1、    無線充電電動公交站臺設計    孟佳 汪小杰 郝保帥 賈文強 曹琳 吳君華摘要：在全球能源不斷呈現緊缺狀態，倡導積極使用清潔可替代能源的環境下，電動汽車便逐步成為是汽車行業進一步普及與發展的必然趨勢。從電動公交車興起的背景出發，提出了發展我國電動公交車、最大限度提高太陽能使用率的構想。本著節能的發展理念，設計出一款智能并且實用的無線充電電動公交車站臺，并結合最新的太陽能的技術，最大限度地利用新能源。關鍵詞：無線充電；公交車站設計；太陽能隨著科學技術和社會的持續發展，汽車已經逐漸成為日常的生活中必不可少的交通工具之一。然而，汽車的普及也使得石油污染

2、和環境污染愈漸嚴重。因而，人們的意見逐漸達成一致：認為完全符合“零污染”理念的電動汽車終將會是往后地面交通的一個最主要的發展趨勢。公共汽車作為各大城市最主要的公共交通工具，在交通運輸中起著非常重要的角色。據了解，南京2016年規劃在未來的5年內將中心城區的公交出行率由現在的20.1%增加到28%以上。電動公交是現階段社會發展的主流。太陽能是一種幾乎取之不盡、用之不竭的清潔自然再生能源，其進一步的開發和利用，有利于在不影響自然界的生態平衡的前提下，減少大氣的污染。而且，只要具備充足的陽光，我們就可以利用其能量創造價值。太陽能因其長久性、可再生性和無污染等優點而受到人們的青睞。此外，在現今的世界上

3、，可以加以利用的常規能源正不斷呈現減少的狀態，而與此同時，世界上的再生人口卻一直以較高的速度不斷增長。再加上科學技術迅猛發展的勢頭，相信在不久的未來，現存的能源轉換體系將不可避免地會產生巨大變革，煥然一新。此時，太陽能等一系列的新能源無疑將起到決定性的作用，會逐漸成為必不可少的動力源。所以，不斷開發出新的方法去充分利用太陽能量，將會是我國乃至世界長久以來始終堅持的目標。1.電動汽車充電技術近年來電動汽車逐漸興起，它在改善環境的同時，也給人類帶來了一大難題，即如何給電動汽車補充能量。電動車充電時間長，如果用新電池替換舊電池，或者是利用充電樁等用電纜進行充電的方式，則不能夠滿足及時、方便地補充電力

4、的需求。此外，關于新能源的汽車安全問題方面，最容易產生危險、問題的環節就是充電環節。在高電壓、大電流和電池過充等充電環境下，會非常容易致使電池的熱失控，最終引起燃燒。并且，雨天作業也存在很大的安全隱患。所謂的無線充電，是指通過非物理接觸的方式，最終來實現無線隔空傳輸電能。實現無線隔空傳輸電能最典型的一個方式是：通過電磁場或無線電波來傳輸能量。無線充電具有以下優勢：可減小車載蓄電池尺寸并節約了充電等待時間；充電系統無裸露，可避免接觸接觸損耗、摩擦電火花以及高壓觸電等危險適用于各種惡劣環境，便于實現自動化。2.無線充電電動公交站臺設計據調查發現，南京市的電動公交車在南京站，白馬公園站，邁皋橋站，長

5、途東站等大型公交終點站存在較長的候車時間，并且沒有充電行為，存在閑置浪費。現設計一款太陽能無線充電電動公交車站臺。2.1設計思路無線充電電動公交站臺設計思路如圖2.1所示。第一步：將公交站臺的頂棚用太陽能發電板替代，便于接收太陽光線從而充分利用太陽能發電儲存電能。由于頂棚面積較大，為太陽能發電板提供良好的布置空間，并且節省了原有的搭載材料。第二步：在公交站臺的后方放置儲電裝置，便于日后檢修和緊急充電。該電池既可以接收太陽能發電板轉換來的電能，又可以接收常規充電方式補充的電能，從而可以保證電池時刻處于可供電狀態，進而保證能連續不斷地為來往停靠的電動公交車補充能量。第三步：在電動公交車停靠的地面下

