電動汽車無線充電技術應用分析

陳軍 神東補連塔煤礦 017209

引言：隨著社會經濟的發展。目前，能源正在減少，環境問題正在惡化。因此，電動汽車作為一種新型的環保節能汽車受到了廣泛的關注。無線充電技術首先被廣泛使用在各種電器、手機上，之后被應用于電動汽車，它不僅提供了的電動車所需的能量，而且還繼續推動電動汽車的發展。本文首先介紹了無線充電技術，然后分析了電動汽車無線充電技術的結構，然后分析了無線充電技術的未來發展趨勢。

一、無線充電技術的工作原理

（一）ICPT是如何工作的

ICPT使用耦合電磁場作為傳輸電能的手段。對于電動汽車的PCI，變壓器的初級線圈和二級線圈分別安裝在汽車外部和底盤上，電能通過高頻磁場耦合傳輸。該系統主要由電源側的發射端、非接觸式變壓器和車輛側的接收端組成。原理如圖1所示。

當電源側的電網供電后，對其進行校正和過濾，形成直流電源，然后進入逆變器進行高頻逆變器。在信號控制電路的控制下，將產生的高頻交流電流在一次側補償電路后注入一次側。繞組在相鄰空間產生高頻交變磁通量 位于汽車底盤處的繞組，通過高頻交變磁場感應耦合空間中的初級繞組，以及控制電路和電源，可通過控制信號整流和濾波調整車電池來提供能量。該系統本質上相當于一個松散耦合的變壓器系統。電力傳輸是通過一次側和二次側的電磁感應來實現的。通過增加一次側輸入功率的頻率，可以補償耦合系數減小的問題。

（二）ERPT的工作原理

ERPT使用相同頻率的兩個諧振元件來產生強相互耦合。線圈和兩端的板容量一起形成一個諧振電路，用于無線傳輸能量。該系統還主要包括電源側發射端、發射/接收線圈和車輛側接收端。原理如圖2所示。

一旦電源側的電源側由電網供電后，振蕩器應使用產生高頻振蕩電流。經過功率放大電路和阻抗自適應電路后，在發射線圈周圍形成非輻射磁場，將電能轉化為磁場 當位于電動汽車側的接收線圈的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時，接收電路中產生最強大的電流和磁場的轉換成電力，同時電流經過整流濾波進入限制/電調節電路后就可為車載電池提供電能。

在ERPT系統中，發射線圈和接收線圈都是自振系統。接收端根據共振特性由發射端激發，能量以最低的成本傳輸。能量轉移發生在共振系統內部，不影響共振系統外部的物體。磁場強度類似于地球磁場強度，有效傳輸距離在幾十厘米到幾米之間。在能量傳輸過程中，電磁波頻率越高，向空間輻射的能量越大，傳輸效率越高。

二、無線充電技術的優缺點

（一）換電模式

要更換電池，可在10分鐘內用充滿電的電池替換汽車中幾乎耗盡的電池。該工藝可以有效地解決里程不足的問題，同時還便于集中充電和進行專業的電池維護。梯次利用還可以延長電池壽命，提高電動汽車的經濟性。對于用戶來說，可以在不購買汽車的情況下更換電池，從而降低了一次性購買的成本。此外，更換電池的方法可以充分利用低谷的電價，降低充電成本。由于電池笨重，更換電池的專業要求是嚴格的。需要專業人員使用專業機器快速更換、充電和維護電池，如何實現電池pack的標準化和換電技術的實用化是換電模式推廣的關鍵。

（二）交流慢充

交流慢充充電模式由交流充電桿供電，汽車充電器完成交流/直流轉換，充電功率一般較低，充電時間一般為5-8小時。這樣可以降低充電電流，降低電池在充電過程中產生的熱量，提高充電效率，延長電池壽命，主要問題是充電時間過長。

（三）直流快充

快速直流充電模式由汽車充電器的交流/直流轉換完成，充電功率大。正常充電時間一般為3 ~ 4小時，也可在20min~ 2h內提供。直流快充的電流一般為150 ~ 400A。高電流的頻繁快速充電將大大縮短電池壽命，并對充電連接器 的規格和充電裝置的容量提出更高的要求。此外，高速充電引起的大電流變化會影響電網，導致公共電網電壓波動，大功率充電器產生的大量諧波也會影響公共電網的能源質量。

三、無線充電技術的未來發展趨勢

為了使充點電技術不斷的優化以滿足電動汽車的需求，無線充電技術的將朝著以下幾個趨勢發展。首先是智能化，在中國AI人工智能快速發展的當下，充電技術不僅要考慮充電的速率，還要考慮電動車的承受能力，尤其是BMS的管理系統，未來無線充電技術將需要具備自動識別電動汽車是否已經充滿電的功能，以防止電池過充。其次在電動汽車的智能開發中，還應重視智能導航系統的開發，以提高電動汽車和發射機的狀態，提高的效率。最后，在電動汽車的發展中，應該注意的是，一些新的節能環保材料可以用來增加電動汽車的傳動功率和系統效率，從而增加傳動距離。

結論：總而言之，無限充電技術在未來電動汽車快速發展的大背景下，很容易實現大范圍的推廣，同時也更加方便的充電需求。加上無線充電的便捷性，使得其應用場景更加的廣泛，此外，數種無限充電技術的不斷發展將為無線充電帶來更多的技術解決方案，也更加能滿足未來的市場需求。