节能基础知识精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇节能基础知识，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：节能；家电；能效标识

中图分类号：TU241 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 08-0000-01

在农村，随着国家改革开放和农村各项优惠政策的进一步落实，群众家庭经济收入有了显著的增长，农民对家电的购买力逐年增加，许多家电企业和商家都不约而同的进行战略调整，纷纷抢占农村市场销售高地。目前我们国家对家电产品的生产厂家监管非常严格，伪劣、低效的家电产品基本都被挡在了正规商店门外。而面对花样翻新、眼花缭乱的众多家电产品面前着实让农民失去自己对优劣产品的判断力，他们在对家电产品进行选择时往往被商家的宣传广告所左右。同类家电产品的基本功能都基本一样，而被公认的衡量家电产品好坏的一个重要指标是家电产品是否能够更环保和高效节能，节能降耗是国家对电子产品一个硬性的要求。因此有必要在农村中推广和普及家电环保和节能知识，教会他们认识家电产品上的能效标识，让他们购买到合适的电子家电产品。

每个家电产品的能效标识上除了包含生产者和产品的基本信息外，还包括产品能效比、输入功率等信息。

目前，能效等级主要分为1、2、3、4、5五个等级：

1级代表达到国际先进水平，能耗最低、最节能；

2级代表比较节能；

3级代表产品的能源效率为我国市场的平均水平；

4级代表能源效率低于市场平均水平；

5级则是市场准入指标，低于该等级的产品不允许生产和销售。

例如：冰箱的能效标识还包括耗电量和容积等信息，冰箱能效比越高，在制冷量相等时节省的电能就越多，洗衣机能效等级也分为5级，与冰箱和空调一样，等级越高产品越节能。对于洗衣机，能效标识的内容则包括了耗电量、用水量、洗净比、洗涤容量、噪音等因素。其中洗净比指的是洗衣机的洗净程度。如果一台洗衣机的洗净比为0.7，则表明这台洗衣机可以在70%的程度上洗净衣物。但购买家电产品时也不能迷信节能标志，虽然有了节能标识，那只是让消费者在选购的时候多了一个很重要的选择标准，带有节能标识的产品不能代表就是合适的产品，还要考虑其他的影响因素，如果买了超过所需求的高效节能电器，反而是一种浪费。节能标志对于消费者来说，是作为一个比较不同品牌产品的参数，在价位相同的情况下，能效比越高的产品一般就越好。因此在购买家电产品时必须综合考虑各种因素的存在。

在用电器上除了贴有该电器的能效标识之外，铭牌上还标有一个重要的指标：额定电压和额定功率。在购买电器时一定要根据电器的实际用途，决定购买怎样的电器，例如：在购买空调设备时一定要明确是安装在什么地方，影响面积大小来决定。根据科学推算和实际安装经验，功率较小的空调有小1匹和1匹，这类产品适合在10平方米以下的房间；对于10-18平方米空间来说，1匹空调的制冷制热稍微有些吃力，大多数情况下需要大1匹或者1.5匹的产品；中小户型的客厅、大户型的起居室和主卧室套间的面积基本上在18-25平方米之间，对应可以选择1.5匹到2匹的空调；适合25-35平方米有2匹-小2.5匹空；适合35-45平方米：2.5匹-3匹空调；适合45平方米以上有3匹以上空调，一般来说南方农村地区对空调机的选择都是以单冷机为主。如果事先没有足够的考量和设计将会造成“大牛拉小车或小牛拉大车”现象出现，既没有达到预期要求理想的效果也很容易造成资源的浪费。额定功率是指用电器在额定电压状态下所消耗的最大功率，额定功率越大，表示在满负荷相同时间内消耗的电量越多。例如额定电压为220伏额定功率是100瓦“220V 100W”的电灯泡正常情况下一小时的耗电量为：

W=pt=0.1千瓦×1小时=0.1度（1千瓦・小时=1度电）

节能家电标识的一点知识：

一、认证机构

我国在1998年10月成立了专门认定节能产品的机构――中国节能产品认证中心（简称CECP），CECP有一系列标准来判别某产品是否属于节能产品。

其认证范围是节能、节水和环保产品。中心成立后，经过一段时间的准备，从1999年4月开始，首先从家用电冰箱入手，正式开展了节能认证工作。

CECP目前受理家用电冰箱、微波炉、电热水器、电饭煲、座便器、电视机、电力省电装置等18类产品的节能产品认证工作，以后还将进一步开展洗衣机的节能节水认证。

二、认证标识

目前我国市场上有2种标识可以帮助消费者进行选择，其一是由CECP认定公布的中国节能认证标识，另一个就是欧洲能效等级标识。这些不同的标准也反映出我国节能产品发展的进程，随着科技进步，节能水平在不断提升，也带动了标准的升级。

