陳寧寧

【摘 要】電動(dòng)汽車充電水平的提高將提高其使用效果。文章主要分析了一種微網(wǎng)下的電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)的應(yīng)用。此設(shè)備將光伏與蓄電池相結(jié)合，利用光伏所發(fā)出的電能來(lái)確保供電的安全性。基于其重要性，文章對(duì)其設(shè)計(jì)和應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行了具體的分析。

【關(guān)鍵詞】微網(wǎng)；電動(dòng)汽車；無(wú)線充電系統(tǒng)

電動(dòng)汽車是新時(shí)期的一種低碳出行模式，符合現(xiàn)階段環(huán)境污染嚴(yán)重的特點(diǎn)。電動(dòng)汽車無(wú)法及時(shí)充電是導(dǎo)致這一技術(shù)停滯不前的重要原因。這使得電動(dòng)汽車的出現(xiàn)成為一種必然。

1 電動(dòng)汽車充電模式簡(jiǎn)介

目前，多數(shù)充電汽車可實(shí)現(xiàn)的充電方式就是利用充電樁或充電站與電網(wǎng)的連接，但是充電過(guò)程中易產(chǎn)生火花。甚至是磨損，很難維護(hù)，并且不能做到及時(shí)充電。而本文所提出的無(wú)線充電技術(shù)是一種以電感應(yīng)和磁感應(yīng)為主的一種感應(yīng)方式。具有效率高、無(wú)輻射性，因此應(yīng)用廣泛。規(guī)模巨大的電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)后會(huì)產(chǎn)生一定的安全問(wèn)題，并且我國(guó)能源的應(yīng)用而言，電動(dòng)車充電過(guò)程中的碳排放量并不低于傳統(tǒng)的燃油排放，以此對(duì)于該系統(tǒng)的污染控制也是十分必要的。目前技術(shù)上，尚不能對(duì)電動(dòng)汽車的污染進(jìn)行全面控制。微網(wǎng)改變了大電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)模式，采用獨(dú)立的系統(tǒng)和分布式電源，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)區(qū)域的單獨(dú)供電，減少了浪費(fèi)，提高了供電效率。微網(wǎng)與傳統(tǒng)的網(wǎng)口可以實(shí)現(xiàn)連接，從而吸收更多的電能。采用這種供電方式，降低了大規(guī)模供電造成的威脅，提高能源利用率、污染物排放量將明顯減少，甚至可以做到零排放。對(duì)于現(xiàn)代環(huán)境的特點(diǎn)而言，采用無(wú)線充電技術(shù)是一種必然。目前常用的無(wú)線充電技術(shù)如“多端口充電”直流微網(wǎng)技術(shù)，該技術(shù)可用于混合動(dòng)轎車。但是，單獨(dú)使用微網(wǎng)，具有一定的沖擊，因此常將微網(wǎng)與無(wú)線充電技術(shù)結(jié)合使用。文章通過(guò)具體的仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以便于提高其在電動(dòng)汽車使用中的作用。

2 采用微網(wǎng)的電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)

電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)以微網(wǎng)為核心技術(shù)，系統(tǒng)主要是由微網(wǎng)系統(tǒng)、無(wú)線傳輸線系統(tǒng)和充電系統(tǒng)組成。三個(gè)部分缺一不可，其具體的應(yīng)用流程和應(yīng)用效果如下。

2.1 微網(wǎng)系統(tǒng)

微網(wǎng)系統(tǒng)以干凈清潔、使用方便的的光伏和蓄電池組合，溫度變化對(duì)其無(wú)影響。光伏系統(tǒng)直接連接于直流母線，蓄電池則以雙向DC-DC的方式并聯(lián)在直流母線上，通過(guò)光伏的最大功率跟蹤監(jiān)督充放電過(guò)程。在本次設(shè)計(jì)中，白天充電，參考電壓為光伏最大功率跟蹤電壓，并且在光伏和蓄電池協(xié)同工作基礎(chǔ)上完成。夜間充電則相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要蓄電池就可以完成。

2.2 無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)

在本次設(shè)計(jì)中，還采用了電動(dòng)汽車無(wú)線傳輸?shù)刃щ娐罚碨S型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的頻率較為穩(wěn)定，影響因素少。收發(fā)線圈則是整個(gè)無(wú)線充電系統(tǒng)的核心，其設(shè)計(jì)效果決定無(wú)線電能傳輸是否成功。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)以固有的諧振頻率為標(biāo)準(zhǔn)，且保證較高的Q值。同時(shí)，必須正確設(shè)計(jì)線圈尺寸，選擇合理的材質(zhì)，在參數(shù)的選擇上，具有一定的順序性，優(yōu)化過(guò)程要貫穿始終。目前常使用的是多股細(xì)銅線，可降低能源損耗。

