乘用車非接觸充電技術(shù)原理及應(yīng)用介紹

　　電動車的特點是能夠在家里及停車場接上電源線進行充電。但是，由于持續(xù)行駛距離問題，充電次數(shù)比汽油車加油更加頻繁，便利性因此有可能降低。而有望解決該問題的是利用電磁感應(yīng)等不用電線充電的“非接觸充電”方式。

　　不用電線就能進行充電方式被稱之為“非接觸充電”。在電動汽車及混合動力巴士中，已有部分車型開始采用非接觸充電，近來，在乘用車型的EV（電動汽車）中采用的可能性越來越高。

　　“非接觸充電”方式的巴士已于2008年2月在羽田機場、2009年10月在奈良分別進行了試行駛。充電方式采用了基于電磁感應(yīng)的方式。首先在巴士中采用非接觸充電的理由是，駕駛員駕駛技術(shù)高，能將車準確停到有送電線圈的位置。并且，運行路線確定，只需很少充電設(shè)施的設(shè)置成本。

　　而乘用車型EV方面，需要開發(fā)停車車位置有些偏差也能夠充電的技術(shù)，需要大范圍設(shè)置充電基礎(chǔ)設(shè)施。因此，業(yè)內(nèi)普遍認為在乘用車中采用非接觸充電還需要一段時間。

　　日產(chǎn)對非接觸充電系統(tǒng)的實用化表現(xiàn)最為積極。該公司正考慮在2013～2015年推出的第二代EV中采用。第二代EV之一是在2009年秋季東京車展上公開的概念車“LandGlider”（圖1）。設(shè)想在配置在車輛底板下面的受電部與配置在地面上的送電部之間傳輸電力，以實現(xiàn)非接觸充電。

圖1：日產(chǎn)汽車的“LandGlider” 在2009年秋季東京車展上公開的電動汽車概念車。設(shè)想支持非接觸充電?？紤]2013年前后實現(xiàn)實用化。

　　日產(chǎn)認為要在乘用車中普及非接觸充電，需要開發(fā)技術(shù)并降低成本。致力于非接觸充電的最主要理由是“EV在街上充電情況會增多”。

　　有些用戶以前開汽油車以每月1～2次的頻率進行加油即可，而換成EV每次開車都要充電。用戶每次充電都必須連接電源線，便利性隨之降低。“僅從現(xiàn)在的用電源線充電的方法來看，肯定有些用戶會感覺EV比汽油車麻煩”（日產(chǎn)汽車企劃與先進技術(shù)開發(fā)本部負責(zé)人人見義明），這種危機感使日產(chǎn)開始積極開發(fā)非接觸充電業(yè)務(wù)。

　　人見認為：“現(xiàn)在的EV尚未完全發(fā)揮出電氣特性。如果非接觸充電能夠達到實用化，便可明確顯示EV與汽油車的區(qū)別，能夠提高EV的附加值”。

　　正因為日產(chǎn)是最關(guān)注EV普及的廠商，所以對充電方式的多樣化態(tài)度積極。該公司將先于其他公司，將EV的生產(chǎn)規(guī)模由2010年的年產(chǎn)5萬輛擴大到2012年的年產(chǎn)20萬輛。預(yù)計2020年全球新車市場的1成將為EV所占據(jù)。

　　如果EV得到普及，估計在認為可以用電線充電的用戶以外，還會出現(xiàn)認為連接麻煩希望采用非接觸充電的用戶和希望采用電池更換式的用戶。預(yù)計日產(chǎn)正在開發(fā)的非接觸充電將在高級車型和配件中采用?！胺墙佑|充電設(shè)想面向不管成本多高都想使用的用戶。將由用戶負擔(dān)數(shù)萬日元至十幾萬日元的費用”（人見）。

　　按充電時間來劃分EV充電方式，可分為普通充電和快速充電兩種。日產(chǎn)的第二代EV設(shè)想普通充電用電線進行，快速充電使用非接觸充電系統(tǒng)。由于家庭中使用便宜的深夜電力，因此可以采用使用電線的普通充電。

　　而在街上補充充電需要短時間內(nèi)完成，因此可以使用快速充電。不過，如果短時間內(nèi)插拔電線，尤其在雨天等情況下，會感覺充電操作不方便。因此，快速充電也將準備非接觸式。

非接觸充電方式有三種

非接觸供電方式大致分為三種。①已應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品等的電磁感應(yīng)方式，②可向數(shù)米外供電的磁共振方式，③低成本的微波方式（表）。

電磁感應(yīng)是最接近實用化的方式，不過存在的問題是送電距離比較短，如果送電部與受電部的橫向偏差較大、傳輸效率就會下降。另外，用于快速充電時，還存在基礎(chǔ)設(shè)施方的送電設(shè)備耗費成本的問題。

　　而針對這兩個問題，開發(fā)出了能夠延長送電距離的磁共振方式和有望降低成本的微波方式。

　　日產(chǎn)正考慮采用電磁感應(yīng)方式。該公司在2009年7月舉行的先進技術(shù)說明會上公開了電磁感應(yīng)方式的非接觸充電系統(tǒng)（圖2）。系統(tǒng)是該公司與昭和飛行機工業(yè)合作開發(fā)的。充電能力因送電線圈和受電線圈的尺寸而異，不過用于乘用車的充電能力為1k～30kW左右。

圖2：配備非接觸充電系統(tǒng)的實驗車輛日產(chǎn)汽車2009年7月公開的非接觸充電系統(tǒng)。（a）原型車是2000年上市的電動汽車“Hypermini”。計劃在2013年推出的新一代EV中采用非接觸充電系統(tǒng)。非接觸充電系統(tǒng)是與昭和飛行機工業(yè)合作開發(fā)的。（b）送電部和受電部。