中國儲能網(wǎng)訊：在低功率的消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，無線充電技術(shù)正在逐漸興起，特別是在智能手機領(lǐng)域，無線充電帶來的便捷性正受到越來越多消費者的喜愛。同樣，對于高功率應(yīng)用的電動汽車領(lǐng)域，能夠傳輸千瓦(kW)級別功率的無線充電技術(shù)也受到越來越多的關(guān)注。
清華大學(xué)電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授趙爭鳴近日發(fā)表了名為“電動汽車無線充電技術(shù)進展”的精彩演講。
無線充電優(yōu)勢
對比有線傳輸、有線充電，無線傳輸、無線充電有其獨特的優(yōu)越性。第一，便利性，有線插拔線纜費時費力，而無線無需動手即停即充；第二，安全性，有線大部分都是金屬的部件、磨損、漏電等時常發(fā)生，而無線是全封閉的，防護等級高；第三，緊湊性，有線充電要考慮建樁的面積和體積，而無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，有線充電總會有電樁、跨線等影響城市環(huán)境，而無線充電則完全融入城市環(huán)境，不影響城市的美觀。
亟需解決的無線充電難題
盡管電動汽車無線充電相比有線充電有其優(yōu)越性，但無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.無線充電技術(shù)構(gòu)成
無線充電系統(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。每個部分都有各自的技術(shù)問題，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、基于場理論的模型和基于能量流的模型，等等。所以說，無線充電技術(shù)是一個高度學(xué)科交叉的技術(shù)。
2.無線充電技術(shù)問題
無線傳輸并不是簡單的電路問題，而是關(guān)于電磁場的問題。目前基于場的模型，包括基于能量流的模型正在進行之中，還不是很成熟。真正的無線傳輸不是眼前的近場問題，更重要的是遠場問題。目前近場無線充電技術(shù)方面主要面臨三個難題，一是控制問題，原副邊信號物理隔離進行實時無線通訊，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、效率也會發(fā)生較大變化，而這些都屬于“無線”與“參數(shù)”的控制問題。
二是線圈問題，因為需要最大的電磁場耦合，耦合線圈的設(shè)計非常重要。無線傳輸?shù)脑边吘€圈需要有最大的電磁耦合，如果一邊沒對齊，傳輸效率就會降低、傳輸功率就會變小，所以說怎么對齊是一個問題，而且本身線圈越大可能接收能力也越大，但線圈過大過重，放在汽車上就又不方便，所以這是一系列問題。
三是電磁干擾問題，眾所周知，現(xiàn)在大家用WiFi、用手機都怕對身體有嚴重的損害，無線那么高的頻率、那么大的電流、那么大的功率，對人體是否會產(chǎn)生一定的輻射危害。
3.無線充電非技術(shù)問題
上面所講都是一些技術(shù)問題，但它們現(xiàn)在已經(jīng)不是不可克服的瓶頸問題了，目前最大的問題應(yīng)該是非技術(shù)的問題。阻礙產(chǎn)業(yè)鋪開的非技術(shù)問題主要有三種，一是缺乏統(tǒng)一的標準，目前對無線電的傳輸還沒有一個統(tǒng)一的標準，然而技術(shù)標準化是無線電能傳輸技術(shù)在電動汽車無線充電推廣應(yīng)用的必要條件；二是成本問題，無線充電技術(shù)投入的成本仍高于有線充電成本，導(dǎo)致成本問題制約發(fā)展；但隨著技術(shù)的進步，規(guī)?；占昂竽軌蛴行У慕档统杀荆岣呤袌龅母偁幜?；三是公眾對電磁輻射問題的擔(dān)憂，雖然在理論上，無線充電電磁輻射對人體沒有危害，消費者對此仍有質(zhì)疑。
這是一個仿真的圖，對輻射的強度，紅顏色的是強度區(qū)域，人確實要受損害，但是在外面，有兩個虛線，人或者一些事物暴露在那兩個虛線外，在我們國家標準范圍內(nèi)都是可以接受的。
無線充電技術(shù)發(fā)展趨勢
無論是技術(shù)問題還是非技術(shù)問題，都是在逐步解決之中。電動汽車無線充電技術(shù)作為一種新興的綜合性前沿技術(shù)，正在動態(tài)發(fā)展之中，遠遠沒有到一個終極狀態(tài)。電動汽車開啟了能源和交通領(lǐng)域重大的變革，而電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)集能源網(wǎng)、交通網(wǎng)、信息網(wǎng)三種屬性于一身，未來將要創(chuàng)造出巨大的社會和經(jīng)濟的綜合價值，下面即是電動汽車無線充電未來的一些發(fā)展方向。
1.動態(tài)無線充電
所謂動態(tài)無線充電即邊行邊充，降低車載電池容量，通俗講就是汽車不要裝太多電池，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
有線和無線充電混合使用，呈現(xiàn)多元化狀態(tài)，不是哪一個否定哪一個，也不是哪個代替哪個，而是各有各自的優(yōu)點，優(yōu)點能夠發(fā)揚，缺點能夠互補，爭取做到取長補短，所以今后充電也應(yīng)該是混合式的發(fā)展。比如電動公交站間補電模式，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電池的需求，另一方面有助于降低電動公交車的全生命周期成本和單位里程成本。
3.面向V2G的雙向無線充電技術(shù)
車聯(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，帶來很大的好處，如便利性、能量雙向流動、永續(xù)充電、削峰填谷、智能化、穩(wěn)定性，所以電動汽車走向車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)將是重要發(fā)展方向，而無線傳輸、無線充電應(yīng)該是它主要模式之一。
趙爭鳴教授最后說：無線電能傳輸不僅僅是一個技術(shù)問題，更重要的是一個電磁能量變換和傳輸?shù)睦碚搯栴}，其理論的進一步突破將給人類社會帶來巨大的變化。