（一）中国节能认证标识

带有蓝色的“节”字，表明该产品已经通过了中国节能认证。这项认证在1999年刚开始进行，经过这几年的努力，目前大多数家电都能够达到这个指标。

（二）欧洲能效等级标识

欧盟家电能效等级为A到G共7个等级，电冰箱、电冰柜能源标签引入A+和A++两个等级，对家用洗衣机的能效标签引入A+等级。新引入的A+等级耗电量将比同类产品节电58%以上，A++等级耗电量比同类产品节电70%以上。

参考文献：

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1. 评讲时应该以那个阶段没有复习的内容作为重点来评讲

如我复习力学这部分内容时，学生做的练习中有电学知识内容时，我就着重讲电学，避免学生遗忘。

2. 按照三轮复习方法，制定好电学复习计划

第一轮复习着眼于把基础知识讲透、讲细，帮助学生牢固掌握知识点，把一些重难点知识，通过比较辨析加深理解，指导学生科学的学习方法，教育学生正确的解题方法。

第二轮复习主要是通过几个专题进行训练，培养学生静电分析能力，电路连接及分析故障的能力，解决简单的串并联电路的计算能力，设计实验、正确选择两表量程、正确读数、记录数据、画U—I图像、分析得出结论等的能力，并结合填空、选择、作图、计算、实验五个题型进行专题复习，对大板块重难点知识、考试常见误区作讲解、理顺线索，对中考题型综述解题思路、技巧，每个专题精心配备针对性强的中考试题，以达到提高学生分析、概括、综合、表述能力的目的。

第三轮复习教师要正确预测中考试题的走向，精心选择试题，通过科学的模拟测试，使学生把所学的知识转化为中考所需的能力，并帮助学生查缺补漏。

3. 夯实基础知识

从近年来的中考题来看，能力的考核与基础知识是紧密联系的，因为基础知识的强化是提高能力的前提。有了扎实的基础知识，才能以不变应万变；没有扎实的基础知识，能力的培养变成了空中楼阁。因此我们要参照“物理教学的基本要求”，把主要精力用于使学生深入理解基本物理概念和规律方面，突破重点，形成有机的知识结构，提高分析解决问题的基本能力。在复习中不让学生做偏题和怪题，而是以教材为准，必考的知识点进行全面梳理，归纳整理考点，不能让学生在知识点上存在盲点，因为近年来的中考题很注意考察教师认为不重要、容易忽略的知识点。

在复习中，教师要时常改变复习方法，避免学生出现刺激疲劳。如我在复习“摩擦起电”的原因时，做了一个游戏：让一个力气大和一个力气小的学生上讲台抢对方身上的小东西，小东西相当于电子，最后力气大的抢了力气小的小东西。通过这个游戏让学生明白是由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同，束缚电子本领强的容易得到电子，它因有多余电子而带上负电，这样既活跃了课堂气氛又强化了学生对知识点的理解等。 转贴于

在复习中要面向全体学生，要注意指导学生的学习方法，要尽可能让学生参与，所以复习时教师要求学生动脑想、动手写、动眼看、动耳听、动嘴回答问题。每一种专题由浅入深，循序渐进，对于学生容易混淆的知识，教师应用对比法重点加以区别，并及时归纳总结。如探究欧姆定律实验，电阻一定，探究电流与电压的关系时，滑动变阻器的作用是改变定值电阻的电压，以便找出电流随电压变化的规律；而探究电流与电阻的关系时，滑动变阻器的作用则是控制电压不变等。

4. 培养独立解决问题的能力

中考物理试题中有一些是在常规题的基础上通过改变物理情景、设问角度，以及相关联问题的组合编制的。有的学生常不管问题的要求与条件，想当然照搬公式，套用做过的习题模式，造成解题思路方向错误；有的学生认为自己独立处理问题的能力较差是因为难题做得太少，于是花大力气去攻难题，可在考试中一旦遇到自己没有见过的“生题”，脑子里记住的各种题型与解法与不熟悉的物理情景对不上号，就没有了办法。因此，在复习中要指导学生不要滥做习题，一定要挤出时间去思考揣摩、归类，注意同类问题间的细微差别，同时还要善于总结分析解决物理问题的思路和方法。

