的耦合。在如乘客處于無(wú)線充電模式的無(wú)人駕駛汽車(chē)內(nèi)以及生物體靠近無(wú)線充電站等這些云網(wǎng)典型場(chǎng)景下均需要考慮電磁安全問(wèn)題。云網(wǎng)的建設(shè)需對(duì)高頻電磁場(chǎng)分布特性，及其對(duì)生物體、植入器件等的影響進(jìn)行深入研究，并推動(dòng)建立相關(guān)電磁安全標(biāo)準(zhǔn)，消除公眾對(duì)生物空間電磁暴露的疑慮。

電磁能量傳播的安全性也是需要考慮研究的問(wèn)題，新應(yīng)用中的電磁輻射規(guī)律及其附加效應(yīng)，探索先進(jìn)磁材料與新型電磁屏蔽，實(shí)現(xiàn)傳輸距離、功率、效率及電磁兼容性的平衡優(yōu)化，是需要研究的重要內(nèi)容。因此針對(duì)以上兩種場(chǎng)景開(kāi)展生物電磁屏蔽的設(shè)計(jì)，保障空間電磁環(huán)境安全是建設(shè)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的難點(diǎn)，也是需要研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

2.6 云網(wǎng)建設(shè)政策支持與發(fā)展導(dǎo)向

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)瞄準(zhǔn)“雙碳”目標(biāo)，助力人民群眾對(duì)幸福美好生活的追求，其建成與運(yùn)行離不開(kāi)相應(yīng)政策的大力支持。國(guó)家層面可針對(duì)云網(wǎng)建設(shè)開(kāi)展頂層設(shè)計(jì)，點(diǎn)明未來(lái)新能源車(chē)領(lǐng)域加快發(fā)展智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的必要性，為后續(xù)工作的順利展開(kāi)提供政策支撐。相關(guān)部門(mén)也需統(tǒng)籌布局，積極響應(yīng)云網(wǎng)建設(shè)需求，發(fā)揮引導(dǎo)作用。制定云網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略和中長(zhǎng)期規(guī)劃，關(guān)系到云網(wǎng)建設(shè)的平穩(wěn)推進(jìn)，云網(wǎng)建設(shè)涉及大量智能裝備，也需要資金投入的保障。

相關(guān)單位在政策制定層面可優(yōu)先支持車(chē)輛裝備發(fā)展，大力推動(dòng)無(wú)線傳能技術(shù)車(chē)輛化普及和雙向無(wú)線充電站建設(shè)。智能云網(wǎng)場(chǎng)景下的無(wú)人駕駛對(duì)交通管理及規(guī)則產(chǎn)生了新的要求，如何設(shè)計(jì)安全、有效的交通法規(guī)需要交通運(yùn)輸部門(mén)的支持，例如完善云網(wǎng)無(wú)人駕駛場(chǎng)景下的交通規(guī)則、責(zé)任認(rèn)定與理賠方案，為云網(wǎng)規(guī)劃與安全運(yùn)行提供法律依據(jù)。此外，有關(guān)部門(mén)也應(yīng)給予云網(wǎng)相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范支持，開(kāi)展特定區(qū)域的“電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)”項(xiàng)目作為先期試點(diǎn)，例如，可以在高速公路等長(zhǎng)時(shí)間駕駛的貨運(yùn)開(kāi)展嘗試，并逐步推廣至城市等復(fù)雜交通環(huán)境中，為云網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)提供樣板。

科研機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中面臨的新技術(shù)及關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題展開(kāi)研究，加快相應(yīng)部分的科研立項(xiàng)。依托現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)及無(wú)線電能傳輸技術(shù)發(fā)展研究現(xiàn)狀，推動(dòng)電動(dòng)車(chē)無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，形成完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，為云網(wǎng)的構(gòu)建和平穩(wěn)運(yùn)行提供科學(xué)的技術(shù)支撐。企業(yè)也應(yīng)在政府資金補(bǔ)貼下，瞄準(zhǔn)未來(lái)電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域發(fā)展紅利，積極參與云平臺(tái)建設(shè)，圍繞國(guó)家重大需求、積極拓展應(yīng)用場(chǎng)景及交叉學(xué)科技術(shù)融合研究，充分發(fā)揮科研院所、企業(yè)和政府各方優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)云網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用模式創(chuàng)新。

