無線充電在電動汽車上的應用

1 引言

　　隨著我國經(jīng)濟迅速發(fā)展， 國家相應的優(yōu)惠政策、補貼政策、以舊換新政策等一系列政策的能源汽出臺， 進一步促進了私家汽車增加。國際上，能源與環(huán)境已成為當前全球最為關(guān)注的問題，能源的緊缺與替代、環(huán)境的污染與保護共同促使了環(huán)保新車的大力發(fā)展。

　　電動汽車是首先發(fā)展起來的一種環(huán)保新能源汽車，包括蓄電池電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車。其中，燃料電池電動汽車是作為未來主流發(fā)展的環(huán)保新能源汽車，但其技術(shù)尚處于研發(fā)階段，成本過高；混合動力電動汽車的電力補給主要來自內(nèi)燃機帶動的發(fā)電機，在能源危機下只能是一個過渡產(chǎn)品。而本文主要研究的是純蓄電池電動汽車。

　　蓄電池電動汽車技術(shù)已經(jīng)基本成熟，很多廠商已經(jīng)在大力生產(chǎn)， 各地也在進行充電站的建設(shè)。但蓄電池電動汽車的充電問題一直令研究者頭疼， 根據(jù)現(xiàn)有的應用成果， 一般的蓄電池充滿一半需要充電半小時， 完全充滿則要8 小時以上， 而且充滿電的汽車一般只能行駛100余公里。這顯然讓蓄電池電動汽車無法與內(nèi)燃機汽車相提并論。因此，充電技術(shù)的解決，將極大推動蓄電池電動汽車的發(fā)展。

　　2 無線充電技術(shù)的歷史

　　在100多年以前， 有一個名叫Nikola Tesla的塞爾維亞裔美國電氣工程師和物理學家已經(jīng)在夢想著這樣一個不需要電線的世界，他在1891年發(fā)明“特斯拉線圈”，產(chǎn)生了頻率很高的無線高壓電流， 不過該高壓電的電流極小，無法應用在實際使用中。在當時， 特斯拉就利用這些線圈進行一系列實驗，開創(chuàng)了無線電力傳輸?shù)南群?。特斯拉曾?jīng)說過， 無線充電將是能讓電力事業(yè)繁榮的最終出路。1901年，特斯拉在紐約長島開始了他的研究，他的目標是，讓電能像收音機電波一樣跨越大洋。但是因為投資巨大，這項技術(shù)“胎死腹中”。

　　3 無線充電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　雖然特斯拉線圈在當時并沒有得到推行， 但后人從理論上完全證實了這種方案的可行性，經(jīng)過多年研究，科學家們認為進行無線電力傳輸是可能的。無線電力傳輸是一種區(qū)別于有線傳輸?shù)奶厥夤╇姺绞?，目前它主要有電磁感應、電磁共振和無線電波等三種不同的方式。

　　3.1 電磁感應

　　這是目前最為常見的傳輸方式， 通過發(fā)射端和接收端的線圈相互感應產(chǎn)生電流，從而實現(xiàn)電力傳輸。2010年，某科技有限公司就展示的一款手機無線充電器，其利用的正是電磁感應原理。該方式的功率可達幾百瓦，但兩個線圈的距離不能超過1厘米， 而且終端產(chǎn)品的線圈與電路之間必須屏蔽以防止干擾，另外，發(fā)射端必須具有智能識別被充電產(chǎn)品的能力， 防止將能量傳輸給其他設(shè)備，造成能量浪費。

　　3.2 電磁共振

　　電磁共振是目前正在研究的一種電力傳輸方式。2008年，英特爾公司的工程師們曾以該項技術(shù)作為基礎(chǔ)，在距電源3英尺的地方點讓一個6 0 W的燈泡發(fā)光。經(jīng)過有關(guān)科學家測算，該方式的功率可達幾千瓦，距離也可達3～4m,但由于目前的實驗所需要的線圈直徑較大，還僅停留在實驗階段，另外，必須對其相應頻率進行保護，防止相同頻率的電磁波進行干擾， 降低效率。