【新能源汽車充電技術(shù)發(fā)展分析綜述報告11000字（論文）】

新能源汽車充電技術(shù)發(fā)展研究綜述報告TOC\o"1-2"\h\u1緒論 51.1新能源電動車 51.2選題背景及意義 51.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 51.4新能源汽車充電模式 62有線充電技術(shù) 72.1交流充電技術(shù) 72.2直流充電技術(shù) 72.3交直一體充電技術(shù) 72.4有線充電存在的問題 83無線充電技術(shù) 93.1電磁感應(yīng)式 93.2電場耦合式 103.3磁場共振式 113.4無線電波式 123.5無線充電技術(shù)對比分析 134.電池更換 144.1電池更換技術(shù)模式 144.2換電技術(shù)的存在問題 144.3小結(jié) 155新能源汽車無線充電創(chuàng)新優(yōu)化方法 155.1新能源汽車無線充電方法簡介 155.2無線充電方式 165.3新能源汽車無線充電實(shí)例 175.4無線充電技術(shù)存在的問題 176新能源汽車太陽能充電創(chuàng)新優(yōu)化方法 186.1太陽能充電原理 186.2太陽能技術(shù)的效益 186.3國內(nèi)外太陽能公路試驗(yàn)路段通車 186.4太陽能充電站 196.5太陽能充電樁 19總結(jié) 20參考文獻(xiàn) 211緒論新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括四大類型混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車、其他新能源汽車等。非常規(guī)的車用燃料指除汽油、柴油之外的燃料。本文中新能源汽車主要指純電動汽車。1.1選題背景及意義研究表明，生物燃料、燃料電池在汽車石油替代中將發(fā)揮重要的作用。并結(jié)合中國的能源資源狀況和國際汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢，可以判斷新能源汽車將在未來一段時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)迅猛發(fā)展。從新能源汽車在研發(fā)直到問世的過程中有三大問題持續(xù)困擾和限制著它的發(fā)展，那就是壽命、續(xù)航和充電。在壽命和續(xù)航的方面，已經(jīng)通過了市場的考驗(yàn)，滿足了用戶的日常需求。但之所以新能源汽車的保有量還未達(dá)到國家預(yù)計目標(biāo)，更多的原因是因?yàn)橛脩舻摹俺潆娊箲]”所導(dǎo)致的。和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比，內(nèi)燃機(jī)加滿一箱汽油至多10分鐘，哪怕是目前最快的充電技術(shù)來看，所耗費(fèi)的時間也大大長于內(nèi)燃機(jī)汽車的加油進(jìn)程。所以說充電技術(shù)對于新能源汽車，特別是純電動模式的汽車，是至關(guān)重要的技術(shù)要求。那通過何種技術(shù)手段，來實(shí)現(xiàn)快速高效的充電就成了最關(guān)鍵的問題。這其中關(guān)系到充電器的容量和性能、電網(wǎng)的承載能力和動力電池的承受能力等。論文將通過對不同充電技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和問題進(jìn)行研究分析，對優(yōu)化充電技術(shù)提出切實(shí)可行的構(gòu)思。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，電動汽車普遍采用插電式充電方式，最新報告顯示電動汽車充電慢的情況已經(jīng)有所轉(zhuǎn)機(jī)，在大功率充電研究上取得明顯進(jìn)展。其中北汽新能源車載最新超級快充技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)最大充電功率280kW,10min續(xù)航300km；2021年1月15日，在“中國電動汽車百人大會”上，廣汽表示，首款搭載石墨烯電池的AIONV的充電的最大功率達(dá)到600kW。而電池交換式充電是一種新的充電方式，即將耗盡的電池取下，即刻換上滿電的電池，無需司機(jī)長時間等待充電．這一充電方式目前已經(jīng)受到電動汽車廠商的關(guān)注．