无线充电在新能源汽车应用陈军

部门无线能量传输技术在新能源汽车应用奇瑞汽车股份有限公司陈军 博士2014.12部门一、概述二、电动汽车无线充电技术三、工程化需解决问题四、展望 目 录2022-8-22部门公司简介部门公司简介成立时间：2008年5月宗 旨：结合奇瑞汽车需求、紧跟先进汽车技术的发展方向；以掌握核心技术为己任，以产业化方向为主导，瞄准国家政策法规，预测世界汽 车技术走向；整合国内外智力资源；开展前瞻技术的预先研究和原创性研发。目 标：总体跟随，局部超越部门公司简介 奇瑞一代ANT(小蚂蚁)新能源概念车参加2012年北京车展科技部万钢部长参观概念车北京市郭金龙市长参观概念车概念车外形采用蚂蚁仿生学设计，融合“云技术”和“组合增程”两个理念，将新能源、互联网、云计算和物联网相结合。芜湖市委书记高登榜参观概念车安徽省常务副省长詹夏来参观概念车部门公司简介小蚂蚁二代概念车参加2013年上海车展多项新技术的开发、集成个性化调节技术车内灯光个性化调节车内空气质量调节驾驶习惯调节新型材料技术碳纤维车身生物复合材料内饰PC玻璃线控技术操纵杆控制SBW技术EMB技术无线充电技术大功率无线充电技术车载无线充电技术电动车门手势控制LED智能照明智能前照灯智能尾灯智能光环境车联网Telematics驾驶员状态监测车辆组合行驶部门一、概述1、社会和经济的影响“FUEL ECONOMY REGULATION CHINA”,BMW GROUP,06.03.2013随着全球能源危机和环保问题的日益紧迫，降低油耗成为汽车产业的重要命题；混合动力汽车、电动汽车等新能源汽车成为降低油耗的重要解决方案。部门政府对环境的要求直接推动各国对汽车工业的新要求8.9L/100km(212g/km)6.6L/100km(156g/km)4.3L/100km(102g/km)6.5L/100km(154g/km)5.0L/100km(120g/km)4.0L/100km(95g/km)7.0L/100km(166g/km)6.1L/100km(146g/km)4.9L/100km(117g/km)一、概述2、各市场碳排放和油耗法规部门一、概述3、汽车油耗法规及政策Feb 2012Feb 2012，McKinseyMcKinsey“Global Transportation Energy and Climate Roadmap”，ICCT，Nov.2012中国汽车标准体系主要以ECE（欧洲汽车法规）、FMVSS（美国联邦机动车安全标准）为基准制定；要实现2025年碳排放目标，新能源汽车是必然选择。部门一、概述4、法规及新能源激励法规特点技术激励罚款中国 企业平均油耗 按整车重量分级（p12)引入期（p13）新能源汽车激励 美国 企业平均油耗 按照车型Footprint 新能源激励（EV、PHEV、FCEV）未体现在CAFE法规中，仅在EPA标准中体现 加利福尼亚州强化“ZEV规定”空调Air Conditioning Improvement Credits Off-Cycle Credits（见附录）$55/mpg欧洲企业平均油耗整车重量引入期 phase in 新能源super-credits（50 g CO2/km）灵活燃料 E85 extra credits eco-innovations 95/g CO2新能源激励(2011年我国汽车企业平均燃料消耗量为7.5L/100km，要达到2020年5L/100km 的目标，2015年后需要平均每年下降6-7%，需要新能源汽车的助阵)EV和FCEV，PHEV（纯电动驱动模式综合工况续驶里程达到50公里及以上），综合工况燃料消耗量实际值按零计算，并按5倍数量计入核算基数之和；PHEV综合工况燃料消耗量实际值低于2.8L/100KM（含）的车型，按3倍数量计入核算基数之和；其他PHEV，按实际数量核算。部门5、奇瑞新能源汽车一、概述【2001年10月】承担十五863计划课题项目【2000年12月】成立电动汽车项目组【2003年6月】第一期863计划混动动力轿车、纯电动轿车通过验收【2004年11月】国际合作，研发混合动力【2007年10月】A5BSG 出租车示范【2008年4月】BSG/ISG服务奥运【2010年11月】QQ3EV批量销售【2005年6月】“国家节能环保汽车工程技术研究中心”成立【2009年3月】S18EV下线【2011年1月】10辆S18B中南海机要通信车交付，2013年5月份10辆S18电动车交付【2010年3月】燃料电池服务上海世博会【2012年12月】S15EV立项开发于2014年9月上市【2013年1月】272增程技术通过验证【2013年7月】A16EV立项开发【2014年3月】M16PHEV立项开发部门6、PHEV/EV优势PHEV/EV的发展，其关键技术之一充电技术。一、概述“Advanced Advanced vehicle can dominate the market by 2050vehicle can dominate the market by 2050.”DOEDOE从全球范围看，传统汽车的市场份额呈逐年下滑的趋势；在中短期内，PHEV的市场份额将获得较快增长，并且在2040年左右达到最大；在2030年前，BEV、FCV的市场份额将呈现极缓慢的增长趋势，之后将获得快速发展。