3 智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)路徑及應(yīng)用前景

隨著“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的確立以及電動(dòng)車(chē)技術(shù)、智慧交通技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)成為當(dāng)下電動(dòng)車(chē)的研究熱點(diǎn)與前沿，百度、谷歌等全球科技巨頭也將其作為重點(diǎn)研究對(duì)象，開(kāi)展了一系列研究，相關(guān)成果獲得了廣泛報(bào)道。無(wú)人駕駛場(chǎng)景下，電動(dòng)車(chē)出現(xiàn)了該如何充電、由誰(shuí)來(lái)充電的問(wèn)題，無(wú)線充電是無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)的必然選擇。無(wú)論是從電動(dòng)車(chē)保有量，還是從出行模式的現(xiàn)實(shí)考慮，電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)建設(shè)均凸顯出其必要性。數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步使得全球數(shù)字化發(fā)展進(jìn)入了加速階段，在國(guó)家與企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的雙重驅(qū)動(dòng)下，云網(wǎng)的建設(shè)及應(yīng)用也是助力數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及生產(chǎn)力發(fā)展的必然選擇，電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的建設(shè)將助力經(jīng)濟(jì)與社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。

3.1 智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)路徑

智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)具有“數(shù)字化、智能化、服務(wù)化”的特征，統(tǒng)籌布局其中的信息流與能量流。無(wú)人駕駛場(chǎng)景是最適合車(chē)網(wǎng)無(wú)線互動(dòng)的智慧應(yīng)用場(chǎng)景，車(chē)聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線充放電樁聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)構(gòu)成“兩網(wǎng)一云”是智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)路徑。

3.1.1 構(gòu)建電動(dòng)車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)

電動(dòng)車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建不僅可以實(shí)現(xiàn)不同品牌電動(dòng)車(chē)之間的信息獲取與傳輸，而且可以達(dá)到車(chē)路協(xié)同的目的，為電動(dòng)車(chē)出行提供高效、便捷、安全的服務(wù)保障。根據(jù)電動(dòng)車(chē)自動(dòng)化程度電動(dòng)車(chē)分為L(zhǎng)0～L5六個(gè)不同等級(jí)，不同級(jí)別電動(dòng)車(chē)在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中所需功能也有所不同。

1）L0～L3級(jí)別有人駕駛電動(dòng)車(chē)

L0～L3級(jí)別的電動(dòng)車(chē)屬于仍需要司機(jī)駕駛的電動(dòng)車(chē)，這四個(gè)級(jí)別的電動(dòng)車(chē)接入車(chē)聯(lián)網(wǎng)后，需求集中在道路信息傳遞以及路徑規(guī)劃。司機(jī)可通過(guò)車(chē)聯(lián)網(wǎng)獲得的路側(cè)信息，實(shí)時(shí)得知目的地沿途的路況，并根據(jù)導(dǎo)引指示以最便捷、最安全的路徑到達(dá)目的地，降低發(fā)生交通事故以及堵車(chē)的概率。

2）L4、L5級(jí)別無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)

