（1.国网山西省电力公司 山西太原 030001；2.国网山西省信通公司 山西太原 030001）
摘要：近年来，人们对汽车的需求不断增加，电动汽车也在不断发展。我国电动汽车充电上主要是接触式充电，同时无线充电技术也在不断发展。现今无线充电技术以静态为主，而其动态的充电方式作为对静态的一种完善及补充符合未来电动汽车对无线充电的要求，并且有利于电动汽车的推广，使其充电更加便捷。我国对于动态无线充电技术相关结构一直在不断地进行研究，但是受多方面因素的影响，此种充电形式在发展中还有许多限制及阻碍，这些瓶颈需要相关人员针对其特点进行解决，从而使动态无线充电技术可以得到良好的发展及高效的应用，进而为电动汽车绿色出行提供发展空间。
关键词：电动汽车；动态无线充电技术；现状；发展
引言
节能减排技术以及新能源技术的应用是当今低碳经济的核心。将电动汽车代替传统汽油机动车，以此使环境污染和能源短缺问题得到有效的解决，同时这也是我国战略性的新兴产业。电动汽车要想被广泛的推广和应用，首先就必须建立相应的充电设施。随着新能源产业的不断发展，特别是电动汽车运用得越来越广泛，对于电动汽车充电方式的多样性和方便性的要求越来越高。无线充电技术是一项新兴技术，现阶段，普遍运用在手机、MP3等小功率设备上，在电动汽车的领域并没用被实际运用，只是一个全新的概念。随着不断完善的无线充电技术，其市场潜力也逐渐凸显了出来。
1电动汽车动态无线充电技术的特点及种类
1.1无线充电技术在电动汽车充电中应用的特点
无线充电技术主要是利用无线电能传输技术来进行无接触式充电，并且此种技术在应用中可以突破接触式充电中需要面对的接口限制，并解决传统充电模式中存在的安全问题，在应用中较传统的充电方式更加成熟，这种非接触的电能传递方式可以提高充电效率并简化充电流程。
1.2无线充电技术的分类
1.2.1电磁感应式无线充电技术
其利用松耦合变压器原理，发送端和接收端各有一个线圈，初级线圈上通一定频率的交流电，次级线圈中产生一定电流，将能量从传输端转移到接收端。由于无磁芯，耦合系数一般低于0．5，空气磁阻远大于磁芯，很大一部分磁动势将分布在空气磁路上，故效率低。工作原理：发射端从电网获取工频交流电经过整流和逆变被转化成高频交流电，通过补偿电路到发射线圈，并产生高频交变磁场，二次绕组感应空气气隙内的交变磁通产生感应电动势，同时经过整流滤波以及功率调节，实现电池充电。反馈电路对输出量采样，把采样信号反馈给控制单元，去控制频率或驱动信号等。这种充电方式工作频率相对较低，可实现千瓦级功率传输，近距离传输效率在90％以上，所以应用前景广泛。
1.2.2磁共振充电技术
在应用磁共振上需要具有以下几个部分，电源、输出、接收及整流器等，根据其技术特点可以得知此种技术在实际应用中与电磁感应基本相同，也是在充电过程中将电源电流转换为交变磁束进行传输接收，而与电磁感应式充电不同的是其在实际中为了达到共振频率的可控性会采用可控电路及高频驱动电源对其进行调整，同时采用兼备线圈及电容器来提高电力传输及接收的单元性能。
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1.2.3微波充电
这种充电方式主要是应用电波发生装置进行电力的输送，此装置的频率为2.45GHz的微波频率，与磁控管的原理大致相同，在微波传送中，其应用的主要为交流电源，但是可以在传输的过程中应用整流电路来对电流进行转换，使其转换为直流电来进行充电，但是在此种无线充电技术的应用中需要注意屏蔽装置的设置，以免在充电的过程中出现微波泄露的情况，可利用金属屏蔽装置来改善这一问题。
2动态无线充电技术在发展中遇到的问题
2.1高性能耦合机构设计问题
