摘要: 随着煤、石油、天然气等石化能源的不断消耗和对环境污染的不断加剧，电动汽车成为汽车行业的重要发展方向。随着电动汽车的快速增长，必然会对其充电模式的方式和便捷性提出更高的要求。本文针对新能源汽车无线充电的环境现状, 分析了新能源汽车无线充电产生的噪声及电磁场污染成因以及特点, 对环境的正效益做出预测，提出了电磁防范措施。
关键词: 无线充电；工频电磁场；正效应
1.背景
在传统的石化能源不断消耗，对环境污染的不断加剧，产生的能源危机和温室效应导致的气候变暖的双重挑战下，电动汽车成为发展低碳经济、落实节能减排政策的重要途径。电动汽车作为一种新型交通工具，是缓解传统石化能源紧张，大气污染严重的重要手段。目前电动汽车的充电方式主要以充电站、充电桩或更换电池的方式。
充电站或充电桩的建设速度无法跟上电动汽车的日益增长的需求，成为电动汽车快速发展的制约因素。因此电动汽车无线充电提上日程，作为电动汽车普及过程中的关键环节无线充电处于初步阶段。电动汽车无线充电方式相比于传统的有线的充电方式具有一定的优势：无线充电方式为非接触式，免维护、无机械磨损，更干净便捷，更能适应恶劣环境；充电及充电设施智能管理，无需专门的人工操作；无需建设专用的充电站，只需利用现有的停车场，更节省城市空间，因此无线充电技术已经成为电动汽车产业的热点。
2.无线充电原理
无线充电技术是使用无线感应的方式对电动汽车动力电池进行充电的技术。无线充电设施分为两个部分，一个是安装在道路路基里的发射端电路，一部分是安装在电动汽车底盘捏的接收端电路，发射端电路将工频交流电调制成高频电磁场，接收端电路和发射端同频、谐振的方式感应发射端电路周围交变电磁场的能量，以交变电压的形式送入电动汽车充电机进行处理，车载充电机把交变电压转换成直流电压后给动力电池充电[1-2]。
无线充电系统通过非接触的电磁感应方式进行无线电能传输，车辆在充电停车位停泊后，自动接入本地通信网络，建立起地面系统和车载系统的通路连接，实现无线充电。司机可在车载PAD上一键充电，并可查看实时信息。
电磁感应方式的无线电能传输，基于电磁感应原理，利用原、副边分离的变压器，在较近距离条件下进行无线电能传输。原边线圈（发射线圈）埋设在地面下，副边线圈（接收线圈）设置在车辆底盘下，原副边线圈通过气隙实现电磁耦合，进行电能传输。输入原边线圈的电流为高频电流，其额定频率为40 kHz。按照安培定则，原边线圈产生与电流频率一致的交变磁场。根据电磁感应定律，该交变磁场在副边线圈产生感应电流，感应电流的频率与交变磁场频率一致。该电流通过车载整流模块（功率拾取控制模块）整流变成直流，在电池管理系统（BMS）的控制下，对车载电池进行充电。
3.环境影响分析
3.1 声环境影响分析
噪声来源主要为控制柜内的散热风扇和冷源柜中18W功率的电机，均选用噪声较小的散热风扇和电机，噪声源强较小，噪声源强在47-53 dB（A）之间，对声环境影响较小。通过监测，在无线充电运行时，控制柜外侧昼间等效连续A声级分别为52.1dB（A），较未充电时增大0.2dB（A）；夜间等效连续A声级分别为48.7dB（A），较未充电时增大0.5dB（A），可见无线充电运行时导致的噪声增量较小。
3.1 工频电磁场环境影响分析
对充电位工作时控制柜整流逆变装置、车载侧整流逆变装置420MHz-6GHz选频电场以及正常充电工作频率（40kHz）下的电场强度、磁感应强度进行了监测。
监测点包括：①420MHz-6GHz选频电场：为了解无线充电项目工作时整流逆变装置在高频段的电磁环境影响，本次监测在控制柜整流逆变装置处设置了1个点位（a监测点）、充电时车载侧整流逆变装置处设置了1个点位（b监测点）。②工作频率电磁场测定：为了解无线充电项目在充电工作频率（40kHz）的电磁环境影响，监测在充电位充电工作时公交车外东、南、西、北四个方向上布设了衰减断面点位，共计有37个点位（1-27#、29-38#监测点），同时在公交车内充电盖板附近布设了7个点位（39#-45#监测点）。
选频电场：充电位充电工作时在控制柜整流逆变装置和车载侧整流逆变装置处监测420MHz-6GHz选频电场，分别在2.4GHz测得峰值2.8×10-1V/m、5 GHz测得峰值3.0×10-1V/m。通过《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014）可知，高频段电场峰值满足标准控制限值。
充电工作频率（40kHz）电场强度：本次监测38个车外点位的电场强度在5.32×10-2V/m至1.055V/m 之间，最大值出现在充电盖板中心点西侧1.5m处。本次监测7个车内点位的电场强度在5.84×10-2V/m至2.904×10-1V/m 之间，最大值出现在车内车载充电线圈中心西侧0.5m处。
充电工作频率（40kHz）磁感应强度：本次监测38个车外点位的磁感应强度在4.32×10-3μT至2.8076×10-1μT之间，最大值出现在充电盖板中心点东侧1.5m处。本次监测7个车内点位的磁感应强度在4.442×10-2μT至2.8102×10-1μT之间，最大值出现在车内车载充电线圈中心西侧0.5m处。
由此可知，所有点位在充电工作频率（40kHz）的电场强度和磁感应强度分别满足70V/m和0.3μT的评价标准。
充电位充电工作时，在控制柜整流逆变装置和车载侧整流逆变装置处监测420MHz-6GHz选频电场，分别在2.4GHz测得峰值2.8×10-1V/m、5 GHz测得峰值3.0×10-1V/m。通过《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）可知，两处整流逆变装置产生的高频段电场峰值满足标准控制限值。
采取的电磁防范措施有：工程设计中使充电线圈集中在相对较小的范围内以减小电磁影响范围；将充电工作时的功率控制在≤20kW，降低电磁场对环境的影响。无线充电技术已经成为电动汽车产业的发展热点，也电动汽车新的重大市场机会。无线充电技术可整合电动汽车上下游资源，从而完善产业链，丰富产业链上下游，实现电动汽车无线充电的产业化，促进我国电动汽车产业的飞跃发展。
5.结论
新能源汽车无线充电位充电产生的电场强度、磁感应强度对周边电磁环境影响很小；产生的噪声值很小，产生的环境影响属于可接受范围。加上无线充电的经济、环境正效益，无线充电技术具有重要的价值。
参考文献
[1]高大威.电动汽车无线充电技术的研究进展[J].汽车安全与节能学报，2015-4.
[2]朱春波.电动汽车动态无线充电关键技术研究进展[J].电力系统自动化，2017-1.