電動(dòng)車(chē)無(wú)線充電：如何接連磁共振方式（一）" height="383" src="http://files.chinaaet.com/images/20110830/5dc9e7d1-0bc2-4d6c-981c-74d2b9c17dd6.jpg" width="440" />
昭和飛機(jī)工業(yè)正在開(kāi)發(fā)為電動(dòng)汽車(chē)（EV）和電動(dòng)巴士等供應(yīng)大容量電力的無(wú)線供電系統(tǒng)。本文將介紹以巴士為中心推進(jìn)的在行駛中供電的無(wú)線充電系統(tǒng)。
目前電動(dòng)汽車(chē)（EV）大部分都采用接觸式充電器，但接觸式充電器用起來(lái)有諸多不便。使用家用電源的普通充電器雖然不太難用,，但快速充電器則存在著連接器既大又重，而且難插拔等操作方面的困擾,。此前也有致力于提高操作性的產(chǎn)品,，例如采用美國(guó)SemaConnect公司自動(dòng)充電器和本田機(jī)器人手臂的充電器等,，但這些產(chǎn)品都會(huì)增加成本。
另外,，接觸式充電器還存在安全和維護(hù)方面的問(wèn)題,。安全方面，雖然一般不會(huì)發(fā)生觸電和漏電等現(xiàn)象,，但用戶在雨中插入連接器時(shí)會(huì)有擔(dān)心。維護(hù)方面,，由于接點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)污漬和磨耗等,，需要頻繁進(jìn)行檢查和部件更換等作業(yè)。
昭和飛機(jī)工業(yè)正在開(kāi)發(fā)為電動(dòng)汽車(chē)（EV）和電動(dòng)巴士等供應(yīng)大容量電力的無(wú)線供電系統(tǒng),。本文將介紹以巴士為中心推進(jìn)的在行駛中供電的無(wú)線充電系統(tǒng),。
目前電動(dòng)汽車(chē)（EV）大部分都采用接觸式充電器，但接觸式充電器用起來(lái)有諸多不便,。使用家用電源的普通充電器雖然不太難用,，但快速充電器則存在著連接器既大又重，而且難插拔等操作方面的困擾,。此前也有致力于提高操作性的產(chǎn)品,，例如采用美國(guó)SemaConnect公司自動(dòng)充電器和本田機(jī)器人手臂的充電器等，但這些產(chǎn)品都會(huì)增加成本,。
另外,，接觸式充電器還存在安全和維護(hù)方面的問(wèn)題。安全方面,，雖然一般不會(huì)發(fā)生觸電和漏電等現(xiàn)象,，但用戶在雨中插入連接器時(shí)會(huì)有擔(dān)心。維護(hù)方面,，由于接點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)污漬和磨耗等,，需要頻繁進(jìn)行檢查和部件更換等作業(yè)。
與此相比,，非接觸式無(wú)需進(jìn)行線纜的插拔操作,，充電時(shí)的安全性方面問(wèn)題更少，還能降低維護(hù)需要的成本（圖1）,。因此,，昭和飛機(jī)工業(yè)目前正開(kāi)發(fā)即便在雨中也可安全充電的非接觸式充電系統(tǒng)。
圖1：非接觸式充電方便使用
非接觸式無(wú)需線纜插拔操作,，除了安全性出色外,，還可降低保養(yǎng)成本。
汽車(chē)用途有三種方式
提起無(wú)線供電系統(tǒng),，一般會(huì)被誤認(rèn)為是插座廠商的工作,，但我們認(rèn)為它是充電器廠商的工作之一,。汽車(chē)用途的無(wú)線供電并非像家用插座那樣通過(guò)交流（AC）傳輸交流（AC）電力，而是整流AC轉(zhuǎn)換為直流（DC）后,，向遠(yuǎn)處供電（圖2）,。
圖2：無(wú)線供電系統(tǒng)本身就是充電器
無(wú)線供電系統(tǒng)可以說(shuō)是向遠(yuǎn)處位置供電的充電器。
