电动汽车无线充电技术

1、新能源汽车技术,电动汽车及车载电器无线充电技术,主讲人：王 玄,主题报告,2,3,研究背景,无线带来的便捷,深入人心,无线上网,连接器及接线总是存在诸多不便 淘汰最后的电线吧！既然一切是无线，为何手机和小电器仍需插电线呢？,+,无线充电,= ？,4,传统的充电技术是采用插头和插座进行直接的接触式电能传输。,缺点：,存在火花及触电等安全隐患 存在积尘和接触损耗，机械磨损 充电不方便，充电时间长 不适用于恶劣环境和天气,传统插电式充电技术,传统充电技术已不能满足人们的需求,电动汽车无线充电技术,无线充电 （Wireless Power Transmission, WPT） 又称作感应充电、非接触式

2、感应充电，,5,基于电磁感应原理的空间范围内的电能无线传输技术，可实现用电设备以非接触方式接入电网，,安全、方便，便于实现无人自动充电和移动式充电 大幅减少电动车的电池容量，减轻车体重量 降低电动车初始购置成本，解决其受制于大容量电池的高成本问题，推进电动车的市场化。,优点：,无线充电技术成为发展方向,6,无线充电技术的基本构想,通俗地讲，就是在电源上加一个能量无线发射装置，在负载上加上能量无线接收装置,7,射频WPT技术,射频WPT技术 (Radio Frequency Power Transmission，RFPT),8,主要通过功率放大器发射射频信号，然后通过检波、高频整流后得到直流电供

3、负载使用。,射频电能传输系统框图,特点： RFPT传输距离远，能达10m，但传输功率很小，应用在电动车上仍有待研究。 研究主要集中在便携式移动终端上。,9,电容耦合WPT技术,通过在两对金属板上施加交变电压,在板间形成交变感应电场,根据电场原理,金属板间将形成位移电流,从而实现电能在两对非接触金属板间的传递。,(capacitively coupled power transfer system, CPT),电容耦合WPT,是一种利用电场耦合效应构建的无接触的电能传输系统。,交变感应 电场,微波WPT技术,微波WPT （Microwave Power Transmission, MPT),10

4、,以微波(频率在300MHz-300GHz之间的电磁波)为载体在自由空间无线传输电磁能量的技术 。,11,MPT技术定向性好，适合应用于大范围、长距离电能传输（如空间太阳能发电站与微波输能技术） 不易受环境影响,微波WPT,但由于工作频率高，传输效率低，MPT不太适合于电动汽车,特点：,主要应用于空间太阳能电站、低轨道和同步轨道卫星、微波飞机等。,电磁感应式WPT技术,电磁感应式WPT （electro-magnetic Induction Contactless Power Transmission, ICPT),12,是基于电磁感应原理，将变压器的原、副边分离，在较近距离条件下进行无线电能

5、传输的技术。,传输功率大，能达几百kW 。 目前成熟的无线供电大都采用该技术，无论是小功率的消费电子产品还是大功率的电动汽车，电磁感应式WPT技术均可以实现有效无线供电,13,电磁感应式 WPT传输距离较短，距离增大时效率急剧下降；,然而，电磁感应式 WPT 仍存在一系列问题：,传输效率对非接触变压器的一次、二次的错位非常敏感等。即发生错位时,传输效率明显下降,14,电磁共振式WPT技术,（Electro-magnetic Resonant Power Transmission , ERPT),电磁共振WPT,是接受天线固有频率和发射场电磁频率相一致时引起电磁共振，利用强电磁耦合的工作原理来实

6、现电能的高效传输。,是美国 MIT Soljai 领导的研究小组在 2007 年提出的突破性技术,15,与电磁感应式 WPT 相比，电磁共振式 WPT 可显著提高能量的有效耦合及变压器的传输效率，对非接触变压器绕组间错位的敏感度减小，因而受到业界的关注。Intel、Sony、海尔等公司都已开始着手研发该技术，,16,该方向的研究过于理论化，处于实验研究阶段，缺乏有实际工程意义的研究成果。,现有电磁共振 WPT技术虽然变压器效率较高 但由于其激励频率偏高，高频电路损耗大，系统效率仍不高。,应加强运用共振式 WPT 的变压器数学模型，探索大功率、低频高效的电磁共振式 WPT 的设计技术。,17,1

7、8,国内来看 南京航空航天大学、重庆大学、西安交通大学、浙江大学、湖南大学、东南大学等各大高校都在进行相关技术研究。,其中重庆大学孙跃教授领导的研究小组所做的工作较为系统，分别就多路输出一次的恒流控制技术、基于相控可调电感的系统率调节和稳定技术、多自由度旋转机构的能量有效耦合以及非接触能量双向传输问题展开了研究,19,无线充电技术Qi标准与应用实例,Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织无线充电联盟 (Wireless Power Consortium） 推出的“无线充电”标准，具备便捷性和通用性两大特征。,首先，不同品牌的产品，只要有一个Qi的标识，都可以用Qi无线充电器充电。其次，它攻

8、克了无线充电“通用性”的技术瓶颈，在不久的将来，手机、相机、电脑、汽车等产品都可以用Qi无线充电器充电，为无线充电的大规模应用提供可能。,20,全国首辆无线充电汽车在东南大学问世,2013年12月11日 15:05:28 来源： 南京日报,东大研发的这辆3000瓦的无线充电电动汽车，慢充充满电需要78小时，充满可以跑180多公里。,磁共振技术,21,韩国试运行世界首套无线充电公交系统,2013-12-11,这条公交线路全长24公里,电磁感应式,到2015年，龟尾市将引进十几辆这种电动巴士。这种边行驶边充电的公交车平均时速可达60公里,22,无线供电的教室 ？,iQi Mobile,无线供电 的办公桌,23,日本昭和飞机工业曾描绘电磁共振式非接触移动充电系统的理想蓝图,如图 所示，在道路或护栏上安装“变压器”一次侧，在电动汽车上安装二次侧，行驶过程中即可实现非接触充电。 相对于感应式移动充电系统，共振式的传输距离更远