无线充电：为电动汽车无缝集成铺平道路

[导读]电动汽车无线充电是一项新兴技术，也是人类一直梦想的技术，它让我们能够彻底改变电动汽车的充电方式。有了它，就可以自动为您的汽车充满电，而无需连接任何电缆或插座。

电动汽车无线充电是一项新兴技术，也是人类一直梦想的技术，它让我们能够彻底改变电动汽车的充电方式。有了它，就可以自动为您的汽车充满电，而无需连接任何电缆或插座。

介绍

这是一个非常方便的过程，无线充电系统基于电磁感应原理。通常位于地板下的充电电路连接到电网。如果为此类充电设计的车辆位于电路上方，则会建立磁场，从而在汽车电路中感应出电流，为其电池充电。有了它，就不需要电缆了，这使过程更简单、更安全。

过热和电池损坏的风险也降到了最低。但是，除非线圈非常靠近并正确对齐，否则这种电力传输方法的效率并不理想。为了在源和接收器之间距离较远且对齐不理想的情况下提高效率，可以实施磁共振。如今，大多数无线系统都是智能的，可以检测电池的状态，在不需要充电时自动停止充电。此外，由于没有易磨损的机械部件，因此维护工作量降至最低。技术正在使无线充电系统越来越高效，即使成本很高。此外，并非所有电动汽车都兼容这种充电系统，电路中使用的功率甚至低于使用电缆的充电系统。

充电可以在静止模式下进行，即车辆静止在充电支架上或行驶中。在第二种模式下，充电电路位于道路上或交通信号灯附近，使用能够感应电流的特殊沥青。未来，可能会有专门用于在正常交通期间为电动汽车充电的专用车道。

无线充电详细信息

无线汽车充电是一种无需汽车与电源之间物理接触的充电方法，目前已非常流行。该方法利用电磁感应和磁共振，通过磁场感应电流。汽车与充电系统的距离非常关键，通常几厘米的距离就足以大幅减少传输的能量。

因此，停放车辆必须非常精确，并且两个线圈(Tx 和 Rx)必须放置在非常短的距离内。能量的通过是通过产生磁场来感应电流的。实际上，存在两个电线圈，一个位于车辆下方，另一个位于地面上的特殊容器中。如果两个线圈彼此非常接近，则会从第一个线圈感应出电流到第二个线圈，这样汽车电池就可以像通过普通电缆连接系统一样充电。无线充电系统从概念上讲非常简单，但值得广泛关注，因为它们必将成为未来恢复电池和超级电容器中能量的方法。

该系统通常由两部分组成，即发射器和接收器(见图 1 中的总图)。发射器将输入电压转换为磁通量，接收器将磁通量转换为直流输出电压。为了在第一和第二个电感器之间感应出电流，需要一个交流信号，其形状无关紧要，但正弦信号最有效。在没有物理电连接的情况下传输能量需要开关电路的存在，通常是高频的。因此，无线充电系统通常会在附近发射电磁场。

图 1：无线充电系统的总体方案

当两个电路足够接近时，两部分之间就会建立识别过程，发射器从其线圈发出信号，该信号由接收线圈接收，因此磁场会穿过两个线圈，即使它们没有物理连接。在此过程中，一小部分能量会损失，这是完全正常的。接收线圈收集磁场并产生交流电，该交流电通过电源整流器到达要充电的电池，这次是直流电。为了增加磁场，可以增加发射电路上的电流或线圈的尺寸，或者减少它们之间的距离。

无线充电是一项非常有价值的技术，与锂电池协同作用可提高其价值。在现有技术下，这种充电方式比传统充电效率更低、速度更慢，但公司每天都在取得巨大进步。为了最大限度地提高传输的能量，线圈的尺寸必须非常大，不可避免地会产生不必要的体积。为此，必须在两个电感器之间进行最佳对准，以最大限度地提高电流传输。最现代的系统提供视觉和听觉监控，警告用户正在进行的对准方法。此外，无线充电独立于电池品牌，因此不同品牌的设备可以毫无问题地充电。此外，由于没有直接的物理接触，所有电气和电子部件均防水、密封，无触点氧化问题。

电路的基本工作原理

图 2 显示了简单无线充电系统的通用图。左侧部分构成发射器，右侧部分构成接收器。发射器产生交流电压，该电压由功率设备升压并通过传输电感器。在其附近有一个接收电感器，它包含相同的发射信号，但损失很小。信号经过整流和调平后可用于电池充电。这种电感解决方案实际上代表了一个虚拟变压器，因为它具有与传统变压器相同的特性，但通常不会增加或减少电压，只以无线方式传输能量。

所应用的原理是两个彼此非常接近的电感器之间的互感。交流信号的频率通常具有相当高的值，以产生信号传输所需的电磁场。可以理解，发射器需要一个频率和电压经过适当校准的振荡器。

图 2：通用无线充电方案

值得注意的是电路对不同耦合系数的响应。通常，汽车并不正好位于最佳充电点，因此接收器接收到的信号并不是最大值。如前所述，车辆相对于充电板的位置发生微小变化，甚至会显著改变充电电压水平。图 3 中的图表显示了接收器整流后的电压水平，涉及两个线圈的耦合系数，耦合系数会根据车辆相对于接收板的位置而改变。图表中故意添加了一小部分纹波，正是为了强调该电流来自交流电，然后经过整流。

图 3：TX 和 RX 之间的距离至关重要

它需要很大的力量

电动汽车无线充电需要高功率运行。例如，有功率约为 200 kW 的电动公交车充电站，可在几分钟内为数百公里的旅程充电。这项研究旨在开发旨在实现零排放汽车流通的新技术。一段时间以来，无线充电试验取得了巨大成功，它不需要使用电缆，并且充电基础设施和车辆之间无需物理接触(图 4)。当车辆位于充电板上方时，发射器会检测到车辆的存在并开始利用磁场感应电流。

接收板开始捕获感应电流，利用电能为电池充电。驾驶员只需将汽车放在充电板上，充电过程就会自动开始。根据所使用的系统，所涉及的功率可能非常高，大约为数十或数百千瓦。需要考虑的一个重要因素是，目前，无线充电并非完全取代电动汽车的传统有线充电，而是作为充电程序的辅助手段，在旅途中进行更短、更频繁的充电。对于更大规模的充电，可以通过家用壁挂式充电箱或电动充电站为车辆充电。根据最近的研究，目前，无线能量传输程序可以非常高效地自动感应充电电动汽车，最高达约 93%。