电动汽车无线充电技术概述课堂

1、1,主要内容,电动汽车无线充电技术研究背景,1,电动汽车无线充电技术工作原理,2,电动汽车无线充电技术应用实例,3,未来电动汽车无线充电技术展望,4,电动汽车无线充电技术研究背景,中国新能源汽车政策进程,电动汽车无线充电技术研究背景,新能源汽车（乘用车及轻型商用车）示范推广补助标准（万元,每辆,电动汽车无线充电技术研究背景,十米以上城市公交客车示范推广补助标准（万元,每辆,电动汽车无线充电技术研究背景,传统汽车和纯电动汽车节能减排比较,日驶,公里,油耗,L/100Km,电耗,度,日成本,元,年节约,元,CO2,减排,吨,传统公交车,240,27,434,传统私家车,30,9,18,纯电动公交车

2、,240,90,130,91000,44,纯电动私家车,30,19,3.4,4300,1.8,电动汽车无线充电技术研究背景,燃料电池,技术瓶颈,1.H2,的制取、存储,运输难题,2,催化剂选取困难,成本太高,纯电动汽车,目前更多的是发,展电动汽车,电动汽车,电动汽车无线充电技术研究背景,1,普通充电,多为交流充电，电压,220V,或,380V,一次需要,8,10,小时充满,一个有,10,个位置的电站,一天,充,30,辆汽车,10,万辆,汽车需多少个充电站,占用多少,城市用地,2,快速充电,多为直流充电，一次充电,需要,10-20,分钟左右,10,分钟左右把,35Kw,的电,池充电完毕大约需要,

3、250Kw,的充电功率，是一,个办公大楼用电负荷的,5,倍,不可能在家充！一个充,电站开,4,个充电机，功率就,能达到,兆瓦,级，是个,难题,3,电池更换,更换电池，时间短，能保,证汽车的正常行驶,电池组,标准化,比较困难,电池组心就问题难以解决,传统电动汽车充电模式及其存在的问题,电动汽车无线充电技术研究背景,同时充电的汽车数目有限,户外有线充电桩易受到侵害,建专用充电站占用大量用地,采用无线充电形式,充电桩充形式的缺点及其解决办法,电动汽车无线充电技术研究背景,电动汽车充电站及充电桩,电动汽车无线充电技术研究背景,无线充电式充电站,电动汽车无线充电技术研究背景,无线充电式停车场,电动汽车无

4、线充电技术工作原理,无线充电的发展历史,1,19,世纪,30,年代，迈克尔?法拉第就发现，周围磁场的变化将在电线,中产生电流,2,19,世纪,90,年代，爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉?特,斯拉就曾提出无线电力传输的构想,3,香港城市大学电子工程学系许树源教授在早几年曾成功研制出“无,线电池充电平台”，需要产品与充电器接触，它主要利用的是近场电,磁耦合原理,4.2007,年，美国麻省理工学院的马林索尔贾希克,Marin Soljacic,等人在无线传输电力方面取得了新进展，他们用两米外的一个电源,隔地”点亮了一盏,60,瓦的灯泡,5,最近，有几家公司已经生产出无线充电的手机,mp3,

5、便携式电脑,无线充电技术发展现状,无线充电技术是近几年才开始发展起来的一个新兴行业，未来,有着广阔的发展空间,无线充电联盟,Wireless Power Consortium,成立于,2008,年,12,月,17,日，其使命是为了创造和促进市场广泛采用与所有可再充电,电子设备兼容的国际无线充电标准,Qi,以安全性，能源及充电效率为出发点，无线充电联盟宣布将近,距离电磁感应技术作为低功耗便携式电子设备充电的国际标准,联盟现有,41,家成员企业，包括,Atmel,Callpod,case-mate,仁宝,Continental Automotive,ConvenientPower,中光电,Dura