國內(nèi)各高校、研究所也相繼開展了無線電能傳輸技術(shù)及應(yīng)用的研究工作，這些高校前期研究主要集中在大功率電力電子電能變換與拓?fù)湓O(shè)計、磁耦合機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)建模優(yōu)化與控制、系統(tǒng)復(fù)雜動力學(xué)行為分析與控制、能量和信息同步傳輸、負(fù)載識別與異物檢測、電磁兼容與電磁屏蔽等技術(shù)方而，相關(guān)理論、技術(shù)難點(diǎn)以及關(guān)鍵問題的研究己經(jīng)取得一定成果，并且己經(jīng)研制出原理樣機(jī)。東南大學(xué)對動態(tài)無線能量傳輸?shù)脑边吘€圈尺寸對傳輸效率以及側(cè)移的影響進(jìn)行深入研究，并提出基于頻率控制的方法達(dá)到系統(tǒng)能量傳輸效率最優(yōu)。保時捷MissionE的快充系統(tǒng)最大充電功率可達(dá)350kW,4min續(xù)航100km。特斯拉早在2013年就提出了90秒完成電池交換的設(shè)想，并在2017年申請了15分鐘完成電池交換的專利．新西蘭奧克蘭大學(xué)、日本東京大學(xué)、美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室、韓國高等科學(xué)技術(shù)學(xué)院(KAIST)等國外研究團(tuán)隊(duì)己經(jīng)對電動汽車動態(tài)無線供電相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)以及關(guān)鍵問題展開了一系列研究，主要集中在系統(tǒng)建模方法、電能變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電磁藕合機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和電磁屏蔽技術(shù)等方面。新西蘭奧克蘭大學(xué)與德國康穩(wěn)公司合作研制出世界上第一臺無線充電大巴，功率為30kW，同時也研制出100kW無線供電列車樣機(jī)，列車軌道長400m，KAIST將采用動態(tài)無線充電技術(shù)的電動車稱為在線電動車。2013年位于龜尾市的兩條電動公交線路投入運(yùn)行，線路總長為24km，傳輸功率為100kW。1.3新能源汽車充電模式汽車自普及以來，一直都是以內(nèi)燃機(jī)作為主要的動力提供方式，而汽車內(nèi)燃機(jī)的主要燃料為汽油與柴油，這兩種燃料作為化石能源，資源有限不可再生。并且燃燒產(chǎn)物對環(huán)境會帶來嚴(yán)重的污染，正因如此新能源汽車因?yàn)槠洵h(huán)保性應(yīng)運(yùn)而生，雖然經(jīng)過短暫時間的迅猛發(fā)展，電動汽車已經(jīng)在汽車市場普及的，但是仍然存在著需要持續(xù)解決的難題：充電和續(xù)航。關(guān)于充電問題目前大概有如下幾類充電模式。（1）有線充電類（2）無線充電類（3）電池更換類

2有線充電技術(shù)2.1交流充電技術(shù)2.1.1交流充電技術(shù)原理新能源汽車的動力電池本身只能接受直流充電，當(dāng)電動汽車的外部通路為交流時，需要首先通過車載充電機(jī)將交流轉(zhuǎn)換為直流，然后為動力電池進(jìn)行充電，電動汽車連接到充電設(shè)施后，AC通過充電設(shè)施和充電連接裝置傳輸?shù)杰囕d充電機(jī)，然后經(jīng)過過濾和其他處理后通過車載充電機(jī)整流，轉(zhuǎn)換為DC為動力電池充電。充電后，電動汽車發(fā)送一個中斷信號以結(jié)束充電過程。圖2-1交流充電技術(shù)原理圖2.1.2交流充電技術(shù)特點(diǎn)成本低，適合家庭使用，并且便攜式設(shè)備可隨車放置，方便日常應(yīng)急和使用，對容量和使用壽命的損害相對較小，但是效率較低、功率和電壓偏小，充電時間長。2.2直流充電技術(shù)2.2.1直流充電技術(shù)原理直流充電技術(shù)原理它通過三相四線制的方式直接連到電網(wǎng)，借助三相交流電的使用特點(diǎn)，利用充電樁將其轉(zhuǎn)換為直流電，完成電動汽車的充電。圖2-2直流充電技術(shù)原理圖2.2.1直流充電技術(shù)特點(diǎn)直流充電樁技術(shù)的主要特點(diǎn)是它可以為新能源汽車的電池快速充電。能夠提供充足的電源，輸入的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍較大，能有效的縮短新能源汽車的充電時間。