2.3 電動(dòng)汽車電池充電系統(tǒng)

將電池和無(wú)線接收線圈同時(shí)置于電動(dòng)汽車上，通過(guò)AC-DC來(lái)接收產(chǎn)生的高頻電壓和電流，直流電為主，利用DC-DC控制器依據(jù)車載電池的需要來(lái)保證恒壓或者電流恒定的充電過(guò)程。其具體的充電策略為：隨著車載電池電能的逐漸增多，充電狀態(tài)會(huì)不斷的發(fā)生變化，當(dāng)端口電池電壓上升時(shí)，車載電池已經(jīng)接近與飽和狀態(tài)，車載電池電壓達(dá)到其最大電壓且充電電流小于其最小電流時(shí)，蓄電池充電已滿，立即停止充電。

3 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

要驗(yàn)證該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，我們對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果分析如下。在本次實(shí)驗(yàn)中，光伏輸出選擇直流電輸出，這一過(guò)程可以有效的降低電量損失，并且降低了以往電器使用中易產(chǎn)生的諧波。與傳統(tǒng)的大電網(wǎng)技術(shù)相比，該系統(tǒng)的成本更低，預(yù)計(jì)未來(lái)高頻逆變器DC-AC可以采用100kHz的高頻電壓來(lái)進(jìn)行電能輸出。在本次設(shè)計(jì)中，還設(shè)計(jì)了經(jīng)高頻逆變之后的電壓、電流。無(wú)線供電部分是為能量傳輸?shù)暮诵牟糠?，因此?duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行具有不可忽視的作用，在整個(gè)的系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用。另外，諧振式無(wú)線電能則能夠高正傳輸效率的提高，尤其是可以對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化。電動(dòng)汽車的車載電池通常以日系leaf為模型，在電動(dòng)汽車無(wú)法接收信號(hào)時(shí)，必須通過(guò)100kHZ的高頻電壓經(jīng)模塊進(jìn)行整合。再利用DC-DC器來(lái)保證其充電過(guò)程。仿真結(jié)果可以說(shuō)明該系統(tǒng)實(shí)施的可行性，但是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。筆者根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，提出可這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)部分實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。當(dāng)發(fā)射端與接收端間距為30cm左右時(shí)，無(wú)線電能進(jìn)行傳輸，為通過(guò)通道間具有隔離措施的TPS2014示波器測(cè)量到的發(fā)射端與接收端的電壓曲線。測(cè)量結(jié)果顯示出后者落后前者π/2個(gè)電角度，在整個(gè)過(guò)程中，理論與結(jié)果均保持一致，使電動(dòng)汽車能夠成為未來(lái)的主要交通工具。

4 總結(jié)

電動(dòng)汽車的出現(xiàn)和使用將成為一種必然，但是在這一過(guò)程中，充電問(wèn)題是其始終難以解決的問(wèn)題，在以往多年的研究中，提倡使用大電網(wǎng)充電，但是這種充電容易造成浪費(fèi)，并存在一定的安全隱患。而隨著技術(shù)的發(fā)展，以及微網(wǎng)的無(wú)線充電系統(tǒng)開始出現(xiàn)在電動(dòng)汽車中，本文第這一技術(shù)進(jìn)行了具體的分析，將其核心技術(shù)進(jìn)行了闡述。電動(dòng)汽車無(wú)線充電系的方針將推進(jìn)這一實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，將成為未來(lái)使用的重點(diǎn)。從我國(guó)的現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展來(lái)看，將汽車的無(wú)線充電系統(tǒng)廣泛使用將成為一種必然，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊慶新，陳海燕，徐桂芝，等.無(wú)接觸電能傳輸技術(shù)的研究進(jìn)展[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，25（7）.

[2]黃輝，黃學(xué)良，譚林林，等.基于磁場(chǎng)諧振耦合的無(wú)線電力傳輸發(fā)射及接收裝置的研究[J].電工電能新技術(shù)，2011（1）.

[3]孫躍，祝兵權(quán)，戴欣.CPT系統(tǒng)輸出電壓主動(dòng)控制技術(shù)[J].電源技術(shù)，2011（9）.

[責(zé)任編輯：張濤]