大學生方程式賽車無線充電技術的原型設計和評估

?

大學生方程式賽車無線充電技術的原型設計和評估

改善城市空氣質量而需要降低交通運輸業排放的CO2，因此低燃油消耗率和低排放的動力系統技術引起專家學者的廣泛關注，環境友好型汽車如混合動力汽車、插電式混合動力汽車和純電動汽車正逐步邁入全球市場。然而，純電動汽車還存在技術瓶頸，如電池儲能有限導致車輛行駛里程較短以及充電基礎設施建設落后。雖然純電動汽車距離市場化還有一段距離，但純電動汽車在賽車領域中的發展速度較快，充電式F1方程式賽車就是一個很好的例子。全球各地的大學組織了各種各樣的汽車比賽，涵蓋了混合動力、插電式混合動力、太陽能和純電動汽車，這些比賽促進了汽車技術的發展和電動汽車的市場推廣。提出一種基于方程式賽車用于純電動汽車的無線充電技術，該充電技術不僅可以用于靜態的無線充電，而且可用于行車中的動態充電，這意味著電池在車輛行駛過程中也可以充電。介紹了大學生方程式賽車的結構，并將賽車的驅動改為純電驅動，并加裝了電池系統，以研究動態車載無線充電系統。本文使用的樣車是世界上唯一可以在行駛過程中充電的電動汽車。

從某個角度看，使用無線充電技術的電動汽車在一定程度上類似于混合動力電動汽車，兩個系統都是用電機驅動車輛，且車輛運行中車載儲能系統都能充電，不同點是無線充電電能傳輸系統從嵌入式功率軌道獲得電能給電池充電，即無線電能傳輸系統直接利用來源于電網的電能，電池系統是備用的能量儲存系統而不是作為全部的動力來源。無線電能傳輸系統由兩個子系統組成：帶有磁場發生器的電能供應系統和車載電能傳感器系統。電能通過磁場里的諧振線圈傳遞能量，在電能供應子系統中能量轉換器傳送商業用電，也就是三相480V電源，頻率在60Hz～20kHz之間，單相交變電流可達200A。產生的這個電流通過地下軌道傳遞，接收裝置是一個諧振頻率為20kHz的電感線圈，該線圈被安裝在車輛上，當車輛運行時該裝置即可收集產生的電能。

隨著新型無線充電電動動力系統的出現，可以減小車輛電池系統的尺寸，但儲能總量和行駛里程基本保持不變，本文介紹的動力系統是未來其它小型電動汽車無線充電技術的基礎。無線充電技術的優化和動力系統的改進，使新一代概念車有望達到大學生方程式賽車性能標準。

刊名：International Journal of Automotive Technology（英）

刊期：2014年第7期

作者：I. S. SUH et al

編譯：于立嬌