基本信息
- 項目名稱：
- 電動車無線供電裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 作品采用底盤式無線電能接入模式，通過將原邊導軌線圈作為能量發(fā)射機構(gòu)直接鋪設(shè)在地面上，副邊拾取線圈作為能量接收機構(gòu)安裝在電動車的底盤上，并綜合應用磁場耦合技術(shù)、電力電子電能變換及功率調(diào)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù)，能實現(xiàn)電動車以非電氣接觸方式進行充（供）電。
- 詳細介紹：
- 針對新能源汽車行業(yè)中電動車充電難的問題，本課題開發(fā)出一種新型的電動車無線供電裝置，該裝置采用底盤式無線電能接入模式，通過將原邊導軌線圈作為能量發(fā)射機構(gòu)直接鋪設(shè)在地面上，副邊拾取線圈作為能量接收機構(gòu)安裝在電動車的底盤上，并綜合應用磁場耦合技術(shù)、電力電子電能變換及功率調(diào)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了電動車以非電氣接觸方式安全可靠、持續(xù)穩(wěn)定、方便快捷的獲取電能。無線供電技術(shù)的應用有利于提高電動車的性價比，吸引更多的電動車消費者，為電動車行業(yè)走向產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化奠定了良好基礎(chǔ)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本作品設(shè)計、發(fā)明的目的： 近年來，迫于能源危機和環(huán)境保護的雙重壓力，純電動車被確定為未來汽車發(fā)展的主要走向之一。但是，供電技術(shù)一直困擾著電動車行業(yè)的市場化和產(chǎn)業(yè)化。所開發(fā)的電動車無線供電裝置旨在實現(xiàn)電動車以非電氣接觸方式安全可靠、持續(xù)穩(wěn)定、方便快捷的獲取電能。 本作品的設(shè)計思路是： 首先將工頻電源變換為高頻交流電能，當產(chǎn)生的高頻交流電通過導軌（供電）線圈時就會激發(fā)出一個相同頻率的高頻交變磁場，使得處于該磁場中的拾取線圈上感應出高頻電動勢，實現(xiàn)了電能由導軌側(cè)向拾取側(cè)以非電氣接觸的方式傳輸，而拾取的電能又經(jīng)過能量變換環(huán)節(jié)，變換為與電動車負載相匹配的供電電源，從而達到為電動車供電的目的。 本作品的創(chuàng)新點: (1)突破了電能傳輸直接電氣連接的束縛，使供電過程更加靈活、方便快捷且不受惡劣環(huán)境因素限制，安全性大大提高。 (2)采用導軌直接供電模式，將拾取的導軌側(cè)電能直接作為電動車的動力源，可以持續(xù)穩(wěn)定地為電動車供電。 (3)該無線供電技術(shù)有靜態(tài)充電和動態(tài)充電兩種工作模式，可實現(xiàn)電動車的不下車快速充電和邊行駛邊充電，使無限續(xù)航成為可能。 本作品的技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標： 作品的關(guān)鍵技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)、磁場耦合技術(shù)、電力電子能量變換技術(shù)、功率調(diào)節(jié)技術(shù)，主要技術(shù)指標為無線電能傳輸?shù)娜萘?、距離、效率等。
科學性、先進性
- 本作品的科學性和先進性體現(xiàn)在： (1)方便快捷：不用插拔電即可完成電力補充 (2)安全可靠：能在非常惡劣的環(huán)境中實現(xiàn)能量的可靠接入，避免了導體之間的接觸所帶來的安全隱患 (3)提升續(xù)航能力：通過在公路上鋪設(shè)電動車無線充電專用匝道，可使電動車邊行駛邊充電，解決其續(xù)航問題 (4)節(jié)省成本：采用無線供電技術(shù)，使電動車盡可能的少搭載電池或者不搭載電池，將會大大減小電動車的成本以及建設(shè)大、中型充電站的耗費 (5)增加城市美觀：可避免導體裸露、明顯供電等局限 (6)低碳環(huán)保：電動車的普及將大大減少溫室氣體的排放，符合低碳環(huán)保的社會發(fā)展要求