L4、L5級(jí)別電動(dòng)車(chē)是可以完全實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的電動(dòng)車(chē)。在無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)的情況下，車(chē)聯(lián)網(wǎng)需要將“聰明的車(chē)”和“智慧的路”連接起來(lái)。這就要求車(chē)聯(lián)網(wǎng)將無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)、路側(cè)設(shè)備以及衛(wèi)星遙感信息聯(lián)系起來(lái)。為實(shí)時(shí)調(diào)動(dòng)三大部分協(xié)同工作，電動(dòng)車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)必須具有龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)、強(qiáng)大的數(shù)字計(jì)算能力以及高速的通信網(wǎng)絡(luò)。無(wú)人駕駛汽車(chē)裝載的傳感器以及路側(cè)設(shè)備要實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給車(chē)聯(lián)網(wǎng)，以監(jiān)控車(chē)輛動(dòng)態(tài)位置并實(shí)時(shí)判斷車(chē)與車(chē)、車(chē)與路、車(chē)與人之間的狀態(tài)，再向無(wú)人駕駛汽車(chē)發(fā)布指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)的控制。電動(dòng)車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)完善后，乘客只需設(shè)置好要前往的地點(diǎn)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將自動(dòng)規(guī)劃無(wú)人駕駛汽車(chē)的行車(chē)路徑，無(wú)人駕駛汽車(chē)根據(jù)平臺(tái)指示將乘客高效、安全地送達(dá)目的地。

3）混合型電動(dòng)車(chē)

混合型電動(dòng)車(chē)指的是具有無(wú)人駕駛和有人駕駛兩種行駛模式的電動(dòng)車(chē)，司機(jī)通過(guò)切換電動(dòng)車(chē)的行駛模式，可以獲得車(chē)聯(lián)網(wǎng)不同程度的服務(wù)。車(chē)輛在無(wú)人駕駛模式下時(shí)，司機(jī)可解放雙手，電動(dòng)車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)可參與汽車(chē)的自動(dòng)行駛與泊車(chē)，電動(dòng)車(chē)對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的需求與無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)一致。車(chē)輛在有人駕駛模式時(shí)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)需要將該車(chē)標(biāo)記為有人駕駛，此時(shí)車(chē)聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的服務(wù)與有人駕駛電動(dòng)車(chē)一致。針對(duì)上述不同運(yùn)行模式，電動(dòng)車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)需考慮不同駕駛模式下的區(qū)別，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲取車(chē)輛相關(guān)信息，設(shè)置對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)與調(diào)度策略。

3.1.2 構(gòu)建無(wú)線充放電樁聯(lián)網(wǎng)

無(wú)線充放電樁聯(lián)網(wǎng)以各充放電樁形成的充放電網(wǎng)絡(luò)為主，這要求樁聯(lián)網(wǎng)首先能夠識(shí)別各個(gè)充電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并實(shí)時(shí)進(jìn)行信息更新，消費(fèi)者通過(guò)此網(wǎng)，可以查詢(xún)到附近處于空閑狀態(tài)的充放電設(shè)備，以及正在使用中的設(shè)備剩余工作時(shí)長(zhǎng)。配電運(yùn)營(yíng)商需要專(zhuān)業(yè)級(jí)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)，對(duì)分布在各地的站點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，運(yùn)營(yíng)商可通過(guò)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)來(lái)判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障，何時(shí)需要進(jìn)行檢修。

無(wú)線充放電樁的建設(shè)也需要考慮一些具體問(wèn)題，例如從充電角度考慮無(wú)線充放電樁的容量選擇問(wèn)題，在考慮居民區(qū)可建立無(wú)線慢充放樁，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)過(guò)夜充電，減少居民區(qū)電網(wǎng)壓力；在高速服務(wù)區(qū)等貨車(chē)較多位置布局更多適用于大功率快充放樁，以滿足重卡等車(chē)輛需求。對(duì)于充放電樁規(guī)模與選址，需要電網(wǎng)部門(mén)與交通管理部門(mén)共同決策，既考慮負(fù)荷，也考慮交通情況。而對(duì)于不同品牌、不同技術(shù)路線電動(dòng)車(chē)無(wú)線充電過(guò)程中的信息獲取與傳輸?shù)然ゲ僮餍詣t需要相關(guān)科研單位與企業(yè)合作，提高車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的兼容性。