5. 关注教材变化，关注学生实际生活，关注现代科技的发展

教科版本教材与沪科版本教材相比，知识更全面，系统性更强，对学生的要求也更高。在复习中我建议教师要关注一下新旧教材的差异，如旧教材没有讲到电磁波的两大功能，而新教材用了大量的篇幅讲电磁波的信息功能。物理知识与我们的生活、社会、科技发展是密不可分的，学以致用是学习物理的基本原则，也是检验学习效果的有效手段。因此在复习中要指导学生注重理论联系实际，在夯实了基础知识的前提条件下，也要多渠道、多方面地去吸收和了解有关信息，关注社会和生存的环境，了解最新科技成就，教师更要关注现代科技知识和近代物理知识，并渗透给学生，还要结合一些生活、生产和科学事件中的有关问题，选编习题，让学生综合应用所学知识去分析、去解决，从而提高学生独立解决实际问题的能力。

6. 注重实验的探究过程

从近年来的考题来看，每年电学部分考分在12分左右，考查了学生画电路图、连实物图、量程选择、正确读数、滑动变阻器的阻值范围、处理实验数据等，总之，考查了实验的过程和实验方法的理解，学生只有亲身经历科学探究的过程，才具有真正分析解决实际问题的能力。由于中考对学生实验能力的要求越来越高，而学生失分又比较严重，这就要求教师在复习中要切实注重学生观察能力、动手能力的培养，对几个重点的电学实验要进行对比性操作练习，对易混淆的地方做重点区分，并加强实验操作题的练习和指导。

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关键词：智能电网 分布式网络 云计算 近场通信 对等网

0 引言

2009年初，我国国家电网启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等项目的研究。4月15日华北电网向社会公布了智能电网规划。5月21日在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式宣布将建设“坚强的智能电网”。至此，我国的智能电网建设步入了正式的发展时期。[1-3]

本文将把重点放置在智能电网信息化建设中的信息和通信部分，这一部分是智能电网和核心和灵魂所在，也是与其他电网系统的重要区别之处。

1 现有的智能电网方案和网络技术

1.1 SmartMeter系统

SmartMeter系统是世界领先的智能电网解决方案提供者SmartSynch公司的核心产品。这个系统基于IP协议接入和处理电网计量仪器信息，对电网进行控制，向企业和用户提供电网监控服务。

目前许多智能电网的技术方案都涉及到对电网的物理结构做出较大改变，这些过于理想化的模型很难应用于实际的大规模部署中，因此，尽量保持现有电网的物理结构对于设计智能电网系统来说是十分重要的[4]。

1.2 分布式网络技术

所谓分布式网络，顾名思义，即网络中各个节点并非集中在一起，而是分散在网络各处。这里的节点可以是物理上的节点，即主机，传感器和具有联网功能的各类终端设备，当然也可以是逻辑上的概念，即应用程序或者协议驱动等。在分布式网络中，对等节点可以直接相互通信，并不需要服务器进行中转，这种对等也可以是硬件上的或者逻辑上的。

1.3 云计算技术

云计算是在网格计算，集群计算的基础上发展而来的概念。其核心是使用集中在一起的廉价计算设备和存储设备提供可伸缩的，按需分配的通用或专用的计算和存储服务的形式。

目前云计算技术按照其架设的层次可分为：SaaS（软件即服务）、PaaS（平台即服务）、IaaS（基础设施即服务），其中SaaS主要用于专业应用，在电网中可用于计量统计，决策等电网专业应用。PaaS和IaaS可以自由地装入各种应用软件和操作系统提供给用户和企业进行更为通用的应用[5]。

1.4 近场通信技术

所谓近场通信，是指一种有效距离10cm左右的高频无线通信技术。这种通信技术向消费者提供了一种简便，直观的信息交换方式，非接触和内置芯片的实现方式使得其应用范围比较传统磁卡和接触式芯片设备更加广泛。同时，近场通信的实现方案价格十分低廉，将其搭载在移动设备上还能够和移动设备进行交互，实现更加高级和定制化的服务。

