鉅大LARGE | 點擊量：1415次 | 2018年08月05日
電動汽車無線充電技術還有很多工作要做
同濟大學汽車學院副院長魏學哲做了以““動汽車的無線充電技術與應用”為主題的演講。演講實錄如下：
魏學哲：去年我也參加過一次，我講的是第三代電池管理系統，我今天報告內容是講“電動汽車的無線充電技術與應用”。實際上思考這個論壇主題——“突破、束縛和發展”，我們要考慮汽車和能源之間的關系。傳統的汽車和加油，大家知道這個模式非常簡單，后面充電的事情顯然要比加油這個事情整個模式就會發生改變，一個加油站可以服務幾百輛、上千輛車，服務來講很難指望復制燃油的模式。過去電池我們是這樣一種應用，這是我去年用的一個圖，是講電池管理的這樣一個發展的過程，現在的情況是幾十萬輛甚至百萬輛級別的車大規模關注性能和方便性。
電池大家知道，現在充電有三種方式：第一種是換電的方式，第二種是用導線來充的方式，導線來充分兩種，一個是快充，一個是慢充，不管是哪一種方式，特別是慢充的方式，從過去專業人員加油這種方式，變成了每一個人操作的一件事情。我也調研過一些人，像我們的學生工科生自己來充個電，實際上覺得很輕松的事情，也不覺得困難，但是女生或者是其他的充電，是不是危險，會不會把我手弄臟等等，會帶來很多的顧慮。所以提高充電的用戶體驗實際上變成了一個非常現實的問題，無線充電這個事情實際上就應運而生。
無線充電這個事情總的來講也不是很新的一個話題，最早從1889年特斯拉線圈，特斯拉提出這樣一個概念，到后面一整套的過程。
近幾年引爆這件事情就是2007年MIT搞了一個共振式強磁耦合，隔了幾米遠點了60瓦的燈泡，覺得很神奇，后來在國內很多學校和企業也開始做這件事情。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
總的來講，這張圖上半部分是車廠的，下半部分是地面廠的，比如在中國220V的市電，經過一系列的電力電子的變換，后面有一個發射線圈，車上有一個接收線圈，再到后來，回到電池里面去，這樣一個過程。
現在有一些國家的標準已經建立起來了，比如說當然比較簡單的幾個標準，前面陳老師也說了，大家最關心的一件事情就是安全不安全，有的人就說會不會是一個微波爐，會不會把我給烤熟了，這個大概不會，因為從定的標準來講，國際標準基本上80K赫茲，微博的波長80K赫茲大家算一下，如果按照電磁波是30×10米/秒，80K是3千多米的波長，我們充電如果20公分的距離，是一個近場問題，近場實際上是一個磁場，不是電廠，人們對磁場的耐受率相當強，至少現在沒有證據證明這樣的磁場下對人會有多少的影響，我們在實驗室也干了一段時間，好像現在還處于正常狀態。
講電路，剛才講考慮兩個方面，一個是車上，一個是地上的，拓補結構我們大致分四種，一個是我們SS，實際上是一個LLC的串聯結構，都是串聯的這種方式，就是說補償電感是用，大家知道因為是共振狀態，實際上L和C感性和容性要抵消掉，如果是電容并聯就是并聯型的，因為由量變，所以可以分成四種，SS、PS、PP、SP等等這樣四種方式，這四種方式各種優缺點不一樣。目前來講，從我們做的話主要是雙LCC的諧振拓補結構，一個是沒有相位滯后的問題、沒有功率因素的問題。
我把串并不同的拓補結構做的一個比較，就是各有各的優點，對于我們選的這種雙LCC這樣一個結構，其實一方面是考慮效率問題，另外一方面是考慮兩個線圈對位錯（音）的敏感度會有多高的問題，串聯我們同樣可以做到非常高的效率，但是錯開一點點位置效率會快速下降，而這種雙LCC的結構對于位錯（音）的容忍度會更好一點。
剛才講的是電路方面，線圈方面有很多種線圈的結構，左上角實際上是一個新西蘭、奧克蘭的線圈結構，大家看像一個人趴在那個地方一樣，中間是香港大學的一個矩形線圈，一圈套一圈的方案，上面是密西根的方案，還有三線圈的方案，還有用美特材料做的方案。
這是奧克蘭他們做的事情做的比較早，這個事情大概有20多年的時間，他們搞的DDQ線圈的形式，就是兩個D型線圈，中間有一個補償線圈，是一個Q型線圈，是這樣一種方式，還有右邊的雙D型線圈這樣的方案。國內包括東南大學的方案，包括天津工業大學的方案，包括重慶大學的方案，還有中科院電工所，在這方面做了很好的工作。
國外大家都知道，像剛才講的奧克蘭的學者搞了之后，他的學生包括教授出去建了一個公司叫Halo，后來這個公司被高通收購了，高通收購之后對這個技術進一步的商業化。當然也有人想出來，我們不要靜態的來做，能不能邊跑邊充電，也有人做這個事情，現在還處于非常早期的階段。
剛才講的MIT的一幫人出去建了一個公司叫Vitricity，也是老師和學生做一個創業公司來做這個事情，功率等級有3.6、7.7、11千瓦這樣一個級別，傳輸效率能夠做到94%以上，從電網到電池，94%的效率就是讓大家能夠算得出來，我們如果說用導線來做的話，大概是98、99%，大概會丟掉5個百分點，我們如果算成錢，比如一度電6毛錢，倒算過來其實可能會變成6毛幾分錢，單單從經濟損失來講，我相信大家都是能夠接受的一件事情。從位錯（音）來看，前后位側（音）可以位側（音）7.5公分，左右可以有10公分的位錯（音）。國內一些企業，包括長城也在做，中興通訊也在做，中興通訊當然我們剛才講的，拿到Halo的資源來做這個事情，比亞迪、中科院電工所都在做這件事情。這是我們做的東西，這是第一代的線圈，20厘米的間距可以做到90以上的效率，這是第二代的線圈，不管是線圈的優化，還是包括使用的導線都做了一些優化。當然要考慮電磁場的問題，考慮輻射的問題，有很多的包括做TNT，能夠讓磁力線構成短路。這是目前做的實驗抬架，要考慮在SYZ甚至方向位錯（音）的時候，比如說錯多少效率會降到多少、功率能夠降到多少。
最后談一下應用，我們剛才說過了，在上海EVCard做分時租賃，這個月我剛剛問過他有17000多輛車，分時租賃每個車位都會有一個充電樁，使用的情況來看經常有人不充電或者有的時候充電槍沒拔就會開走，這個損失還是挺多的。實際上他們也希望，他有條件說改成一個無線充電的方式，這是我們現在在考慮的一個面向應用的情況。從位錯（音）情況來看，剛才改的矩形線圈，我們現在來看停車的時候也做了很多停車的研究，大家知道前后是很容易調整的，左右不用你調整，所以線圈會是橫著來放。另外就是前后我們可以加一些檔塊，非常容易的控制他的停的誤差。從應用來講，我現在可以講，我非常確認這個基礎可以用在汽車上，至于說成本是多少或者是其他的到底會對人或者趴在上面的貓或者狗造成什么影響，還有很多工作要做。
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