与单极性长线圈型导轨相比，双极供电导轨具有功率密度高、尺寸紧凑、侧移适应性强、对轨道两侧磁场暴露水平低等特点，且地面施工难度小、磁极磁芯用量少、施工成本低，适合大规模工程应用，但是双极性导轨磁场分布不均匀，存在耦合零点问题，造成能量传输不连续，不仅影响系统稳定性，还会降低能量传输功率与效率，还需要对其结构进行进一步优化设计，提升动态无线供电平均传输效率与平均传输功率。
2.2动态无线充电技术电磁兼容效果不佳
电磁兼容作为动态无线充电技术中重要的环节，关系着无线充电系统在实际应用中的效率，电磁兼容问题影响着电能传输，并且在实际中其兼容效果不佳可能会造成电能系统整体受到干扰，出现电能传输不稳定的情况，同时电磁兼容问题也与人们的身体健康有着一定的关系。为此，在实际中必须要解决其存有的兼容问题才能使动态无线充电系统装置高效、稳定地运行，保证在动态无线充电过程中具有较高的可靠性。目前对于其电磁兼容效果不佳的问题主要研究方向为如何通过有效的技术手段来使电磁兼容所产生的影响在最小的范围内，进而保证系统整体的安全性及可靠性。
2.3能量传输鲁棒控制问题
双极型供电导轨动态无线供电系统中，由于耦合机构相对位置变化、分段导轨间磁场的不均匀分布、路基介质不同等多参数扰动的影响，能量传输处于快速非线性变化过程，如何提高系统稳定性，提升系统响应速度成为动态无线能量传输系统控制策略的研究目标。
3电动汽车动态无线充电技术
3.1磁耦合机构设计与优化
现有的动态无线供电导轨大致分为以下几类：分立形式的连续单线圈结构、矩形长线圈型与双磁极型。双磁极型供电导轨将磁通路径从以往与车辆行进方向垂直改变为沿车辆行进方向，以其功率密度高、尺寸紧凑、施工难度小、对轨道两侧磁场暴露水平低、侧移适应性强等特点，更适合应用于电动汽车动态无线供电。通过自解耦原理优化两相线圈的尺寸、位置等参数消除交叉耦合，使两相线圈可以在任意位置同时工作互不影响，实现高效能量接收。同时，以上述耦合机构为基础，研究了相适应的鲁棒控制技术和电磁兼容技术，可有效解决耦合系数零点问题，大幅度提高整体传输效率。
3.2能量传输鲁棒控制技术
在动态无线电能传输控制技术方面，主要分为原边控制、副边控制和双边控制三种方式。奥克兰大学提出通过调节逆变器驱动信号占空比来控制原边谐振电流的方式，简化了系统的结构。原边控制供电导轨恒流，产生恒定交变磁场，无需计算反映阻抗无法实现最大效率控制。
3.3电磁兼容技术动态
电磁兼容设计是一项重要内容，具体包括磁屏蔽设计、频率配置、接地设计、剩磁设计、软件抗干扰设计等。利用铁磁性材料可改善磁耦合线圈的自感和互感系数，在增强耦合性能的基础上进一步优化磁场空间分布约束，磁路损耗较小，但屏蔽效果有限。金属屏蔽广泛应用于射频场合中，可抑制高频磁场电磁干扰。
结语
综上所述，本文从多角度对动态无线充电技术在实际发展中可能遇到的问题进行了分析，并对此做出了针对性的深入解读，提出了可以在实际中采用的解决方案，使动态无线充电技术可以更好地发展。但是这些理论内容还需通过实践来进一步的探索，不断地在实践中总结经验，目前我国相关技术的研究还处于实验阶段，在动态无线充电技术投入使用上还需对其技术进一步的完善。对于动态无线充电在交通行业中的商业化、产业化、工程化，技术只是其中的一个部分，要想真正达到全面推广使用的目标，还有较长的路需要走，在此过程中仍然需要探索及发现技术中存在的不足，使动态无线充电技术可以引领先进的技术理念。
参考文献：
[1]李智超.未来电动汽车无线充电技术面临的问题及解[J].工程技术：引文版，2016（03）：209.
[2]高大威，王硕，杨福源.电动汽车无线充电技术的研究进展[J].汽车安全与节能学报，2015（04）：314~327.
论文作者:任建云1,李亚丽2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/17
标签：技术论文; 动态论文; 电动汽车论文; 线圈论文; 导轨论文; 磁场论文; 电能论文; 《电力设备》2017年第32期论文;