无线电力传输的电车辆应用-中文..docVIP

无线电力传输的电车辆应用 李思齐，IEEE会员，春亭克里斯·米，院士 摘要： 利用磁共振无线电力传输（WPT）技术可以摆脱恼人的电线。事实上，WPT技术与已经开发了至少30年的感应功率传输技术具有相同的基本理论。 近年来WPT技术的迅速发展，传输距离的增加，从几毫米到几百毫米，达到90％以上的效率。技术的进步使得在WPT在电动车辆（EV）的充电和静止以及动态计费方案的应用方面非常有吸引力。本文综述了适用于电动汽车无线充电WPT技术。在电动车引入WPT，充电的时间范围和成本能够容易地控制。电池技术不再适用于电动汽车的大众市场。研究人员希望国家能够对最先进的成果予以鼓励，并进一步推动WPT技术的发展。 索引词： 动态充电，电动汽车（EV），感应功率传输（IPT），安全准则，固定充电，无线电力传输（WPT）。 一.简介 由于能源，环境等多方面的原因，电气化运输已经进行了多年。在铁路系统中，电力机车已经得到了多年很好的发展。火车运行在固定的轨道上，采用从导电轨上放置滑块获得电力的方法这是很容易的。但是，对于电动汽车（EV），高度的灵活性使得它不容易以类似的方式得到功率。相反，通常配备一个高功率和大容量电池组作为能量储存单元为行进的EV运行一个满意的距离提供保障。 直到现在，电动车都没有对消费者有如此大的吸引力。即使有许多政府激励计划。政府补贴和税收激励是一把钥匙，以增加EV市场。今天对于电动车辆，问题是没有别的电力存储技术。需要电池是今天的瓶颈，由于其不理想的能量密度，寿命有限和成本较高，在EV中，电池是不那么容易设计的。因为要同时满足以下要求：高能量密度，高功率密度，可承受的成本，循环寿命长的时间，良好的安全性和可靠性，。锂离子电池被认为是在电动车辆中使用的最具有竞争力的解决方案。然而，在电动汽车的商业化的锂离子电池的能量密度与汽油相比，其具有的能量密度约12 000瓦时/公斤相比90-100瓦时/公斤，这一数目是如此之差。内燃机动力车辆在300英里的范围内，一个纯粹的电动汽车需要大量的电池，是过重和过于昂贵。在目前，锂离子电池的成本大约是$ 500 /千瓦时。考虑到车辆的初始投资，维护和能源成本，电池电动车的所属会使消费者花费额外的$ 1000 /年，与平均汽油动力汽车相比，除了成本问题，电动汽车电池的充电时间过长??也使EV不能被许多司机接受。对于一次充电，大约需要1个半小时。根据附加的充电器，按平均功率计算，这比汽油加油过程长几个小时。如果他们已经用完电池能量，该电动车无法马上准备好。为了克服这个问题，业主最有可能做的是找到插件，并抓住任何可能的机会为电池充电的。它真的带来了一些麻烦，因为人们可能在自己用完了电池的能量以后，突然发现忘记带插件。在充电电缆带来绊倒问题、从裂化旧电缆泄漏有毒物质，特别是在寒冷地带，可以带来额外的危险情况的前提下。人们可能要勇敢的面对风，雨，冰，雪或插件触电的危险。 无线电力传输（WPT）技术，该技术可以为最好的EV车主消除所有的充电麻烦。通过无线方式传递能量到EV，充电成为最简单的任务。对于一个固定的WPT系统，司机只需要将停放的汽车开走。对于动态WPT系统，这意味着在EV供电时电动汽车可以运行永远不会停止。此外，电动汽车的电池容量相比电动汽车用导轨充电，无线充电能被减少到20％或更低。虽然市场需求是巨大的，但是人们想知道是否WPT可以有效的实现。尽管锂离子电池可实现高达200瓦时/千克，电池组需要冷却和电池管理系统。以合理的成本，电池组的过度能量密度比细胞密度低得多。 麻省理工学院的研究小组发表了成果。其中60瓦的功率以所谓的强耦合磁共振理论被传递在一个2米的距离，结果惊讶学术界。WPT迅速成为一个热门的研究领域。很多有趣作品完成了不同种类的创新，以及系统的分析和控制。该动力传递路径，甚至可以用多米诺骨牌形式引导。并且为了进一步地更有效地传递动力，，谐振频率一般选择在兆赫的水平，和选择空芯线圈。在WPT被用在电动汽车充电时，兆赫频操作很难满足功率和效率标准。在使用国家的电力电子器件MHz的频率水平下，它是低效率的转换几到几百千瓦的功率。此外，空芯线圈太敏感于周围铁磁物体。当空心线圈被连接到一个车，磁通会在机箱内引起高涡流损耗以及在线圈参数上一个显著的变化。为了使EV充电更实际，铁氧体作为磁通导向和铝板作为屏蔽，通常采用在线圈设计中。与降低频率到小于100千赫，并采用铁素体相比，WPT系统比感应功率传输（IPT）技术要好很多。事实上，该技术已开发多年，WPT基于所述非辐射和近场电磁，与传统的IPT没有区别。这是基于在发送和接收之间的磁场耦合线圈。该IPT系统已经被提出和应用于各种场合，诸如水下航行，挖掘系统，无绳机器人自动化生产线，以及电动车辆的充电。 最近，作为电动汽车的充电