主要用于新能源公交車或者新能源工業(yè)設(shè)備中，但市場上的直流充電樁由于直接接入電網(wǎng)，電流和功率都比較大，在實(shí)際使用的過程中，直流充電樁會對所在電網(wǎng)造成損壞，因此，直流充電樁建成后，有必要對接入的電網(wǎng)進(jìn)行定期的日常檢查和維護(hù)，避免充電樁對電網(wǎng)造成損壞。2.3交直一體充電技術(shù)2.3.1交直一體充電技術(shù)原理交直流充電樁就是將交流充電技術(shù)和直流充電技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，使新能源所有者在使用過程中可以根據(jù)具體的實(shí)際需要來判斷模式，也可以根據(jù)智能控制系統(tǒng)對不同電量或者不同電網(wǎng)條件進(jìn)行智能選擇和切換。圖2-3交直一體充電技術(shù)原理圖2.3.2交直一體充電技術(shù)特點(diǎn)交直一體充電技術(shù)在實(shí)際使用過程中，交直流一體化充電技術(shù)可以在不同條件下選擇技術(shù)模式，即可以有效減少直流充電對電池的損壞和對電網(wǎng)的影響，避免交流充電技術(shù)導(dǎo)致充電速度過慢等因素。2.4有線充電存在的問題上述三種不同的有線充電方式是目前較為常見的充電方式，但無論采用哪一種方式充電，都無法避免這種充電方式的缺點(diǎn)。首先，充電時間太長。在正常情況下，燃油車輛的單次加注時間不會超過10分鐘。然而，無論采用何種傳導(dǎo)充電方式，完成80%的充電都需要15~30分鐘。其次，收費(fèi)情況的局限性。由于導(dǎo)電充電的形式每輛電動汽車充電都需要連接一根重型充電線，用于慢速充電的便攜式充電線重量超過10kg。所采用的快速充電方法，由于需要高直流電流充電，所需的充電線路往往非常繁瑣，給消費(fèi)者的日常使用造成許多問題。最后，有多種充電接口和通信協(xié)議。在給新能源電動汽車充電時，由于市場上有很多生產(chǎn)新能源汽車的廠家，相應(yīng)的充電樁接口和通信協(xié)議有很多種，不同廠家生產(chǎn)的充電樁也會有不同的差異，導(dǎo)致許多純電動汽車無法連接充電接口的尷尬局面。

3無線充電技術(shù)根據(jù)對市場的調(diào)研，新能源汽車在實(shí)際落地的過程中，限制消費(fèi)者購買欲望的原因不僅僅是充電時間長短的問題，還存在部分地區(qū)的小區(qū)存在禁止安裝充電樁等情況。同時在不斷追求大功率快充的發(fā)展背景下，有線充電方式所存在的安全隱患、使用不便捷等缺點(diǎn)也逐步體現(xiàn)。于是無線充電這種非接觸式充電技術(shù)就在此背景下應(yīng)運(yùn)而生了。3.1電磁感應(yīng)式電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù)現(xiàn)在較為成熟，應(yīng)用極為廣泛的無線充電技術(shù)，如手機(jī)等便攜式電子設(shè)備的無線充電功能都是通過電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。3.1.1電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù)原理電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù)，是利用電磁感應(yīng)原理，在用電端和供電端各自安裝一組線圈，供電端線圈在通入一定頻率的交流電時，會產(chǎn)生磁場，在磁場內(nèi)的用電端線圈則會在磁場作用下產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢，這就使得電能從供電端轉(zhuǎn)移到了用電端，對蓄電池進(jìn)行充電，完成了無線充電過程。圖3-1電磁感應(yīng)式原理圖3.1.2電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)線圈所產(chǎn)生的電磁場可以在一定距離內(nèi)穿透非金屬的物體，使得電能能夠隔著非金屬物體進(jìn)行傳輸，從而將能量從供電端轉(zhuǎn)移到用電端，實(shí)現(xiàn)無接觸的電能傳輸。并且電磁感應(yīng)產(chǎn)生的傳輸功率非常大，最多能達(dá)到上千瓦。同時，電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù)在諸多領(lǐng)域已經(jīng)量產(chǎn)，并且經(jīng)受住了市場的考驗(yàn)，在安全性上具有保障。