摘要：伴隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，特斯拉model3等一大批電動(dòng)汽車(chē)的問(wèn)世，無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)等等的發(fā)展，帶動(dòng)了一大批相關(guān)及非相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新，本文旨在構(gòu)思一種無(wú)線(xiàn)充電小汽車(chē)，使它既能邊充電又能邊移動(dòng)的。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)充電;法拉第超級(jí)電容;循跡系統(tǒng)

一、概述背景

在當(dāng)前市面上，許多手機(jī)無(wú)線(xiàn)充電器流行了起來(lái)，擺脫了有線(xiàn)充電的束縛的過(guò)程。當(dāng)然，其不足之處就是無(wú)線(xiàn)充電的距離十分有限，且充電速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及有線(xiàn)充電。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提升和國(guó)家強(qiáng)有力的支持，新能源汽車(chē)便如雨后春筍般開(kāi)始興起，電動(dòng)汽車(chē)逐漸開(kāi)始投入市場(chǎng)，隨之而來(lái)的是對(duì)無(wú)線(xiàn)充電汽車(chē)的創(chuàng)新與應(yīng)用的重視，并且還有對(duì)舒適性的追求。當(dāng)然無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的發(fā)展也有很長(zhǎng)的歷史，從尼古拉特斯拉做的無(wú)線(xiàn)輸電實(shí)驗(yàn)，即在初始線(xiàn)圈上通過(guò)一定的交變電流，次機(jī)線(xiàn)圈就能產(chǎn)生一定的電流。再到后來(lái)的發(fā)射一定的電磁波，使充電設(shè)備接收電磁波且發(fā)生共振，最終達(dá)到充電的效果，且距離上實(shí)現(xiàn)了較大的突破，這為以后的無(wú)線(xiàn)充電汽車(chē)提供了一定的參考。當(dāng)然，人們還提出了一種構(gòu)想，就是利用無(wú)線(xiàn)電波具有能量這一構(gòu)想，可以制作無(wú)線(xiàn)充電充電裝置。以目前技術(shù)來(lái)講，無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)既有大功率也有小功率的，諧振式無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)往往是大功率的，電磁感應(yīng)式往往是小功率的。

二、動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)充電小車(chē)的構(gòu)思

我們構(gòu)思一種動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，即是在道路上放置多個(gè)無(wú)線(xiàn)充電裝置，使它能夠邊行駛邊獲取能量，并且利用超級(jí)法拉第電容進(jìn)行儲(chǔ)能，后續(xù)我們可以改裝成固態(tài)電池，并且利用電機(jī)帶動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)，在利用循跡系統(tǒng)進(jìn)行尋路的時(shí)候，加以繼電器進(jìn)行控制，組裝在一起就形成了完整的動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)充電小車(chē)。此車(chē)包括車(chē)身系統(tǒng)模塊，無(wú)線(xiàn)充電模塊，電池模塊，循跡模塊，驅(qū)動(dòng)模塊。

1.電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

在一組完全具有行駛能力的電車(chē)，往往都是采取了電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 而電機(jī)的種類(lèi)也有很多，就像市面上常見(jiàn)的三缸四缸六缸八缸發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)就猶如該車(chē)的靈魂，電機(jī)的選擇對(duì)于該車(chē)具有很重要的意義，因此我們要著重考慮一下電機(jī)的選擇。我們不妨討論一下電機(jī)的功率，功率不僅影響了電機(jī)的效率，還會(huì)帶給消費(fèi)者不同的駕駛體驗(yàn)，通俗易懂點(diǎn)就好比自己的1.5L與別人家EA888，當(dāng)然在消耗燃油方面上也具有小小的差異，以model3為例，永磁同步電機(jī)的配置，是目前絕多數(shù)廠(chǎng)家的選擇，該款電機(jī)具有扭矩大并且直接影響著電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)輸出響應(yīng)，在以后的發(fā)展當(dāng)中，電機(jī)的革命將會(huì)是電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的革命。

2. 無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)

