电动汽车无线充电技术应用分析

刁泽浩 杨昆

摘要：随着社会的飞速发展，伴随而来的环境问题也越发严重，其中能源危机和二氧化碳排放过多更是加剧了环境的恶化，这使我们迫切的需要用新能源汽车来代替原有的汽油汽车，因此，近几年人们更加关注电动汽车了。对于电动汽车的普及问题来说，电动汽车选择哪一种充电方式是十分重要的。国内外诸多研究机构不仅研究传统的有线接插头充电方式，而且开始重点研究电动无线充电技术了。本文主要阐述和分析电动汽车的无线充电技术、电动汽车无线充电技术应用情况、发展趋势，以此为我国电动汽车无线充电技术的发展做一点贡献。

关键词：电动汽车；无线充电；发展趋势

引言

当今低碳经济的核心是节能减排技术以及新能源技术的应用。用电动汽车代替传统汽油机动车，以此来有效的解决环境污染和能源短缺问题，同时这也是我国战略性的新兴产业。电动汽车要想被广泛的推广和应用的前提是必須建立相应的充电设施。随着新能源产业的不断发展，特别是对电动汽车越来越广泛的使用，对电动汽车充电方式的多样性和方便性也有了更高的要求。无线充电技术是一项新兴技术，现阶段，普遍运用在手机、MP3 等小功率设备上，在电动汽车的领域并没用被实际运用，仅仅是一个全新的概念而已。无线充电技术的不断完善使其市场潜力也慢慢显现出来。

1.电动汽车无线充电技术应用情况

现阶段，国外多个国家中正在如火如荼的进行着对电动汽车的无线充电技术的研究，其中最早开始研究的国家有日本、英国和美国等。由日木长野无线公司在2009年8月所开发的最早的基于磁共振的充电方式，可以保证在 6 毫米的传输距离内传送效率可以到达 90%。2010 年 11 月，一种新型无线充电系统被英国 Halo IPT 公司开发了出来，这种系统是利用感应电荷的原理，将电源板藏在道路的沥青下面，这样不仅有利于减少电源板的磨损，使其得到有效的保护，而且恶劣天气也不会影响到它。在 2011 年 11 月，日本 IHI 株式会社采用了美国 Wi Tricitv 公司磁共振无线供电技术，研发出电动汽车无线充电系统，并且把它运用到实际中。在传输距离为 20 ㎝时，该系统实现 了3.3k W 的充电输出功率，并且充电的效率可以达到 90%以上。在 2013 年 5 月，一种充电可以在汽车行驶过程中进行而且充电效率高达97%的电动汽车移动充电系统被美国斯坦福大学的一个研究小组研究了出来。

2.电动汽车无线充电技术发展趋势

2.1技术发展趋势

提高无线充电系统性能的保障是对电力电子控制算法、拓扑结构、功放电路和调谐（补偿）网络的优化和创新以及改进控制方法。对于无线充电系统偏移裕度、电能传输效率和电路运作稳定性的提高，研发出高功率因素，低匹配难度，低输入阻抗的电力电子拓扑结构，更加稳定和精确的控制方法是有着尤为重要的意义的。生物的安全性是公众最为关注的问题。无线充电系统要想实现广泛的推广和使用，就必须大力研究安全的无线通用性和智能性的电磁辐射防护方法。通过引入一些如电导率、磁导率等先进材料能够将系统的损耗降至最低，有效提高电能传输效率，目前，因为磁电层状复合材料超导材料和超常规电磁材料等新材料的出现和应用，充电过程能量损耗的进一步降低也有了可能性，这也为无限充电系统传输性提供了更宽阔的空间。

2.2 应用趋势

电动车的蓄电能力密度小、存储的能力不强，而汽车行进状态充电技术可以将电能发射圈直接藏在道路基面之下，使汽车的充电过程在行驶的过程中进行，进而让汽车能够行驶更长的时间，使之里程数也进一步增加；将无线充电技术与自动巡航、自动泊车等辅助驾驶技术结合起来，可以使无线充电效果和整车驾驶性能得到提高；V2H 车辆到住宅、V2X 车辆到电网等双向电能传输。电动汽车和电网智能的结合，能够使削峰填谷的电能调控作业得到最大程度上的发挥，让电动汽车充分发挥其各项性能，成为智能化移动储能装置。

3.电动汽车无线充电技术遇到的技术瓶颈

第一，充电效率问题。从效率的数值上看，由于无线充电方式只有90%的充电效率，不及充电效率为 95%的插入式充电，所以在实际应用中，用户并不能明显的感受到无线充电的充电效率带来的优势。

第二，缺少统一的技术标准。现阶段，全世界无线电能传输技术主要有：PMA、WPC 和 A4WP。但这三大标准都有很大的局限性，就是只能支持小功率的移动终端充电，还没有确立电动汽车无线电能传输技术的国际标准。

第三，4.3k Hz 和 MHz 的频率范围和无线充电系统中高频线圈参数，因受到线圈尺寸和两线圈之间充电距离的影响，其优化难度较大。

第四，最大的难题是线圈的建设成本。因为缺少基础设施，所以要将该项技术真正的运用到实际当中是很难的，目前也就只能运用在某些高端品牌的高端车型上。然而，就算电动汽车用户体验到了无线充电方式便利所在，但将其进行广泛的推广使用还是要看供应商的态度；停车场线圈建设。要在公路或停车场建设无线充电，线圈必须在修建之前就埋到地下。对于已经修建好的公路和停车场，不可能因为要埋线圈就将其全部进行重修，这种方式，将会大幅度提高建设成本，不是很现实。

结语：

电动汽车无线充电与有线充电相比，它更加便利、安全和可靠，没有机械损害，更容易维护。从上文可以看出，在电动汽车无线充电技术中，最合适的便是电磁感应式和电磁共振式这两种方式了，各研究机构可以重点研究这两种方式，以此作为突破点。与此同时，还需在研究电动汽车与相关产业上，加大投入，大力发展电动企业，缩短我国汽车行业同他国的差距，这样才能够促进我国电动汽车无线充电技术的发展。

参考文献：

[1]王振亚，王学梅，张波，丘东元.电动汽车无线充电技术的研究进展[J].电源学报，2014（3）

[2]高大威，王硕，杨福源.电动汽车无线充电技术的研究进展[J].汽车安全与节能学报，2015（4）