動態無線充電汽車的構想

摘要：伴隨著新能源汽車的發展，特斯拉model3等一大批電動汽車的問世，無線充電技術等等的發展，帶動了一大批相關及非相關領域的創新，本文旨在構思一種無線充電小汽車，使它既能邊充電又能邊移動的。

關鍵詞：無線充電;法拉第超級電容;循跡系統

一、概述背景

在當前市面上，許多手機無線充電器流行了起來，擺脫了有線充電的束縛的過程。當然，其不足之處就是無線充電的距離十分有限，且充電速率遠遠不及有線充電。隨著人們環保意識的提升和國家強有力的支持，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新與應用的重視，并且還有對舒適性的追求。當然無線充電技術的發展也有很長的歷史，從尼古拉特斯拉做的無線輸電實驗，即在初始線圈上通過一定的交變電流，次機線圈就能產生一定的電流。再到后來的發射一定的電磁波，使充電設備接收電磁波且發生共振，最終達到充電的效果，且距離上實現了較大的突破，這為以后的無線充電汽車提供了一定的參考。當然，人們還提出了一種構想，就是利用無線電波具有能量這一構想，可以制作無線充電充電裝置。以目前技術來講，無線充電技術既有大功率也有小功率的，諧振式無線充電技術往往是大功率的，電磁感應式往往是小功率的。

二、動態無線充電小車的構思

我們構思一種動態無線充電技術，即是在道路上放置多個無線充電裝置，使它能夠邊行駛邊獲取能量，并且利用超級法拉第電容進行儲能，后續我們可以改裝成固態電池，并且利用電機帶動小車運動，在利用循跡系統進行尋路的時候，加以繼電器進行控制，組裝在一起就形成了完整的動態無線充電小車。此車包括車身系統模塊，無線充電模塊，電池模塊，循跡模塊，驅動模塊。

1.電動機驅動

在一組完全具有行駛能力的電車，往往都是采取了電機驅動， 而電機的種類也有很多，就像市面上常見的三缸四缸六缸八缸發動機一樣，電動汽車的電機就猶如該車的靈魂，電機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的選擇。我們不妨討論一下電機的功率，功率不僅影響了電機的效率，還會帶給消費者不同的駕駛體驗，通俗易懂點就好比自己的1.5L與別人家EA888，當然在消耗燃油方面上也具有小小的差異，以model3為例，永磁同步電機的配置，是目前絕多數廠家的選擇，該款電機具有扭矩大并且直接影響著電動汽車的動力系統輸出響應，在以后的發展當中，電機的革命將會是電動汽車行業的革命。

2. 無線充電技術

當然，一輛小車行駛的效率跟其無線充電效率往往具有很大關系，其最主要的就是傳輸功率與傳輸效率，當前市面上有很多的無線充電方法 ，比如常見的電磁感應方式，我們都知道當前市面上常見的某米某為其自家手機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，并且我們都不難發現，當我們稍微移動手機時，其輸電便會斷開，由此可見，輸電距離也是十分有限，因此電磁感應方式明顯不能滿足我們邊行駛邊充電的設計需求。電磁共振方式傳輸能量的原理就是發射與接收能量的裝置調節其頻率相同，其大概傳輸功率在數千瓦左右，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，當然采用這種無線充電技術的方法在以后的社會當中肯定要被更替，下面就是電場耦合與無線電波方式進行充電了，其功率都是比較小。現在市面上做的比較成熟的公司像西門子，宇通等等，且生產出的無線充電汽車并沒有投入市場，且都在進行研發與測試，其實對于無線充電技術來講，其市場價值是潛在的，隨著市場的需求，其難題也都會被一一解決，對于我們現代人來講，無時無刻不在行動著，便攜式正是剛需的。

3儲能

在無線充電的同時，其儲能是較為重要的，隨著科技的發展，我們都知道鉛蓄電池，鋰電池，固態電池，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，但是市面上很少有廠家采用電容進行儲能的，由此我要為大家普及一下超級法拉第電容器的特點，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很好的選擇。在目前的市面上，多數廠商更青睞于固態電池，對于固態電池來講，其高規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，對于固態電池的發展，也將會是個挑戰，當然，我們既然選擇了無線充電技術，且實施邊行駛邊充電的特點，則超電容就是個不錯的選擇。

4循跡系統裝置

下面講的就是控制小車的前進方向了，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節方向，最主要的就是人為的控制，為了給出行更佳的體驗，我們設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，我們便要利用更先進的循跡裝置，并且根據道路的鋪設，進而控制且最終達到目的地的效果。目前5G時代的來臨，對于循跡系統裝置來說是一次很好的機遇，循跡系統的調試與測試直接影響著乘客的舒適性，如果好的循跡系統，可能就會替代紅綠燈，并且帶動無線充電汽車行業的進步與創新。

總語：

最后，這款動態無線充電汽車的核心思想就是，在借用無線充電技術條件下，在道路兩旁或路基下面安裝無線充電系統，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傳輸動力，在效率與安全中找到平衡點，并且在5G時代技術的加持下，制造一款可實施度高的無線動態充電小車的構想，將會對以后的生活具有跨時代的意義，我們都知道在物理界中，真正具有社會價值的便是使物理走向社會，使物理走向生活。

參考文獻：

[1]羅瑜情.“便攜式移動設備無線充電技術研究與分析” [J].工藝與技術，2019，（1）.

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

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

基金項目：本文系渤海大學2019年度大學生實踐創新訓練計劃項目，項目編號：201910167099