其次，無(wú)線充放電樁聯(lián)網(wǎng)需要自動(dòng)得出綜合數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值和多維統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，獲得多維度車(chē)網(wǎng)交互數(shù)據(jù)信息，例如各個(gè)無(wú)線充電設(shè)備當(dāng)日充電次數(shù)、當(dāng)日充電量、歷史累計(jì)充電量、累計(jì)消費(fèi)、累計(jì)充電時(shí)長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)概要值和一周內(nèi)的充電趨勢(shì)、設(shè)備占用率等，配電商可通過(guò)無(wú)線充放電樁聯(lián)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)合理地分配充電資源，提高設(shè)備使用率。

合理的支付體系也是構(gòu)建無(wú)線充放電樁聯(lián)網(wǎng)需考慮的重要問(wèn)題，無(wú)線充放電樁聯(lián)網(wǎng)需要支持多元化的支付方式，針對(duì)消費(fèi)者的年齡分群、用戶(hù)性質(zhì)采用不同的收費(fèi)模式，更能促進(jìn)消費(fèi)者對(duì)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的認(rèn)可并進(jìn)一步提高云網(wǎng)覆蓋面。

最后，隨著電能傳輸新模式的發(fā)展，具有雙向V2G功能的電動(dòng)車(chē)作為“電能搬運(yùn)工”實(shí)現(xiàn)車(chē)與無(wú)線充電站的能量傳遞與信息交互，更好地提高分散能源調(diào)控的機(jī)動(dòng)性，是今后發(fā)展趨勢(shì)。

3.1.3 構(gòu)建云平臺(tái)

云平臺(tái)作為連接電動(dòng)車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)及無(wú)線充放電樁聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理與控制平臺(tái)，是智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的中心樞紐。構(gòu)建處理海量數(shù)據(jù)信息的云平臺(tái)需要以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐建立數(shù)據(jù)處理中心，以5G等通信技術(shù)為基礎(chǔ)保障信息傳遞的實(shí)時(shí)性，以實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)與個(gè)人、企業(yè)間全面、高效、安全的信息交互。同時(shí)，云平臺(tái)不僅需要成為兩網(wǎng)間的橋梁，還應(yīng)成為連接其他附加信息的港口，例如云平臺(tái)可為用戶(hù)提供行車(chē)途中的天氣狀況，目的地附近的充電站、餐飲、住宿等信息。此外，當(dāng)車(chē)輛遭遇事故，云平臺(tái)還需具備聯(lián)系車(chē)輛服務(wù)商及警務(wù)、消防、醫(yī)療人員的功能。

3.1.4 智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)

智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)既要包括車(chē)聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線充放電樁聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)，同時(shí)還要具備融合多維度數(shù)據(jù)后的先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)1+1＞2的效果。在無(wú)人駕駛場(chǎng)景下，智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)可將電動(dòng)車(chē)和無(wú)線充放電站實(shí)時(shí)信息有機(jī)結(jié)合，電動(dòng)車(chē)需要補(bǔ)充電能時(shí)，能自動(dòng)行駛到附近無(wú)線充電站，尋找空閑的無(wú)線充電設(shè)備充電。當(dāng)附近充電站中的設(shè)備都在使用中時(shí)，電動(dòng)車(chē)甚至可以更精準(zhǔn)地結(jié)合自身剩余電量判斷何處的充電設(shè)備等待時(shí)間最短，前往對(duì)應(yīng)的充電站點(diǎn)。云網(wǎng)還可以在局部產(chǎn)生負(fù)荷支撐需求時(shí)，調(diào)動(dòng)附近空閑無(wú)人駕駛車(chē)輛，在本地進(jìn)行無(wú)線放電。

在停車(chē)充電時(shí)，電動(dòng)車(chē)可通過(guò)云網(wǎng)進(jìn)行信息互聯(lián)互通，通過(guò)云網(wǎng)告知消費(fèi)者車(chē)輛電量及賬戶(hù)消費(fèi)情況、需要支付的費(fèi)用等，從而通過(guò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)操作和支付，不僅減少了用戶(hù)充電等待時(shí)間，也減少了配電商投入的人工成本。云網(wǎng)在調(diào)配汽車(chē)前往充電時(shí)，也存在充電優(yōu)先級(jí)問(wèn)題。例如有人駕駛電動(dòng)車(chē)可高于無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)，載客無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)要高于未載客的無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)等情況，如何設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定的云網(wǎng)運(yùn)行模型是需要解決的問(wèn)題之一。