在實(shí)際的應(yīng)用角度考慮，其結(jié)構(gòu)與其他無線充電結(jié)構(gòu)相比較為簡單，便于實(shí)現(xiàn)。但電磁感應(yīng)無線充電技術(shù)的缺點(diǎn)也十分明顯，就是供電端和用電端的距離受到限制，隨著距離的增加，無線充電過程中的帶你能耗損也會變大并且還會伴隨者充電效率的明顯降低。再者，對于供電端和用電端的相對位置，要進(jìn)行較為精準(zhǔn)的對齊才能進(jìn)行有效充電，在位置不合適的情況下會極大程度影響充電效率。3.2電場耦合式電場耦合是除了電磁感應(yīng)模式以外另一種常用的無線充電模式。3.2.1電場耦合式無線充電技術(shù)原理在電場耦合的無線充電模式中，充電座和待充電電器不是通過高頻磁場來進(jìn)行磁場的感應(yīng)，而是使用兩組電極或極板，通過兩者之間形成的高頻電場，就可以通過靜電感應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量的傳輸。垂直方向兩組非對稱偶極子通過耦合作用產(chǎn)升感應(yīng)電場，感應(yīng)電場嫩能夠?qū)㈦娔軓陌l(fā)送端轉(zhuǎn)移到接收端。圖3-2電廠耦合式原理圖3.2.1電場耦合式無線充電技術(shù)特點(diǎn)這種充電方式與電磁感應(yīng)式相比，位置自由度更高，并可以輕易實(shí)現(xiàn)一臺充電設(shè)備對多個終端進(jìn)行充電；它與磁場共振式相比，構(gòu)造更為簡單，制造成本更低；它與電磁波傳送式相比，可以輸出更高的功率。由于電場耦合式無線送電的特點(diǎn)，該類無線充電器將結(jié)構(gòu)更為簡單，其對送電和受電電極的材料和形狀沒有特定的要求，將大大簡化制造過程和降低制造成本。該方式適合短距離充電，轉(zhuǎn)換效率較高，發(fā)熱較低，位置可不固定；但體積較大，功率較低。3.3磁場共振式磁場共振式無線充電技術(shù)是被認(rèn)為將來最有可能應(yīng)用于電動汽車無線充電甚至日常家居電器供電的一種非接觸式充電方式。3.3.1磁場共振式無線充電技術(shù)原理磁場共振式無線充電技術(shù)就是將電能的發(fā)射端與接收端同處于相同的震動頻率下，就能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸的電能傳遞。原理與聲音的共振原理相同，比如將排列好的振動頻率相同的音叉進(jìn)行敲擊使其振動發(fā)聲，其他的音叉也會共振發(fā)聲，這就是聲音共振的無線能量傳輸。同樣，排列在磁場中相同振動頻率的線圈，也可以從一個向另一個實(shí)現(xiàn)供電。圖3-3磁場共振式原理圖3.3.2磁場共振式無線充電技術(shù)特點(diǎn)磁場共振式無線充電是一種尚在研究中的技術(shù)，共振是一種非常高效的傳輸能量方式,兩個振動頻率相同的物體之間可以高效傳輸能量，而對不同振動頻率的物體幾乎沒有影響。傳遞距離相對電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù)略遠(yuǎn)且感應(yīng)線圈可以不需要對齊，只要有部分的面積重合，就可以為車輛充電。因此對于位置要求相對低，支持一對多充電。雖然理論上的磁場共振式無線充電技術(shù)能實(shí)現(xiàn)高效率的傳輸，但是因?yàn)榧夹g(shù)還不足夠成熟，所以涵蓋技術(shù)目前的實(shí)際充電效率并不高，同時技術(shù)復(fù)雜研究進(jìn)展緩慢，且該技術(shù)的應(yīng)用不當(dāng)容易造成輻射，可能會給人體帶來電磁傷害。3.3.3磁場共振式無線充電技術(shù)難點(diǎn)目前磁場共振式無線充電技術(shù)存在的難點(diǎn)是小型化和高效化以及安全性能，如果在技術(shù)層面取得突破，將對新能源汽車乃至電子產(chǎn)品領(lǐng)域都將起到?jīng)Q定性的影響。3.4無線電波式無線電波式無線充電技術(shù)是目前發(fā)展較為成熟的技術(shù)。3.4.1無線電波式無線充電技術(shù)原理其基本原理類似于早期使用的礦石收音機(jī)。早期的礦石收音機(jī)是指用天線、地線以及基本調(diào)諧回路和礦石做檢波器而組成的沒有放大電路的無源收音機(jī)，是最簡單的無線電接收裝置，不需要電源、線路簡單。無線電波也叫電磁波，它同時能傳輸電能，特別是微波，通過硅整流二極管天線將微波轉(zhuǎn)換成電能。3.4.2無線電波式無線充電技術(shù)特點(diǎn)這種無線充電方式適合遠(yuǎn)距離小功率充電、可以自動隨時充電；但是轉(zhuǎn)換效率較低,充電時間較長，充電效率只有38%左右。