动态无线充电汽车的构想

摘要：伴随着新能源汽车的发展，特斯拉model3等一大批电动汽车的问世，无线充电技术等等的发展，带动了一大批相关及非相关领域的创新，本文旨在构思一种无线充电小汽车，使它既能边充电又能边移动的。

关键词：无线充电;法拉第超级电容;循迹系统

一、概述背景

在当前市面上，许多手机无线充电器流行了起来，摆脱了有线充电的束缚的过程。当然，其不足之处就是无线充电的距离十分有限，且充电速率远远不及有线充电。随着人们环保意识的提升和国家强有力的支持，新能源汽车便如雨后春笋般开始兴起，电动汽车逐渐开始投入市场，随之而来的是对无线充电汽车的创新与应用的重视，并且还有对舒适性的追求。当然无线充电技术的发展也有很长的历史，从尼古拉特斯拉做的无线输电实验，即在初始线圈上通过一定的交变电流，次机线圈就能产生一定的电流。再到后来的发射一定的电磁波，使充电设备接收电磁波且发生共振，最终达到充电的效果，且距离上实现了较大的突破，这为以后的无线充电汽车提供了一定的参考。当然，人们还提出了一种构想，就是利用无线电波具有能量这一构想，可以制作无线充电充电装置。以目前技术来讲，无线充电技术既有大功率也有小功率的，谐振式无线充电技术往往是大功率的，电磁感应式往往是小功率的。

二、动态无线充电小车的构思

我们构思一种动态无线充电技术，即是在道路上放置多个无线充电装置，使它能够边行驶边获取能量，并且利用超级法拉第电容进行储能，后续我们可以改装成固态电池，并且利用电机带动小车运动，在利用循迹系统进行寻路的时候，加以继电器进行控制，组装在一起就形成了完整的动态无线充电小车。此车包括车身系统模块，无线充电模块，电池模块，循迹模块，驱动模块。

1.电动机驱动

在一组完全具有行驶能力的电车，往往都是采取了电机驱动， 而电机的种类也有很多，就像市面上常见的三缸四缸六缸八缸发动机一样，电动汽车的电机就犹如该车的灵魂，电机的选择对于该车具有很重要的意义，因此我们要着重考虑一下电机的选择。我们不妨讨论一下电机的功率，功率不仅影响了电机的效率，还会带给消费者不同的驾驶体验，通俗易懂点就好比自己的1.5L与别人家EA888，当然在消耗燃油方面上也具有小小的差异，以model3为例，永磁同步电机的配置，是目前绝多数厂家的选择，该款电机具有扭矩大并且直接影响着电动汽车的动力系统输出响应，在以后的发展当中，电机的革命将会是电动汽车行业的革命。

2. 无线充电技术

当然，一辆小车行驶的效率跟其无线充电效率往往具有很大关系，其最主要的就是传输功率与传输效率，当前市面上有很多的无线充电方法 ，比如常见的电磁感应方式，我们都知道当前市面上常见的某米某为其自家手机无线充电都是采用此方法，可见其传输功率比较低，但是传输效率比较高，并且我们都不难发现，当我们稍微移动手机时，其输电便会断开，由此可见，輸电距离也是十分有限，因此电磁感应方式明显不能满足我们边行驶边充电的设计需求。电磁共振方式传输能量的原理就是发射与接收能量的装置调节其频率相同，其大概传输功率在数千瓦左右，但是充电效率较低，目前在市面上比较常见的就是电动汽车了，当然采用这种无线充电技术的方法在以后的社会当中肯定要被更替，下面就是电场耦合与无线电波方式进行充电了，其功率都是比较小。现在市面上做的比较成熟的公司像西门子，宇通等等，且生产出的无线充电汽车并没有投入市场，且都在进行研发与测试，其实对于无线充电技术来讲，其市场价值是潜在的，随着市场的需求，其难题也都会被一一解决，对于我们现代人来讲，无时无刻不在行动着，便携式正是刚需的。

3储能

在无线充电的同时，其储能是较为重要的，随着科技的发展，我们都知道铅蓄电池，锂电池，固态电池，但很少有人能够知道超级法拉第电容还具有高储能的特点，但是市面上很少有厂家采用电容进行储能的，由此我要为大家普及一下超级法拉第电容器的特点，像在寒冷的北方，蓄电池往往很容易被冻伤，而超级法拉第电容器就不会受此限制，我们都知道在汽车加速的时候会使用大电流，大电流充放电会对电池造成影响，而超级法拉第电容就不会受此影响，电容器其能量密度往往较大，比较适合大电流充放电，因此超级法拉第电容就是个很好的选择。在目前的市面上，多数厂商更青睐于固态电池，对于固态电池来讲，其高规格能量密度的特性在以后的市场中会逐渐取代锂离子电池，对于固态电池的发展，也将会是个挑战，当然，我们既然选择了无线充电技术，且实施边行驶边充电的特点，则超电容就是个不错的选择。

4循迹系统装置

下面讲的就是控制小车的前进方向了，我们在日常生活中，我们都以人为控制电动助力方向盘从而调节方向，最主要的就是人为的控制，为了给出行更佳的体验，我们设想在道路上让车辆自动驾驶，在最后目的地处再加以人工干预，我们便要利用更先进的循迹装置，并且根据道路的铺设，进而控制且最终达到目的地的效果。目前5G时代的来临，对于循迹系统装置来说是一次很好的机遇，循迹系统的调试与测试直接影响着乘客的舒适性，如果好的循迹系统，可能就会替代红绿灯，并且带动无线充电汽车行业的进步与创新。

总语：

最后，这款动态无线充电汽车的核心思想就是，在借用无线充电技术条件下，在道路两旁或路基下面安装无线充电系统，用来给予在道路上行驶的车辆动能，正如前文所说，我们可以利用高效率电机传输动力，在效率与安全中找到平衡点，并且在5G时代技术的加持下，制造一款可实施度高的无线动态充电小车的构想，将会对以后的生活具有跨时代的意义，我们都知道在物理界中，真正具有社会价值的便是使物理走向社会，使物理走向生活。

参考文献：

[1]罗瑜情.“便携式移动设备无线充电技术研究与分析” [J].工艺与技术，2019，（1）.

[2] 叶佳虹 “超级电容模组在无线充电小车的应用”    [J]电工技术  2019，（1）

作者简介：曹晨阳，男，生于99年05月，汉族，河南项城人，渤海大学，本科在读。

基金项目：本文系渤海大学2019年度大学生实践创新训练计划项目，项目编号：201910167099