新能源汽车无线充电技术

新能源汽车无线充电技术

王春

安徽江淮汽车集团股份有限公司新能源乘用车公司新能源汽车研究院安徽合肥230601

摘要：电动汽车无线充电技术是一种新型的电动汽车能源供给方式。介绍了无线充电技术的分类、电动汽车无线充电技术的工作原理以及电动汽车无线充电技术的应用情况．对比分析电动汽车传统能源供给方式及无线充电方式的优缺点，并对电动汽车无线充电技术的实际应用提出了一些建议。

关键词：电动汽车无线充电无线电力传输电磁感应

1引言

低碳经济核心是新能源技术与节能减排技术的应用,电动汽车能够较好地解决机动车排放污染与能源短缺问题,是我国战略性新兴产业。作为电动汽车大规模推广应用的重要前提和基础,电动汽车充换电设施建设引起了各方广泛关注。新能源产业的发展，尤其纯电动汽车的快速增长,必然会对电动汽车的充电方式多样化和方便性提出更高的要求。无线充电技术作为一项新兴技术，目前商业化运作主要应用于手机、电脑、随身听等小功率设备的充电上，在电动汽车领域目前还是一个全新的概念。随着无线充电技术的成熟，电动汽车将是无线充电设备最具潜力的市场。从无线充电技术的分类人手，分析了无线充电技术在电动汽车上的应用工作原理，并介绍了国内外电动汽车无线充电技术的应用研究情况，同时对电动汽车无线充电技术的应用进行了深入思考，提出了一些建议，以利于该项技术的实用化和产业化应用。

2电动汽车能源供给方式及充电技术优缺点分析

2.1传统电动汽车能源供给方式分类

目前，电动汽车传统能源供给方式主要有电池更换、交流慢充和直流快充3种方式，均属于有线接触式充电。

(1)电池更换方式是用充满电的电池组更换车辆上能量接近耗尽的电池组,一般在10min以内即可完成。该方式可有效解决续驶里程不足问题,同时通过对电池组的集中充电和专业维护以及梯次利用,延长电池寿命，提高电动汽车经济性。对于用户而言，可以买车不买电池,降低了一次性购买成本。此外更换电池方式可充分利用低谷电价优势。降低充电成本。但由于电池组较重,更换电池的专业化要求较强,需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护，如何实现电池箱的标准化及电池快速更换的实用化是此模式普及的关键所在。

(2)交流慢充方式由交流充电桩提供电能，车载充电机完成交直流变换,充电功率一般不大,充电时间通常为5～8h。该方式充电电流较小，可降低电池在充电过程中的发热量,提高充电效率和延长电池的使用寿命,但其问题是充电时间过长。

(3)直流快充方式由非车载充电机完成交直流变换,充电功率较大,通常情况下常规充电时间在3～4h左右：也可提供20min～2h之内。以较大电流提供快速充电,一般充电电流为150～-400A。经常性大电流快速充电会大大缩短电池使用寿命,对充电接头的规格、充电设施的容量也提出了更高的要求。另外，快速充电引起的大电流变化将对电网造成冲击，引起公共电网电压波动，大功率充电机产生的大量谐波，也会影响公共电网的电能质量。

2.2有线和无线充电技术优缺点分析

有线充电技术具有如下优点：能源转换一次性获得，电能损失小，节能环保；交直流转换一次性，不存在中高频电磁辐射：充电桩及充电机等充电设备技术门槛不太高。经济投入不大,维修方便；充电功率调节范围较宽,适合多种不同电压和电流等级的动力电池储能补给。其缺点是：充电设备的移动搬运和电源的引线过长。人工操作繁琐：充电站及充电设备公共占地面积过大：人工操作过程中，极易出现设备的过度磨损等不安全性隐患。无线充电技术具备如下优点：使用方便、安全，无火花及触电危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损和相应的维护问题,可适应多种恶劣环境和天气。其缺点是：设备的经济成本投入较高，维修费用大；实现远距离大功率无线电磁转换,能量损耗相对较高：无线充电设备的电磁辐射会对环境造成污染。

3电动汽车无线充电技术应用思考

在电动汽车无线充电技术的实际应用中,有一些问题值得思考和注意。

(1)电动汽车无线充电技术中最常用的2种技术相比较而言,ERPT比ICPT更具有优势和发展潜力。ICPT要求电动汽车侧接收端非常靠近发射端感应线圈，由于磁场能量会随距离的增加而迅速衰减。因而在传统的电磁感应中,距离只能通过增强磁场强度来增加。而ERPT使用匹配的谐振天线，可使磁耦合在几英尺的距离内发生,而且不需要增强磁场强度：同时由于是形成非辐射磁场，从而大大降低了能源损耗。

(2)对电动汽车无线充电技术的应用安全性一定要进行试验验证,尤其是人身安全、电池充电、电磁辐射对人类及环境的影响等问题。

(3)在实际应用中,要重点考虑电动汽车无线充电设施的安全保护及应用设计问题。例如发射端装置安装在地下,要注意保护措施：同时无论是地面安装的发射端装置还是车辆接收端装置都应该考虑防水问题,以应用于雨天及潮湿环境。

(4)无线充电技术虽然具有灵活方便的使用特点，但从电能转换效率相对较低及能源损耗较大的角度看,还需要对电磁转换能效提升等关键技术进行进一步研究，以推进该技术的实用化和产业化应用。

(5)在电动汽车无线充电系统的安全性和可靠性问题上，可以考虑射频识别(RFID)技术的嵌入式应用。无线充电系统可通过内置的RFID芯片，实现电能发送端对电动汽车充电电池箱的ID身份验证，以保证不会对未经认证的电动汽车电池箱进行充电，从而保证充电的安全性…。但也要认识到RFID技术和无线充电系统的电磁场耦合技术，可能存在着干扰问题。

(6)对于电动汽车无线充电系统应统一制定和实施无线充电通信标准，逐步制定行标、国标，以保证电动汽车无线充电设施与电动汽车无线充电接口的通用互联和一致性。

4结论

电动汽车无线充电技术具有方便、快捷的优点，但目前还处于研发和探索阶段，在实用化方面还有大量的工作要做。此外根据当前能源匮乏的实际情况，电动汽车实现大功率无线充电技术的产业化运作还为时过早，但作为未来灵活的充电方式，进行前期探索很有必要。随着该技术的不断完善，同时结合中国智能电网的建设，其在电动汽车智能充换电服务网络方面的应用必将大大推动电动汽车的大规模应用。目前，我司也正在开展无线充电技术研究项目，已完成在iEV6S动力型纯电动汽车无线充电装置装配及功能调试，无线充电功能性能测试均良好。

参考文献

1．郭言平《无线充电的关键技术和研究》p73-7。．

2．朱俊《电动汽车的无线充电技术》p50-52。

3．古丽萍《令人期待的无线电力传输及其发展》p27-30。

4．王任曲卫迎《无线充电技术及其在电动汽车上的应用初探》p59-59。

5．朱俊《探密电动汽车的无线充电技术》p26—27。

6．陈丽娟许晓慧《智能用电技术》。

7．王晓静《基于RFID技术的无线充电系统研究》。