6、布置無線充電發射器，并與儲電裝置相連接。第四步：在每臺電動公交車底部布置接收線圈，并將線圈附在其底盤上，便于壓縮距離從而提高充電效率，接收線圈是很薄的線圈，對電動公交車整體結構的影響可以忽略不計。2.2基本結構無線充電裝置的基本結構如圖2.2所示。其中，無線充電裝置主要包括電磁感應、磁共振和微波式這三種。這三種非接觸式充電裝置的對比如圖2.3所示。由上述對比圖可知，電磁感應式傳輸功率大、效率高，但傳輸距離短；電磁共振式傳輸距離較遠、可實現一對多傳能，但輸出功率偏低；微波式傳輸距離遠，能量較大，但效率較低，且存在微波輻射安全性問題。所以，最后選擇的無線充電方式為電磁感應式。太陽能的發電方式主要包

7、括太陽能熱發電和太陽能光伏發電兩種。與以前的通過火力來發電的原理一樣，太陽能熱發電是通過汽輪機的運轉來驅動發電機，最終將轉動產生的機械能進一步轉換為電能。太陽能的熱量是利用聚光鏡片聚集太陽光，使其集中在一起，產生高溫。當把熱水或其他的物質加入其中時，就會產生水蒸汽以驅動渦輪最終驅動發電機。太陽能光伏發電的工作原理是：利用太陽光或其他的光照射在半導體的pn 結上所產生的光生伏打效應，使得pn 結兩邊產生光生電壓，將pn 結短路，最終產生電流。所以，太陽能光伏發電即通過光生伏打效應，將太陽光能直接轉化為電能，存儲在太陽電池中的發電技術。對著兩種發電方式進行對比分析，結果如圖2.4所示。綜合考慮后，

8、選擇太陽能光伏發電的發電方式。3.裝置模型3.1整體模型無線充電電動公交站臺整體模型如圖3.1所示。3.2內部元件無線充電電動公交站臺模型的各組成部分如圖3.2到圖3.6所示。4.方案優勢該設計方案具有以下的優勢：（1）太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，在公交站臺上設計太陽能發電技術可以盡最大程度的利用太陽能，從而減少源頭發電對環境的污染。（2）無線充電技術是一種新興的充電技術，具有充電效率高、安全性能好等優點，并且結構簡單、價格合理，逐漸被開發出來，尤其是在手機上的使用一度成為熱點。（3）太陽能無線充電電動公交車站臺作為電動公交車的”能量加油站”，結合了太陽能發電技術和無線充電技術，

9、和原有的常規充電方式相結合，利用碎片時間為電動公交車充電，實現了太陽能和時間的充分利用。5.結語在當今世界節能減排的大背景下，我們設計的太陽能無線充電電動公交車站臺，主要是利用電磁感應式的充電裝置，以及光伏太陽能發電的方法。該設計方案具有重要的意義：一方面可以使得太陽能能得到更加充分的利用，讓國家對不可再生能源的依賴得以降低；一方面太陽能是一種基本上可以達到零排放的標準清潔能源，相比將汽油作為燃料而言，它更適應減排這個主題；另一方面，盡管電動公交車的使用率越來越高，但是它的充電仍然是一大問題，而我們所設想的在公交站臺利用無線充電的方式給停靠站的公交車充電，可以充分利用公交車停留時間，并且可以做到充不動手，方式便捷。太陽能無線充電電動公交車站臺設計迎合了世界節能減排的主題，促進了電動公交車的發展，可以說必將成為未來汽車能源行列的一大趨勢。參考文獻：1孫冬琳.新能源汽車技術與應用發展淺析j.城市公用事業，2009，23（4）：36-38.2王琪，楊立權，韓東全.我國太陽能光伏發電發展現狀及前景j.農業與技術，2015，（35）23：168-170.3王文偉，畢榮華.電動汽車技術