中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在低功率的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，無(wú)線充電技術(shù)正在逐漸興起，特別是在智能手機(jī)領(lǐng)域，無(wú)線充電帶來(lái)的便捷性正受到越來(lái)越多消費(fèi)者的喜愛(ài)。同樣，對(duì)于高功率應(yīng)用的電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，能夠傳輸千瓦(kW)級(jí)別功率的無(wú)線充電技術(shù)也受到越來(lái)越多的關(guān)注。
清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授趙爭(zhēng)鳴近日發(fā)表了名為“電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)進(jìn)展”的精彩演講。
無(wú)線充電優(yōu)勢(shì)
對(duì)比有線傳輸、有線充電，無(wú)線傳輸、無(wú)線充電有其獨(dú)特的優(yōu)越性。第一，便利性，有線插拔線纜費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而無(wú)線無(wú)需動(dòng)手即停即充；第二，安全性，有線大部分都是金屬的部件、磨損、漏電等時(shí)常發(fā)生，而無(wú)線是全封閉的，防護(hù)等級(jí)高；第三，緊湊性，有線充電要考慮建樁的面積和體積，而無(wú)線則不額外占用平面空間，既可以放在地下、也可以放在地上，非常靈活；第四，環(huán)境融入性，有線充電總會(huì)有電樁、跨線等影響城市環(huán)境，而無(wú)線充電則完全融入城市環(huán)境，不影響城市的美觀。
亟需解決的無(wú)線充電難題
盡管電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電相比有線充電有其優(yōu)越性，但無(wú)線充電依舊面臨技術(shù)方面和非技術(shù)方面的難題，亟需解決。
1.無(wú)線充電技術(shù)構(gòu)成
無(wú)線充電系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：傳輸結(jié)構(gòu)本體、高頻變換器和系統(tǒng)協(xié)同控制。每個(gè)部分都有各自的技術(shù)問(wèn)題，如傳輸結(jié)構(gòu)本體中的關(guān)鍵技術(shù)之一“傳輸理論模型”，就有互感等效電路模型、耦合模理論模型、基于場(chǎng)理論的模型和基于能量流的模型，等等。所以說(shuō)，無(wú)線充電技術(shù)是一個(gè)高度學(xué)科交叉的技術(shù)。
2.無(wú)線充電技術(shù)問(wèn)題
無(wú)線傳輸并不是簡(jiǎn)單的電路問(wèn)題，而是關(guān)于電磁場(chǎng)的問(wèn)題。目前基于場(chǎng)的模型，包括基于能量流的模型正在進(jìn)行之中，還不是很成熟。真正的無(wú)線傳輸不是眼前的近場(chǎng)問(wèn)題，更重要的是遠(yuǎn)場(chǎng)問(wèn)題。目前近場(chǎng)無(wú)線充電技術(shù)方面主要面臨三個(gè)難題，一是控制問(wèn)題，原副邊信號(hào)物理隔離進(jìn)行實(shí)時(shí)無(wú)線通訊，需要弱化通訊的控制系統(tǒng)；另外隨著外部條件的變化，系統(tǒng)參數(shù)非常敏感地變化，致使傳輸功率、效率也會(huì)發(fā)生較大變化，而這些都屬于“無(wú)線”與“參數(shù)”的控制問(wèn)題。
二是線圈問(wèn)題，因?yàn)樾枰畲蟮碾姶艌?chǎng)耦合，耦合線圈的設(shè)計(jì)非常重要。無(wú)線傳輸?shù)脑边吘€圈需要有最大的電磁耦合，如果一邊沒(méi)對(duì)齊，傳輸效率就會(huì)降低、傳輸功率就會(huì)變小，所以說(shuō)怎么對(duì)齊是一個(gè)問(wèn)題，而且本身線圈越大可能接收能力也越大，但線圈過(guò)大過(guò)重，放在汽車(chē)上就又不方便，所以這是一系列問(wèn)題。
三是電磁干擾問(wèn)題，眾所周知，現(xiàn)在大家用WiFi、用手機(jī)都怕對(duì)身體有嚴(yán)重的損害，無(wú)線那么高的頻率、那么大的電流、那么大的功率，對(duì)人體是否會(huì)產(chǎn)生一定的輻射危害。
3.無(wú)線充電非技術(shù)問(wèn)題
