電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用分析

刁澤浩 楊昆

摘要：隨著社會的飛速發(fā)展，伴隨而來的環(huán)境問題也越發(fā)嚴重，其中能源危機和二氧化碳排放過多更是加劇了環(huán)境的惡化，這使我們迫切的需要用新能源汽車來代替原有的汽油汽車，因此，近幾年人們更加關(guān)注電動汽車了。對于電動汽車的普及問題來說，電動汽車選擇哪一種充電方式是十分重要的。國內(nèi)外諸多研究機構(gòu)不僅研究傳統(tǒng)的有線接插頭充電方式，而且開始重點研究電動無線充電技術(shù)了。本文主要闡述和分析電動汽車的無線充電技術(shù)、電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用情況、發(fā)展趨勢，以此為我國電動汽車無線充電技術(shù)的發(fā)展做一點貢獻。

關(guān)鍵詞：電動汽車；無線充電；發(fā)展趨勢

引言

當今低碳經(jīng)濟的核心是節(jié)能減排技術(shù)以及新能源技術(shù)的應(yīng)用。用電動汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽油機動車，以此來有效的解決環(huán)境污染和能源短缺問題，同時這也是我國戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)。電動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，特別是對電動汽車越來越廣泛的使用，對電動汽車充電方式的多樣性和方便性也有了更高的要求。無線充電技術(shù)是一項新興技術(shù)，現(xiàn)階段，普遍運用在手機、MP3 等小功率設(shè)備上，在電動汽車的領(lǐng)域并沒用被實際運用，僅僅是一個全新的概念而已。無線充電技術(shù)的不斷完善使其市場潛力也慢慢顯現(xiàn)出來。

1.電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用情況

現(xiàn)階段，國外多個國家中正在如火如荼的進行著對電動汽車的無線充電技術(shù)的研究，其中最早開始研究的國家有日本、英國和美國等。由日木長野無線公司在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 90%。2010 年 11 月，一種新型無線充電系統(tǒng)被英國 Halo IPT 公司開發(fā)了出來，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，而且惡劣天氣也不會影響到它。在 2011 年 11 月，日本 IHI 株式會社采用了美國 Wi Tricitv 公司磁共振無線供電技術(shù)，研發(fā)出電動汽車無線充電系統(tǒng)，并且把它運用到實際中。在傳輸距離為 20 ㎝時，該系統(tǒng)實現(xiàn) 了3.3k W 的充電輸出功率，并且充電的效率可以達到 90%以上。在 2013 年 5 月，一種充電可以在汽車行駛過程中進行而且充電效率高達97%的電動汽車移動充電系統(tǒng)被美國斯坦福大學的一個研究小組研究了出來。

2.電動汽車無線充電技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1技術(shù)發(fā)展趨勢

提高無線充電系統(tǒng)性能的保障是對電力電子控制算法、拓撲結(jié)構(gòu)、功放電路和調(diào)諧（補償）網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和創(chuàng)新以及改進控制方法。對于無線充電系統(tǒng)偏移裕度、電能傳輸效率和電路運作穩(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撲結(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)注的問題。無線充電系統(tǒng)要想實現(xiàn)廣泛的推廣和使用，就必須大力研究安全的無線通用性和智能性的電磁輻射防護方法。通過引入一些如電導率、磁導率等先進材料能夠?qū)⑾到y(tǒng)的損耗降至最低，有效提高電能傳輸效率，目前，因為磁電層狀復合材料超導材料和超常規(guī)電磁材料等新材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，充電過程能量損耗的進一步降低也有了可能性，這也為無限充電系統(tǒng)傳輸性提供了更寬闊的空間。

2.2 應(yīng)用趨勢

電動車的蓄電能力密度小、存儲的能力不強，而汽車行進狀態(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，使汽車的充電過程在行駛的過程中進行，進而讓汽車能夠行駛更長的時間，使之里程數(shù)也進一步增加；將無線充電技術(shù)與自動巡航、自動泊車等輔助駕駛技術(shù)結(jié)合起來，可以使無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，讓電動汽車充分發(fā)揮其各項性能，成為智能化移動儲能裝置。

3.電動汽車無線充電技術(shù)遇到的技術(shù)瓶頸

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

第二，缺少統(tǒng)一的技術(shù)標準。現(xiàn)階段，全世界無線電能傳輸技術(shù)主要有：PMA、WPC 和 A4WP。但這三大標準都有很大的局限性，就是只能支持小功率的移動終端充電，還沒有確立電動汽車無線電能傳輸技術(shù)的國際標準。

第三，4.3k Hz 和 MHz 的頻率范圍和無線充電系統(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。因為缺少基礎(chǔ)設(shè)施，所以要將該項技術(shù)真正的運用到實際當中是很難的，目前也就只能運用在某些高端品牌的高端車型上。然而，就算電動汽車用戶體驗到了無線充電方式便利所在，但將其進行廣泛的推廣使用還是要看供應(yīng)商的態(tài)度；停車場線圈建設(shè)。要在公路或停車場建設(shè)無線充電，線圈必須在修建之前就埋到地下。對于已經(jīng)修建好的公路和停車場，不可能因為要埋線圈就將其全部進行重修，這種方式，將會大幅度提高建設(shè)成本，不是很現(xiàn)實。

結(jié)語：

電動汽車無線充電與有線充電相比，它更加便利、安全和可靠，沒有機械損害，更容易維護。從上文可以看出，在電動汽車無線充電技術(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，各研究機構(gòu)可以重點研究這兩種方式，以此作為突破點。與此同時，還需在研究電動汽車與相關(guān)產(chǎn)業(yè)上，加大投入，大力發(fā)展電動企業(yè)，縮短我國汽車行業(yè)同他國的差距，這樣才能夠促進我國電動汽車無線充電技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]王振亞，王學梅，張波，丘東元.電動汽車無線充電技術(shù)的研究進展[J].電源學報，2014（3）

[2]高大威，王碩，楊福源.電動汽車無線充電技術(shù)的研究進展[J].汽車安全與節(jié)能學報，2015（4）