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未来已来,新能源电动汽车不只会“无人驾驶”,还会“无线充电”
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未来已来,新能源电动汽车不只会“无人驾驶”,还会“无线充电”

2021-01-18 14:44:01 来源:电力知识学堂

【哔哥哔特导读】此种方法可以协调区域内的用电情况,在智能电网管控中通过对电动汽车行驶区域的电力使用情况及电力负荷情况来进行智能的充电及电力的控制,从而保证电网运行效果良好,电力使用情况在电网负荷的范围内。

发展新能源电动汽车是节能、环保和低碳经济的需求,目前随着5G技术的应用,无人驾驶技术日渐成熟,但是在动力源技术方面一直没有大的突破,无线充电技术的出现,解决了这一难题。

无线充电技术以其安全、便捷和低维护的优点,越来越受到新能源汽车界关注,是未来新能源电动汽车供电技术的发展趋势。

在环保和能源短缺的双重压力下,各国政府和各大汽车厂商都在积极推进电动汽车产业的发展。电动汽车的充电方式有3 种:有线充电、无线充电和更换电池方案。

无线充电

有线充电技术成熟,成本低,但是雨雪天气有触电的危险。

更换电池的方案看似完美,但是不同汽车厂商之间的电池差异明显,不具有普遍性。

无线充电技术的由来

无线充电是近年来兴起的充电方式,充电设备占地小、充电过程安全性且便利性高、充电设备无人值守、可抵御户外恶劣环境不天气,大幅改善充电站管理和电动车用户体验。

无线电能传输的研究可以追溯到19世纪末,尼古拉·特斯拉就梦想着实现隔空传能,但是由于技术原因未能实现。

经过100 多年缓慢发展,直到2007年麻省理工大学的物理教授Marin Soljacic 带领的研究团队在《Science》发表了谐振式无线电能传输技术的论文后,引起学术界的轰动,带来无线电能传输的研究热潮。

无线电能传输技术主要分为感应式能量传输和磁共振能量传输两种,目前大功率的无线能量传输系统主要采用磁感应方式。

随着研究的深入,大功率的无线电能传输装置逐渐被开发出来,开发无线充电系统的新公司也应运而生,并开始推出各种无线充电产品。

无线充电技术主要通过电磁感应、电磁共振、微波和激光等方式实现非接触式电能传输。

感应式充电是当前应用最成熟、最广泛的无线充电技术,其原理是在发送端和接收端各接1 个线圈,通过给发送端的线圈通一定频率的交流电,在次级线圈中感应出一定的电流,从而实现能量的传输。

共振式充电是通过向电能接收端和电源发射端在同一时间通入相同频率交流电来实现能量的交换。

微波传输的传输距离远,甚至可以实现航天器与地面之间的能量传输,但是受限于传输功率较小。

电动汽车无线充电技术

新能源电动汽车无线充电从基本原理上区分,主要有电磁感应式和磁场共振式。

电磁感应的研究聚焦在感应充电、无线充电、电磁感应和充电站领域;磁场共振的研究聚焦在无线电源、共振频率、感应系数、天线和发射器领域。

中兴、宝马、奔驰等采用电磁感应式技术原理,高通Halo、Witricity 采用磁场共振式技术原理。

电动汽车电磁感应式无线充电系统通常分为供电和受电两部分。通常将一个受电线圈装置安装在汽车的底盘上,将另一个供电线圈装置安装在地面,当电动汽车驶到供电线圈装置上,受电线圈即可接收到供电线圈的电流,从而对电池进行充电。

电动汽车磁场共振式无线充电系统主要由电源、发射面板、车载接收面板以及控制器组成,如图所示。当电源发送端电能感应到共振频率相同的汽车接收端时,由共振效应对电池进行充电。

从电动汽车的无线充电方式来看,又分为静态无线充电和动态无线充电。

静态无线充电是在电动汽车停驶过程中对其充电,而动态是在电动汽车行驶过程中对其进行充电。

电动汽车动态无线充电技术主要是通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地面上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构,进而给车载储能设备供电,可使电动汽车搭载少量电池组,延长其续航里程,同时电能补给变得更加安全、便捷。

动态无线供电技术的主要参数指标有电能传输距离、功率、效率、耦合机构侧移适应能力、电磁兼容性等。

一种方案是在行车过程中进行充电,需要将无线充电发送装置铺设在固定的路段上,电动汽车在此路段行驶的过程中,可以通过充电系统的发送装置进行电力的输送,在短时间内快速的进行充电活动,使汽车在行驶的过程中也可以补充电能,体现出随时进行充电的动态系统功能。

还有一种方案是利用智能电网进行无线充电控制,将电动汽车的无线充电管理权限上交,由智能电网对无线充电装置进行控制。此种方法可以协调区域内的用电情况,在智能电网管控中通过对电动汽车行驶区域的电力使用情况及电力负荷情况来进行智能的充电及电力的控制,从而保证电网运行效果良好,电力使用情况在电网负荷的范围内。

电动汽车无线充电面临多方面的问题,首先,无线充电设备采用的线圈成本和用电成本较高。其次,电动汽车无线充电传输功率很大,一般超过10kW,电磁辐射安全问题不容忽视。同时,电动汽车无线充电时候,电能的双向流动会对电网会产生一系列影响。

展望未来,无线充电技术作为一种便捷的充电方式将逐步在电动汽车上搭载应用,而新能源电动汽车的畅销也为无线充电技术开辟了市场商机,我们期待无线充电技术未来能够大放异彩。

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