當(dāng)然，一輛小車(chē)行駛的效率跟其無(wú)線(xiàn)充電效率往往具有很大關(guān)系，其最主要的就是傳輸功率與傳輸效率，當(dāng)前市面上有很多的無(wú)線(xiàn)充電方法 ，比如常見(jiàn)的電磁感應(yīng)方式，我們都知道當(dāng)前市面上常見(jiàn)的某米某為其自家手機(jī)無(wú)線(xiàn)充電都是采用此方法，可見(jiàn)其傳輸功率比較低，但是傳輸效率比較高，并且我們都不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們稍微移動(dòng)手機(jī)時(shí)，其輸電便會(huì)斷開(kāi)，由此可見(jiàn)，輸電距離也是十分有限，因此電磁感應(yīng)方式明顯不能滿(mǎn)足我們邊行駛邊充電的設(shè)計(jì)需求。電磁共振方式傳輸能量的原理就是發(fā)射與接收能量的裝置調(diào)節(jié)其頻率相同，其大概傳輸功率在數(shù)千瓦左右，但是充電效率較低，目前在市面上比較常見(jiàn)的就是電動(dòng)汽車(chē)了，當(dāng)然采用這種無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的方法在以后的社會(huì)當(dāng)中肯定要被更替，下面就是電場(chǎng)耦合與無(wú)線(xiàn)電波方式進(jìn)行充電了，其功率都是比較小?，F(xiàn)在市面上做的比較成熟的公司像西門(mén)子，宇通等等，且生產(chǎn)出的無(wú)線(xiàn)充電汽車(chē)并沒(méi)有投入市場(chǎng)，且都在進(jìn)行研發(fā)與測(cè)試，其實(shí)對(duì)于無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)來(lái)講，其市場(chǎng)價(jià)值是潛在的，隨著市場(chǎng)的需求，其難題也都會(huì)被一一解決，對(duì)于我們現(xiàn)代人來(lái)講，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在行動(dòng)著，便攜式正是剛需的。

3儲(chǔ)能

在無(wú)線(xiàn)充電的同時(shí)，其儲(chǔ)能是較為重要的，隨著科技的發(fā)展，我們都知道鉛蓄電池，鋰電池，固態(tài)電池，但很少有人能夠知道超級(jí)法拉第電容還具有高儲(chǔ)能的特點(diǎn)，但是市面上很少有廠(chǎng)家采用電容進(jìn)行儲(chǔ)能的，由此我要為大家普及一下超級(jí)法拉第電容器的特點(diǎn)，像在寒冷的北方，蓄電池往往很容易被凍傷，而超級(jí)法拉第電容器就不會(huì)受此限制，我們都知道在汽車(chē)加速的時(shí)候會(huì)使用大電流，大電流充放電會(huì)對(duì)電池造成影響，而超級(jí)法拉第電容就不會(huì)受此影響，電容器其能量密度往往較大，比較適合大電流充放電，因此超級(jí)法拉第電容就是個(gè)很好的選擇。在目前的市面上，多數(shù)廠(chǎng)商更青睞于固態(tài)電池，對(duì)于固態(tài)電池來(lái)講，其高規(guī)格能量密度的特性在以后的市場(chǎng)中會(huì)逐漸取代鋰離子電池，對(duì)于固態(tài)電池的發(fā)展，也將會(huì)是個(gè)挑戰(zhàn)，當(dāng)然，我們既然選擇了無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，且實(shí)施邊行駛邊充電的特點(diǎn)，則超電容就是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

4循跡系統(tǒng)裝置

下面講的就是控制小車(chē)的前進(jìn)方向了，我們?cè)谌粘Ｉ钪?，我們都以人為控制電?dòng)助力方向盤(pán)從而調(diào)節(jié)方向，最主要的就是人為的控制，為了給出行更佳的體驗(yàn)，我們?cè)O(shè)想在道路上讓車(chē)輛自動(dòng)駕駛，在最后目的地處再加以人工干預(yù)，我們便要利用更先進(jìn)的循跡裝置，并且根據(jù)道路的鋪設(shè)，進(jìn)而控制且最終達(dá)到目的地的效果。目前5G時(shí)代的來(lái)臨，對(duì)于循跡系統(tǒng)裝置來(lái)說(shuō)是一次很好的機(jī)遇，循跡系統(tǒng)的調(diào)試與測(cè)試直接影響著乘客的舒適性，如果好的循跡系統(tǒng)，可能就會(huì)替代紅綠燈，并且?guī)?dòng)無(wú)線(xiàn)充電汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)步與創(chuàng)新。

總語(yǔ)：

最后，這款動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)充電汽車(chē)的核心思想就是，在借用無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)條件下，在道路兩旁或路基下面安裝無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)，用來(lái)給予在道路上行駛的車(chē)輛動(dòng)能，正如前文所說(shuō)，我們可以利用高效率電機(jī)傳輸動(dòng)力，在效率與安全中找到平衡點(diǎn)，并且在5G時(shí)代技術(shù)的加持下，制造一款可實(shí)施度高的無(wú)線(xiàn)動(dòng)態(tài)充電小車(chē)的構(gòu)想，將會(huì)對(duì)以后的生活具有跨時(shí)代的意義，我們都知道在物理界中，真正具有社會(huì)價(jià)值的便是使物理走向社會(huì)，使物理走向生活。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：曹晨陽(yáng)，男，生于99年05月，漢族，河南項(xiàng)城人，渤海大學(xué)，本科在讀。

基金項(xiàng)目：本文系渤海大學(xué)2019年度大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201910167099