全球電動車知名廠商最新充電技術匯總 - 全文

　　導語：隨著全球石油資源的緊缺以及新能源的大力發(fā)展，越來越多的汽車廠商甚至是一些互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)（比如谷歌）開始著手研發(fā)電動汽車，電動汽車也開始逐漸地走入我們的生活。雖然目前在國內(nèi)電動汽車并不太流行，但在歐美日等發(fā)達國家，人們已經(jīng)逐漸開始接受電動汽車了。對于電動汽車，大家了解多少呢？其實電動汽車和普通汽車最大的差別在于驅(qū)動能源的不同，一個是電力，一個是化學能源。下面我們以充電技術這個角度來了解一下全球電動汽車知名廠商的最新充電技術及應用。

　　早在去年，谷歌就推出了電動汽車無線充電樁，當時用于一輛日產(chǎn)聆風的純電動汽車上，參見下圖。

　　這個充滿科幻色彩、神似按鍵的小裝置拋棄了普通電動汽車充電時所必須的充電樁、電源插座甚至是電線，取而代之的是隱藏在地下的電源和變壓器，裝有特殊裝置的電動汽車只需接近充電區(qū)域，就可以通過感應式充電裝置對電動車電池進行充電。

　　相信大家對電動汽車的充電技術一定很好奇，下面就由電子發(fā)燒友網(wǎng)小編來給大家介紹一下全球電動汽車的充電的最新技術。

　　一、非接觸式電動車充電方式解析

　　非接觸充電也稱無線充電。

　　目前，非接觸充電裝置有電磁感應、磁共振、微波三種方式。下面我們來詳細介紹一下這三種方式的工作原理以及目前還存在的一些問題。

　　非接觸充電裝置的類型

　　1、電磁感應方式

　　電力傳送基本原理

　　電磁感應通過送電線圈和接收線圈之間傳輸電力，是最接近實用化的一種充電方式。當送電線圈中有交變電流通過時，發(fā)送（初級）、接收（次級）兩線圈之間產(chǎn)生交替變化的磁束，由此在次級線圈產(chǎn)生隨磁束變化的感應電動勢，通過接收線圈端子對外輸出交變電流。

　　目前存在的問題是：送電距離比較短（約100mm左右），并且送電與接受兩部分出現(xiàn)較大偏差時，則電力傳輸效率就會明顯下降；功率大小與線圈尺寸直接相關，需要大功率傳送電力時，須在基礎設施建設和電力設備方面加大投入。

　　2、磁共振方式

　　磁共振方式的基本工作原理

　　磁共振傳送方式由美國麻省理工學院（MIT）于2007年研制成功，公諸于世以來，一直備受世界各國的普遍關注。

　　它主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要部分組成，原理與電磁感應方式基本相同。電源傳送部分有電流通過時，所產(chǎn)生的交變磁束使接收部分產(chǎn)生電勢，為電池充電時輸出電流。

　　與電磁感應充電方式不同之處在于，磁共振方式加裝了一個高頻驅(qū)動電源，采用兼?zhèn)渚€圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構成送電和接收兩個單元。

　　共振頻率的數(shù)值，會隨送電與接收單元之間距離的變化而改變。當傳送距離發(fā)生改變時，傳輸效率也會像電磁感應一樣迅速降低。為此，可通過控制電路調(diào)整共振頻率，使兩個單元的電路發(fā)生共振，即“共鳴”。所以，這種磁共振狀態(tài)也稱為“磁共鳴”。

　　在控制回路的作用下改變傳送與接收的頻率，可將電力傳送距離增大至數(shù)米左右，同時將兩單元電路的電阻降至最小以提高傳送效率。

　　當然，傳輸效率還與發(fā)送與接收電單元的直徑相關，傳送面積越大，傳輸效率也越高。目前的傳輸距離可達400mm左右，傳輸效率可達95%。

　　3、微波方式

　　使用2.45GHz的電波發(fā)生裝置傳送電力，發(fā)送裝置與微波爐使用的“磁控管”基本相同。傳送的微波也是交流電波，可用天線在不同方向接收，用整流電路轉換成直流電為汽車電池充電。

　　為防止充電時微波外漏，充電部分裝有金屬屏蔽裝置。使用中，送電與接收之間的有效屏蔽可防止微波外漏。

　　目前存在的主要問題是，磁控管產(chǎn)生微波時的效率過低，造成許多電力變?yōu)闊崮鼙话装紫摹?/p>

　　【詳情請參見：非接觸式電動車充電方式解析】

　　二、揭開雪佛蘭Volt電動車里電子設計的秘密

　　工程師們進行工作不只是個挑戰(zhàn)和學習經(jīng)歷，有時也會也會是純粹的興趣。這是UBM TechInsights的產(chǎn)品市場經(jīng)理John Scott-Thomas與Munro&Associate高級經(jīng)理和Design Prophet的Al Steier在過去的一月里將混合動力車Chevy Volt拆掉以觀察是什么引起呼呼和嗡嗡的聲音，同時也了解車的工藝是怎樣組合在一起的出發(fā)點。