上面所講都是一些技術(shù)問(wèn)題，但它們現(xiàn)在已經(jīng)不是不可克服的瓶頸問(wèn)題了，目前最大的問(wèn)題應(yīng)該是非技術(shù)的問(wèn)題。阻礙產(chǎn)業(yè)鋪開(kāi)的非技術(shù)問(wèn)題主要有三種，一是缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，目前對(duì)無(wú)線電的傳輸還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，然而技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化是無(wú)線電能傳輸技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電推廣應(yīng)用的必要條件；二是成本問(wèn)題，無(wú)線充電技術(shù)投入的成本仍高于有線充電成本，導(dǎo)致成本問(wèn)題制約發(fā)展；但隨著技術(shù)的進(jìn)步，規(guī)?；占昂竽軌蛴行У慕档统杀荆岣呤袌?chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力；三是公眾對(duì)電磁輻射問(wèn)題的擔(dān)憂，雖然在理論上，無(wú)線充電電磁輻射對(duì)人體沒(méi)有危害，消費(fèi)者對(duì)此仍有質(zhì)疑。
這是一個(gè)仿真的圖，對(duì)輻射的強(qiáng)度，紅顏色的是強(qiáng)度區(qū)域，人確實(shí)要受損害，但是在外面，有兩個(gè)虛線，人或者一些事物暴露在那兩個(gè)虛線外，在我們國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)都是可以接受的。
無(wú)線充電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
無(wú)論是技術(shù)問(wèn)題還是非技術(shù)問(wèn)題，都是在逐步解決之中。電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)作為一種新興的綜合性前沿技術(shù)，正在動(dòng)態(tài)發(fā)展之中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有到一個(gè)終極狀態(tài)。電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)啟了能源和交通領(lǐng)域重大的變革，而電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò)集能源網(wǎng)、交通網(wǎng)、信息網(wǎng)三種屬性于一身，未來(lái)將要?jiǎng)?chuàng)造出巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的綜合價(jià)值，下面即是電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電未來(lái)的一些發(fā)展方向。
1.動(dòng)態(tài)無(wú)線充電
所謂動(dòng)態(tài)無(wú)線充電即邊行邊充，降低車(chē)載電池容量，通俗講就是汽車(chē)不要裝太多電池，我們走到哪里基本隔一段距離就充一段充電，不斷的這么充，持續(xù)的往下充電，降低鋰電池的需求量，這個(gè)應(yīng)該是今后很重要的發(fā)展方向。
2.混合式用法
有線和無(wú)線充電混合使用，呈現(xiàn)多元化狀態(tài)，不是哪一個(gè)否定哪一個(gè)，也不是哪個(gè)代替哪個(gè)，而是各有各自的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)能夠發(fā)揚(yáng)，缺點(diǎn)能夠互補(bǔ)，爭(zhēng)取做到取長(zhǎng)補(bǔ)短，所以今后充電也應(yīng)該是混合式的發(fā)展。比如電動(dòng)公交站間補(bǔ)電模式，就很好地應(yīng)用了混合式發(fā)展方法，一方面可以顯著地降低對(duì)電池的需求，另一方面有助于降低電動(dòng)公交車(chē)的全生命周期成本和單位里程成本。
3.面向V2G的雙向無(wú)線充電技術(shù)
車(chē)聯(lián)網(wǎng)、信息網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)都是緊密聯(lián)系在一起的，帶來(lái)很大的好處，如便利性、能量雙向流動(dòng)、永續(xù)充電、削峰填谷、智能化、穩(wěn)定性，所以電動(dòng)汽車(chē)走向車(chē)聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)將是重要發(fā)展方向，而無(wú)線傳輸、無(wú)線充電應(yīng)該是它主要模式之一。
趙爭(zhēng)鳴教授最后說(shuō)：無(wú)線電能傳輸不僅僅是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，更重要的是一個(gè)電磁能量變換和傳輸?shù)睦碚搯?wèn)題，其理論的進(jìn)一步突破將給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)巨大的變化。