3.5無線充電技術(shù)對比分析雖然從原理上，無線充電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，但是相比傳統(tǒng)有線充電相比，首先，其充電效率不高，即使是峰值效率也只有90%左右，而傳統(tǒng)充電的效率在95%左右；其次，無線充電的傳輸功率較低，難以滿足電動汽車充電時間短的要求；最后是安全性和健康性的問題，采用磁場共振式和電磁式無線充電，存在著輻射的問題，對人類的健康造成影響。因此，也有部分學(xué)者認(rèn)為無線充電屬于一種“低效且低能”的充電方式。表3-1無線充電技術(shù)不同模式對比無線充電技術(shù)電磁感應(yīng)式電場耦合式磁場共振式無線電波式傳輸功率十瓦-千瓦級十瓦級千瓦級百瓦級傳輸距離厘米級厘米級米級百米級傳輸效率80%上下70%上下50%左右38%上下優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)化率高相對位置限制低發(fā)熱量小大功率遠(yuǎn)距離充電超遠(yuǎn)距離隨時充電缺點(diǎn)嚴(yán)格的相對位置體積較大傳遞功率小技術(shù)不成熟目前效率低存在安全隱患傳遞功率小轉(zhuǎn)化效率低

4.電池更換回想我們觀看方程式賽車的時候，都曾被其后勤組的換車胎速度震驚過，那么既然電動汽車的充電非常耗費(fèi)時間，那么我們是否能夠?qū)㈦姵亟M設(shè)計成快拆形式，然后后通過換電代替充電。4.1電池更換技術(shù)模式目前快換電池主要包括3種模式：垂直對插式、平行對插式、側(cè)面對插式。圖4-1垂直對插式圖4-2平行對插式圖4-3側(cè)面對插式4.2換電技術(shù)的存在問題換電技術(shù)近兩年來快速發(fā)展，進(jìn)一步緩解了新能源汽車的里程焦慮問題，提升了新能源汽車的產(chǎn)品吸引力，間接促進(jìn)了新能源汽車的銷量，成為新能源汽車近年來快速發(fā)展的重要因素之一，但由于換電技術(shù)發(fā)展時間較短，尚不成熟，出現(xiàn)了一些急需解決的問題。（1）普及率仍然偏低，實(shí)施成本較高雖然換電技術(shù)近年來發(fā)展較快，汽車銷量和換電站數(shù)量持續(xù)增加，但由于所需資金數(shù)額龐大，技術(shù)門檻較高，多數(shù)企業(yè)對此仍處于觀望狀態(tài)，僅有數(shù)家企業(yè)投身，換電汽車數(shù)量占新能源汽車總量比例仍然偏低。可拆卸電池首次制造成本就普通電動車蓄電池更高，并且需要準(zhǔn)備大量的電池用來流轉(zhuǎn)，流通中的電池還涉及到保養(yǎng)的問題、還承擔(dān)了用戶的耗損，這都屬于額外的成本問題。（2）底盤結(jié)構(gòu)松散，增加安全隱患由于動力電池體積較大，同時要與電動機(jī)相連來輸出動力，80%以上的換電汽車的動力電池鋪設(shè)在底盤，一方面可以充分利用車身的有限空間，另一方面使汽車重量集中在底盤，重心下降，增加車輛行駛穩(wěn)定性，換電技術(shù)要求車輛的動力電池要在3～5min內(nèi)更換完畢，車輛的底盤考慮到可快速拆卸的動力電池，不會像普通新能源汽車的動力電池完全固定封死在底盤，而是將底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對性改造，以方便動力電池的拆卸和安裝，相對于封閉底盤更加松散，同時堅固性和耐久性不可避免地出現(xiàn)一定程度的下降，出現(xiàn)碰撞事故的情況下車輛損失比其他固定安裝動力電池的車型更加嚴(yán)重，駕乘人員的安全不能得到充分保障。除了使底盤結(jié)構(gòu)安全性下降之外，換電技術(shù)還會影響動力電池本身的放置結(jié)構(gòu)，由于需要頻繁快速拆卸和安裝，動力電池組無法完全緊密固定在底盤，會有間隙存在，整體結(jié)構(gòu)松散，導(dǎo)致電池組在行駛過程中出現(xiàn)松動等狀況，穩(wěn)定性下降，在發(fā)生碰撞時易造成損壞，在車輛停止時同樣會造成事故。（3）電池體積減小，續(xù)航里程降低將電池設(shè)計成可拆卸模塊，在不改變車身總體積的情況下，多出來的結(jié)構(gòu)必然會使得電池自身結(jié)構(gòu)空間減小，會導(dǎo)致電池的容量受到影響從而導(dǎo)致電動汽車的續(xù)航。電池更換技術(shù)對于新能源電動汽車的發(fā)展有著很大的促進(jìn)意義，能夠極大的縮短能源補(bǔ)給的時間，提高使用效率；延長電池的使用壽命；消除里程短板，但是目前在市場上電池更換技術(shù)也同樣面臨很多問題。