无线充电技术

——冷却系统新能源汽车技术——无线充电技术3课时

提出任务

作为一名汽车专业的学生，你知道无线充电技术及在新能源汽车上的应用吗？无线充电技术无线充电技术

无线充电技术在汽车上的应用本节重点

（1）知道无线充电技术的类型；（2）理解静止式无线充电技术与移动式无线充电技术。无线电力传输也称无线能量传输或无线功率传输，主要通过电磁感应、电磁共振、射频、微波、激光等方式实现非接触式的电力传输。电动汽车无线充电技术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而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。无线充电技术

目前无线充电技术主要有电磁感应式（ICPT）、电磁共振式（ERPT）、无线电波式（MPT）、电场耦合式四种基本方式。这几种技术分别适用于近程、中短程与远程电力传送。这几种无线充电方式的比较见表4-3-1。表4-3-1无线充电的类型一、无线充电技术目前，电磁感应电力传输（InductivelyCoupledPowerTransfer，ICPT）、磁谐振电力传输（ElectromagneticResonancePowerTransfer，ERPT）、微波电力传输三种无线充电技术中，因为ICPT和ERPT在中等距离的传输效率较高，更适合于电动汽车充电。1、静止式无线充电技术1）电磁感应电力传输（ICPT）如图4-3-1所示，电动汽车上的ICPT由电源发射端、无接触变压器和电动汽车接收端组成。电源发射端和原边绕组安装在地面下，副边绕组和接收端安装在电动汽车上。从电网获取电能，在信号控制电路控制下，经过整流滤波、高频逆变电路、原边绕组，通过电磁感应将电能感应到副边绕组；电动汽车侧在信号控制电路控制下，经整流滤波、功率调节，最终实现为车载电池充电。二、无线充电技术在汽车上的应用图5-3-1电磁感应电力传输（ICPT）二、无线充电技术在汽车上的应用2）磁谐振电力传输（ERPT）如图5-3-2所示，该系统主要由电源侧发射端、发射线圈、接收线圈和电动汽车侧接收端组成。ERPT是利用线圈及电容组成谐振电路，使发射端与接收端的谐振回路的固有频率与电源工作频率相同，从而引起发射和接收谐振电路发生谐振，实现能量的无线传输。图5-3-2磁谐振电力传输（ERPT）二、无线充电技术在汽车上的应用2、移动式无线充电技术电动汽车无线充电技术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而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，同时电能补给变更加安全、便捷，如图5-3-3所示。图5-3-3高通公司移动式无线充电实验二、无线充电技术在汽车上的应用1）电动汽车无线充电系统导轨模式类型电动汽车无线充电系统的导轨模式分为单级导轨模式和多级导轨模式。（1）单级导轨充电模式对于单级导轨供电模式，系统工作时在初级回路中只有一条导轨和一套初级电能变换装置在工作，如图5-3-4所示。

图5-3-4单级导轨充电模式二、无线充电技术在汽车上的应用由图可以看出单级导轨供电模式结构简单，容易控制和维护。但是由于导轨结构是单根长导轨，它也存在以下这些缺点：①当导轨上行驶的汽车数量少时，系统的传输效率将会非常低；②系统非常不稳定，对参数的变化敏感，任何微小的参数变化都可能导致系统无法稳定运行。二、无线充电技术在汽车上的应用（2）多级导轨充电模式对于多级导轨供电模式，系统工作时在初级线圈中有多段导轨和多套电能变换装置在工作，当电动汽车行驶到哪一条导轨上时就由该条导轨给电动汽车供电，其余导轨处于待机状态，如图8-25所示。当汽车行驶到下一段导轨时就关断上一段导轨并开启下一段导轨给电动汽车供电。图5-3-5多级导轨充电模式二、无线充电技术在汽车上的应用①单层多级导轨模式在单层多级导轨模式中，系统供电导轨被切分成N段导轨，每段供电导轨都配备有各自的电能变换装置、谐振补偿装置和换流开关，如图5-3-6所示。电能从电网输出，通过每段供电导轨各自的电能变换装置将工频交流电转换为高频交流电，在换流开关的控制下注入到谐振补偿网络中，在每段供电导轨中产生高频激励电流。最后通过耦合机构将能量输送到系统次级回路。

图5-3-6单层多级导轨模式二、无线充电技术在汽车上的应用由图看出单层多级导轨模式具有以下优点：a.实现了多级导轨的分时供电，提高了系统的传输效率；b.某一段导轨出现故障时，并不影响其他导轨的正常工作；c.降低了系统对参数变化的敏感性，提高了系统的稳定性。但是，这种导轨模式也存在一些争论。如果导轨长度设计的非常短，可以大大减小系统损耗，提高系统传输效率。但是由于增加了许多电能变换装置，也增加了系统控制和维护的难度，降低了系统的稳定性。如果导轨长度设计的较长，可以大大减少电能变换装置的数量，但是电能变换装置的单机容量增大，对电子器件的要求更高。同时增加了系统对参数变化的敏感性，也降低了系统的稳定性。图5-2-9充电控制流程二、无线充电技术在汽车上的应用④双层多级导轨模式在单层多级导轨的基础上，将N个导轨段改为N个导轨组，在每个导轨组中只有一套电能变换装置将工频交流电转换为高频交变电后注入到供电导轨中。每个导轨组又被分为n个小的导轨段，这n个小的导轨段都配备有各自的谐振补偿装置和换流开关。它们根据自身的负载状况，自适应切换到导轨供电状态，即实现了对双层多级导轨的分级控制。双层多级导轨示意图如图5-3-7所示。图5-3-7双层多级导轨模式二、无线充电技术在汽车上的应用双层多级导轨模式具有以下优点：①实现了导轨的分时分段供电，减小系统损耗，提高系统传输效率；②电能变换装置数量少，易于控制和维护；③电能变换装置的功率等级小，减小了对电子器件的要求；④降低了系统对参数变化的敏