部门n便利性差n安全性差一、概述7、目前充电方式存在的问题大大降低客户使用电动车的意愿！部门二、电动车无线充电技术1、技术主流及工作原理 Google 与 Plugless 合作在园区安装电动汽车无线充电设备。无线充电的优势：n 提高充电的便捷性，很容易实现全自动、免维护n 解决短时间、集中充电对电网的冲击问题n 降低电动汽车对电池的依赖性n 部门二、电动车无线充电技术1、技术主流及工作原理电场耦合式电场耦合式电波接收方式电波接收方式部门二、电动车无线充电技术1、技术主流及工作原理Powercast公司研制出可以将无线电波转化成直流电的接收装置，可在约1米范围内为不同电子装置的电 池充电。电波接收方式部门二、电动车无线充电技术1、技术主流及工作原理u电磁感应式（非接触感应式）电能传输电路的基本特征就是 原副边电路分离。u原边电路与副边电路之间有一段空隙，通过磁场耦合感应相联系。u由于磁芯存在较大气隙，系统构成的耦合关系属于松耦合，漏磁场较强u适合工作频率较低、传输距离较近的场合。电磁感应式部门二、电动车无线充电技术1、技术主流及工作原理日产魔方电动车雪铁龙电动车日本国土交通部电动大巴 电动车电磁感应式部门二、电动车无线充电技术1、技术主流及工作原理u由麻省理工学院（MIT）物理系、电 子工程、计算机科学系，以及军事奈米技术研究所（Institute for Soldier Nanotechnologies）的研究人员提出的。u系统采用两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，能量在两物体间交互，利用线圈及放置 两端的平板电容器，共同组成谐振电路，实现能量的无线传输。u利用磁场通过近场传输，辐射小，具有方向性。工作频率较高，适合中等距离传输。磁共振式部门二、电动车无线充电技术1、技术主流及工作原理收发线圈：半径300mm，高度200mm（以半径3mm的铜线缠绕5.25圈）；谐振频率：9.90MHz。传输效率：40%（距离2m）90%（距离1m）部门类型电磁感应方式磁共振方式电波接收方式电场耦合方式示意图可供电距离数mm20cm左右数cm数m数十cm数m（用于家中的终端）数mm数cm可供电力数W数KW数W数KW1W以下数W数百W电力利用效率7090%（剩余部分主要转换为热量）4060%（剩余部分转换为热量（磁场）和电波（电场）相当低（剩余部分转换为电波）6090%（剩余部分转换为热量）使用频率10KHz数百KHz数百KHz数十MHz中波微波数百KHz数MHz涉足企业WAMPFLER、昭和飞行机工业、韩国科学技术院、高通等高通、富士通、WiTricity等沃尔沃、三菱重工等丰桥技术科学大学、竹中工务店、村田制作所等二、电动车无线充电技术1、技术主流及工作原理主要参数比较部门电磁感应式 二、电动车无线充电技术2、奇瑞技术路线部门二、电动车无线充电技术2、奇瑞技术路线功能指标：u输入市电：220V，50Hz；u电网侧功率因数（额定负载）：98%；u电网侧输入功率：02.4千瓦；u电池组侧输出功率：02.2千瓦；u电网至电池组综合传输效率90%；u无线传输距离：20厘米；u发射、接收线圈尺寸：满足奇瑞电动汽车S18装车需要；u冷却方式：自然风冷；u连续工作时间：8小时；u正常工作温度：-4065；u存储温度：-4085。u过电压、过电流、过温度保护功能；u故障显示功能；部门二、电动车无线充电技术2、奇瑞技术路线部门功率、效率、距离、线圈面积之间的平衡n 线圈面积越大，距离越小，功率越大，效率越高；n 传输距离受汽车底盘高度限制，一般应在20-30cm；n 发射线圈面积受到底盘空间布置限制，一般应不超过80*80cm n 接收端的实际充电功率应不低于3KW 三、工程化需解决问题1、关键参数设定部门1）对人体、动物影响n人体长期接受电磁辐射是否对健康产生影响，目前没有可以参考的实验数据证明，一切只能推测；n无线充电辐射电磁波是否影响特定的病人如内植心脏起搏器、听力助听器等病人，还没有科学的试验验证；n充电过程中，动物进入发射与接收线圈之间，是否会造成危害。2）对车身影响电磁辐射、传导骚扰对整车一些特别的传感器、电子控制模块（TPMS、遥控钥匙）等的干扰，目前的EMC标准是否适合无线能量传输要求，需要探索。三、工程化需解决问题2、电磁辐射安全性部门三、工程化需解决问题3、信息交互发射端与整车通讯n 与车载端BMS系统无线信息交互，根据电池包电压、电流、温度等实时调整发射端功率。n 握手协议，避免非接收线圈的金属异物进入接收区域，引起发热等危险情况。n 接收、发射线圈重合度检测，提醒司机将车辆停放至最佳充电位置，以提高充电效率。n 与智能电网相连，解决自动计费、利用用电低谷时间充电等功能。部门一对一无线充电向一拖N充电方式演变四、展望1、一对N的充电模式部门静态充电变为动态充电：道路无线充电系统四、展望2、动态无线充电模式道路部门车车无线充电系统（车联网能源共享理念）四、展望2、动态无线充电模式车车部门微波传输（信息传输一样进行能量传输）四、展望3、基站模式充电部门n不必担心昂贵的动力电池给我们带来昂贵的电动车n不必担心续航里程不足n不必担心充电时间长 四、展望4、最终形式