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品在2010年9月由中國科協(xié)、中國科學院和北京市人民政府聯(lián)合主辦的全國科普日活動中展示。(見附錄一) 本作品在2010年11月由國家知識產(chǎn)權(quán)局主辦的第四屆中國專利周活動中展示。(見附錄二) 本作品在2010年5月9日獲重慶市人民政府頒布的重慶市科技進步二等獎。(見附錄三) 本作品已形成論文三篇(均為EI檢索)。(見附錄四)
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；現(xiàn)場演示；圖片；錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品的技術(shù)特點和優(yōu)勢： (1)貼近電能傳輸：擺脫了依靠電源線傳輸電能的束縛，使電能接入更加靈活、方便。 (2)對環(huán)境的親和性：不對周圍環(huán)境形成危險，或釋放有害的污染，如炭積、廢氣等 (3)環(huán)境適應能力強：可以在非常惡劣的環(huán)境中實現(xiàn)能量的可靠接入，不受周圍塵埃、潮濕及化學腐蝕物的影響，可以做到免維護或低維護運行。 本作品的適用范圍： 基于感應式的無線電能傳輸技術(shù)是一種小尺度的電能傳輸技術(shù)，因此，該作品適用于供電線圈與拾取線圈之間傳輸距離較短且橫向偏差較小的情況，以提高電能的利用率。 本作品的市場前景： 從當前的市場需求來看，現(xiàn)在的電動車尚未完全發(fā)揮出其電氣特性，如果無線供(充)電技術(shù)能夠達到實用化，便可明確顯示出電動車與燃油車的區(qū)別，大大提高電動車的性價比，從而吸引更多的用戶來選擇使用電動車，采用無線供電技術(shù)的電動車行業(yè)將具有十分巨大的市場和推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 國外對該技術(shù)的研究較早，目前已有較多科研院所和公司從事此項技術(shù)的研究，對該技術(shù)進行研究和產(chǎn)品化的功率級別從幾個千瓦到幾百千瓦。新西蘭奧克蘭大學電子與電氣工程系功率電子學研究中心從20世紀90年代初開始主要從事滑動式無接觸能量傳輸系統(tǒng)的研究，先后發(fā)明專利11項。主要研究集中于移動設(shè)備，特別是在惡劣環(huán)境下的供電問題。目前實用的設(shè)備已達200kW、數(shù)公里的傳輸距離和85％以上的傳輸效率。隨著理論研究的進步，無線電能傳輸技術(shù)的推廣應用也在逐漸展開。其中，電動車行業(yè)是當今無線電能傳輸技術(shù)應用最廣泛的領(lǐng)域。1995年，美國SAE的電動車充電系統(tǒng)小組和來自日本的制造商如Toyota，Nissan，Honda，DENSEI等，及IEC/ISO撰寫了感應無線充電國際標準SAE J1733。美國GM公司已有商品化的電動車用感應無線充電系統(tǒng)投入使用。美國伯克利加州大學還專門建設(shè)了動力車道試驗場所，電動車通過感應電能傳輸方式不斷從動力車道獲得電能，給電池充電，也能夠直接驅(qū)動車輛沿車道高速行駛而不消耗車載電池的能量。日產(chǎn)公司在2000年上市的電動汽車配備了“非接觸充電系統(tǒng)”。韓國高端科學技術(shù)研究院于2010年3月推出“無線電車系統(tǒng)”，通過埋設(shè)在地下30厘米處的電網(wǎng)直接為電動車供電。德國奧姆富爾公司的載人電動列車已試車成功，在奧姆富爾總部的測試軌是目前為止建造的最大的感應電能傳輸系統(tǒng)，總?cè)萘窟_150kW，軌道長度近400米，氣隙為120毫米，該系統(tǒng)允許該接收繞組向各個方向移動的位置公差為50毫米。 國內(nèi)方面，香港城市大學最早涉足感應電能傳輸技術(shù)研究，主要研究PCB空心變壓器以及基于此變壓器的平板式電池非接觸充電平臺，為小功率消費電子產(chǎn)品的便捷安全充電提供了很好的解決方案。重慶大學自動化學院PE&C研究團隊于2002年初開始感應電能傳輸技術(shù)的研究，圍繞感應電能傳輸技術(shù)的相關(guān)理論和應用研究，先后提出了功率磁場聚集技術(shù)、磁力線方位自動跟蹤技術(shù)、雙向電能傳輸技術(shù)、能量無限組網(wǎng)技術(shù)，并針對城市電氣化軌道交通提出了一套基于感應電能傳輸技術(shù)的無線供電解決方案。中科院電工研究所、浙江大學、西安交通大學、南京航空航天大學等科研院所也先后開展了該技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)研究與應用開發(fā)。但是，目前，電動車的無線供電技術(shù)在國內(nèi)還處于起步階段，很多汽車制造商擔心技術(shù)不成熟，迄今尚未加入該項目。