面向汽車(chē)用途的無(wú)線供電大致有三種方式：①電磁感應(yīng)方式,、②電波方式,、③磁共振方式（表1）注1）。其中①利用的是線圈間產(chǎn)生的電磁感應(yīng)的方式,。從19世紀(jì)開(kāi)始就存在,，是已經(jīng)成熟的技術(shù)。特點(diǎn)是從微小電力到100kW以上的大電力均可高效傳輸,，已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用于多種設(shè)備,。不但在汽車(chē)用途方面推進(jìn)了開(kāi)發(fā)，在輕軌等方面也有很多開(kāi)發(fā)事例,。電磁感應(yīng)方式有使一次線圈和二次線圈正相對(duì)的靜止式充電系統(tǒng)和配備移動(dòng)一次線圈供電位置的軌道的移動(dòng)式充電系統(tǒng)（圖3）,。
圖3：電磁感應(yīng)方式大致可分為靜止式和移動(dòng)式
有線圈之間正相對(duì)的靜止式和可延伸一次線圈作為供電線的移動(dòng)式。
注1）此外,，還有村田制作所等開(kāi)發(fā)的電場(chǎng)耦合方式,。
靜止式方面，三洋電機(jī)已經(jīng)面向任天堂的家用游戲機(jī)“Wii”銷(xiāo)售可無(wú)線供電的底座與充電電池套件,。移動(dòng)式方面,，加拿大龐巴迪（Bombardier）的Transportation部門(mén)開(kāi)發(fā)出了在供電線上一直供電的電車(chē)用無(wú)線供電系統(tǒng)，2010年11月開(kāi)始在德國(guó)推進(jìn)實(shí)用化,。
磁共振方式的發(fā)布接連不斷
?、诘碾姴ǚ绞綖榻邮瘴⒉ǖ入姴ǎc天線合為一體的整流電路直接將電波轉(zhuǎn)換為直流,。通過(guò)縮小電波的波束,，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離大電力傳輸。從宇宙空間的人造衛(wèi)星向地面供電的太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星（SPS）計(jì)劃目前正在日美兩國(guó)之間進(jìn)行討論,。
在汽車(chē)領(lǐng)域,，三菱重工業(yè)在新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）的協(xié)助下，開(kāi)發(fā)出了微波充電系統(tǒng),。采用與微波爐相同的2.45GHz電波發(fā)生裝置“磁控管”,，可經(jīng)由“整流天線”向車(chē)輛地板下方傳輸1kW的電力。不過(guò),，目前電力傳輸效率還不高,。
③的磁共振方式方面,，2007年6月美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）發(fā)布了利用共振電路之間的共振現(xiàn)象,，向2m遠(yuǎn)的距離傳輸60W電力的無(wú)線供電系統(tǒng),。之后，眾多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)等相繼進(jìn)行了發(fā)布,。
關(guān)于最讓人關(guān)注的效率問(wèn)題,，美國(guó)WiTricity在輸出功率為3.3kW、傳輸距離為20cm的情況下使綜合效率達(dá)到了90％,。此外,，長(zhǎng)野日本無(wú)線在輸出功率為1kW、傳輸距離為30cm的情況下,，使功率放大器和電池間的效率實(shí)現(xiàn)了88％ 注2）,。（未完待續(xù)，特約撰稿人：高橋俊輔,，昭和飛機(jī)工業(yè)IPS及EV事務(wù)室技師長(zhǎng)）
注2）本文中的無(wú)線供電系統(tǒng)的“效率”在沒(méi)有特別標(biāo)注時(shí)指線圈間的電力傳輸效率。
電動(dòng)汽車(chē)如何應(yīng)用無(wú)線充電技術(shù),？
無(wú)線充電在電動(dòng)汽車(chē)方面的應(yīng)用
無(wú)線充電如何應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)方面呢,？下面，我們將通過(guò)對(duì)充電地點(diǎn),、充電方式,、充電電池的簡(jiǎn)單研究分析，最終提出無(wú)線充電在電動(dòng)汽車(chē)上的具體應(yīng)用方法,。
