讓 “無(wú)線供電”夢(mèng)想成真我國(guó)非接觸電能傳輸研究獲多項(xiàng)重大成果

能否靈活、持續(xù)供電是電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。重慶大學(xué)“非接觸電能傳輸技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)”的多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果，改變了只能“依靠導(dǎo)電體(電線)直接傳輸電能”的傳統(tǒng)供電模式，為電動(dòng)車等移動(dòng)電器設(shè)備提供了最佳供電方式，是電能傳輸和電源接入方式的革命性進(jìn)步。最近，他們完成的一項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金支持的重要研究成果《感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)互感耦合參數(shù)的分析與優(yōu)化》實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的全局最優(yōu)設(shè)計(jì)。

非接觸電能傳輸技術(shù)(CPT)是一種借助于空間軟介質(zhì)(如磁場(chǎng)、電場(chǎng)、激光、微波等)實(shí)現(xiàn)將電能由源極(電源端)傳遞至用電設(shè)備(受電端)的一種電能全新供給方式，是電工技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)研究和開發(fā)熱點(diǎn)。它改變了只能“依靠導(dǎo)電體(電線)直接傳輸電能”的傳統(tǒng)供電模式(接觸式電能傳輸模式)，該技術(shù)有效克服了傳統(tǒng)接觸式電能傳輸和接入模式所存在的靈活性差、不美觀、接觸火花等問(wèn)題，是電能傳輸和電源接入方式的一種革命性的進(jìn)步。該技術(shù)的發(fā)明和推廣應(yīng)用，一方面解決了電能的遠(yuǎn)距離無(wú)線輸電問(wèn)題，另一方面，解決用電設(shè)備以非接觸方式的電源接入問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)“電能的無(wú)線傳輸”。

非接觸電能傳輸(CPT)系統(tǒng)采用電磁感應(yīng)耦合方式實(shí)現(xiàn)電能的非接觸傳輸，克服了傳統(tǒng)的導(dǎo)體接觸傳輸方式帶來(lái)的一系列缺點(diǎn)與不足。對(duì)該系統(tǒng)的研究必將導(dǎo)致大量新的研究領(lǐng)域的出現(xiàn)和產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

早在公元1889年，著名物理學(xué)家特斯拉便開始展開對(duì)于遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸電能的研究，他在當(dāng)時(shí)就預(yù)言：“幾十年后，人類將徹底解決無(wú)線輸電問(wèn)題”。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于城市電氣化交通(輕軌電車、電動(dòng)車)、廠礦吊裝和運(yùn)輸設(shè)備、自主移動(dòng)機(jī)器人、人體內(nèi)置電機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)便捷、可持續(xù)化供電，具有非常廣泛的市場(chǎng)前景。

該項(xiàng)技術(shù)真正實(shí)用化開發(fā)起源于上世紀(jì)90年代中期，目前，已經(jīng)在部分小功率領(lǐng)域得到較好的發(fā)展，作為大容量應(yīng)用開發(fā)還處在初步探索階段，尚有大量的關(guān)鍵技術(shù)亟待解決。特別是隨著電動(dòng)車的發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)是解決電動(dòng)車便捷充電和持續(xù)實(shí)時(shí)供電的很好解決方案。由此，引起國(guó)際上的高度重視，新西蘭、德國(guó)、日本、美國(guó)等國(guó)家正積極進(jìn)行該技術(shù)的實(shí)用化開發(fā)。

重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院孫躍教授帶領(lǐng)的非接觸電能傳輸技術(shù)研發(fā)課題組自2001年便開始了對(duì)國(guó)內(nèi)外“CPT技術(shù)”相關(guān)基礎(chǔ)理論與實(shí)用技術(shù)的密切跟蹤和研究，并與國(guó)際上在該領(lǐng)域研發(fā)工作處于領(lǐng)先水平的新西蘭奧克蘭大學(xué)波依斯(Boys)教授為首的課題組有著廣泛的學(xué)術(shù)交流與科技合作，是國(guó)內(nèi)最早最系統(tǒng)從事該技術(shù)研究與開發(fā)的團(tuán)隊(duì)。經(jīng)過(guò)多年研究他們已基本形成具有自身特色的理論技術(shù)體系，并具備開發(fā)功率達(dá)10kW等級(jí)的非接觸電能傳輸裝置。先后在《IEEE Transactions on Power Electronics》、《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》、《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》以及《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》等國(guó)內(nèi)外重要刊物上發(fā)表高水平論文35篇，申請(qǐng)并獲得授權(quán)發(fā)明專利10項(xiàng)。該技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)還處于推廣應(yīng)用的起步階段。

由重慶大學(xué)孫躍教授與夏晨陽(yáng)博士聯(lián)合撰寫并發(fā)表的論文《感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)互感耦合參數(shù)的分析與優(yōu)化》，針對(duì)ICPT系統(tǒng)常用的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，全面分析了互感耦合參數(shù)對(duì)系統(tǒng)功率傳輸?shù)挠绊憽Ｍ瑫r(shí)，針對(duì)ICPT系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，功率最優(yōu)傳輸條件和效率最大傳輸條件相矛盾的現(xiàn)象，提出了一個(gè)新的ICPT系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)在該指標(biāo)下對(duì)互感耦合參數(shù)進(jìn)行選取，實(shí)現(xiàn)了ICPT系統(tǒng)功率傳輸特性和效率特性的總體最優(yōu)設(shè)計(jì)。