由于眾多廠商生產(chǎn)的車型和電池種類的不同，市場上的電池更換技術(shù)僅僅可為單一廠家的固定車型提供更換服務(wù)；換電技術(shù)需要生產(chǎn)企業(yè)對車輛底盤、動力電池、車身結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行重新設(shè)計，與傳統(tǒng)充電方式相比差別較大，加之是一項(xiàng)新技術(shù)，沒有之前的技術(shù)儲備和積累，研發(fā)費(fèi)用和技術(shù)門檻較高，客觀上導(dǎo)致研發(fā)換電技術(shù)的企業(yè)較少。而且由于新能源車在道路上需求電池更換的信息無法快速得到換電站的響應(yīng)，造成很多換電站的電池供應(yīng)很不穩(wěn)定；市面上可以進(jìn)行電池更換的換電站的站點(diǎn)布局也大大影響了該技術(shù)的發(fā)展。5新能源汽車無線充電技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化方法5.1新能源汽車無線充電方法簡介無線電源是一種新型的動力傳輸技術(shù)，它可以通過無物理連接的非物理接觸電力傳輸來驅(qū)動電器。它可以應(yīng)用于消費(fèi)電子、電動汽車等領(lǐng)域開。電動的能量補(bǔ)充不需要使用電源線和插座。5.2無線充電方式5.2.1磁感應(yīng)式充電線圈產(chǎn)生交變電磁場。此時，磁力線將通過與之相距一定距離的接收線圈，使接收線圈產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢并向外界輸出功率，磁感應(yīng)無線充電的物理機(jī)制與松散耦合變壓器相似。由于一次線圈和二次線圈的氣隙比較，所以漏感比傳統(tǒng)變壓器大得多?；ジ旭詈舷禂?shù)K在0.1～0.3之間。當(dāng)一次線圈和二次線圈采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，只要兩種線圈的品質(zhì)因數(shù)大于100，就可以有效地進(jìn)行能量傳輸。5.2.2微波輻射型微波輻射無線充電通過空間微波的定向輻射傳輸能量。微波功率放大器首先將電能轉(zhuǎn)換成微波，然后由發(fā)射天線發(fā)出微波束。接收天線負(fù)責(zé)定向接收微波束。最后，接收到的微波束在整流環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為電能。微波輻射與微波輻射耦合的主要方式是微波輻射與人體磁場的耦合作用二次電源線圈將電能無線傳輸?shù)截?fù)載。5.2.3磁場耦合無線充電系統(tǒng)框架如圖所示。工頻交流電經(jīng)整流后轉(zhuǎn)換成直流電，再轉(zhuǎn)換成頻率在20～200khz之間的高頻交流電。高頻交流勵磁在一次側(cè)發(fā)射線圈中產(chǎn)生高頻電流，激勵高頻交變磁場，耦合到二次接收線圈。接收到的高頻交流電經(jīng)高頻整流后轉(zhuǎn)換為直流電，然后送至車輛負(fù)載。由于一次側(cè)和二次側(cè)的電力線圈是松耦合的，存在較大的漏感，因此一次側(cè)和二次側(cè)需要加入相應(yīng)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以降低無功損耗。根據(jù)互感系數(shù)K的大?。ㄓ脕肀硎敬篷詈铣潭龋┖推焚|(zhì)因數(shù)Q值（Q值越高，線圈損耗越?。?，可分為磁感應(yīng)型和磁共振型。5.2.4MRIIt（磁共振式）被稱為WiTricity技術(shù)。兩個諧振頻率相同的諧振線圈產(chǎn)生強(qiáng)共振耦合，實(shí)現(xiàn)無線能量傳輸。從互感模型來看，互感耦合系數(shù)K可小于0.02，諧振線圈品質(zhì)因數(shù)Q大于500。因此，與傳統(tǒng)的磁感應(yīng)相比，有效傳輸距離提高了一倍。然而，隨著線圈Q值的增大，諧振元件的應(yīng)力也隨之增大，這就增加了系統(tǒng)調(diào)諧控制的難度。5.2.5無線電波類型無線電波傳輸技術(shù)以微波為載體傳輸電能。電能經(jīng)電路調(diào)整后以微波形式從發(fā)射天線發(fā)出，由接收天線接收，再經(jīng)整流濾波電路轉(zhuǎn)換為電能儲存在電池中。但是，無線電不適合傳輸小尺寸的無線電波，不適合傳輸大功率的無線信號。