为卡车及巴士提供非接触充电,沃尔沃等公司开发出整流天线

2012-07-12 20:29:13来源: 互联网 关键字:卡车  巴士  提供  接触

  目前关于电动汽车(EV)无线供电的技术开发愈发活跃。瑞典沃尔沃2012年作为该集团的的亚洲研发基地,在东京成立了沃尔沃科技日本公司,并与丰桥技术科学大学分别发布了无线供电技术的最新研究成果。

 

沃尔沃科技日本与日本电业工作公司的研究小组(上),以及丰桥技术科学大学的研究小组(下)

  目前阻碍EV普及的主要原因之一是配备的大容量锂离子充电电池价格太高。锂电池的成本在EV车辆价格中占了1/3左右。如果减少配备容量,就会导致行驶距离缩短。作为解决该课题的方法之一,业界正在考虑采用无线供电技术。目的是通过采用充电简便的无线供电来增加充电次数,由此相应减少充电电池的配备容量。

整流天线的效率高达约84%

  沃尔沃科技日本与日本电业工作公司联合开发出了向4m开外处无线传输10kW电力的技术(图1)。采用基于微波的无线供电方式。该方式此前存在的一大课题是电力传输效率低于电磁感应方式及磁共振方式等。此次通过开发高效“整流天线”缩小了这方面的差距。

图1 开发出10kW级高效率整流天线
在京都大学生存圈研究所的电波暗室内,成功进行了电力传输实验(a)。开发的整流天线的输出功率为每个约1.3kW,结合使用了16个元件(b)。

  整流天线是将天线(antenna)与整流电路(rectifier)合为一体、将电磁波转换为直流电的器件。日本电业工作是在整流天线开发领域拥有较高技术实力的企业。此次开发出了功率高达10kW且转换效率约为84%的整流天线。就连在整流天线领域坚持长期研究的京都大学生存圈研究所生存圈电波应用领域教授篠原真毅也对该数字惊奇不已:“以前的最高效率也只有60%左右,达到80%以上确实让人吃惊”。

  此次开发的整流天线组合使用了8个功率约为1.3kW的产品。使用的微波频率为2.45GHz。

  沃尔沃集团提出了首先将无线供电技术应用于卡车巴士等商用车的构想。“考虑将整流天线安装在车辆的顶棚上(沃尔沃科技日本代表董事外村博史)。巴士或卡车的顶棚比较平坦,便于安装整流天线。而且,包括人及动物等,异物进入空隙的可能性很低。

成功经由轮胎供电

  而丰桥技术科学大学的研究小组大力开发的则是为正在行驶的EV无线供电的技术(图2)。主导开发的该大学电气电子信息工学系波动工学研究室教授大平孝介绍该技术的意义时表示,“如果能像电车一样,从外部供电,就能省去充电的麻烦。而且,还能大幅减小配备的充电电池容量”。

图2 从路面向车辆无线传输电力
丰桥技术科学大学开发出了在道路上铺设金属板为车辆无线供电的方法(a)。通过在道路上的铝板与钢丝带束层之间形成电容来传输电力(b)。

  该研究小组2011年提出了经由轮胎传输电力的方法。该方法已在超小型汽车上完成原理验证,而此次是首次在汽车轮胎上实验成功。实验时,向视为路面的铝板通入了约30MHz的高频电流,点亮了安装在铝板上两个轮胎之间的白炽灯泡。轮胎为市售产品,未进行任何加工。铝板到灯泡的电力传输效率“超过了80%”(大平)。

  该研究小组采用了名为电场耦合方式的技术。在道路上铺设金属板,并在与轮胎中的钢丝带束层(Steel Belt)之间形成电容,通过通入位移电流(高频电流)来传输电力。

  值得注意的一点是,直接连接到普通高频电源时,几乎无法向钢丝带束层传输能量。这是因为高频电源提供的大部分电力都被轮胎表面反射掉。因此,该小组在电源与轮胎之间插入了LC电路,再次让高频电流反射。通过使两个反射相位相差180度来相互抵消。

  丰桥技术科学大学计划2012年度内公开试制单人电动车并实施行驶实验。实用化方面,大平充满信心地表示,“最初将导入行驶地点固定的工厂内等。力争5年内实现”。

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0712/article_5633.html
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