无线充电技术与电动汽车企业发展

胡爱娣++王立业

摘 要 本文分析了无线充电技术的前景以及无线充电技术在电动汽车企业发展中的作用

关键词 无线充电技术 电动汽车

电动汽车的发展和推广应用受充电设施的建设、充电的安全与方便性等影响较大，目前电动汽车的充电方式主要包括接触式（插电式）和非接触式（无线）充电。目前已经投入规模化商业应用的电动汽车充电方式以插电式为主，无线充电起步较晚，尚处于研发和示范运行阶段。

一、无线充电应用前景

然而，电动汽车无线充电相比有线充电有着诸多优势。第一，安全可靠。无线充电能适应各种雨雪等恶劣天气，减少人员触电的事故，没有导线磨损老化等问题。第二，便捷性高。无线充电不用人工进行充电线插拔，可以减少人力成本，系统自动完成识别、定位、启动等操作，更加方便快捷，更加智能。第三，与电网的互动能力更强。由于不存在与电网的物理连接，无线充电方式更为灵活，能更好的互动控制。电动汽车无线充电的种种优势表明，一旦技术成熟，它有着更巨大的应用前景。

二、各国无线充电技术研究现状分析

电动汽车无线充电技术主要包括两种技术路线，磁耦合感应式技术和磁耦合谐振式技术。上世纪90年代新西兰奥克兰大学 Boys 教授及其团队就对感应式技术展开了研究，而2007年MIT团队提出谐振式技术之后，立刻引起了国内外高校和研究机构的广泛关注，无线充电技术迎来了研究热潮。针对无线充电系统的几个关键技术，如高频电源技术、能量耦合线圈优化设计、阻抗匹配技术、电磁场安全等多个方面，国内外研究学者取得了大量的研究成果，并有不少汽车生产商参与合作并进行了初步的产品化。关于无线充电技术的输出控制方法，各国学者提出了多种思路，然而也仍然存在一些技术问题。

无线电能传输的研究在国外开展得较早，理论研究较为深入、成熟，现已出现一些相对成熟的应用，部分示范工程已投入运行。目前在WPT领域处于领先地位的国家主要有美国、新西兰、韩国、日本等。

2007年，美国麻省理工学院Soljacic Marin教授所领导的研究团队在《Science》杂志上发表的文章，首次提出了基于磁耦合谐振原理实现较大距离上的无线电能传输技術。自谐振式技术提出以来，其技术一直处于领先地位，团队创立的Witricity商业公司已经成功将相关技术转化为商业产品，包括WiT-5000C3，WiT-5000，WiT-3300，WiCAD等。其中WIT-3300为汽车无线充电应用产品，输出功率3.3kW，系统整体效率达到90%，并且包含异物探测（FOD）和生物探测（LOD）系统，以保证系统安全可靠的运行。

国内在电动汽车无线充电方面的研究起步相对较晚，但是在利好政策的吸引下，电动汽车无线充电的研究团队相继涌出，诸多科研院校投入了大量的精力在一些关键技术上展开了研究，并取得了丰富的成果。

中国科学院电工研究所是国内最早展开无线能量传输研究的单位，对无接触式变压器结构建立了无线电能传输系统的数学模型，并研究了系统补偿拓扑、运行频率及负载参数对系统性能的影响。哈尔滨工业大学朱春波教授的团队在国内对谐振式无线电能传输研究起步较早，在2008年，该团队就利用集总参数电路模型对磁耦合谐振式WPT系统进行了建模，分析了传输功率和传输距离特性。天津工业大学杨庆新教授等人对磁耦合谐振式无线电能传输技术也做了较为系统的基础研究。东南大学黄学良教授的团队从磁耦合谐振式WPT系统的传输效率，频率特性，电路拓扑等多个角度也进行了深入的研究。

三、结语

无线充电技术的诞生，让电动车看到了突破瓶颈的希望。如今特斯拉、VOLVO、奥迪和宝马等传统汽车企业都已经开始研发或测试旗下电动车的无线充电系统。而全球通讯以及IT界的新贵们也发现了这个可以分食新能源车产业的机会，大张旗鼓地将触手伸向了为电动车进行无线充电的新领域。

参考文献：

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