5.3新能源汽車無線充電實(shí)例5.3.1日本無線充電混合動力汽車電磁感應(yīng)電源線圈嵌入充電站混凝土中。車輛開始給無線電臺充電后，當(dāng)車輛線圈與電源線圈（重合閘）對齊時，車內(nèi)儀表板上的指示燈將亮起，駕駛員按下充電按鈕，啟動充電。圖5-1日本無線充電混合動力汽車5.3.2韓國感應(yīng)充電觀光車新型有軌電車在韓國首爾的一個游樂園投入試運(yùn)行。這種有軌電車在道路上行駛時，可以用感應(yīng)條進(jìn)行“無線”充電，不像傳統(tǒng)有軌電車需要通過軌道或架空電線獲取電力。圖5-2韓國感應(yīng)充電觀光車5.3.3日產(chǎn)魔方電動車采用電磁感應(yīng)方式，在供電線圈和接收線圈之間提供電能即一個接收線圈裝置安裝在車輛底盤上，另一個電源線圈裝置安裝在地面上。當(dāng)電池和線圈接收電源時，由電池和線圈供電。目前該裝置的額定輸出功率為10kW，電動汽車可在7-8小時內(nèi)充電。圖5-3日產(chǎn)魔方電動車5.4無線充電技術(shù)存在的問題5.4.1高成本無線充電技術(shù)難度大，行業(yè)附加值較大，尚未形成大規(guī)模量產(chǎn)，其成本高于電纜充電。以商業(yè)化較為成熟的無插電系統(tǒng)的銷售價格為例，7.2kw寶馬i33499，7.2kw特斯拉車型：4120元。不過，購買7KW電纜充電樁的價格只有300-500美元。因此，無線充電設(shè)備的成本仍然是其推廣應(yīng)用的巨大障礙。wevc的應(yīng)用將首先在高端車上進(jìn)行。隨著航空燃油收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的提高，航空燃油收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)將逐步降低。不統(tǒng)一的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)限制了無線充電的應(yīng)用和普及，增加了無線充電的難度。未來技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將逐步統(tǒng)一。5.4.2充電效率和充電距離限制由于傳輸環(huán)與接收環(huán)之間存在一定的間隙，能量傳輸過程中會產(chǎn)生很大比例的能量損耗，造成功率損耗，傳輸效率低下。目前，無線充電技術(shù)的傳輸效率可以達(dá)到90%，而傳統(tǒng)充電樁的傳輸效率在95%左右。無論是磁感應(yīng)還是磁共振，其傳輸距離都是有限的，這限制了車輛底盤的高度，也對駕駛員的停車精度有一定的考驗(yàn)。目前，減小傳動距離和位置偏差的方法很多。例如，奧迪采用升降式無線充電系統(tǒng)，電源線圈可以提升，可以盡可能靠近接收線圈；特斯拉通過自動泊車功能，采用自動泊車或app控制，結(jié)合智能駕駛，它可以精確地對準(zhǔn)車輛電源線圈和接收線線圈。5.4.3安全隱患安全隱患主要是指充電時電磁波的高頻輻射、異物的存在和生物體的侵入。電源線圈和接收線線圈之間有間隙。如果在無線充電過程中有帶電體（如小動物）或異物（如金屬），設(shè)備會突然中斷，造成故障，影響設(shè)備的使用壽命。當(dāng)前，高通公司的無線充電系統(tǒng)采用停止充電和報警的方式。當(dāng)充電板上有硬幣等金屬物體時，系統(tǒng)會及時檢測到，立即停止充電，并及時通知客戶；當(dāng)生命體離充電板太近時，系統(tǒng)會停止工作并發(fā)出報警。6新能源汽車太陽能充電創(chuàng)新優(yōu)化方法6.1太陽能充電原理太陽能充電器是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的原理。太陽能轉(zhuǎn)化為電能后，儲存在電池中。電池可以是任何形式的儲能裝置。并通過控制電路將其儲存到內(nèi)置電池中。它還可以直接用光能產(chǎn)生的電能給汽車充電。但是，它必須根據(jù)太陽光的亮度來確定。在沒有陽光照射的情況下，通過控制電路將其轉(zhuǎn)換成直流電，儲存在內(nèi)置電池中。圖6-1太陽能充電原理圖6.2太陽能技術(shù)的效益太陽能充電技術(shù)的效益是毋庸置疑的。既符合綠色環(huán)保、節(jié)能減排的要求，又不占用多余的土地。還可以為沿線居民提供必要的電能，也是扶貧致富的重要措施。6.3國內(nèi)外太陽能公路試驗(yàn)路段通車2017年12月28日，山東省濟(jì)南市太陽能道路試驗(yàn)段建成通車。道路全長1080m，兩車道共安裝5184個光伏組件。