电动汽车无线充电设计 电动车充电新概念

勿忘心安2023-01-10 09:00:112853

电动车未来能像手机一样,实现无线充电吗?新能源电动汽车无线充电技术有哪些类型,电动汽车无线充电是如何实现的?技术要点难吗?QI技术~无线充电技术,华为电动汽车无线充电专利公布,可降低成本提升功率,意欲何为。

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电动车充电新概念

相信很多朋友都有这样的疑问,现在很多智能手机都已经支持无线充电,在汽车上部分车型也有给手机无线充电的配置,而给电动车无线充电似乎还很陌生。现在的电动车在快充模式下,要想尽可能的在短时间内充更多的电,其线缆也要承受更大的功率,这也就是为何电动车在快充时线缆和手臂一样粗的原因。

尽管现在的充电桩基本都能做到快充,但受到功率以及动力电池技术方面的原因,即便是在快充模式下也需要半小时,这也是电动车难以普及的关键原因之一。而无线充电呢,相比充电桩不仅占地面积小、操作方便、损坏率低,甚至还能够解决电动车续航里程的焦虑。

什么是无线充电?

无线充电技术路线主要有三种:电磁感应式、无线电波式以及磁场共振式。其中,电磁感应式是目前发展较为普遍的一种,其原理就是将两个线圈,把其中一个线圈通上电,那么这个线圈周围就有了磁场,接着将另一个线圈靠过去,那么这个线圈就有了电流,这也就是我们初中时学的最基本的电池感应现象。

最后将电流引导到电池内,就可以完成无线充电了。目前奔驰、奥迪、沃尔沃等汽车公司都已经研究出相应的电磁感应无线充电车型。现在的无线充电效率已经达到了一个比较高的水平,但仍低于有线充电。

两种无线充电类型

无线充电可以分为两大类,即静态无线充电和动态无线充电。静态无线充电就类似于手机无线充电一样,只能够在特定的充电桩实现,但就经济性以及实用性上来讲并不适合大范围使用。这就好比现在支持无线充电的手机,有多少手机用户在充电时大多数情况下用无线充电呢?

静态无线充电在成本上相比充电桩更贵,羊毛出在羊身上,如果铺设静态无线充电装置,最后为其买单的还得是用户,充电成本上去了电动车的优势也就荡然无存。

再来说说动态无线充电,动态无线充电用通俗的话来讲就是即走即充,可以彻底解决电动车的续航问题,加上是即走即充也就没有充电时间方面的顾虑了。但是静态无线充电也有着很大的短板,那便是成本,要想实现动态无线充电不仅对电动车有较高的要求,连道路都要重新铺设。

2017年12月28日,世界首条高速公路光伏试验段于济南正式通车,这可以说是道路技术的一次突破,这也让我们看到了未来实现电动车动态充电。光伏路面通过将收集到的太阳能转化为电能,从而实现太阳能发电,其改造费用也是一个天文数字。

无线充电的短板

不管是静态无线充电还是动态无线充电,在现在来看都是无法普及的。静态无线充电最大的劣势就是在充电时间方面,以宝马530e iPerformance为例,它的无线充电功率不到4kW,将9.4kW/h的电池充满电需要3.5小时,还不如用有线充电桩呢。

再者就是静态无线充电由于设计原因,有着很大的风险,在静态充电时如果两线圈之间有异物该如何排除,特别是一些导电异物,容易引起火灾。相比有线充电,静态无线充电的优势也仅仅停留在了方便上,即停即充,省去了插拔充电枪的过程。

动态无线充电虽然可有效解决电动车续航以及充电时间上的短板,但高昂的造价是完全无法承受的。我国的高速公路经过了几十年的建设,到现在尚且还有很多地区都未通高速。在我国的平原地区,高速公路平均每公里造价为3000万元左右,而在山区平均每公里造价接近4000万元,在条件恶劣的地方每公里的造价甚至达到了1.8亿元。

高速公路的建设成本尚且如此,更别谈能满足动态无线充电的道路了。抛开技术难度不说,就成本而言,在相当长的一段时间内,动态无线充电也仅仅是停留在实验阶段,很难做到普及,但这也是未来汽车发展的一大方向。

写在最后:

给电动汽车无线充电就目前来看,只有静态无线充电可实现,但是静态无线充电相比有线充电,只是方便了一点,在成本、安全以及充电效率方面远不及有线充电。而动态无线充电在技术以及成本控制上,在短时间内难以普及。

之所以现在的电动汽车支持无线充电的车型少之又少,其根本原因还是静态无线充电的实用性差。即便是支持无线充电,大多数用户也不会去使用,部分车企之所以推出支持无线充电的车型,主要还是为了博得眼球。

