大学生方程式赛车无线充电技术的原型设计和评估

改善城市空气质量而需要降低交通运输业排放的CO2，因此低燃油消耗率和低排放的动力系统技术引起专家学者的广泛关注，环境友好型汽车如混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车正逐步迈入全球市场。然而，纯电动汽车还存在技术瓶颈，如电池储能有限导致车辆行驶里程较短以及充电基础设施建设落后。虽然纯电动汽车距离市场化还有一段距离，但纯电动汽车在赛车领域中的发展速度较快，充电式F1方程式赛车就是一个很好的例子。全球各地的大学组织了各种各样的汽车比赛，涵盖了混合动力、插电式混合动力、太阳能和纯电动汽车，这些比赛促进了汽车技术的发展和电动汽车的市场推广。提出一种基于方程式赛车用于纯电动汽车的无线充电技术，该充电技术不仅可以用于静态的无线充电，而且可用于行车中的动态充电，这意味着电池在车辆行驶过程中也可以充电。介绍了大学生方程式赛车的结构，并将赛车的驱动改为纯电驱动，并加装了电池系统，以研究动态车载无线充电系统。本文使用的样车是世界上唯一可以在行驶过程中充电的电动汽车。

从某个角度看，使用无线充电技术的电动汽车在一定程度上类似于混合动力电动汽车，两个系统都是用电机驱动车辆，且车辆运行中车载储能系统都能充电，不同点是无线充电电能传输系统从嵌入式功率轨道获得电能给电池充电，即无线电能传输系统直接利用来源于电网的电能，电池系统是备用的能量储存系统而不是作为全部的动力来源。无线电能传输系统由两个子系统组成：带有磁场发生器的电能供应系统和车载电能传感器系统。电能通过磁场里的谐振线圈传递能量，在电能供应子系统中能量转换器传送商业用电，也就是三相480V电源，频率在60Hz～20kHz之间，单相交变电流可达200A。产生的这个电流通过地下轨道传递，接收装置是一个谐振频率为20kHz的电感线圈，该线圈被安装在车辆上，当车辆运行时该装置即可收集产生的电能。

随着新型无线充电电动动力系统的出现，可以减小车辆电池系统的尺寸，但储能总量和行驶里程基本保持不变，本文介绍的动力系统是未来其它小型电动汽车无线充电技术的基础。无线充电技术的优化和动力系统的改进，使新一代概念车有望达到大学生方程式赛车性能标准。

刊名：International Journal of Automotive Technology（英）

刊期：2014年第7期

作者：I. S. SUH et al

编译：于立娇