电动汽车无线充电技术解析

摘要：电动汽车的充电装置相当于汽车燃料的加油站，人们研发出了三种非接触式电动汽车充电装置，并不同程度地进入了商业化运营。非接触充电装置有哪些类型？基本工作原理是什么？它的充电效率、安全性、便利性如何？这些，都是我们所关注的。

电动汽车无线充电原理 电动汽车无线充电技术解析

一、非接触充电装置的类型

非接触充电装置有电磁感应、磁共振、微波三种方式。

二、非接触充电装置的优势

与电动汽车相比，传统燃料汽车不仅在使用便利性、整备质量、续驶能力、制造和使用成本等方面存在诸多优势，而且燃料补充也无需消耗更多的时间。

电动汽车不但充电时间长，更换电池或利用充电桩等通过电缆充电的模式，也存在操作上的不便，而且雨天作业的安全性问题，更是令人担忧。

相比而言， 非接触充电装置不需要用电缆将车辆与供电系统连接，便可以直接对其进行快速充电。加之非接触快速充电能够布置在停车场、住宅、路边等多种场所，又可以为各种类型的电动汽车（包括插电式混合动力汽车）提供充电服务，使电动汽车随时随地充电变为可能。对于公交车，可以将充电设施布置在终点站、枢纽站、换乘站等地点，利用短暂的停车时间便可以完成快速充电。

三、非接触充电装置的工作原理

1、电磁感应方式

电磁感应通过送电线圈和接收线圈之间传输电力，是最接近实用化的一种充电方式。当送电线圈中有交变电流通过时，发送（初级）、接收（次级）两线圈之间产生交替变化的磁束，由此在次级线圈产生随磁束变化的感应电动势，通过接收线圈端子对外输出交变电流。

目前存在的问题是：送电距离比较短（约100mm左右），并且送电与接受两部分出现较大偏差时，则电力传输效率就会明显下降；功率大小与线圈尺寸直接相关，需要大功率传送电力时，须在基础设施建设和电力设备方面加大投入。

2、磁共振方式

磁共振传送方式由美国麻省理工学院（MIT）于2007年研制成功，公诸于世以来，一直备受世界各国的普遍关注。

它主要由电源、电力输出、电力接收、整流器等主要部分组成，原理与电磁感应方式基本相同。电源传送部分有电流通过时，所产生的交变磁束使接收部分产生电势，为电池充电时输出电流。

与电磁感应充电方式不同之处在于，磁共振方式加装了一个高频驱动电源，采用兼备线圈和电容器的LC共振电路，而并非由简单线圈构成送电和接收两个单元。

共振频率的数值，会随送电与接收单元之间距离的变化而改变。当传送距离发生改变时，传输效率也会像电磁感应一样迅速降低。为此，可通过控制电路调整共振频率，使两个单元的电路发生共振，即“共鸣”。所以，这种磁共振状态也称为“磁共鸣”。

在控制回路的作用下改变传送与接收的频率，可将电力传送距离增大至数米左右，同时将两单元电路的电阻降至最小以提高传送效率。

当然，传输效率还与发送与接收电单元的直径相关，传送面积越大，传输效率也越高。目前的传输距离可达400mm左右，传输效率可达95%。

3、微波方式

使用2.45GHz的电波发生装置传送电力，发送装置与微波炉使用的“磁控管”基本相同。传送的微波也是交流电波，可用天线在不同方向接收，用整流电路转换成直流电为汽车电池充电。

为防止充电时微波外漏，充电部分装有金属屏蔽装置。使用中，送电与接收之间的有效屏蔽可防止微波外漏。

目前存在的主要问题是，磁控管产生微波时的效率过低，造成许多电力变为热能被白白消耗。