无线供电一体化智能车-路系统

周　岱

上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 教授

王庆康

上海交通大学电子信息与电气工程学院 教授

杨　健

上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 研究员

王　曈

上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院

硕士研究生

黄海洋

上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 本科生

金克帆

哈尔滨工程大学船舶工程学院 本科生

1　概要描述

1.1　无线供电一体化智能车-路系统技术

车辆与道路是不可分割的整体。当今，仍处于车辆与道路分别设计、制造、运营和管理的模式。探讨交通工具与交通道路一体化无疑是一个富有生命力的崭新命题。

“无线供电一体化智能车–路系统”（Wireless Power Supply Intelligent Highway, WpsHighway）（见图1）体现了交通工具与道路的一体化，它包含智能电网技术、无线信息技术（互联网）、无线输电技术（电能发射热点技术、局域化磁耦合技术、电能无线局域化电磁驻波传输技术）、超级电容器技术、故障诊断技术等集成创新和原始创新。汽车受电方式采用“三步走”策略，即从传统有线充电，到汽车自带电池的无线充电，再到无电池无线供电。

1.2　无线供电一体化智能车-路系统的突破性或颠覆性

图1　无线供电一体化智能车-路系统示意图

（1）无线充电电动汽车。实现从固定物理地址（充电桩）的有线充电电动汽车，向区域道路内无线充电/供电电动汽车的转变。

（2）汽车移动态下的无线充电。实现从静止态无线充电向移动态下的高效大功率无线充电转变。首先，实现汽车静止状态下的高效、低辐射、合理间距的无线充电。其次，汽车行驶运动态下的无线充电，在城区、社区和典型道路上，建设无线充电热点覆盖区域（见图2），逐步扩大覆盖范围；同时进一步提高无线充电热点的充电效率，并通过相应的无线信息网络，实现车辆信息交换及充电费用缴纳。

图2　无线充电及信息热点覆盖过程示意图
（a）初设无线充电热点
（b）增加无线充电热点
（c）无线充电完全覆盖

（3）无线供电无电池电动汽车。无线充电区域在主要城区、社区全覆盖，建成“无线供电一体化智能车–路系统”，该系统持续性提供无线能源，可实现无线供电无电池电动汽车，替代基于电池的电动汽车，避免电池引起的环境污染；也克服了现有电动汽车电量有限且充电慢的缺点。

2　应用意义与前景

（1）车辆从“一体化智能车–路系统”获得电能作为动力来源，无须携带能源（电能、燃油），使用过程中零排放、无环境污染，符合节能减排、环境保护的国家战略，也避免了因电池生产、使用和报废的污染产生和汽车电池安全性问题，适用于具有较固定运行路线的公共交通和私家车交通。

（2）“碎片时间”利用（见图3），提高时间效率。在人们不使用或暂时不使用汽车的零星时间段，如停车场停车、交通十字路口临时停车等时段进行无线充电/供电。基于无线信息网络，进行“碎片化”的信息记录，为费用缴纳提供保障。

图3　利用“碎片时间”充电的示意图
（a）停车场无线充电
（b）交通路口快速无线充电

（3）“无线供电一体化智能车–路系统（WpsHighway）”使得交通工具与能源一体化。与互联网相结合，通过规模效应可实现共享经济的模式。人们不再拥有车辆，而是通过租赁的方式拥有车辆的使用权。通过互联网和大数据让陌生人之间进行车辆交接。从而大大提高车辆的使用率、减少了对停车场的需求，并从一定程度上缓解了交通拥堵的情况。