首先,，充電地點(diǎn)的選擇。無(wú)線充電技術(shù)對(duì)充電器,、被充電設(shè)備的距離和狀態(tài)有關(guān),，也就是說(shuō)，二者之間的距離不能太大,，且二者之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng),，否則就無(wú)法穩(wěn)定和有效的傳輸電力。因此充電的位置只能是汽車(chē)停留的地點(diǎn),，即車(chē)庫(kù),、停車(chē)場(chǎng)、路口等位置,，公車(chē)的充電裝置還可以設(shè)置在公交網(wǎng)站,。當(dāng)然，條件允許的地方或高速公路旁還可以專(zhuān)門(mén)設(shè)置充電站,，方便車(chē)輛的充電,。
其次，充電方式的選擇,。從三種充電方式中可以看出,，電磁感應(yīng)充電所需要的距離太小,，無(wú)線電波充電的效率太低，而電磁共振充電的距離,、效率都能滿足蓄電池汽車(chē)的需要,。
最后，對(duì)充電電池的選擇,。電動(dòng)汽車(chē)在城市中隨時(shí)都會(huì)進(jìn)行充電,，因此必須要選擇無(wú)污染且沒(méi)有記憶效應(yīng)的蓄電池進(jìn)行充電。
經(jīng)過(guò)比選,，我們對(duì)無(wú)線充電在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用上有了比較清晰的思路：一方面在道路及建筑工程建設(shè)中,，由電力供應(yīng)單位根據(jù)規(guī)劃圖事先在路口、公共停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位元,、單位或社區(qū)的停車(chē)位元和車(chē)庫(kù)下面預(yù)埋無(wú)線充電的充電器,，并做好充電器與電網(wǎng)或太陽(yáng)能電池板連接；另一方面,，汽車(chē)生產(chǎn)廠家要在汽車(chē)底部安裝無(wú)線充電的接收裝置,，并與蓄電池等設(shè)備連接；另外,，國(guó)家相關(guān)部門(mén)要統(tǒng)一發(fā)射,、接收信號(hào)的頻率，使其能夠通用,。
無(wú)線充電技術(shù)在應(yīng)用發(fā)展中應(yīng)注意的問(wèn)題
1.國(guó)家要出臺(tái)相應(yīng)的政策,，鼓勵(lì)、扶持并規(guī)范無(wú)線充電汽車(chē)的發(fā)展和充電設(shè)施的建設(shè),。一個(gè)行業(yè)或企業(yè),，尤其是利國(guó)利民的行業(yè)或企業(yè)的發(fā)展，離不開(kāi)國(guó)家的扶持,。無(wú)線充電是一個(gè)剛剛起步的領(lǐng)域,，其有效的發(fā)展可以很大程度上解決電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，但由于對(duì)其研發(fā)的投資巨大,，這就更需要國(guó)家進(jìn)行鼓勵(lì)和扶持,，以加快其研發(fā)進(jìn)程，使其盡早得以應(yīng)用,。
2.無(wú)論最終采用何種方式充電,、采用何種蓄電池，國(guó)家及各地方有關(guān)部門(mén)都要對(duì)其頻率,、安全,、環(huán)保、節(jié)能等方面進(jìn)行研究,，避免浪費(fèi),、避免對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響,、避免對(duì)環(huán)境造成新的污染，同時(shí)要宣傳到位,，避免人們對(duì)電磁的恐懼心理,。
3.在實(shí)際中，由于發(fā)射端置于地下,，要注意對(duì)其的保護(hù),。
4.在雨水較多的地區(qū)，除對(duì)地下設(shè)施的防水外,，車(chē)輛接收端的防水處理也是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題,。