6、cell,依利安达磁电产品有限公司、劲量,Energizer,怡科,Fulton Innovation,Hanrim Postech,赫比,Hosiden,iGo,Jeckson,Leggett & Platt,LG,电子、力铭科技、乐星电缆、美国国家半导体、诺基亚、奥林巴斯、飞,利浦,Powerkiss,致伸电子,Rohm,半导体集团,RRC power solutions GmbH,三星电子、三洋、桑菲,SixEye,Interactive Ltd,新力爱立信移动通信公司,ST-Ericsson,德州仪器、东光公司,Verizon Wireless,Wisepower,及,Xentris,

7、Wireless,无线充电技术发展现状,2010,年,9,月,1,日，全球首个推动无线充电技术的标准化组织,无线充电联盟在北京宣布将,Qi,无线充电国际标准率先引入中国,信息产业部通信电磁兼容质量监督检验中心也加入该组织,无线充电技术采用统一的工业标准，未来几年，手提电话,PMP/MP3,播放器、数字照相机、手提电脑等产品都可以使用全,新的低能耗、高兼容的相同的无线充电器,这个充电器类似一个托盘直接插到电源上，获得联盟认证的带,有“Qi”标识的不同品牌的手机直接放在上面就可完成充电,电动汽车无线充电技术工作原理,电子产品充电,松下产品,无线电源联盟,电动汽车无线充电技术工作原理,电子产品充电,

8、电动汽车无线充电技术工作原理,1,电磁感应式,2,3,无线电波式,磁场共振式,三,种,无,线,充,电,方,式,电动汽车无线充电技术工作原理,电磁感应式充电,电磁感应初级,线圈一定频率的交,流电，通过电磁感,应在次级线圈钟产,生一定的电流，从,而将能量从传输端,转移到接收端,电动汽车无线充电技术工作原理,电磁感应式充电系统框图及应用,电动汽车无线充电技术工作原理,电磁感应式充电,电动汽车无线充电技术工作原理,磁场共振,原理由能量发送装,置，和能量接收装置组,成，当两个装置调整到,相同频率，或者说在一,个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的,能量,电动汽车无线充电技术工作原理,磁场共振,电动汽车

9、无线充电技术工作原理,磁场共振式充电应用,25,电动汽车无线充电技术工作原理,磁场共振式充电应用,电动汽车无线充电技术工作原理,无线电波式充电,基本原理类似于早期使用,的矿石收音机，主要有微波发,射装置和微波接收装置组成,如图，接收电路，可以捕捉到,从墙壁弹回的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持,稳定的直流电压,Powercast,公司研制出可以将,无线电波转化成直流电的接收,装置，可在约,1,米范围内为不同,电子装置的电池充电,电动汽车无线充电技术工作原理,日本的龙谷大学发布了一项技术成果：移动式无线充电系统，当时就,是使用的频率,2.45GHz,的微波。但是实验并不是用实车进行的，而

10、是,用的一个警车模型，通过微波送电，点亮了行驶中的模型警车的警灯,电动汽车无线充电技术工作原理,三种充电方式对比（仅供参考,电动汽车无线充电技术工作原理,电动汽车无线充电技术工作原理,电动汽车无线充电技术工作原理,电动汽车无线充电系统结构及原理图,电动汽车无线充电技术工作原理,电动汽车无线充电系统实际结构及原理图,系统由位于汽车外部主,级电路和位于汽车的内部,的次级电路、整流器以及,驱动系统构成。通常在充,电的时候，带有扁平铁芯,的主级线圈，即耦合器,是通过手动的方式被插在,次级铁芯中一个缝隙处,这样，能量就能够从安置,在底层的主级电路被转换,到电池中,电动汽车无线充电技术应用实例,感应充电观

11、光车,韩国首尔一座游,乐园内试运行一,种新型电车。这,种电车在铺有电,感应条的路面上,行驶时可“无线,充电，不像传统,电车需通过路轨,或头顶电线获得,电力,电动汽车无线充电技术应用实例,印度无线充电车,REVANXG,REVANXG,则是一款双门运动车型，拥有玻璃车顶，最高时速达,130,公里,一次充电可持续行驶,200,公里，这款车预计,2011,年上市,电动汽车无线充电技术应用实例,日产魔方电动车,采用了可在供电线圈和受,电线圈之间提供电力的电,磁感应方式,即将一个受电,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,受电线圈即可接受到供电,

