電動汽車無線充電原理 電動汽車無線充電設(shè)計案例

隨著時代進(jìn)步，電動汽車成為熱門行業(yè)產(chǎn)物，新能源成為人們熱門專注的話題。相對于電動汽車的有線充電而言，無線充電具有使用方便、安全、可靠，沒有電火花和觸電的危險，無積塵和接觸耗損，無機械磨損，沒有相應(yīng)的維護(hù)問題，可以適應(yīng)雨雪等惡劣的天氣和環(huán)境等優(yōu)點。

1：電動汽車無線充電原理

目前電動汽車無線充電技術(shù)主要采用電磁感應(yīng)式和磁場共振式。

電動車無線充電的基本原理，相比于有線充電，主要是多了接收線圈，簡略了充電接口。

電磁感應(yīng)式算是目前比較成熟的技術(shù)，很多手機無線充電、甚至我們常見的電磁爐就是利用的這種原理。初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級線圈鐘產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。使用時要求兩個設(shè)備的距離必須很近，供電距離控制在0mm～10cm左右，而且充電只能對準(zhǔn)線圈一對一進(jìn)行。電磁感應(yīng)式無線充電的能量轉(zhuǎn)換率高，傳輸功率范圍較大，能從幾瓦到幾千瓦。磁場共振式原理與聲波共振類似，只要兩個介質(zhì)具有相同的共振頻率，就能夠傳遞能量。這種方式的充電距離在電磁感應(yīng)式與無線電波式之間，優(yōu)點是傳輸功率較大，能夠達(dá)到幾千瓦，可以同時對多個設(shè)備進(jìn)行充電，不要求兩個設(shè)備之間線圈對應(yīng);缺點就是損耗很高，距離越遠(yuǎn)，傳輸功率越大，損耗也就越大，最麻煩的是必須對使用的頻段進(jìn)行保護(hù)。

2：電動汽車無線充電技術(shù)

日產(chǎn)魔方電動車：采用了可在供電線圈和受電線圈之間提供電力的電磁感應(yīng)方式。即將一個受電線圈裝置安裝在汽車的底盤上，將另一個供電線圈裝置安裝在地面，當(dāng)電動汽車駛到供電線圈裝置上，受電線圈即可接受到供電線圈的電流，從而對電池進(jìn)行充電。目前，這套裝置的額定輸出功率為10kW，一般的電動汽車可在7-8小時內(nèi)完成充電。

日本無線充電式混合動力巴士：電磁感應(yīng)式，供電線圈是埋入充電臺的混凝土中的。車開上充電臺后，當(dāng)車載線圈對準(zhǔn)供電線圈后(重合)，車內(nèi)的儀表板上有一個指示燈會亮，司機按一下充電按鈕，就開始充電。

目前無線充電方式共有三種：電磁感應(yīng)式充電、磁場共振充電和無線電波式充電。

電磁感應(yīng)式充電：在初級線圈中存在一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級線圈中產(chǎn)生了電流，從而將能量由輸出端傳送至接收端，完成無線充電。

磁場共振充電：無線充電技術(shù)應(yīng)用源于無線電力輸送技術(shù)，利用磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振，實現(xiàn)電能高效傳輸?shù)募夹g(shù)。

無線電波式充電：主要有微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，如圖，接收電路，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。

一般來說，利用電磁感應(yīng)原理的無線供電技術(shù)最具現(xiàn)實性，并且現(xiàn)在在電動汽車上有實際應(yīng)用;電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)存在以下三方面的問題：(1)送電距離比較短，如果兩個線圈的橫向偏差較大傳輸效率就會明顯下降。目前來看只能實現(xiàn)傳輸距離為10cm左右，需要考慮很多的散熱問題，比如線圈之間的發(fā)熱。(2)耦合的輻射問題，電磁波的耦合會不會存在大的磁場泄漏。電磁感應(yīng)在線圈之間傳輸電力，如同我們的磁鐵一樣，在外圈有一定的泄漏，人如何避免受影響是個很大問題。(3)線圈之間也是有可能有雜物進(jìn)入的，還有某些動物(貓狗)進(jìn)入里面，一旦產(chǎn)生電渦流，就如同電磁爐一樣，安全性問題非常明顯。