随着电动汽车(EV)成为更普遍的运输方式,关于不同充电选项的讨论正在增加.无线充电是过去几年中备受关注的一种选择.支持者将无线充电视为一种更简单,更方便的电动汽车充电方式,因为它消除了处理充电电缆的麻烦.此外,他们设想通过内置于道路中的充电垫对静止或运动中的车辆充电.许多公司正在积极测试系统-甚至提供套件-来改造用于无线充电的电动汽车.但是,无线充电是电动汽车的可行选择吗?
EV无线充电概述
无线充电背后的原理与用于对手机和电动牙刷等低功耗设备进行无线充电的原理相同.内置于充电位置的初级线圈在通电时会产生磁场.该磁场在连接到被充电设备的电池的次级线圈中感应出电流.当初级线圈和次级线圈彼此处于最佳距离时,无线充电效果最佳.当然体内也少不了石英晶振的鼎力相助.
无线充电的类型
有两种类型的无线充电:
●一种类型的无线充电是基本磁感应.在基本磁感应中,初级线圈中的磁场在次级线圈中感应出电流.这些松散耦合的线圈需要精确对准以实现可接受的充电效率.
●另一种已被证明是一种更有效的传输功率的无线充电方法称为谐振-电感耦合.在这种情况下,初级和次级线圈都使用以相同频率谐振的石英晶体振荡器振荡电路,以产生精确的阻抗匹配.结果是磁场更狭窄地限制在两个线圈之间的空间,即使在对准不完美时也是如此.谐振-电感耦合或磁共振充电不仅更有效,而且是在EV充电所需的更高功率水平下管理磁场的更好方式.
在典型的EV无线充电配置中,初级线圈位于汽车下方并插入交流电源的焊盘中.次级线圈位于汽车中.停放时,线圈正确对齐.
简单来说仍旧是一款电子产品,基本上整个系统包含了两件东西,一个是插在插座上的发信器,另一个是整合在电子产品上,跟硬币大小差不多的接收器(技术核心),只要在一定的范围内(目前是在90厘米的距离内),电能可以瞬间自发信器传到对应的接受器,而在这体内也使用到了贴片晶振,有源晶振等电子元件.当然还有的电子产品必备的32.768K晶振.
谁在开发EV无线充电?
许多公司正在开发无线EV充电技术.这些包括:
●一些电动汽车制造商正在为他们的汽车开发无线充电原型和选项.日产正在为Leaf开发一种无线充电选项,该选项将使用自动停车功能将车辆精确地对准其充电垫.宝马,梅赛德斯和特斯拉也提供无线充电选项.
●WiTricity是磁共振充电领域的先驱,提供无线充电解决方案,充电速率在3.6kW至11kW之间,效率为90％至93％.它们的系统包括地面衬垫中的初级线圈和连接到车辆下侧的次级线圈.一些汽车制造商正在与WiTricity合作开发其无线充电选项.
●高通公司开发了一种名为Halo的类似无线充电解决方案,他们正在开发能够为正在发展的电动汽车充电的技术.高通公司成功地为其100米测试跑道上112.654km的电动车充电,其中初级线圈安装在路面上.
有使用到发射器和接收器,同样也会使用到的3225晶振,有利于的数据传输功能.而它的原理便是无线充电是指利用电磁波感应原理进行充电的设备,原理类似于变压器.在发送和接收端各有一个线圈,发送端线圈连接有线电源产生电磁信号,接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电.经过无线充电器电源管理模块后输出的直流电通过2M有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组.当然对于这种比较高精密的电子产品,使用的石英晶体振荡器也是较多的.
什么是当前的EV无线充电挑战?
虽然无线充电具有很大的潜力,但无线充电尚未准备好迎接黄金时段.目前普遍采用的障碍包括:
●与等效的住宅EV充电站相比,无线充电非常昂贵.
●关于大规模无线充电的磁场的影响和安全性存在未知数.
●今天的解决方案提供非常慢的充电.在较大的EV电池中,慢速充电方面变得更加不利.
●缺乏无线充电标准可能会限制无线充电设备的便携性-例如,无线充电停车空间可能仅适用于特定类型的汽车.
奥迪电动汽车充电和基础设施经理克里斯托弗•米歇尔巴赫(ChristopherMichelbacher)看到了当前以这种方式广泛采用无线充电的挑战.“该技术尚未完全成熟,并且存在许多成本和操作权衡.目前,最佳应用可能是电动车队,而不是个人拥有的电动车.一些车队运营商实际上正在考虑这一点.在通常停放在装卸码头的车辆的情况下,对齐不是一个问题,因为车辆的位置由装载码头限定.接触装载台的车辆后部是对准机构.此外,一些车队有一条预定路线,可以让您知道他们将在充电之间使用多少能量以及他们需要多长时间充电.您也不必担心不同车辆上的专有系统,因为相同的卡车总是会拉到装卸码头.它可能适用于运输系统中的一些电池电动公交车,它们运行固定路线,并且他们已经知道停车时间或已知的休息时间,他们可以在那里充电,以便全天完成他们的路线.“
EV无线充电的下一步是什么?
无线充电仍在不断发展,但可能性值得付出.诸如可移动初级线圈和使二次线圈更轻且线电阻更低的新材料等技术可以使无线充电解决方案更高效,并在石英晶振更高功率输出下工作.如果无线充电成功真正具有成本效益,它将彻底改变电动汽车的充电方式,甚至是如何使用它们.
关键点
●无线传输功率的最有效方式是通过谐振电感耦合,其中初级和次级线圈都使用以相同频率谐振的振荡电路,以产生有源晶振精确的阻抗匹配.
●高通公司已经成功地为他们的100米测试跑道上以0.07千米/小时的速度行驶的电动车充电,该跑道的主要线圈内置于路面.
●目前无线电动汽车充电的最佳应用可能是电动车队,例如通常停放在装卸码头的卡车,并且具有使其功耗可预测的预定路线.
