基本信息
- 项目名称：
- 电动车无线供电装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 作品采用底盘式无线电能接入模式，通过将原边导轨线圈作为能量发射机构直接铺设在地面上，副边拾取线圈作为能量接收机构安装在电动车的底盘上，并综合应用磁场耦合技术、电力电子电能变换及功率调节等关键技术，能实现电动车以非电气接触方式进行充（供）电。
- 详细介绍：
- 针对新能源汽车行业中电动车充电难的问题，本课题开发出一种新型的电动车无线供电装置，该装置采用底盘式无线电能接入模式，通过将原边导轨线圈作为能量发射机构直接铺设在地面上，副边拾取线圈作为能量接收机构安装在电动车的底盘上，并综合应用磁场耦合技术、电力电子电能变换及功率调节等关键技术，实现了电动车以非电气接触方式安全可靠、持续稳定、方便快捷的获取电能。无线供电技术的应用有利于提高电动车的性价比，吸引更多的电动车消费者，为电动车行业走向产业化和商业化奠定了良好基础。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品设计、发明的目的： 近年来，迫于能源危机和环境保护的双重压力，纯电动车被确定为未来汽车发展的主要走向之一。但是，供电技术一直困扰着电动车行业的市场化和产业化。所开发的电动车无线供电装置旨在实现电动车以非电气接触方式安全可靠、持续稳定、方便快捷的获取电能。 本作品的设计思路是： 首先将工频电源变换为高频交流电能，当产生的高频交流电通过导轨（供电）线圈时就会激发出一个相同频率的高频交变磁场，使得处于该磁场中的拾取线圈上感应出高频电动势，实现了电能由导轨侧向拾取侧以非电气接触的方式传输，而拾取的电能又经过能量变换环节，变换为与电动车负载相匹配的供电电源，从而达到为电动车供电的目的。 本作品的创新点: (1)突破了电能传输直接电气连接的束缚，使供电过程更加灵活、方便快捷且不受恶劣环境因素限制，安全性大大提高。 (2)采用导轨直接供电模式，将拾取的导轨侧电能直接作为电动车的动力源，可以持续稳定地为电动车供电。 (3)该无线供电技术有静态充电和动态充电两种工作模式，可实现电动车的不下车快速充电和边行驶边充电，使无限续航成为可能。 本作品的技术关键和主要技术指标： 作品的关键技术是开关电源技术、磁场耦合技术、电力电子能量变换技术、功率调节技术，主要技术指标为无线电能传输的容量、距离、效率等。
科学性、先进性
- 本作品的科学性和先进性体现在： (1)方便快捷：不用插拔电即可完成电力补充 (2)安全可靠：能在非常恶劣的环境中实现能量的可靠接入，避免了导体之间的接触所带来的安全隐患 (3)提升续航能力：通过在公路上铺设电动车无线充电专用匝道，可使电动车边行驶边充电，解决其续航问题 (4)节省成本：采用无线供电技术，使电动车尽可能的少搭载电池或者不搭载电池，将会大大减小电动车的成本以及建设大、中型充电站的耗费 (5)增加城市美观：可避免导体裸露、明显供电等局限 (6)低碳环保：电动车的普及将大大减少温室气体的排放，符合低碳环保的社会发展要求
获奖情况及鉴定结果
- 本作品在2010年9月由中国科协、中国科学院和北京市人民政府联合主办的全国科普日活动中展示。(见附录一) 本作品在2010年11月由国家知识产权局主办的第四届中国专利周活动中展示。(见附录二) 本作品在2010年5月9日获重庆市人民政府颁布的重庆市科技进步二等奖。(见附录三) 本作品已形成论文三篇(均为EI检索)。(见附录四)
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品；现场演示；图片；录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品的技术特点和优势： (1)贴近电能传输：摆脱了依靠电源线传输电能的束缚，使电能接入更加灵活、方便。 (2)对环境的亲和性：不对周围环境形成危险，或释放有害的污染，如炭积、废气等 (3)环境适应能力强：可以在非常恶劣的环境中实现能量的可靠接入，不受周围尘埃、潮湿及化学腐蚀物的影响，可以做到免维护或低维护运行。 本作品的适用范围： 基于感应式的无线电能传输技术是一种小尺度的电能传输技术，因此，该作品适用于供电线圈与拾取线圈之间传输距离较短且横向偏差较小的情况，以提高电能的利用率。 本作品的市场前景： 从当前的市场需求来看，现在的电动车尚未完全发挥出其电气特性，如果无线供(充)电技术能够达到实用化，便可明确显示出电动车与燃油车的区别，大大提高电动车的性价比，从而吸引更多的用户来选择使用电动车，采用无线供电技术的电动车行业将具有十分巨大的市场和推广前景。
同类课题研究水平概述
- 国外对该技术的研究较早，目前已有较多科研院所和公司从事此项技术的研究，对该技术进行研究和产品化的功率级别从几个千瓦到几百千瓦。新西兰奥克兰大学电子与电气工程系功率电子学研究中心从20世纪90年代初开始主要从事滑动式无接触能量传输系统的研究，先后发明专利11项。主要研究集中于移动设备，特别是在恶劣环境下的供电问题。目前实用的设备已达200kW、数公里的传输距离和85％以上的传输效率。随着理论研究的进步，无线电能传输技术的推广应用也在逐渐展开。其中，电动车行业是当今无线电能传输技术应用最广泛的领域。1995年，美国SAE的电动车充电系统小组和来自日本的制造商如Toyota，Nissan，Honda，DENSEI等，及IEC/ISO撰写了感应无线充电国际标准SAE J1733。美国GM公司已有商品化的电动车用感应无线充电系统投入使用。美国伯克利加州大学还专门建设了动力车道试验场所，电动车通过感应电能传输方式不断从动力车道获得电能，给电池充电，也能够直接驱动车辆沿车道高速行驶而不消耗车载电池的能量。日产公司在2000年上市的电动汽车配备了“非接触充电系统”。韩国高端科学技术研究院于2010年3月推出“无线电车系统”，通过埋设在地下30厘米处的电网直接为电动车供电。德国奥姆富尔公司的载人电动列车已试车成功，在奥姆富尔总部的测试轨是目前为止建造的最大的感应电能传输系统，总容量达150kW，轨道长度近400米，气隙为120毫米，该系统允许该接收绕组向各个方向移动的位置公差为50毫米。 国内方面，香港城市大学最早涉足感应电能传输技术研究，主要研究PCB空心变压器以及基于此变压器的平板式电池非接触充电平台，为小功率消费电子产品的便捷安全充电提供了很好的解决方案。重庆大学自动化学院PE&C研究团队于2002年初开始感应电能传输技术的研究，围绕感应电能传输技术的相关理论和应用研究，先后提出了功率磁场聚集技术、磁力线方位自动跟踪技术、双向电能传输技术、能量无限组网技术，并针对城市电气化轨道交通提出了一套基于感应电能传输技术的无线供电解决方案。中科院电工研究所、浙江大学、西安交通大学、南京航空航天大学等科研院所也先后开展了该技术相关的基础研究与应用开发。但是，目前，电动车的无线供电技术在国内还处于起步阶段，很多汽车制造商担心技术不成熟，迄今尚未加入该项目。