3.2 智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的應(yīng)用前景

在數(shù)字技術(shù)發(fā)展以及無(wú)人駕駛技術(shù)升級(jí)革新的背景下，云網(wǎng)的建設(shè)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的應(yīng)用前景，未來(lái)云網(wǎng)帶來(lái)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)將促進(jìn)城市電網(wǎng)數(shù)字化發(fā)展、交通網(wǎng)智能化發(fā)展以及出行模式的多樣性發(fā)展。

3.2.1 云網(wǎng)+電網(wǎng)使電能高效交互

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的完善會(huì)促進(jìn)電網(wǎng)合理地調(diào)整電能分布，提高電能的利用率，促進(jìn)電網(wǎng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。云網(wǎng)建成后，通過(guò)分析各充電站點(diǎn)反饋的汽車(chē)充電數(shù)據(jù)以及各電車(chē)實(shí)時(shí)反饋的電能數(shù)據(jù)，配電商可以制定合理的負(fù)載調(diào)度策略，解決社區(qū)內(nèi)多任務(wù)多負(fù)載的調(diào)度問(wèn)題。這不僅使得無(wú)線充電站點(diǎn)的電能按需分配，避免浪費(fèi)，同時(shí)也提高了供電質(zhì)量，解決了電動(dòng)車(chē)實(shí)時(shí)調(diào)度的問(wèn)題。另外在車(chē)網(wǎng)無(wú)線電能互動(dòng)V2V、V2G等技術(shù)支持下，電動(dòng)車(chē)可以反哺電網(wǎng)，減緩電網(wǎng)的供電壓力，有利于城市電網(wǎng)的健康發(fā)展。除此之外，電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)因具有“數(shù)字化、智能化、服務(wù)化”的特征，統(tǒng)籌布局其中的信息流與能源流，將有效促進(jìn)電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，幫助電力企業(yè)加速邁向能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，加速全行業(yè)的數(shù)字化發(fā)展。

3.2.2 云網(wǎng)+交通網(wǎng)提升出行效率

電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的建成將有效提高交通效率，無(wú)人駕駛汽車(chē)可以實(shí)現(xiàn)精確駕駛，路上車(chē)輛之間的行駛間距縮短，結(jié)合先進(jìn)傳感技術(shù)可根據(jù)實(shí)時(shí)路況信息實(shí)時(shí)規(guī)劃最優(yōu)出行路徑，車(chē)流與交通信號(hào)燈狀態(tài)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，車(chē)輛出行效率將得到提高。另外，電動(dòng)車(chē)在云網(wǎng)調(diào)度下，可以選擇最合適的充電站點(diǎn)進(jìn)行充電，減少充電排隊(duì)時(shí)間，從而大大提高了居民的出行效率。云網(wǎng)建成后，基于無(wú)人駕駛汽車(chē)運(yùn)行能力的增強(qiáng)，城市中非機(jī)動(dòng)車(chē)系統(tǒng)以及公共交通系統(tǒng)將得到進(jìn)一步發(fā)展，綠色出行將更受青睞，這將有利于建設(shè)綠色化低碳城市，對(duì)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生積極影響。

