电动汽车无线充电是如何实现的?

车哥哥

19世纪90年代,尼古拉·特斯拉发明“特斯拉线圈”,开启了无线式电力传播时代的大门,现在,无线充电技术已大规模的应用到手机及穿戴式电子设备领域。

无线充电原理:无线充电简单来说就是在不通过实体电线连接的情况下,通过电磁场或电磁波等方式来为用电设备进行充电。

目前主要有三种方式:电磁感应式、电磁共振式、无线电波式。

  • 电磁感应式:通过初级和次级线圈感应产生电流,从而将能量从传输段转移到接收端。

电磁感应式无线充电技术已经实现了大规模的量产,在生产和成本上低于其它技术,并已经经过市场的检验;但是电磁感应在传输距离上太短,随着距离的增加,充电过程中的电能损耗会增加,效率降低。

  • 电磁共振式:通过两个振动频率相同的物体高效传输能量,当发射器和接收器端以同一频率振动时,接收器会从发射器产生的电磁场获得能量,并将其转换为电流来为移动设备供电或充电。
  • 无线电波式:通过整流电路将电磁波转换成电能,从而为用电设备进行充电。

无线电波的技术目前无法实现长距离有效传输,当电磁波能量越集中时,方向性才能够保证,像激光在空间传输要受到空气和尘埃的折射,导致能量转移率极低。

无线充电标准:主流的无线充电标准有三种: PMA(Power Matters Alliance,)、Qi和A4WP(Alliance for Wireless Power)

备注:PMA和A4WP目前已合并为AirFuel

  • PMA标准是由Duracell Powermat公司发起的,而该公司则是由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营,拥有比较出色的综合实力。
  • Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织——WPC(Wireless Power Consortium,无线充电联盟)推出的“无线充电”标准,具备便捷性和通用性两大特征。不同品牌的产品,只要有一个Qi的标识,都可以用Qi无线充电器充电。目前大部分的手机及穿戴式设备都支持Qi标准。
  • A4WP标准是由美国高通公司、韩国三星公司以及前面提到的Powermat公司共同创建的无线充电联盟创建。

WPC、PMA、A4WP标准对比:

无线充电安全性:谈到无线充电,肯定有很多人会担心到其安全性,特别是在辐射方面。

按照《电磁辐射防护规定》,普通用户在1天24小时内,任意连续6分钟全身平均的比吸收率(SAR)应小于0.02W/kg。

Qi标准的无线充电器工作时辐射测试仪值在150~180左右;手机接听和通话时,辐射测试仪值在200~450左右;

目前的Qi标准无线充电器为5W,符合国际标准,不会对人体产生危害。


小鹏汽车

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可以先看下电动汽车有线充电和无线充电的场景。

没错,简单而言,有线充电的劣势在于:同时充电的汽车数目有限 ,户外有线充电桩易受到侵害,占地也比较大。

无线充电分为三种方式:1)电磁感应式 2)无线电波式 3)磁场共振式

首先是电磁感应式。

电磁感应——初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈钟产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端

其次是无线电波式。

基本原理——类似于早期使用的矿石收音机,主要有微波发射装置和微波接收装置组成,接收电路,可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。

最后是磁场共振。

原理——由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量。


电动汽车无线充电系统实际结构及原理。系统由位于汽车外部主级电路和位于汽车的内部的次级电路、整流器以及驱动系统构成。通常在充电的时候,带有扁平铁芯的主级线圈,即耦合器,是通过手动的方式被插在次级铁芯中一个缝隙处,这样,能量就能够从安置在底层的主级电路被转换到电池中。

在这方面也有一些厂家在做尝试了。日产魔方电动车:采用了可在供电线圈和受电线圈之间提供电力的电磁感应方式.即将一个受电线圈装置安装在汽车的底盘上,将另一个供电线圈装置安装在地面,当电动汽车驶到供电线圈装置上,受电线圈即可接受到供电线圈的电流,从而对电池进行充电。目前,这套装置的额定输出功率为10kW,一般的电动汽车可在7-8小时内完成充电。

日本无线充电式混合动力巴士:电磁感应式,供电线圈是埋入充电台的混凝土中的。车开上充电台后,当车载线圈对准供电线圈后(重合),车内的仪表板上有一个指示灯会亮,司机按一下充电按钮,就开始充电。

车哥哥



现在的智能手机像苹果,华为等都推出了无线充电的手机,但能想象电动汽车也能无线充电嘛?

