乘用车非接触充电技术原理及应用介绍

2009-12-23 19:30:51来源: 技术在线

  电动车的特点是能够在家里及停车场接上电源线进行充电。但是,由于持续行驶距离问题,充电次数比汽油车加油更加频繁,便利性因此有可能降低。而有望解决该问题的是利用电磁感应等不用电线充电的“非接触充电”方式。

  不用电线就能进行充电方式被称之为“非接触充电”。在电动汽车及混合动力巴士中,已有部分车型开始采用非接触充电,近来,在乘用车型的EV(电动汽车)中采用的可能性越来越高。

  “非接触充电”方式的巴士已于2008年2月在羽田机场、2009年10月在奈良分别进行了试行驶。充电方式采用了基于电磁感应的方式。首先在巴士中采用非接触充电的理由是,驾驶员驾驶技术高,能将车准确停到有送电线圈的位置。并且,运行路线确定,只需很少充电设施的设置成本。

  而乘用车型EV方面,需要开发停车车位置有些偏差也能够充电的技术,需要大范围设置充电基础设施。因此,业内普遍认为在乘用车中采用非接触充电还需要一段时间。

  日产对非接触充电系统的实用化表现最为积极。该公司正考虑在2013~2015年推出的第二代EV中采用。第二代EV之一是在2009年秋季东京车展上公开的概念车“LandGlider”(图1)。设想在配置在车辆底板下面的受电部与配置在地面上的送电部之间传输电力,以实现非接触充电。


图1:日产汽车的“LandGlider” 在2009年秋季东京车展上公开的电动汽车概念车。设想支持非接触充电。考虑2013年前后实现实用化。


  日产认为要在乘用车中普及非接触充电,需要开发技术并降低成本。致力于非接触充电的最主要理由是“EV在街上充电情况会增多”。

  有些用户以前开汽油车以每月1~2次的频率进行加油即可,而换成EV每次开车都要充电。用户每次充电都必须连接电源线,便利性随之降低。“仅从现在的用电源线充电的方法来看,肯定有些用户会感觉EV比汽油车麻烦”(日产汽车企划与先进技术开发本部负责人人见义明),这种危机感使日产开始积极开发非接触充电业务。

  人见认为:“现在的EV尚未完全发挥出电气特性。如果非接触充电能够达到实用化,便可明确显示EV与汽油车的区别,能够提高EV的附加值”。

  正因为日产是最关注EV普及的厂商,所以对充电方式的多样化态度积极。该公司将先于其他公司,将EV的生产规模由2010年的年产5万辆扩大到2012年的年产20万辆。预计2020年全球新车市场的1成将为EV所占据。

  如果EV得到普及,估计在认为可以用电线充电的用户以外,还会出现认为连接麻烦希望采用非接触充电的用户和希望采用电池更换式的用户。预计日产正在开发的非接触充电将在高级车型和配件中采用。“非接触充电设想面向不管成本多高都想使用的用户。将由用户负担数万日元至十几万日元的费用”(人见)。

  按充电时间来划分EV充电方式,可分为普通充电和快速充电两种。日产的第二代EV设想普通充电用电线进行,快速充电使用非接触充电系统。由于家庭中使用便宜的深夜电力,因此可以采用使用电线的普通充电。

  而在街上补充充电需要短时间内完成,因此可以使用快速充电。不过,如果短时间内插拔电线,尤其在雨天等情况下,会感觉充电操作不方便。因此,快速充电也将准备非接触式。

非接触充电方式有三种

      非接触供电方式大致分为三种。①已应用于消费类电子产品等的电磁感应方式,②可向数米外供电的磁共振方式,③低成本的微波方式(表)。

      电磁感应是最接近实用化的方式,不过存在的问题是送电距离比较短,如果送电部与受电部的横向偏差较大、传输效率就会下降。另外,用于快速充电时,还存在基础设施方的送电设备耗费成本的问题。

  而针对这两个问题,开发出了能够延长送电距离的磁共振方式和有望降低成本的微波方式。

  日产正考虑采用电磁感应方式。该公司在2009年7月举行的先进技术说明会上公开了电磁感应方式的非接触充电系统(图2)。系统是该公司与昭和飞行机工业合作开发的。充电能力因送电线圈和受电线圈的尺寸而异,不过用于乘用车的充电能力为1k~30kW左右。


图2:配备非接触充电系统的实验车辆日产汽车2009年7月公开的非接触充电系统。(a)原型车是2000年上市的电动汽车“Hypermini”。计划在2013年推出的新一代EV中采用非接触充电系统。非接触充电系统是与昭和飞行机工业合作开发的。(b)送电部和受电部。

     

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关键字:乘用车  非接触充电  电磁感应  磁共振  微波传输

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2009/1223/article_1559.html
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