新能源汽车能否实现无线充电

新能源电动汽车无线充电从基本原理上区分,主要有电磁感应式和磁场共振式。

电磁感应的研究聚焦在感应充电、无线充电、电磁感应和充电站领域;磁场共振的研究聚焦在无线电源、共振频率、感应系数、天线和发射器领域。

中兴、宝马、奔驰等采用电磁感应式技术原理,高通Halo、Witricity 采用磁场共振式技术原理。

电动汽车电磁感应式无线充电系统通常分为供电和受电两部分。通常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,受电线圈即可接收到供电线圈的电流,从而对电池进行充电。

电动汽车磁场共振式无线充电系统主要由电源、发射面板、车载接收面板以及控制器组成,如图所示。当电源发送端电能感应到共振频率相同的汽车接收端时,由共振效应对电池进行充电。

从电动汽车的无线充电方式来看,又分为静态无线充电和动态无线充电。

静态无线充电是在电动汽车停驶过程中对其充电,而动态是在电动汽车行驶过程中对其进行充电。

电动汽车动态无线充电技术主要是通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地面上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构,进而给车载储能设备供电,可使电动汽车搭载少量电池组,延长其续航里程,同时电能补给变得更加安全、便捷。

动态无线供电技术的主要参数指标有电能传输距离、功率、效率、耦合机构侧移适应能力、电磁兼容性等。

一种方案是在行车过程中进行充电,需要将无线充电发送装置铺设在固定的路段上,电动汽车在此路段行驶的过程中,可以通过充电系统的发送装置进行电力的输送,在短时间内快速的进行充电活动,使汽车在行驶的过程中也可以补充电能,体现出随时进行充电的动态系统功能。

还有一种方案是利用智能电网进行无线充电控制,将电动汽车的无线充电管理权限上交,由智能电网对无线充电装置进行控制。此种方法可以协调区域内的用电情况,在智能电网管控中通过对电动汽车行驶区域的电力使用情况及电力负荷情况来进行智能的充电及电力的控制,从而保证电网运行效果良好,电力使用情况在电网负荷的范围内。

电动汽车充电技术发展

汽车的无线充电原理是通过将电能转化为电磁波,然后发送给接收方,然后将电磁波转化为电能。充电技术并不复杂,主要是利用电磁感应和磁场共振,但无线充电最大的困难在于,缺少统一的标准,充电时间太长,效率太低,成本高。

电动汽车的无线充电技术是怎样实现的呢?

说起无线充电技术,其实并不是什么秘密了,目前在很多智能手机上都已经被实现了,而汽车无线充电也在实施中,而无线充电的原理也很简单,通过将电能转化为电信号,然后将电信号发送出去,而被接收方就是汽车则会将电信号转化为电能,从而进行充电。所谓的无线充电,就是利用电磁场或者电磁波,而不需要通过有形的导线来进行充电了。而现在无线充电有三种不同的充电方式,分别是电磁感应,磁场共振。

无线充电技术要点难不难呀?

目前,电磁感应无线充电技术已批量生产,其生产效率和都比其他技术低,且已通过市场测试,然而,由于电磁感应的传播距离过短,因此,在充电时,其能量损失会增大,从而导致效率下降。对于无线充电很多人都会担心它的安全性,特别是辐射方面,而且无线充电也没有统一的标准,品牌厂商们,他们的充电口还没有统一协调好,无线充电的时间会比有线充电时间更长,而且无线充电的成本高了许多,这或许也是无线充电虽然好,但是没有大幅度普遍起来的原因吧。

温馨小提醒:

由此可以看出,汽车无线充电虽然实现了,但是由于效率低,成本高,而导致现在的市场还没有普遍起来,相信未来的某一天,会有完美的解决方案无线充电普遍起来。

无线充电采用什么技术

QI技术,利用电磁感应原理,接触充电; 无线充电技术,磁共振原理,无需接触,范围充电。 (由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量,两者之间不用电线连接,因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。)

在此之前,无线充电技术,一直只和智能手机、小尺寸平板等“小”移动设备有关。不过,无线充电三大阵营之一的A4WP(“无线充电联盟”)日前宣布,其技术标准已经升级,所支持的充电功率增加到50瓦,这意味着笔记本电脑、平板等大功率设备,也可以实现无线充电。2014年2月,电脑厂商戴尔加盟了A4WP阵营,当时,阵营相关高层就表示,将会对技术进行升级,支持戴尔等电脑厂商的超极本进行无线充电。市面上的传统笔记本电脑,大部分电源功率超过了50瓦,不过超极本使用了因特尔的低功耗处理器,将成为第一批用上无线充电的笔记本电脑。目前这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米,但研究者相信,电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源,就可以为整个屋里的电器供电。

国外专家预测未来:无线充电最终会像WiFi一样无处不在,十年内将成为市场主流。该技术显而易见的用途是便携式设备,但其潜在用途远不止如此。例如,它还可用于为电动汽车充电。停车位、信号灯乃至公路沿线都可设置发射器。汽车充电需消耗大量电能。未来的场景可能是车主将车开到停车位,掏出手机购买一些电量。咖啡厅或机场也可提供收费充电服务。