　　以下是他們?nèi)靸?nèi)創(chuàng)造性地拆掉VOLT所得到的一些理解。

　　能源的根源：電池組

　　VOLT的鋰電池是由排列成T字的四組模塊組成，這樣就可以將其合適的安放在后座椅的下面和前座椅中間槽這個位置。母線連接這四個模塊，同時也有一個緊急斷電開關線去保證電池組的安全。

　　【詳情請參見：揭開雪佛蘭Volt電動車里電子設計的秘密】

　

　　三、無線充電墊解決電動汽車充電難題

　　據(jù)美國底特律新聞網(wǎng)報道，電動式以及插電式混合動力汽車之所以不能很快普及，原因之一是其充電過程較為復雜和繁瑣，配套基礎設施建設跟不上。以雪佛蘭沃藍達與日產(chǎn)聆風為例，駕駛者必須插上電源才能為其愛車充電，這對于龐大的汽車來說，的確有些不太方便。

　　許多公司都在研究新方法，來掙脫插電式充電的束縛，用固定在地面上的無線充電墊為車輛充電。安裝在汽車底部的線圈，在汽車?？吭跓o線充電墊上時，連接到充電器上。無線充電墊插上插頭進行充電，而汽車不需要插上插頭。汽車制造商以及供應商預計將在2015年左右出售該無線充電墊。

　　思邁汽車信息咨詢公司（IHS Automotive）專門從事動力系統(tǒng)研發(fā)的分析師Phil Gott表示，根據(jù)部分雪佛蘭沃藍達和日產(chǎn)聆風車主的反饋信息，很多人都抱怨電動汽車充電電線難于清洗，且容易纏繞在一起。發(fā)展無線充電器能讓消費者省去這些煩惱。

　　據(jù)悉，目前只有兩種方式能夠?qū)崿F(xiàn)“無線”充電。一種是電磁感應，類似于電動牙刷歸位時的原理；另一種是利用磁共振完成。

　　【詳細請參見：無線充電墊解決電動汽車充電難題】

　　四、日本一研究小組成果：如何對行駛的電動汽車充電

　　伴隨著燃料革命的開始，我們將逐漸減少對汽油的依賴，逐漸轉向可充電電池技術，因此電動汽車逐漸開始發(fā)展起來了，但目前存在著一個關鍵性的問題——如何在電動汽車行駛過程中進行充電呢？

　　研究小組負責人Takashi Ohir位于圖片中間，這是研究小組成員合影

　　研究小組在日本普通道路上進行了測試，顯示電流可通過6英寸厚的道路表面進行傳輸

　　一些國家地區(qū)已在道路旁建造了許多電子加油站，目前一支日本研究小組提出了一種新的解決方案，并成功演示了如何穿過12英寸厚混凝土對行駛中的汽車進行充電。

　　日本豐橋科技大學研究小組在測試中基于特殊輪胎，在柏油道路對正在行駛中的汽車充電，該研究小組稱，“電氣化道路上的電動汽車”在道路行駛中還未遇到技術性障礙。

　　測試中的混凝土厚度放大至12英寸是沒有問題的，盡管這需要提高電壓100倍才能驅(qū)動一輛汽車。他指出這并不存在任何技術問題。

　　Takashi Ohir強調(diào)，穿過混凝土的電力傳輸有效率為80-90%，或者更高。目前也有其它一些公司著眼于開發(fā)類似的技術，如日本豐田公司計劃在道路上加入一個金屬板系統(tǒng)。

　　【詳情請參見：日本一研究小組成果：如何對行駛的電動汽車充電】
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　　五、電動汽車的飛輪電池儲能技術

　　飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，當飛輪以一定角速度旋轉時，飛輪電池中有一個電機，充電時該電機以電動機形式運轉，在外電源的驅(qū)動下，電機帶動飛輪高速旋轉，即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉速從而增大其功能；放電時，電機則以發(fā)電機狀態(tài)運轉，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能（動能）到電能的轉換。

　　“飛輪”這一儲能元件，已被人們利用了數(shù)千年，從古老的紡車，到工業(yè)革命時的蒸汽機，以往主要是利用它的慣性來均衡轉速和闖過“死點”，由于它們的工作周期都很短，每旋轉一周時間不足一秒鐘，在這樣短的時間內(nèi)，飛輪的能耗是可以忽略的。現(xiàn)在想利用飛輪來均衡周期長達12～24小時的能量，飛輪本身的能耗就變得非常突出了。能耗主要來自軸承摩擦和空氣阻力。人們曾通過改變軸承結構，如變滑動軸承為滾動軸承、液體動壓軸承、氣體動壓軸承等來減小軸承摩擦力，通過抽真空的辦法來減小空氣阻力，軸承摩擦系數(shù)已小到10-3。即使如此微小，飛輪所儲的能量在一天之內(nèi)仍有25%被損失，仍不能滿足高效儲能的要求。再一個問題是常規(guī)的飛輪是由鋼（或鑄鐵）制成的，儲能有限。例如，欲使一個發(fā)電力為100萬千瓦的電廠均衡發(fā)電，儲能輪需用鋼材150萬噸！另外要完成電能機械能的轉換，還需要一套復雜的電力電子裝置，因而飛輪儲能方法一直未能得到廣泛的應用。

