电动汽车无线充电技术通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地而上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构，进而给车载储能设备供电，可使电动汽车搭载少量电池组，延长其续航里程，同时电能补给变更加安全、便捷。
电动汽车无线充电技术通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地而上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构，进而给车载储能设备供电，可使电动汽车搭载少量电池组，延长其续航里程，同时电能补给变更加安全、便捷。动态无线供电技术的主要参数指标有电能传输距离、功率、效率、藕合机构侧移适应能力、电磁兼容性等。因而，开发大功率、高效率、强侧移适应能力、低电磁辐射、成本适中的动态无线供电系统，成为国内外各大研究机构当前的主要研究热点。
背景
为了节约能源，减少环境污染，电动汽车受到了世界各国的大力推广。由于电池容量及充电基础设施等条件的限制，充电问题成为电动汽车发展过程中而临的最主要的瓶颈问题。由于无线充电技术可以解决传统传导式充电面临的接口限制、安全问题等而逐渐发展成为电动汽车充电的主要方式。然而，静态无线充电与有线充电同样存在着充电频繁、续航里程短、电池用量大且成本高昂等问题。特别是对于电动巴士一类的公交车辆，其连续续航能力格外重要。在这样的背景下，电动汽车动态无线充电技术应运而生，通过非接触的方式为行驶中的电动汽车实时地提供能量供给。
然而，随着研究的深入，许多关键问题与瓶颈需要解决，例如高性能磁耦合机构设计问题、电磁兼容问题、能量传输鲁棒控制问题等，这些问题的解决对于动态无线供电技术的发展具有指导性作用。低碳经济核心是新能源技术与节能减排技术的应用，电动汽车能够较好地解决机动车排放污染与能源短缺问题，是我国战略性新兴产业。作为电动汽车大规模推广应用的重要前提和基础，电动汽车充换电设施建设引起了各方广泛关注。新能源产业的发展，尤其纯电动汽车的快速增长，必然会对电动汽车的充电方式多样化和方便性提出更高的要求。无线充电技术作为一项新兴技术，商业化运作主要应用于手机、电脑、随身听等小功率设备的充电上，在电动汽车领域还是一个全新的概念。随着无线充电技术的成熟，电动汽车将是无线充电设备最具潜力的市场。
无线充电技术
无线充电技术引源于无线电力输送技术。无线电力传输也称无线能量传输或无线电能传输，主要通过电磁感应、电磁共振、射频、微波、激光等方式实现非接触式的电力传输。根据在空间实现无线电力传输供电距离的不同，可以把无线电力传输形式分为短程、中程和远程传输三大类。
（1）短程传输。通过电磁感应电力传输(ICPT)技术来实现，一般适用于小型便携式电子设备供电。ICPT 主要以磁场为媒介，利用可分离变压器耦合，通过初级和次级线圈感应产生电流，电磁场可以穿透一切非金属的物体，电能可以隔着很多非金属材料进行传输，从而将能量从传输端转移到接收端，实现无电气连接的电能传输。电磁感应传输功率大，能达几百千瓦，但电磁感应原理的应用受制于过短的供电端和受电端距离，传输距离上限是 10 cm 左右。
（2）中程传输。通过电磁耦合共振电力传输(ERPT)技术或射频电力传输(RFPT)技术实现，中程传输可为手机、MP3 等仪器提供无线电力传输。ERPT 技术主要是利用接收天线固有频率与发射场电磁频率相一致时引起电磁共振，发生强电磁耦合的工作原理，通过非辐射磁场实现电能的高效传输。电磁共振型与电磁感应型相比，采用的磁场要弱得多，传输功率可达几千瓦，能实现更长距离的传输，传输距离可达 3-4 m。RFPT 主要通过功率放大器发射射频信号，通过检波、高频整流后得到直流电，供负载使用。RFPT 距离较远，能达 10 m，但传输功率很小，为几毫瓦至百毫瓦。
（3）远程传输。通过微波电力传输(MPT)技术或激光电力传输(LPT)技术来实现。远程传输对于太空科技领域如人造卫星、航天器之间的能量传输以及新能源开发利用等有重要的战略意义。MPT 是将电能转化为微波，让微波经自由空间传送到目标位置，再经整流，转化成直流电能，提供给负载。微波电能传输适合应用于大范围、长距离且不易受环境影响的电能传输，如空间太阳能电站等。LPT 是利用激光可以携带大量的能量，用较小的发射功率实现较远距离的电能传输。激光方向性强、能量集中，不存在干扰通信卫星的风险，但障碍物会影响激光与接收装置之间的能量交换，射束能量在传输途中会部分丧失。
电动汽车动态无线充电技术国内外研究现状
国外研究现状
新西兰奥克兰大学、日本东京大学、美国橡树岭国家实验室、韩国高等科学技术学院(KAIST)等国外研究团队己经对电动汽车动态无线供电相关的技术难点以及关键问题展开了一系列研究，主要集中在系统建模方法、电能变换拓扑结构、电磁藕合机构优化设计和电磁屏蔽技术等方而。新西兰奥克兰大学与德国康稳公司合作研制出世界上第一台无线充电大巴，功率为 30 kW，同时也研制出 100 kW 无线供电列车样机，列车轨道长 400 m，KAIST 将采用动态无线充电技术的电动车称为在线电动车。2013 年位于龟尾市的两条电动公交线路投入运行，线路总长为 24 km，传输功率为 100 kW,效率为 850%。