近场通信可用于身份识别、金融支付、票务等消费应用，通过结合手机也可以实现智能钱包等综合性应用。

2 基于雪片结构的分布式智能电网网络

智能电网是传统电网的升级产物，它是对传统电网阶段性的，循序渐进的改造，因此在大胆使用新技术的同时，最大限度地保持老线网也是非常重要的。这里将探讨一种架构方式，充分将现代互联网通信技术融合到电网中，取长补短，以较小成本来升级智能电网。

本文中提到的雪片结构是一种网络的逻辑结构，它不同于典型的分布式网络，这种结构顾名思义就像雪片一样：具有区域性的中心节点;非中心相邻节点间具有链路;区域性中心节点也符合上述条件;具有一个根节点[6]。一言以概之，这个网络是分布式和传统网络的结合体。

2.1 P2P和C/S模式结合的通信网组网方式

P2P网络，即对等网，是一种典型的分布式逻辑网络的形式，信息在网络中直接交换。在雪片结构中，P2P网络组成整个结构的同级节点对等通信部分。

雪片结构中还有一种重要的类型，即区域中心节点。这个概念继承于传统的中心网络。因为完全的分布式结构并不适宜进行通用的网络应用，实际上很多具有逻辑中心应用在中心网络中具有更高的执行效率和敏捷的部署，同时中心节点还可以像网络中提供富裕的资源，分担瘦节点终端的压力。因此，作为一个实用网络，应该部署一些中心节点。

在对等网中基于不破坏对等网的基本特性的前提，我们设置一种称为区域中心节点的节点类型，与它直接相连的次级节点被认为在同一个区域中。同时，区域节点的设置造成了客观上的网络分级（分层），同级的区域中心节点又构成了一级并与上级相连。最后整个网络收敛于一个根节点处。在网络中的高一级的节点一般地要比低级的节点拥有更加富裕的资源，这包括计算资源，网络资源，存储资源等，这些资源可以通过服务的形式向下级提供或者供运行一些特定的管控应用。

2.2 通信网与电力网的融合方式

现在已有的电力网络是采用典型的总线结构。但是总线结构的网络中，支线并不是集中在一个节点处连接到干线上的，实际上，支线都似乎分散地连接在干线各处的，这种连接方式和一般的通信网络并不一致。这种传输方式较传统的通信网络而言，无疑是比较昂贵的，但是，其好处是节约了基础网络线路的建设成本。

除了电力调制以外，还可以比照电力网络线路的部署，在沿线建立纯数据线路网络。这种传输方式在保证线路主要节点可以相互重合的基础上，充分利用了成熟的电信技术，减小了电力调制大规模部署的风险性和电力调制复用路数的限制问题，当然重新部署通信线路将耗费较大的成本[7]。

综上我们在实际建设者中应当采用折衷的方案，譬如在骨干网上建立电力专用数据线路，同时支持公共电信网络的接入，这种接入可以通过服务的方式实现，另外在偏远地区，可以采用电力调制方式，避免向偏远地区二次架设网络的昂贵支出。

2.3 网络应用的部署和应用前景

智能电网其智能来源于强大的计算和信息存储能力和无处不在的终端和传感器，因此云计算和近场通信技术就显得尤为关键了。

这种智能电网还能够很好地支持目前方兴未艾的微电网架构[8]，微电网和主干电网的层级关系与雪片模型相当吻合，只需在微电网中设立区域中心节点并与其他区域中心节点和上级节点连接，微电网的监控、计量和管理便可以很好地和主电网相容。

智能电网的终端设备由于其可具有计量，物理位置确定等特性，因此无疑会是所有网络基础设施中分布最广，覆盖最全的设备，在智能电网的应用中可以充分利用这种设备的先天优势。通过在设备中搭载或者存储地理信息记录，整个网络就能形成一个覆盖所有通电地区的地理信息系统，这个系统可向网络和云服务精确的地理位置信息，进而帮助维修人员进行故障定位，或者帮助无线智能设备的持有用户定位当前位置并根据服务提供者的获得相应社会服务信息。

参考文献：

[1]郭东亮，张铁军，戴宪华.智能电网:电信服务新领域[J].中国新通信，2009(12):50~53

[2]曾祥滏.智能电网建设框架及主要建设内容研究[J].新材料产业，2010(02):37~39

[3]潘睿，刘俊勇，郭晓鸣.面向智能电网的电力系统云计算[J].四川电力技术，2009(12):6~10，37

[4]SmartSynch官方网站.省略

[5]林，孙雁，干静.分布式网络环境下的负载平衡原理及算法[J].四川大学学报，2003(11):97~100

[6]S.Deering，Cisco，R.Hiden，Nokia.Internet Protocol Version6(IPv6)Specification(RFC2460)[S].IETF Network Working Group，1998.12.

