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電動車的三種非接觸式充電方式解析

來源:深圳市費(fèi)思泰克科技有限公司   2025年03月18日 07:41  

  電動車的充電裝置相當(dāng)于汽車燃料的加注站,可以通過反復(fù)充電提供車輛持續(xù)運(yùn)行的能源。當(dāng)國內(nèi)開始大張旗鼓地建設(shè)有線充電樁和充電站時(shí),國外涌現(xiàn)出了三種非接觸式電動車充電裝置,并不同程度地進(jìn)入了商業(yè)化運(yùn)營。非接觸充電裝置有哪些類型?基本工作原理是什么?它的充電效率、安全性、便利性如何?這些,都是人們所關(guān)注的。
  非接觸充電裝置的類型
  非接觸充電裝置有電磁感應(yīng)、磁共振、微波三種方式。
  非接觸充電裝置的優(yōu)勢
  與電動車相比,傳統(tǒng)燃料汽車不僅在使用便利性、整備質(zhì)量、續(xù)駛能力、制造和使用成本等方面存在著諸多優(yōu)勢,而且補(bǔ)充燃料時(shí)也無需消耗更多的時(shí)間。
  電動車不僅充電時(shí)間長,并且更換電池或利用充電樁等通過電纜充電等模式,的確存在操作上的不便。并且雨天作業(yè)的安全性問題,更是令人擔(dān)憂。
  非接觸充電裝置不需要用電纜將車輛與供電系統(tǒng)連接,便可以直接對其進(jìn)行快速充電。加之非接觸快速充電能夠布置在停車場、住宅、路邊等多種場所,又可以為各種類型的電動(包括外充電式混合動力)汽車提供充電服務(wù),使電動車隨時(shí)隨地充電變?yōu)榭赡?。對于公交車,可以將充電設(shè)施布置在終點(diǎn)站、樞紐站、換乘站等地點(diǎn),利用短暫的停車時(shí)間便可以完成快速充電。
  非接觸充電裝置的工作原理
  一、電磁感應(yīng)方式
  電磁感應(yīng)通過送電線圈和接收線圈之間傳輸電力,是實(shí)用化的一種充電方式。當(dāng)送電線圈中有交變電流通過時(shí),發(fā)送(初級)、接收(次級)兩線圈之間產(chǎn)生交替變化的磁束,由此在次級線圈產(chǎn)生隨磁束變化的感應(yīng)電動勢,通過接收線圈端子對外輸出交變電流。
電磁感應(yīng)方式的基本工作原理
  目前存在的問題是:送電距離比較短(約100mm左右),并且送電與接受兩部分出現(xiàn)較大偏差時(shí),則電力傳輸效率就會明顯下降;功率大小與線圈尺寸直接相關(guān),需要大功率傳送電力時(shí),須在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和電力設(shè)備方面加大投入。
  二、磁共振方式
  磁共振傳送方式由美國麻省理工學(xué)院(MIT)于2007年研制成功,公諸于世以來,一直備受世界各國的普遍關(guān)注。
  它主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要部分組成,基本原理與電磁感應(yīng)方式基本相同。電源傳送部分有電流通過時(shí),所產(chǎn)生的交變磁束使接收部分產(chǎn)生電勢,為電池充電時(shí)輸出電流。
  不同之處在于,磁共振方式加裝了一個高頻驅(qū)動電源,采用兼?zhèn)渚€圈和電容器的LC共振電路,而并非由簡單線圈構(gòu)成送電和接收兩個單元。
磁共振方式的基本工作原理
  共振頻率的數(shù)值,會隨送電與接收單元之間距離的變化而改變。當(dāng)傳送距離發(fā)生改變時(shí),傳輸效率也會像電磁感應(yīng)一樣迅速降低。為此,可通過控制電路調(diào)整共振頻率,使兩個單元的電路發(fā)生共振亦即“共鳴”。所以,也稱這種磁共振狀態(tài)為“磁共鳴”。
  在控制回路的作用下改變傳送與接收的頻率,可將電力傳送距離增大至數(shù)米左右,同時(shí)將兩單元電路的電阻降至最小以提高傳送效率。
  當(dāng)然,傳輸效率還與發(fā)送與接收電單元的直徑相關(guān),傳送面積越大,傳輸效率也越高。目前的傳輸距離可達(dá)400mm左右,傳輸效率可達(dá)95%。
  三、微波方式
  使用2.45GHz的電波發(fā)生裝置傳送電力,發(fā)送裝置與微波爐使用的“磁控管”基本相同。傳送的微波也是交流電波,可用天線在不同方向接收,用整流電路轉(zhuǎn)換成直流電為汽車電池充電,并且可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)的遠(yuǎn)距離傳送。
  為防止充電時(shí)微波外漏,充電部部分裝有金屬屏蔽裝置。使用中,送電與接收之間的有效屏蔽可防止微波外漏。
  目前存在的主要的問題是,磁控管產(chǎn)生微波時(shí)的效率過低,造成許多電力變?yōu)闊崮鼙话装紫摹?br>非接觸充電裝置在日本的應(yīng)用
  2009年7月,日產(chǎn)與昭和飛行機(jī)公司公開了電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng),其傳輸距離為100mm左右,傳輸效率可達(dá)90%。
  但是,當(dāng)停車位置出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致發(fā)送與接收盤之間出現(xiàn)較大誤差時(shí),則會嚴(yán)重影響電力傳送效率。目前,正在致力于停車的橫、縱向偏差在200~300mm范圍,同樣確保其具有90%以上傳輸效率的研究。

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