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无线充电技术及其在电动汽车方面的应用
来源:汽车与驾驶维修  作者:佚名  2019-01-18 09:42:49

    摘要:随着当前我国能源资源的消耗量不断增大,能源缺乏已经成为发展的局限因素。电动汽车在近些年的发展速度比较快,与之相适应的无线充电技术应用也愈来愈重要。基于此,本文主要从理论层面对电动汽车的无线充电技术应用情况进行详细的探究,希望能从理论上对无线充电技术应用的重要性有更多认识,促进电动汽车的良好发展。

    0 引言
    我国的电动汽车发展速度比较快,作为环保的新能源汽车,其中有着不同的类型,如动力电池电动汽车以及燃料电池电动汽车等。燃料电池电动汽车在未来会成为电动汽车发展的重要方向,但当前还处在研发阶段,在成本上是比较高的。电动汽车中无线充电技术属于高新技术,对电动汽车的整体发展也有着促进作用。

    1 我国无线充电技术的发展现状以及传输技术类型
    1.1我国无线充电技术的发展现状
    当前全球对一次性能源的大幅度利用,所造成的负面影响也是比较突出的,如气候变暖以及环境污染等,这些都影响着经济可持续健康发展。近些年电动汽车行业蓬勃发展,有诸多汽车厂商发出油电混合动力以及纯电动汽车的发展呼声,电动汽车的发展是未来汽车发展的重要方向,但是动力电池容量以及充电模式和效率等,成为电动汽车发展的制约因素。电动汽车续航里程比较有限,而充电时间比较长,对于中长距离行驶有着诸多不便。从充电技术来看,无线充电技术的发展是比较快的,这一技术是以磁场为媒介,不通过输电电缆就能进行电能传输,有着安全、可操作强及智能化的鲜明特征。
    我国在无线充电技术发展方面已经有了新的进展,清华大学等理工科学校以及相关的科研单位,把科研的力量投入到新行业中。重庆大学的无线充电研究组分析了变压器结构与电能传输效率间的关系,对传输中保持功率输出最大值问题进行了相应的探究。从对无线充电技术的研究发展现状看到,在这一方面已经有愈来愈大的力量加入。我国在无线充电技术的研究发展,相对于日本以及欧美等发达国家来说是比较晚的,但可喜的是,已经有了研究案例,并且在案例的数量上也在不断增加。
    1.2无线充电技术类型
    无线充电技术有着不同的类型,电磁感应式的无线充电技术就是比较突出的类型。电磁感应现象是导体处在变化的磁通量中产生电动势,把导体闭合成回路,电动势就会使得电子流动形成感应电流。祸合器是电能传输的重要装置,除传输电能主电路外也有控制电路。无线输电的方式,一次侧回路产生电磁波并向整体空间扩散,二次侧回路在这一频率谐振,从而把能量加以拾取。
    磁场共振充电技术也是无线充电技术中的一个重要类型。磁藕合共振式无线充电是通过磁祸合共振原理实现的,感应场当中辐射源附近和内部间磁场能量反复传递。利用这一现象就可通过电磁共振技术制作系统发射装置,附近空间聚集了没有向外界辐射的大量交磁,系统当中电容就能够约束电场。磁祸合共振式电能传输系统拓扑结构是由多个部分组成的,其中的发射线圈以及处理电路等都是重要组成部分。
    电磁共振无线电能传输装置能高效传输电能,损失能量比较小,传输的功率大小以及距离等也比较优化。如图1所示为磁祸合共振电能传输系统。无线充电装置当中比较注重传输功率大小,在对共振式无线充电技术的研究中就要以基本两线圈模型为基础探究,线圈匝数减少半径增大,系统最大传输距离会增大。

    除此之外,无线充电技术类型中的电波式无线充电技术也是比较关键的类型。技术应用过程中,电能通过调整电路处理后采用发射天线送出,接收天线收到微波信号后通过整流滤波检测环节把电能供给负载。无线充电技术的类型不同应用的效果也是有所不同,电磁感应无线充电技术对传输距离有着较高要求;电磁共振无线充电技术损耗比较小,输出功率较高。

    2 电动汽车应用无线充电技术的可行性以及应用和发展趋势
    2.1电动汽车应用无线充电技术的可行性
    当前我国在电动汽车领域的发展比较迅速,电动汽车维持运动的电能来自动力电池,电动汽车自身的能耗大,电能消耗的也相对较快。但是当前动力电池容量是比较有限的,对于中长距离的行驶优势不大,这就需要在动力电池的电能快要耗尽时,进行及时的充电才能继续行驶。当前常用的充电桩是把电网交流电进行逆变处理,从而传输到动力电池中,变流器直接引入会对电网形成相应冲击,也会对电网稳定性产生不利影响,充电速度也较慢,这是阻碍电动汽车发展的一个重要因素。
    而在无线充电技术的应用下,能够通过不同的无线充电技术,在不通过电缆的情况下来完成汽车充电。可以在任何装有无线充电装置的地方实现汽车充电,也能在电动汽车行驶的过程当中充电,这就有助于提高汽车续航里程和利用效率。通过无线充电技术的应用,能避免拆卸及安装动力电池对汽车造成的伤害,也避免了充电时人为接触所造成的危险事件。
    2.2电动汽车应用无线充电技术应用
    电动汽车应用无线充电技术过程中,要和实际的需要相结合。我国的电动汽车研发速度较快,东北电力大学的研究人员已经搭建了电动汽车无线充电系统,系统电量存储能够达到5.5 kW。无线充电技术的应用虽然取得了一定成果,但依然还存在着不足,比如传输距离最少不能低于20 cm,电磁感应的无线充电技术应用传输的距离在15 cm之内等。所以对于传输距离又进行了深度的研究,提出通过脉宽调变控制来使得电动汽车传输距离控制在12~20 cm、甚至有研究人员通过线圈直接增加的方式,实现了无线充电技术的传输距离20 cm的目标。

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