3.2.3 云網(wǎng)+無(wú)人駕駛和共享使出行便捷舒適

在我國(guó)近幾年共享經(jīng)濟(jì)的發(fā)展下，共享電動(dòng)車(chē)作為共享出行的“新寵”受到大量關(guān)注與研究。無(wú)人駕駛的共享電動(dòng)車(chē)在云計(jì)算等新技術(shù)快速發(fā)展的支持下，其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不容小覷，但其車(chē)輛控制監(jiān)管能力和路徑規(guī)劃能力還稍有欠缺，智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的出現(xiàn)將彌補(bǔ)共享電動(dòng)車(chē)這方面不足。通過(guò)云網(wǎng)，無(wú)論是有人共享還是無(wú)人共享汽車(chē)都將得到優(yōu)化調(diào)配，在信息交互以及能量傳遞方面都將實(shí)現(xiàn)智能化與自動(dòng)化。云網(wǎng)與共享電動(dòng)車(chē)的結(jié)合，將優(yōu)化市場(chǎng)資源配置，在一定程度上緩解了打車(chē)難的問(wèn)題，同時(shí)也將助力共享電動(dòng)車(chē)用戶(hù)隱私保障、運(yùn)營(yíng)成本規(guī)劃以及信用體系建設(shè)。未來(lái)，用戶(hù)只需使用手機(jī)就可調(diào)度附近可用的無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)，以最快、最安全的路線到達(dá)目的地。當(dāng)無(wú)人駕駛共享電動(dòng)車(chē)需要補(bǔ)充電能時(shí)自動(dòng)前往排隊(duì)時(shí)間最少的無(wú)線充電站點(diǎn)，在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電，城市交通將變得輕松、智能且綠色環(huán)保。

4 總結(jié)

“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)車(chē)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使電動(dòng)車(chē)保有量迅速增加，智能網(wǎng)聯(lián)、無(wú)人駕駛、無(wú)線電能傳輸?shù)刃屡d技術(shù)迎來(lái)發(fā)展高潮，電動(dòng)車(chē)共享模式的普及也將很快到來(lái)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型和低碳出行及新能源電力削峰填谷需求等驅(qū)動(dòng)下，萬(wàn)物互聯(lián)和人工智能時(shí)代促進(jìn)電動(dòng)車(chē)將迎來(lái)新的重大變革。無(wú)線電能傳輸也將是未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)、無(wú)人駕駛、共享化電動(dòng)車(chē)的必然選擇。在此背景下，本文提出了電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的概念，并對(duì)云網(wǎng)構(gòu)建中的關(guān)鍵問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)路徑進(jìn)行了初步闡述。當(dāng)然目標(biāo)的最終實(shí)現(xiàn)還需要科研人員、相關(guān)企業(yè)和政府部門(mén)的通力配合。電動(dòng)車(chē)智慧無(wú)線電能傳輸云網(wǎng)的建成，將對(duì)滿足人們對(duì)輕松自由并安全出行的美好生活追求和助力碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重大意義。

致謝：感謝團(tuán)隊(duì)成員苑朝陽(yáng)、厲光耀、魏義澤、周依桐、徐志成等的協(xié)助和審稿專(zhuān)家對(duì)本文提出的寶貴建議。

[1] 趙劍波, 王蕾. “十四五”構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)[J]. 中國(guó)能源, 2021, 43(5): 17-21.

Zhao Jianbo, Wang Lei. Research on the new power system during the 14th five-year plan[J]. Energy of China, 2021, 43(5): 17-21.

[2] 人民網(wǎng). 全國(guó)新能源汽車(chē)保有量突破1000萬(wàn)輛[EB/OL]. [2022-07-07]. http://yn.people.com.cn/n2/ 2022/0707/c372455-40027456.html.

[3] 馬偉明. 關(guān)于電工學(xué)科前沿技術(shù)發(fā)展的若干思考[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2021, 36(22): 4627-4636.

Ma Weiming. Thoughts on the development of frontier technology in electrical engineering[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(22): 4627-4636.

[4] Husain I, Ozpineci B, Islam M S, et al. Electric drive technology trends, challenges, and opportunities for future electric vehicles[J]. Proceedings of the IEEE, 2021, 109(6): 1039-1059.

[5] Zheng Xiao, Li Mingchu, Chen Yuanfang, et al. Blockchain-based secure computation offloading in vehicular networks[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2021, 22(7): 4073-4087.

[6] Fu Yuchuan, Li Changle, Yu F R, et al. A survey of driving safety with sensing, vehicular communications,and artificial intelligence-based collision avoidance[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2022, 23(7): 6142-6163.

