浅谈微网下的电动汽车无线充电系统

陈宁宁

【摘 要】电动汽车充电水平的提高将提高其使用效果。文章主要分析了一种微网下的电动汽车无线充电系统的应用。此设备将光伏与蓄电池相结合，利用光伏所发出的电能来确保供电的安全性。基于其重要性，文章对其设计和应用过程进行了具体的分析。

【关键词】微网；电动汽车；无线充电系统

电动汽车是新时期的一种低碳出行模式，符合现阶段环境污染严重的特点。电动汽车无法及时充电是导致这一技术停滞不前的重要原因。这使得电动汽车的出现成为一种必然。

1 电动汽车充电模式简介

目前，多数充电汽车可实现的充电方式就是利用充电桩或充电站与电网的连接，但是充电过程中易产生火花。甚至是磨损，很难维护，并且不能做到及时充电。而本文所提出的无线充电技术是一种以电感应和磁感应为主的一种感应方式。具有效率高、无辐射性，因此应用广泛。规模巨大的电动汽车接入电网后会产生一定的安全问题，并且我国能源的应用而言，电动车充电过程中的碳排放量并不低于传统的燃油排放，以此对于该系统的污染控制也是十分必要的。目前技术上，尚不能对电动汽车的污染进行全面控制。微网改变了大电网的运营模式，采用独立的系统和分布式电源，因此可以实现对某个区域的单独供电，减少了浪费，提高了供电效率。微网与传统的网口可以实现连接，从而吸收更多的电能。采用这种供电方式，降低了大规模供电造成的威胁，提高能源利用率、污染物排放量将明显减少，甚至可以做到零排放。对于现代环境的特点而言，采用无线充电技术是一种必然。目前常用的无线充电技术如“多端口充电”直流微网技术，该技术可用于混合动轿车。但是，单独使用微网，具有一定的冲击，因此常将微网与无线充电技术结合使用。文章通过具体的仿真实验过程对这一系统进行了详细的分析，以便于提高其在电动汽车使用中的作用。

2 采用微网的电动汽车无线充电系统

电动汽车无线充电系统以微网为核心技术，系统主要是由微网系统、无线传输线系统和充电系统组成。三个部分缺一不可，其具体的应用流程和应用效果如下。

2.1 微网系统

微网系统以干净清洁、使用方便的的光伏和蓄电池组合，温度变化对其无影响。光伏系统直接连接于直流母线，蓄电池则以双向DC-DC的方式并联在直流母线上，通过光伏的最大功率跟踪监督充放电过程。在本次设计中，白天充电，参考电压为光伏最大功率跟踪电压，并且在光伏和蓄电池协同工作基础上完成。夜间充电则相对简单，只需要蓄电池就可以完成。

2.2 无线电能传输系统

在本次设计中，还采用了电动汽车无线传输等效电路，即SS型电路拓扑结构。该结构的频率较为稳定，影响因素少。收发线圈则是整个无线充电系统的核心，其设计效果决定无线电能传输是否成功。在设计过程中，应以固有的谐振频率为标准，且保证较高的Q值。同时，必须正确设计线圈尺寸，选择合理的材质，在参数的选择上，具有一定的顺序性，优化过程要贯穿始终。目前常使用的是多股细铜线，可降低能源损耗。

2.3 电动汽车电池充电系统

将电池和无线接收线圈同时置于电动汽车上，通过AC-DC来接收产生的高频电压和电流，直流电为主，利用DC-DC控制器依据车载电池的需要来保证恒压或者电流恒定的充电过程。其具体的充电策略为：随着车载电池电能的逐渐增多，充电状态会不断的发生变化，当端口电池电压上升时，车载电池已经接近与饱和状态，车载电池电压达到其最大电压且充电电流小于其最小电流时，蓄电池充电已满，立即停止充电。

3 仿真与实验结果分析

要验证该系统设计是否合理，我们对其进行仿真实验，并将结果分析如下。在本次实验中，光伏输出选择直流电输出，这一过程可以有效的降低电量损失，并且降低了以往电器使用中易产生的谐波。与传统的大电网技术相比，该系统的成本更低，预计未来高频逆变器DC-AC可以采用100kHz的高频电压來进行电能输出。在本次设计中，还设计了经高频逆变之后的电压、电流。无线供电部分是为能量传输的核心部分，因此对整个系统的运行具有不可忽视的作用，在整个的系统中起到至关重要的作用。另外，谐振式无线电能则能够高正传输效率的提高，尤其是可以对传输数据进行优化。电动汽车的车载电池通常以日系leaf为模型，在电动汽车无法接收信号时，必须通过100kHZ的高频电压经模块进行整合。再利用DC-DC器来保证其充电过程。仿真结果可以说明该系统实施的可行性，但是要通过实验进行验证。笔者根据多年经验，提出可这一实验过程，通过部分实验得出结论。当发射端与接收端间距为30cm左右时，无线电能进行传输，为通过通道间具有隔离措施的TPS2014示波器测量到的发射端与接收端的电压曲线。测量结果显示出后者落后前者π/2个电角度，在整个过程中，理论与结果均保持一致，使电动汽车能够成为未来的主要交通工具。

4 总结

电动汽车的出现和使用将成为一种必然，但是在这一过程中，充电问题是其始终难以解决的问题，在以往多年的研究中，提倡使用大电网充电，但是这种充电容易造成浪费，并存在一定的安全隐患。而随着技术的发展，以及微网的无线充电系统开始出现在电动汽车中，本文第这一技术进行了具体的分析，将其核心技术进行了阐述。电动汽车无线充电系的方针将推进这一实验的进行，将成为未来使用的重点。从我国的现状和技术发展来看，将汽车的无线充电系统广泛使用将成为一种必然，具有广阔的应用前景。

【参考文献】

[1]杨庆新，陈海燕，徐桂芝，等.无接触电能传输技术的研究进展[J].电工技术学报，2010，25（7）.

[2]黄辉，黄学良，谭林林，等.基于磁场谐振耦合的无线电力传输发射及接收装置的研究[J].电工电能新技术，2011（1）.

[3]孙跃，祝兵权，戴欣.CPT系统输出电压主动控制技术[J].电源技术，2011（9）.

[责任编辑：张涛]