電動(dòng)汽車無(wú)線充電原理
電動(dòng)汽車無(wú)線充電的原理主要基于電磁感應(yīng)、磁場(chǎng)共振和無(wú)線電波傳輸技術(shù)。以下是三種技術(shù)的介紹:
電磁感應(yīng)。這種方式通過(guò)在充電基座和電動(dòng)汽車上分別安裝初級(jí)和次級(jí)線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電。當(dāng)兩個(gè)線圈靠近并處于同一頻率時(shí),它們之間會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)共振,形成一個(gè)能量傳輸通道,從而將電能從充電基座無(wú)線傳輸?shù)诫妱?dòng)汽車的電池中。2345678
磁場(chǎng)共振。這種技術(shù)利用兩個(gè)線圈之間磁場(chǎng)的變化來(lái)產(chǎn)生共振,實(shí)現(xiàn)能量的無(wú)線傳遞。當(dāng)電動(dòng)汽車駛近充電基座時(shí),兩個(gè)線圈對(duì)準(zhǔn)并處于同一頻率,形成一個(gè)能量傳輸通道,從而將電能從充電基座傳輸?shù)诫妱?dòng)汽車的電池中。346
無(wú)線電波傳輸。這種方式通過(guò)發(fā)射器發(fā)射無(wú)線電波,接收器接收無(wú)線電波并將其轉(zhuǎn)化為電能。這種方式具有傳輸距離遠(yuǎn)、無(wú)需接觸等優(yōu)點(diǎn),但充電效率較低,需要較大的功率,對(duì)環(huán)境有一定的影響。46
這些技術(shù)都允許在無(wú)需物理接觸的情況下為電動(dòng)汽車充電,提供了更加便捷和安全的能源補(bǔ)充方式。電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)通過(guò)埋于地面下的供電導(dǎo)軌以高頻交變磁場(chǎng)的形式將電能傳輸給運(yùn)行在地面上一定范圍內(nèi)的車輛接收端電能拾取機(jī)構(gòu),進(jìn)而給車載儲(chǔ)能設(shè)備供電,可使電動(dòng)汽車搭載少量電池組,延長(zhǎng)其續(xù)航里程,同時(shí)電能補(bǔ)給變更加安全、便捷。動(dòng)態(tài)無(wú)線供電技術(shù)的主要參數(shù)指標(biāo)有電能傳輸距離、功率、效率、藕合機(jī)構(gòu)側(cè)移適應(yīng)能力、電磁兼容性等。因而,開(kāi)發(fā)大功率、高效率、強(qiáng)側(cè)移適應(yīng)能力、低電磁輻射、成本適中的動(dòng)態(tài)無(wú)線供電系統(tǒng),成為國(guó)內(nèi)外各大研究機(jī)構(gòu)當(dāng)前的主要研究熱點(diǎn)。
為了節(jié)約能源,減少環(huán)境污染,電動(dòng)汽車受到了世界各國(guó)的大力推廣。由于電池容量及充電基礎(chǔ)設(shè)施等條件的限制,充電問(wèn)題成為電動(dòng)汽車發(fā)展過(guò)程中而臨的最主要的瓶頸問(wèn)題。由于無(wú)線充電技術(shù)可以解決傳統(tǒng)傳導(dǎo)式充電面臨的接口限制、安全問(wèn)題等而逐漸發(fā)展成為電動(dòng)汽車充電的主要方式。然而,靜態(tài)無(wú)線充電與有線充電同樣存在著充電頻繁、續(xù)航里程短、電池用量大且成本高昂等問(wèn)題。特別是對(duì)于電動(dòng)巴士一類的公交車輛,其連續(xù)續(xù)航能力格外重要。在這樣的背景下,電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,通過(guò)非接觸的方式為行駛中的電動(dòng)汽車實(shí)時(shí)地提供能量供給。
我們這里說(shuō)的電動(dòng)汽車的無(wú)線充電是指為高壓動(dòng)力電池進(jìn)行補(bǔ)能的大功率充電方式,這在新能源行業(yè)內(nèi)已經(jīng)不是什么新的東西了,也前前后后發(fā)展了很多年了,一直是不溫不火,沒(méi)有真正的發(fā)展起來(lái)。
為便于大家對(duì)無(wú)線充電有一個(gè)整體的了解,咱們還是從最基本的聊起吧。
一、無(wú)線充電技術(shù)的原理