经过实验证明,无线充电技术没有危及人的健康及安全,至少为消费设备充电时产生的磁场不会影响身体。无线充电还有另一方面智能化表现: 一旦检测到接收对象并非所需设备,例如智能手机、 平板电脑 、电动汽车,设备将会切断电源或提醒用户。

其中奥迪的无线充电技术方案主要是针对 传输过程中效率流失 的问题,该方案通过一种 可升降的无线充电系统 ,使得电缆端的发射线圈更靠近电动汽车底部的接收线圈,从而提高电力传输效率。宝马与奔驰合作研发的无线充电技术已经经过了测试,并应用到了宝马i8车系上。至于沃尔沃则已经完成了电动汽车车载无线充电 系统测试 ,据说整个充电过程用时3个小时都不到。由于无线充电技术相对较成熟,目前在国外有些地方已经开始投入使用,2014年韩国铺设了一条长达12公里的无线充电路段,车辆行驶在路上 可边开车边充电 。

工作原理

利用物理学的“共振”原理——两个振动频率相同的物体能高效传输能量。

1.输电线中的电能传入用铜制造的天线中。

2.天线以10兆赫的频率振动,产生电磁波。

3.天线发出的能量传播到2米(6.5英尺)外。

4.同样以10兆赫的频率震动的膝上型电脑接收到电流,能量充入设备中。

5.没有转换成膝上型电脑的能量不会被天线重新吸收。不能产生10兆赫共振的人和其他物体不会对它产生干扰。

主要特点

1、从理论上说,这一系统对处在充电场的人完全无害,因为 电量只在以同一频率共振的线圈之间传输 。但对于这种无线充电 技术 ,很多人可能产生担忧,就像当初对Wi-Fi和 手机天线 杆一样。

2、富士通的无线充电技术利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷,线圈和电容器则在充电器与设备之间形成 共振 。富士通表示这一系统可以在未来得到广泛应用,例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑 芯片 的电量传输。采用这项技术研制的充电系统所需要的 充电时间只有当前的一百五十分之一 。

市场需求

1、随着iPhone、iPad等对电量充满“饥渴”的设备迅速兴起,研发无线充电等突破性充电技术的需求日益提高。富士通在一份声明中说:“这项技术将为手机集合紧凑型无线充电功能以及同时为多个便携式设备充电铺平道路。对多个设备充电时,设备相对于充电器的位置没有任何限制。”

2、当前的很多无线充电系统依靠线圈之间的 电磁感应 ,这种方式工作距离太短,设备需要放置在充电座上,同时也会消耗大量电量。

技术尚不成熟

1.能源损失太大和磁电感应 转换效率较低 。

2.大功率《无线充电技术》的 远距离传输 和电磁 对环境的辐射影响 等因素还没有得到充分的解决。

在清华大学能源互联网创新研究院政策研究室主任何继江看来,和充电桩相比,无线充电技术有着诸多优势,比如可以解决充电桩建设中的选址难、费用高、周期长等问题。

“现在要建充电桩,在人口密集的核心区域越来越难找到合适的地块。而无线充电可以分散建设,不需要专门征地,建设周期也大幅缩短,可以大量分散建设。而对于电动车来说,不需要配置大容量的电池,因为可以让它在其行驶路线上在线补电。

华为新能源电动汽车

华为电动汽车无线充电专利公布,这样的情况就可以降低成本,也能够提升功率,主要是为了提升自己的市场竞争力。

根据一些信息可以了解到华为有电动汽车无线充电的专利,并且公布现在的电动汽车是受到人们欢迎的,而电动汽车需要充电设备,这个时候就可以用无线充电设备,这样的系统能够满足人们出行的要求。根据一些信息可以发现这个专利主要是为电动汽车的车载充电准备的一些设备里面包括电力的输入单以及功率的大小,还有转换器以及变压器里面还会有电测线圈以及电池测线圈的设计,还有电池的连接器一过或者是多个开关,在闭合的时候就能够将线路转变。

变压器主要是用来为无线电发射器做一些铺垫,里面也会有一些接收电能的装备。通过这项技术能够为电动汽车提供充电的设备也会变得更加便利,现在电动汽车的发展是不断改变的,相关的技术也在快速的进步,可以发现电动汽车的车载充电设备以及其他方面的一些设备都在更新当中,也会给人们带来更多的便利。

通过专利的申请书可以发现这种充电技术一般分为车载充电,还有非车载充电以及无线充电,跟传统的无线充电以及传统的车载充电进行相比有一定的优势,虽然集成度比较低,但是也有解决的方案提供。根据专家的了解,这个专利主要是为电动汽车,发明的是车载充电的一种设备,而且有着显著的特点就是会降低成本,还有更高的功率,对于车载充电设备来说是非常好的,而且有具体的配置,在电子连接器方面有多个开关,而且会有其他方面的一些设置。

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