12、线圈的电流，从而对电池,进行充电。目前，这套装,置的额定输出功率为,10kW,一般的电动汽车可在,7-8,小,时内完成充电,电动汽车无线充电技术应用实例,英国,HaloIPT,公司近日在伦敦利用其最新研发的感应式电能传,输技术成功实现为电动汽车无线充电。在展示过程中，该公司将,电能接收垫安装于雪铁龙电动汽车车身下侧，这样电池就可以通,过无线充电系统进行无线充电,38,电动汽车无线充电技术应用实例,日本无线充电式混合动力巴士,电磁感应式，供电线,圈是埋入充电台的混,凝土中的。车开上充,电台后，当车载线圈,对准供电线圈后（重,合），车内的仪表板,上有一个指示灯会亮,司机按一下充电按钮,就开始充电,

13、电动汽车无线充电技术应用实例,电动汽车无线充电技术应用实例,日本无线充电式混合动力巴士结构,电动汽车无线充电技术应用实例,相对于电磁感应式供电，这种利用磁场共振方式的供电技术更被看好于电动,汽车的应用在未来，路面中铺有供电系统（地面上的桔色部分），可以,在电动汽车行驶中供电,未来电动汽车无线充电技术展望,电磁感应式非接触充电系统存在以下三方面的问题,1,送电距离比较短，如果两个线圈的横向偏差较大传输效率就,会明显下降。目前来看只能实现传输距离为,10cm,左右，而底盘,的距离明显与这个距离有着非常大的距离，因此这是一个很大,的问题。需要考虑很多的散热问题，比如线圈之间的发热,2,还有一个问题就

14、是耦合的辐射问题，电磁波的耦合会不会存,在大的磁场泄漏。电磁感应在线圈之间传输电力，如同我们的,磁铁一样，在外圈有一定的泄漏，人如何避免受影响是个很大,问题,3,线圈之间也是有可能有杂物进入的，还有某些动物（猫狗,进入里面，一旦产生电涡流，就如同电磁炉一样，安全性问题,非常明显,未来电动汽车无线充电技术展望,磁场共振式供电，目前技术上的难点是，小型、高效率化比较,难。现在的技术能力大约是直径半米的线圈，能在,1m,左右的距,离提供,60w,的电力,一般来说，利用电磁感应原理的无线供电技术最具现实性，并,且现在在电动汽车上有实际应用,磁场共振方式，则是现在最被看好、被认为是将来最有希望广,泛应用

15、于电动汽车的一种方式,电磁波送电方式，现在则提出了利用这种技术的“太空太阳能,发电技术”。这种技术能应用的话，可以从根本上解决电力问,题,未来电动汽车无线充电技术展望,远程无线充电,1997,年由美国的罗纳德佩里斯等研究人员在底特律汽车工程师协会展,览会上提出,具体方案为：佩里斯设想利用一台无线发射器将电能转换成一种符合现,行美国技术标准的特殊的微波束给移动中的电动汽车充电，汽车只要进,入发射器工作范围，用安装在车顶的专用接收天线接收微波束即可。这,样，给车辆充电就像使用车载电话一样方便,应用：市内的公共电车上，发射器就安装在公共汽车站附近，这样行车,途中就不必担心没电了,未来电动汽车无线充电技术展望,太空发电站,1968,年，美国人格拉泽最早提出在离地面,36000,公里的地球,静止轨道上，建造太阳能发电站的构想,构想具体为：利用铺设在巨大平板上的亿万片太阳电池,在太阳光照射下产生电流，将电流集中起来，转换成无线,电微波，发送给地面接收站。地面接收后，将微波恢复为,直流电或交流电，送给用户使用,未来电动汽车无线充电技术展望,太空发电站,该太阳能电,站将电能