光伏發(fā)電模塊總裝機(jī)面積5874平方米，總裝機(jī)容量817.2千瓦。發(fā)電并網(wǎng)采用全網(wǎng)方式。預(yù)計年發(fā)電量101萬千瓦時。據(jù)媒體報道，近25年來，全國年平均發(fā)電量93萬千瓦時，年均節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤124噸，減排二氧化碳970噸，二氧化硫排放24噸，氮化合物排放32噸，粉塵排放5磅。這條光伏高速公路上網(wǎng)電價由政府補(bǔ)貼和基準(zhǔn)電價組成，共0.85元/kWh。也就是說，這個光伏段的年銷售收入為85.85萬元。根據(jù)該光伏電路的發(fā)電情況，每平方米年發(fā)電量約為172kwh.英寸2016年12月，世界上第一條太陽能高速公路在法國西北部的圖盧浮宮－歐佩爾什投入試運(yùn)營。這條耗資500萬歐元的高速公路只有2.8米寬，1000米長，每平方米造價近2萬元。據(jù)估算，我國第一座太陽能試驗(yàn)段的造價約為11506萬元。6.4太陽能充電站眾所周知，電動汽車的普及必須以充電站網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)為基礎(chǔ)。在已經(jīng)擁堵的市中心，大部分充電站將建在現(xiàn)有停車場，由電網(wǎng)公司供電。但在大城市郊區(qū)、中小城市、高速公路等不擁擠地區(qū)，應(yīng)建太陽能充電站。中國近80%的電力來自煤炭。在低碳經(jīng)濟(jì)時代，我們不太可能建太多的燃煤電廠。這不僅增加了城市用電負(fù)荷，也違反了節(jié)能環(huán)保的本質(zhì)。如果能在全國各地建設(shè)幾十萬甚至上百萬的太陽能充電站綜合服務(wù)站，能源供應(yīng)不足和電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施不足的問題就能同時得到解決時間。比較與其他能源充電樁相比，太陽能充電樁具有無可比擬的優(yōu)勢：低碳，節(jié)能環(huán)保，少占地或不占地，太陽能資源豐富，充電成本低（比燃油車低77%），充電的同時可獲得一定的收益。此外，太陽能充電樁可以方便地安裝在學(xué)校、企業(yè)、社區(qū)、停車場等公共場所；也可以與建筑物結(jié)合形成太陽能充電停車棚，不需要單獨(dú)占地；也可以利用現(xiàn)有加油站天花板改造太陽能充電樁加油綜合服務(wù)站。因此，從發(fā)展的角度來看，建設(shè)太陽能充電樁是目前最好的選擇。這不僅可以減輕電網(wǎng)負(fù)荷的壓力，而且可以大大提高對環(huán)境污染和不可再生能源的有效控制。6.5太陽能充電樁2011年，世界各地已經(jīng)建成了用于電動汽車充電的太陽能充電站（樁）。據(jù)悉，目前已建成的充電站（樁）大多位于城市和高速公路沿線，郊區(qū)和國道（尤其是一級公路沿線）很少。在城市和高速公路沿線，特別是在高速路上，修建充電樁很容易，因?yàn)樗碾娏?yīng)充足，無論是在服務(wù)區(qū)還是在收費(fèi)站附近都在沿線，所以建充電樁很容易。因此，筆者認(rèn)為，今后充電樁的建設(shè)應(yīng)重點(diǎn)放在城外，尤其是靠近國道的地方。太陽能充電樁的設(shè)備組成光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池板、電池、DC/DC變換器、逆變器和充電樁組成。太陽能電池板作為系統(tǒng)的核心部件之一，其作用是將太陽能直接轉(zhuǎn)化為直流形式的電能，經(jīng)過DC/DC升壓，升壓后，電能給電池充電和逆變供電，逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換為380ac充電樁電能，如果并網(wǎng)，多余的電力可以回饋給電網(wǎng)，從而節(jié)省電池。如果純電動汽車充電，可以簡化結(jié)構(gòu)，不用逆變器和/或DC/DC，可以進(jìn)一步降低成本。

總結(jié)保護(hù)人類生存環(huán)境，節(jié)約全球能源刻不容緩，新能源電動汽車以電力為能量源，是傳統(tǒng)燃油汽車的有效替代品，使其成為當(dāng)前國內(nèi)外專家學(xué)者共同關(guān)注研究的焦點(diǎn)。本文通過對新能源汽車充電技術(shù)的國內(nèi)外進(jìn)展情況進(jìn)行研究，就新能源汽車的充電模式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)目前，新能