[7] 王志勤. 車(chē)聯(lián)網(wǎng)支持實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的思考[J]. 人民論壇·學(xué)術(shù)前沿, 2021(4): 49-55.

Wang Zhiqin. Thinking on the realization of driverless driving through the Internet of vehicles[J]. Frontiers, 2021(4): 49-55.

[8] 王海鑫, 袁佳慧, 陳哲, 等. 智慧城市車(chē)-站-網(wǎng)一體化運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究綜述及展望[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2022, 37(1): 112-132.

Wang Haixin, Yuan Jiahui, Chen Zhe, et al. Review and prospect of key techniques for vehicle-station-network integrated operation in smart city[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2022, 37(1): 112-132.

[9] Jain S, Ahuja N J, Srikanth P, et al. Blockchain and autonomous vehicles: recent advances and future directions[J]. IEEE Access, 9: 130264-130328.

[10] Xu Xiaolong, Li Haoyuan, Xu Weijie, et al. Artificial intelligence for edge service optimization in Internet of Vehicles: a survey[J]. Tsinghua Science and Technology, 2022, 27(2): 270-287.

[11] Machura P, de Santis V, Li Quan. Driving range of electric vehicles charged by wireless power transfer[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2020, 69(6): 5968-5982.

[12] Li Tan, Li Congduan, Luo Jingjing, et al. Wireless recommendations for Internet of vehicles: recent advances, challenges, and opportunities[J]. Intelligent and Converged Networks, 2020, 1(1): 1-17.

[13] 趙爭(zhēng)鳴, 劉方, 陳凱楠. 電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)研究綜述[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2016, 31(20): 30-40.

Zhao Zhengming, Liu Fang, Chen Kainan. New progress of wireless charging technology for electric vehicles[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2016, 31(20): 30-40.

[14] Nezamuddin O N, Nicholas C L, Santos E C D. The problem of electric vehicle charging: state-of-the-art and an innovative solution[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2022, 23(5): 4663-4673.

[15] 中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì). 推進(jìn)“車(chē)樁網(wǎng)”協(xié)調(diào)互動(dòng)，服務(wù)新能源汽車(chē)規(guī)模化發(fā)展[EB/OL]. [2022-8-27]. http://www.sae-china.org/news/society/202102/a5473.html.

[16] 崔巖, 胡澤春, 段小宇. 考慮充電需求空間靈活性的電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行優(yōu)化研究綜述[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2022, 46(3): 981-994.

Cui Yan, Hu Zechun, Duan Xiaoyu. Review on the electric vehicles operation optimization considering the spatial flexibility of electric vehicles charging demands[J]. Power System Technology, 2022, 46(3): 981-994.

[17] Zhang Jin, Che Liang, Wan Xin, et al. Distributed hierarchical coordination of networked charging stations based on peer-to-peer trading and EV charging flexibility quantification[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2022, 37(4): 2961-2975.

[18] 鳳凰新聞網(wǎng). 智能無(wú)線充電云網(wǎng)——無(wú)人駕駛共享電動(dòng)汽車(chē)的必經(jīng)之路[EB/OL]. [2021-07-04]. https://ishare.ifeng.com/c/s/v0021iZc06rpwUhujlGeUXpI0gQUVhsiZDO4Cox970A--TNA__.

[19] Yan Mingyu, Shahidehpour M, Alabdulwahab A, et al. Blockchain for transacting energy and carbon allowance in networked microgrids[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2021, 12(6): 4702-4714.