其实电动汽车也是可以用像智能手机的充电技术的,无线充电,快充,这些都能实现。

目前总共有三种无线充电方式:

电磁感应式:通过初级和次级线圈感应产生电流,从而将能量从传输段转移到接收端。

电磁共振式:通过两个振动频率相同的物体高效传输能量,当发射器和接收器端以同一频率振动时,接收器会从发射器产生的电磁场获得能量,并将其转换为电流来为移动设备供电或充电。

无线电波式:通过整流电路将电磁波转换成电能,从而为用电设备进行充电。



电动车的无线充电方式一般是用电磁感应式的,将供电线圈埋入混凝土地面中,当车辆行驶到供电线圈装置上,就可以感应到供电线圈的电流,从而对电池进行充电,一般在7~8小时内可以完成充电。

虽然现在无线充电的方式在国内的电动车市场上还没有出现,但在日本已经有小规模的巴士试运行了,并且国内电动车市面上有类似“充电5分钟,通话两小时”的快充技术,新技术的出现都大大提高了电动车的充电效率,提高了便利,大大拓宽了电动汽车的市场。

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弹个车

无线充电

未来充电技术发展方向之一,无线充电。

无线充电主要的原理是利用嵌入地面的发射线圈产生磁场,汽车处于该磁场辐射范围内,置于车内的接受线圈在磁场中产生电磁感应,产生电流。

目前高通走在此项技术的前沿,高通提供全套电动汽车无线充电解决方案,还搭载包括异物检测、活体保护以及定位引导等重要的功能,有兴趣的朋友可以自行网上搜索。

无线充电一直是一个风口,可以想象下,今后边开车能边充电,亦或者是在十字路口等红绿灯时,利用停车间隙即可为电动车充电,这样的情形是不是很美好。

但无线充电有很多难点,充电标准没有统一,充电功率还不高。最重要的是,它需要在道路上布置线圈,基础设施的建设需要大量的成本,在充电桩都未得到普及的今天,很难想象能够得到政府支持和社会资源的投入。另外还有公众比较关心的辐射问题,都需要一一解决。

希望以上回答能够帮助到您


汽车人参考

当高速公路变身成无线充电器,以后的电动汽车,摩托车可一边跑一边充电,它在钢化玻璃中内嵌光伏电池板,利用无线磁感应给在上行驶的电动汽车,电动摩托车进行充电,不仅解决了能源危机,还能更加环保!

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OneSky

手机的无线充电大家都听过也见过,但是汽车的无线充电呢?你见识过么?期待么?

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动感超人

现在研究无线充电,如果大功率电磁振荡会不会形成很大的干挠磁场?还不如研究充电系统智能化自动化。比知银隆电动公共汽车,都有专业停车厂,可不可以把停车厂都利用起来?比如一个公交公司如果清一水银隆汽车,由于车高度类似,就可以在天空架设工字钢,钢架上制作一下自动下降和移动的充电电极,在停车厂划好停车线,在地面埋上射频线圈在车里也固定一射频线圈,当司机进入车场按照停车线停车,正好位于上部充电电极下部,有些偏差利用上部电极自动对位装置自动移动定位,车顶部装一对带自动保护帽的电极,司机停好车,一按充电开关,射频线圈把车辆位置信息等要素传给中心工控主机,主机自动给顶部充电的移动电极发步进驱动信号进行与车辆电极的自动对接和充电以及计量等。当司机按下充电开关,继电器切断车辆电机供男,防止充电时乱动车辆造成上部移动电极伤害,同时打开车顶的电极保护帽,继电器吸合充电电路和顶部电极连接,当上部移动电极与车顶电极接合开始充电,充完电自动升起移动电极,车辆接到信号关闭车顶保护帽,由于顶部充电电极固定在工字钢滑动轨道天车上,只要司机按照划线停车,都在工字钢轨道下,充电天车带着电极在射频线圈传递的位置信息和车辆信息都可以自动记录自动充电。同时这种设备的简化版可以在比较远的停车站设立,车辆到站需临时补充电,就在中途车站自动停车充电,无需充满,当车辆开空调和暖风时费电导致车辆需要多装电池,一是增加车重,二是电池贵,每辆车都加成本很大。就不如在中途充电几分钟。这种智能充电系统对城市公交有极大促进作用。


双鱼yilongyang

电动汽车无线充电,又称作感应充电、非接触式感应充电,源于无线电力输送技术,是利用近场感应,也就是电感耦合,由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,并同时供其本身运作之用。

1)电磁感应式充电--通过交流电电磁感应原理传输;

2)磁场共振充电--接收发送端在相同频率共振实现能量交换;

3)无线电波式充电--是目前比较成熟的技术;

目前无线充电技术迅速推广的困难在于,无统一标准,成本较高(需要改装车辆), 辐射较大,需要精确的电感耦合(充与车需要精确对准),耦合不精准会造成充电效率大幅下降。因此,目前无线充电在国内只有极少量的公交行业示范充电站。

但个人认为随着技术的成熟、成本的降低,无线充电是未来的趋势。


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