　　近年來，飛輪儲能技術取得突破性進展是基于下述三項技術的飛速發(fā)展：一是高能永磁及高溫超導技術的出現(xiàn)；二是高強纖維復合材料的問世；三是電力電子技術的飛速發(fā)展。為進一步減少軸承損耗，人們曾夢想去掉軸承，用磁鐵將轉子懸浮起來，但試驗結果是一次次失敗。后來被一位英國學者從理論上闡明物體不可能被永磁全懸浮（Earnshaw定理），頗使試驗者心灰意冷。出乎意料的是物體全懸浮之夢卻在超導技術中得以實現(xiàn)，真像是大自然對探索者的慰藉。

　　…… ……

　　讓我們看一下里面的結構吧。

　　飛輪電池原理圖飛輪儲能技術是一種新興的電能存儲技術，它與超導儲能技術、燃料電池技術等一樣，都是近年來出現(xiàn)的有很大發(fā)展前景的儲能技術。雖然目前化學電池儲能技術已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，但是，化學電池儲能技術存在著諸如充放電次數(shù)的限制、對環(huán)境的污染嚴重以及對工作溫度要求高等問題。這樣就使新興的儲能技術越來越受到人們的重視。尤其是飛輪儲能技術，已經(jīng)開始越來越廣泛地應用于國內(nèi)外的許多行業(yè)中。

　　【詳情請參見：電動汽車的飛輪電池儲能技術】

　　六、電動汽車蓄電池無損傷快速充電

　　面對傳統(tǒng)燃油汽車尾氣排放造成的污染及其對石油資源的過度消耗所引發(fā)的環(huán)境與能源問題，電動汽車以其良好的環(huán)保、節(jié)能特性，成為當今國際汽車發(fā)展的潮流和熱點。目前世界上許多發(fā)達國家的政府、著名汽車廠商及相關行業(yè)科研機構都在致力于電動汽車技術的研究開發(fā)與應用推廣。

　　車載電動汽車充電器是電動汽車大規(guī)模商業(yè)化后不可缺少的組成部分，如何實現(xiàn)車載充電器對蓄電池快速無損傷充電是電動汽車投入市場前必須解決的關鍵技術之一。本文設計的充電器是一種加裝于電動汽車上的車載充電設備，通過對目前車載蓄電池的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景進行分析，以目前使用廣泛的閥控密封鉛酸電池為研究對象，在技術上采用目前較為先進又成熟的逆變技術，具有體積小、重量輕、效率高、調(diào)節(jié)范圍大等特點。同時從功能角度，它也適合鎳鎘、鎳氫，鋰離子等類型的動力蓄電池。因此，具有較大的實用價值。

　　車載鋰離子動力蓄電池組系統(tǒng)

　　【詳情請參見：電動汽車蓄電池無損傷快速充電】

　　七、細數(shù)全球十大最快電動車輛大比拼，究竟能跑多快？

　　今天，電子發(fā)燒友網(wǎng)為您盤點了十大最快的電動車輛。電動汽車究竟能跑多快？事實上他們可以快到超乎你想象。不僅僅是純電動賽車，還有電動摩托車、電動輪船、電動輕型四輪車、甚至吧臺椅移動小車都在挑戰(zhàn)這速度極限。

　　圖1 快速電動車輛的行駛能源由純電力供應。純電動車采用轉矩技術，不需要依賴離合器及換擋加速，這些優(yōu)勢使電動汽車風靡全球。電動車輛始終保持高速而不用不斷加速。這就是電動汽車為什么總能打破記錄的原因。

　　圖2電動競速摩托車在短程高速賽車的世界里，KillaCycle（由工程師比爾。杜比發(fā)明）一度成為王者。在２００８年的邦迪米勒高速車道上，比爾。杜比的妻子以174.05英里的時速狂飆了7.955秒。 2010年十月，車手麥克布利德乘坐“火箭號”以177英里的時速將記錄打破，“火箭號”是一款由肖恩公司和橘郡摩托車廠聯(lián)合定制的電動競速摩托。 9月，杜比和哈克遜將在猶他州的龐蒂克平原上駕駛一輛外形酷似雪茄的電動摩托車。

　　圖3 商用電動摩托有限的電池空間曾使商用電動摩托無法超越高速公路的速度極限。隨著更輕更高強度壓縮的電池制造技術的發(fā)展，商用電動摩托有機會實現(xiàn)突破。由自由電力自行車公司制造的EM5000號，裝配了磷酸鋰離子電池，可達55英里時速，零售價為5.500美元。Zero摩托公司的街頭旋風零型S號可達到67英里的時速，平均時速達到58英里，售價為1萬美元。

　　【詳情請參見：細數(shù)全球十大最快電動車輛大比拼，究竟能跑多快？】