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关健词：城市 节能指标 城市能耗 污染

中图分类号：X32 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-0-01

1 城市节能指标的设计原则

根据城市能耗的特点，节能指标体系结构遵循实用性、系统性、可靠性、扩展性的系统体系特点。（1）实用性：数据采集难度小，尽可能采用现行的国城市能耗统计标准。一方面保证数据的权威性，另一方面可以避免或减少调查项目与工作量。同时，应努力同国际接轨，使之具有较强的可比性。根据能耗指标调整情况，对十一五规划里相对应的部分指标做了改动。增补部份指标，以便于全面客观真实地反映城市经济社会发展能耗全貌。（2）系统性：部门和行业统计一般是根据所属系统的特点来设置能耗统计指标，往往忽视整个产业统计的相互衔接，因此，各个部门和行业设置的统计指标差异较大。要求相应的指标和指标体系必须具有高度的系统性和概括性，更能从宏观和微观两个层面反映城市节能的真实情况（3）可靠性：指标体系的可靠性，能发现和抵抗模型误差（粗差和系统误差）的能力，发现模型误差的能力即是指标体系内部可靠性，减少未被发现的模型误差对平差结果的影响，具有外部可靠性。（4）扩展性：衡量城市的能耗，其评价指标自然应在城市产业的范畴内。然而，城市新型产业的领域正不断延展或融合。例如，农业产后向二产延展，即农产品加工业；与三产融合及延展。而且这一延展、融合过程，还将加快并强化。因此，其指标体系需要有一定的扩展性，适度超出现有产业的范畴。

2 城市节能指标体系的构建

2.1 单位城市GDP能耗

单位城市GDP能耗：反映能源消费水平和节能降耗状况的主要指标，一次能源供应总量与国内生产总值（GDP）的比率，是一个能源利用效率指标。该指标说明城市经济活动中对能源的利用程度，反映经济结构和能源利用效率的变化。单位GDP能耗影响因素众多，主要有以下几个方面。（1）能源消费构成。由于各种能源自然禀赋有所不同，同等标准量的不同能源热值利用程度是不同的，因此产出同样单位的GDP，如果使用的能源品种不同，则消耗的能源量也会不同。各能源占能源消费比重的高低即能源消费构成影响单位GDP能耗的大小。（2）由自然条件、地域产业分工等原因形成的产业结构或行业结构。第三产业增加值占GDP比重较高的，单位GDP能耗越小；重工业占GDP比重较高的，单位GDP能耗也必然较大。（3）设备技术装备水平、能源利用的技术水平和能源生产、消费的管理水平。这三个值越高，所消耗的能源量则越少，单位GDP能耗越小。

2.2 单位工业增加值能耗

单位工业增加值能耗：单位工业增加值能耗=综合能耗（吨标准煤）/工业增加值（万元）。综合这里所说的能耗是指等价能耗，等价能耗简单的算法是：本年综合能耗。影响单位工业增加值能耗因素有以下几个因素。（1）重工业规模因素：重化工业为城市实现现代化提供强大的物质基础，石油、汽车、电力、冶金、电子、化工等六大重化工业行业占整个工业产值的比重体现重工业规模化。（2）技术进步因素：广义上讲，技术进步是指技术所涵盖的各种形式知识的积累与改进。在开放经济中，技术进步的途径主要有三个方面即技术创新、技术扩散、技术转移与引进。（3）能源结构变化因素：长期以来，受资源禀赋约束的影响，煤炭一直是我国最主要的能源消费形式，长期占到一次能源消费总量的70%左右。在合理控制能源消费总量的基础上，加快能源结构的优化调整，减少化石能源，特别是煤炭在我国一次能源消费中的比例，提高清洁和可再生能源消费比例。