電動(dòng)汽車無(wú)線充電是以耦合的電磁場(chǎng)為媒介實(shí)現(xiàn)電能的傳遞,對(duì)于電動(dòng)汽車進(jìn)行無(wú)線充電(補(bǔ)能),相比于車載OBC而言,最最重要的區(qū)別是變壓器這塊,由原來(lái)是緊耦合變成了松耦合,即變壓器的原、副邊繞組分別置于車外和車內(nèi),通過(guò)高頻磁場(chǎng)耦合來(lái)傳輸電能,將交流電變?yōu)榻o電池充電的直流電
。大致的系統(tǒng)框圖如下:
備注:數(shù)據(jù)來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
二、無(wú)線充電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
其實(shí),說(shuō)起無(wú)線充電的優(yōu)點(diǎn),各種論文、各種報(bào)告,大家去網(wǎng)上一搜,都會(huì)有一堆寫的與有線充電相比的優(yōu)勢(shì)。但是從我個(gè)人的理解,很多優(yōu)點(diǎn)大多是有些牽強(qiáng)的,至少是理由不那么充分的或者是優(yōu)勢(shì)不明顯的。 再有可能就是到目前為止,不管是主機(jī)廠也好、零部件供應(yīng)商也好,都還沒(méi)把無(wú)線充電的真正價(jià)值挖掘出來(lái)或者說(shuō)應(yīng)用場(chǎng)景還比較單一。
即使是這樣,咱們還是要說(shuō)說(shuō)無(wú)線充電的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn);
1、安全可靠。怎么理解這個(gè)安全可靠呢?無(wú)線充電相對(duì)于有線充電而言,無(wú)線充電都是自動(dòng)充電,用戶沒(méi)有插槍的動(dòng)作,接觸到帶電體的概率大大降低了,所以觸電的風(fēng)險(xiǎn)也就大大降低了,從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),安全性是有提高的。
2、充電場(chǎng)地的空間利用率高。這個(gè)又怎么理解呢?其實(shí)對(duì)于單獨(dú)的車位這個(gè)是不明顯的,即使是有線充電,一把槍線占用車位的空間也不是很大。但是對(duì)于充電站而已,如果能采用集中式的功率模塊布置,還是會(huì)有一些優(yōu)勢(shì)的;我們可以將墻端的功率模塊采取集中式的布置,每個(gè)車位后面就可以節(jié)省一些布置功率模塊和槍、線的空間。布置的充電位越多,空間節(jié)省的就越多。 再有就是原邊線圈都放置并固定在車位上,不會(huì)額外占用更多的空間。
3、智能化程度高。無(wú)線充電相對(duì)于有線充電,就是不需要用戶去插槍這個(gè)動(dòng)作,解放了用戶的雙手。但是最最重要的還是要給自動(dòng)泊車技術(shù)(RPA、APA、AVP)進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)融合,借助于自動(dòng)泊車的技術(shù)給無(wú)線充電賦能,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車、自動(dòng)充電的功能。從這個(gè)場(chǎng)景應(yīng)用來(lái)說(shuō),無(wú)線充電與有點(diǎn)充電相比,其智能化程度是要高的。
4、維護(hù)和管理方便。這個(gè)主要是針對(duì)以后可能的公共運(yùn)營(yíng)來(lái)說(shuō)的。有線充電的充電槍經(jīng)過(guò)N多次的插槍拔槍以后,再加之充電場(chǎng)站的環(huán)境也比較惡劣,灰塵、水汽等也會(huì)不斷的進(jìn)入槍頭,從而也會(huì)進(jìn)一步加劇充電槍頭的磨損,充電槍頭一旦磨損,充電槍與充電座對(duì)接后接觸電阻就會(huì)增加,在充電時(shí),發(fā)熱量就會(huì)增加,一旦溫度超了限值,就會(huì)啟動(dòng)過(guò)溫保護(hù),影響充電的效率甚至停止充電。要解決這個(gè)問(wèn)題,可能就需要更換充電插頭(一般都需要連同線纜一起更換),這個(gè)維護(hù)起來(lái),成本還是比較高的,操作也不方便。