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无线充电技术及发展趋势

 时 间:2019-05-21

无线充电原理其实就是对特斯拉多年前提出原理的实践,原理为通过高频交变电磁场实现电能的无线传输,发送端和接收端各有一个线圈,能量发射线圈上通数十k频率的交流电,通过磁感应在接收线圈产生高频电流,从而将能量从传输端转移到接收端。

 

从设备层面来讲主要分成了三个部分:第一部分为壁挂部分,380V电压输入,壁挂设备会先把交流电变为直流电,通过PFC变成直流再变为高频交流,即85K高频交流至地面端,经过汽车接收以及镇流过程,再通过BMS最终被车辆接收。无线充电没有任何触点也成为这项充电技术的核心卖点。值得注意的是,地面和车载之间有一个非常紧密的通讯构架构成,需要WiFi来构建整个信息和通讯系统。

 

相比无线充电技术,有线车载充电由四部分组成:电表接入系统通过通讯控制线,形成有线充电壁挂,同时延伸一根枪线。其中有线慢充桩由电表接入保护系统、通讯、控制,一块显示屏、一个充电桩保护罩,接上直流电就直接进入车辆BMS。而在无线充电技术中,壁挂就把整个有线的物件都包括了,还多出一个直流变成一个85K赫兹高频的交流信号,再经过包括线圈、磁芯组成的变压器。不仅如此,核心部件还包括条形电路,而无线充电技术难点就在于,如何在偏移和高低的情况下来做到功率高效传输,这个过程中仅仅依靠能量接入远远不够,另外需要有一个条行电路。与之对应的车载部件也一样,需要线圈+磁芯用于接收能量,同时需要电路实现能量高效率接收。

 

以手机充电为例,目前充电效率整体较低,行业水平保持在70%—80%左右。汽车要想做到90%传输效率,以上两个电路就是关键技术。

 

无线充电技术出现伊始意味着无线传输,但随着技术推演其能够实现自动充电,即在无人的情况下实现充电。中兴从2016年以后为此增加了部分辅助功能,其中包括义务检测,通过两个PTC之间磁场,如果充电区域有金属器件就会发热,甚至摩擦,从而实现检测以及设备断电;生物检测,虽然无线充电大部分能量被车载部分接收,但一定会有部门泄漏,虽然目前没有案例证明强大的磁场会对人造成伤害,但这会形成消费者的顾虑。

 

此外,无线充电要在一定范围内才能实现高效充电,目前乘用车前后7.5厘米、左右10厘米的范围高效传输区域。这就需要引导车辆实现精确停靠。在WiFi通讯方面,就是要建立起来地面侧和车载侧的通讯。

 

目前来看,无线充电技术厂家集中攻克几大技术难点:第一,各种场合充电效率如何提升,即功率传输部分如何做好;第二,三大辅助功能如何实现车辆规级应用;第三,如何实现所有功能的集成,因为每个功能在强磁场情况下或者全天候情况下都能得到应用,这也是无线充电技术为什么在业界听到很多年,但无法实现大规模批量商用的技术难点。

 

尽管如此,行业已然要推动无线充电技术,尤其是自动驾驶的特定需求。随着自动泊车在2019-2020年逐步商用,实际场景中充电与人是分离的,这个时候自动充电技术的需求变得迫切。解决方案目前有两种,一种是靠电力电池、空间磁场传输实现能量传输,即无线充电;另一种方式就是机械手代替人手实现自动充电。

 
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