2.3 用水量

用水量：包含工农业用水量。工业生产的用水量，包括主要生产用水、辅助生产用水和附属生产用水。影响用水量因素有以下几个因素：（1）工农业产业比重：工业生产、加工过程中常常要消耗大量的水，一般情况下，工业生产设备和工业发展水平密切相关，有资料统计表明，城市用水量随工业总产值的增加而增大；2）用水时间和价格：节假日居民用水量有所增加，但工业及其他用水量有所减少，总用水量表现为减小；各城市水价相对较低，合理提高水价有利与节约用水，用水量会减少。

2.4 二氧化碳排放强度

二氧化碳排放强度：碳排放强度是指与GDP相对应的二氧化碳排放率，即一国或地区在一定时期内单位GDP的二氧化碳排放量。影响二氧化碳排放强度有以下几个因素：（1）人口增长、经济增长和科技进步因素：人口增长、经济增长对碳排放起主导作用。科技进步对碳排放增加起不同程度的减缓作用，在人均碳排放峰值到碳排放总量峰值阶段，技术进步的作用增强，并逐步抵消人口增长和经济增长带来的碳排放增长，碳排放增长速度趋缓，直至实现零增长。在碳排放总量峰值之后阶段，低碳技术进步持久地占据主导地位，碳排放总量逐步下降。（2）时间因素：碳排放强度随时间的变化呈倒U型曲线规律。森林蓄积量：森林蓄积量指一定森林面积上存在着的林木树干部分的总材积。它是反映一个国家或地区森林资源总规模和水平的基本指标之一，也是反映森林资源的丰富程度、衡量森林生态环境优劣的重要依据。

3 指标体系建立权重方法

（1）构造原始矩阵：对m个准则层的n个下层指标，用下列矩阵来描述

（2）归一化矩阵。当第j项指标xi为逆指标时

（3）熵权的确定。采用公式（）计算出熵值，再利用得到熵权。这样就得到基于熵权的评价指标权向量集：W =（w1，w2，…，wm）

4 结语

通过建立节能考核指标体系实现能效指标综合分析，运用系统工程方法，预测城市各部门用能变化趋势，优化产业能源结构，提高用能效率，综合评价城市用能的经济效益和环境效益，为城市管理决策提供支持。

参考文献

篇5

（阜阳师范学院计算机与信息工程学院，安徽 阜阳 236000）

【摘　要】在此次项目中实现智能小车在电量低于一定值时，通过电磁线引导自动寻找充电目标即非接触式充电装置。此装置能够实现充电效率较大传输，在传输效率达到80%以上的同时，实现充电时的对齐容错能力，即在不是充电装置和车载充电装置在一定范围内对齐（不是完全严格对齐）时仍然能够实现高效率充电。

关键词 电磁感应；无线充电；传输效率

汽车，作为生活的重要交通工具，数量众多，但利用不可再生能源作为原动力的汽车对环境造成了严重污染。为了保护人类赖以生存的环境，电动汽车便成了解决资源短缺和环境问题的重要途径。在电动汽车日渐被大众所接受的同时，人们对于生活便捷的更高要求，使得电动汽车的充电方式成为当今科技领域研究的重点。非接触式充电装置的效能接收在70%左右，将非接触式充电与智能汽车相结合，实现智能汽车的自动引导行驶，实现了全自动化，适合未来新能源汽车发展的方向[1]。

此次实验我们首先利用电磁车的特性使小车能够寻道行驶，而后对其进行非接触式充电，整体系统流程如图1所示。对此，我们分两部分进行研究，一是小车的寻道方式，二是非接触式充电装置。

1　小车寻道方式设计

小车寻道利用的是电磁线引导的方式，在智能车的车体前方安装电磁感应线圈，由电磁学原理可知，通过比较线圈中产生的感应电动势大小，判断小车相对于导线的位置，进而对小车的位置做出调整，引导小车循径行驶。要使小车能够实现路径识别，主要通过以下模块的配合：电磁传感器模块、芯片模块、电源模块、电机驱动模块、舵机控制模块。

1.1　电磁传感器模块

智能小车的位置信号由安装在车体前方的电磁传感器采集，利用电磁感应原理将测量量转换成电信号，以此获得道路信息，电路如图2所示。

1.2　芯片模块

信号采集处理以MCF52255单片机为核心，经过AD口进行接收转换后判断小车的位置，用于小车的运动控制决策并控制舵机转向。

1.3　电源模块

电源电路满足各个模块的输入信号要求，提供适合并且稳定的电源。利用稳压芯片将电源稳成5V，为单片机供电，舵机利用稳压芯片将电源稳成6V供电，而电机则利用H桥式电路驱动。