美国橡树岭国家实验室针对电动车动态无线充电的藕合机构、传输特性、介质损耗、电磁辐射展开研究，其地而发射装置采用全桥逆变和串联的两个初级绕组，实验结果表明传输功率和效率受电动汽车位置影响较大。
日本东京大学提出基于直流/直流变换器的副边最大效率控制方法，通过原边等效阻抗实时在线估计藕合系数，利用前馈控制器改变 DC/DC 变换器输入占空比实现最大效率控制。
在轨道列车的无线供电技术方而，韩国铁道研究院(KRRI)对整个轨道列车无线供电系统进行了设计研究，并做出了功率 1 MW、轨道长 128 m 的实验装置。藕合机构采用发射端长直导轨，通过两个小 U 型磁芯增强藕合性能，由于轨道较长，电感较大，为减小电容电压应力，将电容分散在发射线圈中。
此外德国庞巴迪在电动汽车、有轨电车无线供电领域也处于较为领先的水平，由于商业化的原因，其相应的技术资料较少。
电动汽车动态无线充电技术关键问题
磁耦合机构设计与优化
现有的动态无线供电导轨大致分为以下几类:分立形式的连续单线圈结构、矩形长线圈型与双磁极型。有文献提出一种新型三相交流激励能量发射导轨及 Quadrature-type 接收端，消除了三相交流电源之间的交叉藕合并增加了能量拾取机构横向偏移容忍度。但是长线圈方案普遍存在路而施工而积大、功率密度低、轨道两侧磁场暴露水平高等不足。
KAIST 在奥克兰大学研究基础上在线圈中加入经过优化设计的磁芯结构，较奥克兰大学的解决方案提升了传输效率和传输距离，但是增加了设备成本。
2015 年 KAIST 研究人员针对沿行进方向存在耦合系数零点问题，提出了原边 dq 双相供电导轨结构。该结构虽然能够解决耦合系数零点问题，但由于采用原边电流相位检测双环控制，需要根据电能拾取机构空间移动位置，利用锁相环和直流斩波器实时控制 d 轴与 y 轴双供电导轨电流幅度与相位(二者相位差 90 度)。但控制环节过多，且额外引入的发射线圈、H 桥与直流斩波器又增加了功率损耗，导致的系统效率降低问题难以避免。
哈尔滨工业大学通过多年的研究，提出一种基于多初级绕组并联方式的电动汽车公路式动态无线充电方法，利用分段导轨实现对行驶中的电动汽车无线供电，此外对双极型导轨结构进行了进一步优化，大幅降低了磁芯用量。之后又提出桥臂连接型多相接收端电能拾取机构，消除功率零点对传输}h}能及稳定性的影响。多相拾取机构由平板磁芯与多个绕制方向相同的接收线圈构成，间隔的两个线圈同名端相连，分别构成两相接收线圈。通过自解耦原理优化两相线圈的尺寸、位置等参数消除交叉藕合，使两相线圈可以在任意位置同时工作互不影响，实现高效能量接收。
无线充电技术亟待解决的关键问题
高性能耦合机构设计问题
与单极性长线圈型导轨相比，双极供电导轨具有功率密度高、尺寸紧凑、侧移适应性强、对轨道两侧磁场暴露水平低等特点，且地而施工难度小、磁极磁芯用量少、施工成本低，适合大规模工程应用，但是双极性导轨磁场分布不均匀，存在藕合零点问题，造成能量传输不连续，不仅影响系统稳定性，还会降低能量传输功率与效率，还需要对其结构进行进一步优化设计，提升动态无线供电平均传输效率与平均传输功率。
能量传输鲁棒控制问题
双极型供电导轨动态无线供电系统中，由于藕合机构相对位置变化、分段导轨间磁场的不均匀分布、路基介质不同等多参数扰动的影响，能量传输处于快速非线性变化过程，如何提高系统稳定性，提升系统响应速度成为动态无线能量传输系统控制策略的研究目标。
电磁兼容问题
电磁兼容问题与能量传输的质量、对系统造成的电磁干扰、对人体造成的影响等方而息息相关，只有有效地解决电磁兼容问题才能保证系统安全、可靠、稳定的运行。可见，如何在最小限度影响系统效率的情况下，高效、可靠地保证系统的电磁兼容性成研究的主要内容。
能源供给方式及充电技术优缺点分析
传统电动汽车能源供给方式分类
电动汽车传统能源供给方式主要有电池更换、交流慢充和直流快充 3 种方式，均属于有线接触式充电。
(1)电池更换方式是用充满电的电池组更换车辆上能量接近耗尽的电池组，一般在 10 min 以内即可完成。该方式可有效解决续驶里程不足问题，同时通过对电池组的集中充电和专业维护以及梯次利用，延长电池寿命，提高电动汽车经济性。对于用户而言，可以买车不买电池，降低了一次性购买成本。此外更换电池方式可充分利用低谷电价优势，降低充电成本。但由于电池组较重，更换电池的专业化要求较强，需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护，如何实现电池箱的标准化及电池快速更换的实用化是此模式普及的关键所在。
(2)交流慢充方式由交流充电桩提供电能，车载充电机完成交直流变换，充电功率一般不大，充电时间通常为 5-8 h。该方式充电电流较小，可降低电池在充电过程中的发热量，提高充电效率和延长电池的使用寿命，但其问题是充电时间过长。
(3)直流快充方式由非车载充电机完成交直流变换，充电功率较大，通常情况下常规充电时间在 3-4 h 左右;也可提供 20 min -2h 之内。以较大电流提供快速充电，一般充电电流为 150 -400 A。经常性大电流快速充电会大大缩短电池使用寿命，对充电接头的规格、充电设施的容量也提出了更高的要求。另外，快速充电引起的大电流变化将对电网造成冲击，引起公共电网电压波动，大功率充电机产生的大量谐波，也会影响公共电网的电能质量。