Intelligent Wireless Power Transmission Cloud Network for Electric Vehicles

Yang Qingxin1,2Zhang Xian2Zhang Pengcheng3

（1. Tianjin Key Laboratory of New Energy Power Conversion, Transmission and Intelligent Control Tianjin University of Technology Tianjin 300382 China 2. State Key Laboratory of Reliability and Intelligence of Electrical Equipment Hebei University of Technology Tianjin 300130 China 3. Department of Electrical Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China）

The development of electric vehicles (EVs) is a sure way for China to achieve the "double carbon" goal and move from a large-scale to a powerful automobile country. Electric vehicles have transformed from simple vehicles to energy storage units, intelligent mobile terminals, and digital spaces. Furthermore, autonomous driving is becoming an important technology to promote the reform of transportation modes, making wireless charging an inevitable choice for intelligent driverless and shared EVs in the future. However, the existing vehicle and network information interaction mode is challenging to conduct multi-level information fusion and decision-making for future scenarios. It is inseparable from the construction of intelligent wireless charging cloud networks to achieve and ensure the interconnection of energy and information. How to use advanced technologies such as cloud computing, big data, internet of things, artificial intelligence, and blockchain to build an intelligent wireless EV charging cloud network, to realize the closed-loop of vehicle, network, road, and cloud data, and form an efficient collaboration and resource optimization and matching among various elements, are critical problems. Therefore, there are vital issues to be considered and explored. This paper addresses the motivations for constructing an intelligent wireless power transmission cloud network for EVs. Critical challenges and suggestions for cloud network construction are outlined in the rest of the paper.

Firstly, the natural energy storage attribute of massive numbers of electric vehicles is highlighted. The power exchange between the vehicle and grid (V2G) is reviewed from state-of-the-art and developing trends. Wireless V2G is discussed under the background of EV development. Establishing real-time electricity prices brings economic benefits to both car owners and charging operators. The combination of the electricity economy and V2G gives prominence to excellent business potential. Wireless vehicle-to-vehicle (V2V) emerges under this trend. With the increasing number of electric vehicles, it will generate considerable storage and better use of electric vehicles' energy. Participating in the vehicle network interaction can improve the distribution and mobility of the energy storage unit and enhance the electrical. The stability of the force system has practical significance.

Secondly, the planning of the intelligent wireless power transmission cloud network for EVs is proposed. The cloud network platform aims to build a service platform for the Internet of Vehicles and provide a more efficient, convenient, and safe service guarantee for the travel of electric vehicles. According to the degree of automation of electric vehicles, electric vehicles can be categorized into crewed electric vehicles, hybrid (semi-automatic) electric vehicles, and autonomous electric vehicles. Different types of electric vehicles have different functional requirements for the cloud platform. The platform has great potential to support highly efficient energy exchange between the grid and vehicles. Traffic efficiency and traveling sharing can be improved based on the platform. Relevant departments should make overall arrangements, actively respond to the needs of cloud network construction, and play a leading role in policy guidance.

Finally, critical problems need to be concerned during the construction. Floor planning needs to be considered from the view of land, transportation, construction, and other aspects. Diversified charging scenarios are to be discovered to meet the growing development. Digital security issues are to be ensured, and third-party platform construction and supervision are suggested. How to achieve efficient cloud information management is also critical for power exchange. New technologies such as big data, data mining, blockchain, and intelligent algorithms are to be adopted to unite the cloud network. Operation and profit models are essential factors to support the cloud network. Space electromagnetic safety problems are another vital issue to be considered both from the electromagnetic compatibility and bio-safety aspects.

Establishing an intelligent wireless EV charging cloud network will be of great practical significance to transforming EV form, transportation mode, and energy consumption structure. It greatly meets people's pursuit of easy traffic.

Electric vehicle, intelligent, wireless power transfer, cloud network

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.222085

TM15; TM73

楊慶新 男，1961年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)楣こ屉姶艌?chǎng)與磁技術(shù)。E-mail：qxyang@tjut.edu.cn（通信作者）

張 獻(xiàn) 男，1983 年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)闊o(wú)線電能傳輸技術(shù)。E-mail：zhangxian@hebut.edu.cn（通信作者）

章鵬程 男，1991 年生，助理研究員，研究方向?yàn)樾履茉磁c無(wú)線充電技術(shù)的融合應(yīng)用。E-mail：pczhang@tsinghua.edu.cn（通信作者）

國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目（52122701）和青年科學(xué)基金項(xiàng)目（52207010）資助。

2022-11-04

2022-11-11

（編輯 郭麗軍）