無線充電技術與電動汽車企業發展

胡愛娣++王立業

摘 要 本文分析了無線充電技術的前景以及無線充電技術在電動汽車企業發展中的作用

關鍵詞 無線充電技術 電動汽車

電動汽車的發展和推廣應用受充電設施的建設、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。目前已經投入規模化商業應用的電動汽車充電方式以插電式為主，無線充電起步較晚，尚處于研發和示范運行階段。

一、無線充電應用前景

然而，電動汽車無線充電相比有線充電有著諸多優勢。第一，安全可靠。無線充電能適應各種雨雪等惡劣天氣，減少人員觸電的事故，沒有導線磨損老化等問題。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，與電網的互動能力更強。由于不存在與電網的物理連接，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勢表明，一旦技術成熟，它有著更巨大的應用前景。

二、各國無線充電技術研究現狀分析

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

無線電能傳輸的研究在國外開展得較早，理論研究較為深入、成熟，現已出現一些相對成熟的應用，部分示范工程已投入運行。目前在WPT領域處于領先地位的國家主要有美國、新西蘭、韓國、日本等。

2007年，美國麻省理工學院Soljacic Marin教授所領導的研究團隊在《Science》雜志上發表的文章，首次提出了基于磁耦合諧振原理實現較大距離上的無線電能傳輸技術。自諧振式技術提出以來，其技術一直處于領先地位，團隊創立的Witricity商業公司已經成功將相關技術轉化為商業產品，包括WiT-5000C3，WiT-5000，WiT-3300，WiCAD等。其中WIT-3300為汽車無線充電應用產品，輸出功率3.3kW，系統整體效率達到90%，并且包含異物探測（FOD）和生物探測（LOD）系統，以保證系統安全可靠的運行。

國內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鍵技術上展開了研究，并取得了豐富的成果。

中國科學院電工研究所是國內最早展開無線能量傳輸研究的單位，對無接觸式變壓器結構建立了無線電能傳輸系統的數學模型，并研究了系統補償拓撲、運行頻率及負載參數對系統性能的影響。哈爾濱工業大學朱春波教授的團隊在國內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電路模型對磁耦合諧振式WPT系統進行了建模，分析了傳輸功率和傳輸距離特性。天津工業大學楊慶新教授等人對磁耦合諧振式無線電能傳輸技術也做了較為系統的基礎研究。東南大學黃學良教授的團隊從磁耦合諧振式WPT系統的傳輸效率，頻率特性，電路拓撲等多個角度也進行了深入的研究。

三、結語

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

參考文獻：

[1] 劉卓然，陳健，林凱，等.國內外電動汽車發展現狀與趨勢[J].電力建設，2015.36（7）.

[2] 曹玲玲，陳乾宏，任小永，等.電動汽車高效率無線充電技術的研究進展[J].電工技術學報，2012（8）.

[3] 趙爭鳴，張藝明，陳凱楠.磁耦合諧振式無線電能傳輸技術新進展[J].中國電機工程學報，2013.33（3）.