電動汽車無線充電技術(shù)價值與意義

時間:2022-11-09 09:31:43

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電動汽車無線充電技術(shù)價值與意義

[摘要]電動汽車是新能源汽車替代傳統(tǒng)能源汽車最重要的選項。電動汽車要真正代替油氣燃料汽車,必須解決能源的可持續(xù)供應(yīng)問題,而無線充電技術(shù)對于解決這一問題至關(guān)重要。嘗試通過對無線充電技術(shù)原理、應(yīng)用價值及前景的研究,探索電動汽車動力持續(xù)性解決方案。

[關(guān)鍵詞]新能源汽車;電動汽車;無線充電

隨著人類文明的快速發(fā)展,汽車已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶,成為人們出行代步的必備工具。但是,以石油為核心燃料的傳統(tǒng)能源汽車數(shù)量的不斷增加,必然對地球環(huán)境造成巨大的壓力。上世紀(jì)開始,基于對能源的危機感,人們就已經(jīng)開始了新能源汽車的研究和探索,電動汽車很快成為替代傳統(tǒng)能源汽車最為理想的選擇。當(dāng)然,以電動汽車為首的新能源汽車想要替代傳統(tǒng)能源汽車絕非易事,需要一個較為漫長的過程,其中最核心的制約因素就是電動汽車能源供應(yīng)的持久性和充電系統(tǒng)的普及性目前尚未得到根本性的解決。為解決這一難題,這一領(lǐng)域的研究者開始將眼光投向無線充電技術(shù)。

1無線充電技術(shù)的定義與原理

無線充電技術(shù)與傳統(tǒng)的依靠電纜進(jìn)行充電的技術(shù)不同,基于該種技術(shù)的充電裝置與接收裝置間無需直接接觸就可以完成充電。全橋整流器簡易的耦合電路簡易的LC震蕩電路無線充電技術(shù)種類較多,其中有一種叫做微波式(又名電磁輻射式)。這種方式先依靠轉(zhuǎn)換裝置將直流電轉(zhuǎn)換為電磁波,然后通過天線發(fā)射(與微波爐的工作原理類似),穿過空間后由接受端的天線接收,再通過整流器轉(zhuǎn)換回直流電為電池充電。目前在市場上占據(jù)了主導(dǎo)地位的無線充電技術(shù)是電磁感應(yīng)式,該種方式依靠的是電磁耦合原理(與變壓器原理類似),初級線圈通入高頻的交流電,產(chǎn)生呈周期性變化的磁場,次級線圈中磁場的高速變化使其產(chǎn)生周期變化的電動勢,作為一個變相的電源向外輸出交流電,為用電器供電。電磁諧振式電能傳輸技術(shù),最早由麻省理工的一支研究團(tuán)隊提出理念并且開發(fā)了相應(yīng)的充電系統(tǒng)。該技術(shù)與上文提到過的電磁感應(yīng)式有著一定程度的相似,輸出端通入電流會產(chǎn)生周期性磁場,在接受端產(chǎn)生交變電流。二者的區(qū)別在于該種方式電路會形成一個LC震蕩電路。當(dāng)磁場的頻率與接收端的固有周期一致時,就會構(gòu)成一個諧振系統(tǒng),從而完成對電能的傳輸。

2無線充電技術(shù)的應(yīng)用價值與優(yōu)點

通過傳導(dǎo)式充電對汽車整體或者拆除下的電池進(jìn)行充電,操作復(fù)雜且充電時間較長,由于需要連接電纜等設(shè)備,傳統(tǒng)充電方式在某些惡劣的天氣環(huán)境(如雨雪等)難以確保安全。而無線充電技術(shù)無須使用電纜連接車輛與充電設(shè)施就可以直接進(jìn)行充電,相比之下無線充電技術(shù)更加安全。同時傳導(dǎo)式充電使用傳統(tǒng)的充電樁進(jìn)行充電,會占據(jù)更多的地面空間,而無線充電設(shè)施可以埋入地下,在絕大部分環(huán)境條件下(如停車場、住宅區(qū)、路邊等)都可以進(jìn)行充電?,F(xiàn)有的不同地區(qū)的充電樁配備的電纜型號各有區(qū)別,車輛與不同國家或地區(qū)的充電樁無法兼容匹配,不經(jīng)過復(fù)雜的改裝就不能進(jìn)行充電,但是無線充電設(shè)施普及之后可以有效地解決該問題。與傳統(tǒng)的充電樁形式的充電設(shè)施比較,無線充電設(shè)施的成本也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于充電樁;同時因為無線充電設(shè)施埋入地下,較少受到外界環(huán)境干擾,后期的維護(hù)成本也會大大降低。

3無線充電技術(shù)的前景展望

相比另外兩種無線充電方式,電磁諧振電能傳輸技術(shù)依靠交變磁場與次級線圈產(chǎn)生諧振,不同于電磁輻射式依靠電磁波傳遞電能。前者對于人體近乎無害,而后者則會對于長期處于充電區(qū)的人員會造成一定的影響。對比電磁感應(yīng)式,從理論上來講,電磁諧振技術(shù)在電能的傳輸效率與線圈大小、傳輸距離等沒有關(guān)系,而電磁感應(yīng)式則嚴(yán)格要求線圈必須對齊并間距要足夠小,否則傳輸效率將大打折扣。盡管電磁諧振有諸多優(yōu)點,但是現(xiàn)階段在技術(shù)上尚難以解決將裝置小型化的同時達(dá)到高功率化的矛盾。所以,要達(dá)到為汽車穩(wěn)定持續(xù)供電的效果,我們依舊需要長期的探索與研究。如果技術(shù)成熟,能在道路的地下埋設(shè)充電設(shè)備,并且完全做到讓車輛在行駛中充電,就可以真正解決電能汽車供能持久性的問題。依靠個人移動終端與充電設(shè)備的連接,打造完善的互聯(lián)網(wǎng)車用充電系統(tǒng),達(dá)到便捷充電、適時統(tǒng)計個人實際電量消耗、甚至遠(yuǎn)程充電控制的目標(biāo),這樣就可以徹底顛覆傳統(tǒng)汽車的能源使用習(xí)慣,最終淘汰傳統(tǒng)的能源汽車,減少汽車的尾氣排放,有效地改善環(huán)境。

4結(jié)語

傳統(tǒng)內(nèi)燃機效率極為低下,僅為30%左右,對于不可再生的化石能源無疑造成了極大的浪費。由于現(xiàn)代電能體系的更新,相比之下,效率高達(dá)80%的電動機對于能源的利用更為高效。隨著的電動汽車的發(fā)展,充電技術(shù)也需要與時俱進(jìn)。而新型的無線充電技術(shù)可以有效地完成傳統(tǒng)充電技術(shù)無法完成的任務(wù),例如與互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)動,可以有效地減少操作,甚至無需操作,極大地提高了用戶體驗。我們相信,隨著電力科技的進(jìn)步及信息技術(shù)的發(fā)展,新能源汽車在克服一系列難題之后,必將迎來美好的明天。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]楊孝綸.電動汽車技術(shù)發(fā)展趨勢及前景(上)[J].變頻器世界,2007(7):35-36.

作者:付泓琨 單位:成都市樹德協(xié)進(jìn)中學(xué)