1.4　电机驱动模块

通过单片机输出的PWM控制，功率放大用来驱动电机，驱动直流电机和伺服电机完成小车的 速度控制和舵机转向控制，电机驱动模块电路如图3所示。

2　非接触式充电装置

非接触式充电装置在电动汽车上的应用原理主要有3种。电磁感应法：原线圈上通过一定频率的交流电，通过电磁感应在副线圈中产生电流，从而将能量从传输端转移到接收端；微波法：可以接收到返回的微波能量，随负载作出调整的同时能够保持稳定的直流电压，它的实质就是用微波束来代替输电导线，通过自由空间传输电能[2]；强磁耦合谐振法：强磁耦合谐振法的原理与电磁感应法基本相同，不同之处在于充电一侧与接收一侧使用相同的共振周波，可将阻抗限制至最低值并使传送距离增大。利用共振的原理，使整个系统达到一种“电谐振”状态，从而实现能量在发射端和接收端高效的传递[3]。此方法解决了电磁感应法无线充电存在的问题，能够实现磁场的高效率耦合和中等距离能量的高效传递[4]。

2.1　电磁感应法

基于法拉第电磁感应定律即周围变化的磁场将在电路回路中产生感应电流，并通过线圈进行能量耦合，实现能量的传递。通过原副线圈感应产生电流，从而将电能从充电装置发送到接收装置。系统工作时传输端将交流电经全桥整流电路转换成直流电，经过电源模块输出的直流电通过有源晶振逆变换转换成高频交流电供给原线圈，通过两个电感线圈耦合能量，副线圈输出的电流经接收转换电路变成额定电压的直流电给电池充电。

在对无线充电性能参数进行理论分析时，我们发现线圈的形状大小及材料对性能有影响，同时由于原副线圈之间存在间隙,直接影响整个系统的传输效率[5]。电磁感应的原理简单易懂，但容错率不足，随着传输距离的增加，电能的损耗会变得很大，所以适用的传输距离较近。

2.2　整体分析

电池充电过程：当充电电压与电池电压不相等时为电池进行充电；当电池电压与充电电源电压相等时，充电结束[5]。根据电磁感应法来计算传输效率，设计了参数合理的原副线圈。根据毕奥萨伐电磁感应定律，稳恒电流通过导线时在导线外一点P 处产生的磁感应强度B 为。由此可知，线圈在P点产生的磁场，与线圈的半径R、P点到线圈的距离r均有关。

3　测试与分析

测量得出数据：传输距离为2cm、传输功率为120W时传输效率为90%；传输距离为5cm时传输效率为70%。随着原副线圈之间的距离增大，传输功率和传输效率会逐渐降低。可以通过增加原副线圈磁芯正对面积或者使停放在不同位置的车辆都能够达到有效的磁通耦合的方法来提高能量转换效率。与常规变压器不同的是，非接触变压器的磁芯主要用于约束磁通，从而提高磁通耦合能力，但加入磁芯，必然会使变压器的重量增加明显。为此，可直接使用空心变压器来传输能量[1]。

4　程序设计

上电后，智能车启动控制程序，同时检测电池电压，然后调用显示模块显示电压值。检测电池电压是否低于7.5V。如高于7.5V，则继续行驶同时继续检测电压；如低于7.5V，红灯点亮同时寻找充电装置。找到充电装置后使用程序检测并停车，同时等待充电并检测电压。如果检测到电压高于8.0V，小车重新启动控制程序并继续检测上述步骤。其软件流程如图6所示。

5　结论

非接触式充电装置的优势在于能够避免导线裸露、插头磨损、接触电火花等危险，而且环保、能够减少维护次数，这是传统充电装置所不具备的。通过对非接触式充电装置的研究，和对其传输效率的分析，得到了较为理想的实验结果。当然，在实验中也存在许多困难与挑战：（1）传输距离问题，在已有的设计方案中，传输距离是一个很大的难题，我们团队也会致力于解决这方面的问题；（2）自动循迹方式，智能汽车的自动循迹和可行性也是我们需要解决的问题。

参考文献

［1］张宝群,李香龙.电动汽车非接触式充电研究概况及实用化分析[J].电子测量技术, 2012, 35（3）:1-5.

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