淺談微網下的電動汽車無線充電系統

陳寧寧

【摘 要】電動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下的電動汽車無線充電系統的應用。此設備將光伏與蓄電池相結合，利用光伏所發出的電能來確保供電的安全性。基于其重要性，文章對其設計和應用過程進行了具體的分析。

【關鍵詞】微網；電動汽車；無線充電系統

電動汽車是新時期的一種低碳出行模式，符合現階段環境污染嚴重的特點。電動汽車無法及時充電是導致這一技術停滯不前的重要原因。這使得電動汽車的出現成為一種必然。

1 電動汽車充電模式簡介

目前，多數充電汽車可實現的充電方式就是利用充電樁或充電站與電網的連接，但是充電過程中易產生火花。甚至是磨損，很難維護，并且不能做到及時充電。而本文所提出的無線充電技術是一種以電感應和磁感應為主的一種感應方式。具有效率高、無輻射性，因此應用廣泛。規模巨大的電動汽車接入電網后會產生一定的安全問題，并且我國能源的應用而言，電動車充電過程中的碳排放量并不低于傳統的燃油排放，以此對于該系統的污染控制也是十分必要的。目前技術上，尚不能對電動汽車的污染進行全面控制。微網改變了大電網的運營模式，采用獨立的系統和分布式電源，因此可以實現對某個區域的單獨供電，減少了浪費，提高了供電效率。微網與傳統的網口可以實現連接，從而吸收更多的電能。采用這種供電方式，降低了大規模供電造成的威脅，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。對于現代環境的特點而言，采用無線充電技術是一種必然。目前常用的無線充電技術如“多端口充電”直流微網技術，該技術可用于混合動轎車。但是，單獨使用微網，具有一定的沖擊，因此常將微網與無線充電技術結合使用。文章通過具體的仿真實驗過程對這一系統進行了詳細的分析，以便于提高其在電動汽車使用中的作用。

2 采用微網的電動汽車無線充電系統

電動汽車無線充電系統以微網為核心技術，系統主要是由微網系統、無線傳輸線系統和充電系統組成。三個部分缺一不可，其具體的應用流程和應用效果如下。

2.1 微網系統

微網系統以干凈清潔、使用方便的的光伏和蓄電池組合，溫度變化對其無影響。光伏系統直接連接于直流母線，蓄電池則以雙向DC-DC的方式并聯在直流母線上，通過光伏的最大功率跟蹤監督充放電過程。在本次設計中，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同工作基礎上完成。夜間充電則相對簡單，只需要蓄電池就可以完成。

2.2 無線電能傳輸系統

在本次設計中，還采用了電動汽車無線傳輸等效電路，即SS型電路拓撲結構。該結構的頻率較為穩定，影響因素少。收發線圈則是整個無線充電系統的核心，其設計效果決定無線電能傳輸是否成功。在設計過程中，應以固有的諧振頻率為標準，且保證較高的Q值。同時，必須正確設計線圈尺寸，選擇合理的材質，在參數的選擇上，具有一定的順序性，優化過程要貫穿始終。目前常使用的是多股細銅線，可降低能源損耗。

2.3 電動汽車電池充電系統

將電池和無線接收線圈同時置于電動汽車上，通過AC-DC來接收產生的高頻電壓和電流，直流電為主，利用DC-DC控制器依據車載電池的需要來保證恒壓或者電流恒定的充電過程。其具體的充電策略為：隨著車載電池電能的逐漸增多，充電狀態會不斷的發生變化，當端口電池電壓上升時，車載電池已經接近與飽和狀態，車載電池電壓達到其最大電壓且充電電流小于其最小電流時，蓄電池充電已滿，立即停止充電。

3 仿真與實驗結果分析

要驗證該系統設計是否合理，我們對其進行仿真實驗，并將結果分析如下。在本次實驗中，光伏輸出選擇直流電輸出，這一過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生的諧波。與傳統的大電網技術相比，該系統的成本更低，預計未來高頻逆變器DC-AC可以采用100kHz的高頻電壓來進行電能輸出。在本次設計中，還設計了經高頻逆變之后的電壓、電流。無線供電部分是為能量傳輸的核心部分，因此對整個系統的運行具有不可忽視的作用，在整個的系統中起到至關重要的作用。另外，諧振式無線電能則能夠高正傳輸效率的提高，尤其是可以對傳輸數據進行優化。電動汽車的車載電池通常以日系leaf為模型，在電動汽車無法接收信號時，必須通過100kHZ的高頻電壓經模塊進行整合。再利用DC-DC器來保證其充電過程。仿真結果可以說明該系統實施的可行性，但是要通過實驗進行驗證。筆者根據多年經驗，提出可這一實驗過程，通過部分實驗得出結論。當發射端與接收端間距為30cm左右時，無線電能進行傳輸，為通過通道間具有隔離措施的TPS2014示波器測量到的發射端與接收端的電壓曲線。測量結果顯示出后者落后前者π/2個電角度，在整個過程中，理論與結果均保持一致，使電動汽車能夠成為未來的主要交通工具。

4 總結

電動汽車的出現和使用將成為一種必然，但是在這一過程中，充電問題是其始終難以解決的問題，在以往多年的研究中，提倡使用大電網充電，但是這種充電容易造成浪費，并存在一定的安全隱患。而隨著技術的發展，以及微網的無線充電系統開始出現在電動汽車中，本文第這一技術進行了具體的分析，將其核心技術進行了闡述。電動汽車無線充電系的方針將推進這一實驗的進行，將成為未來使用的重點。從我國的現狀和技術發展來看，將汽車的無線充電系統廣泛使用將成為一種必然，具有廣闊的應用前景。

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[責任編輯：張濤]