电动汽车无线充电技术

电动汽车无线充电技术非接触式充电

新能源汽车技术

电动汽车及车载电器无线充电技术主题报告 主讲人：王 玄

电动汽车无线充电技术非接触式充电

电动汽车及车载电器无线充电技术

研究背景

技术介绍

应用实例

技术展望2

电动汽车无线充电技术非接触式充电

研究背景 无线带来的便捷 深入人心

无线上网

+ 无线充电 =

?

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？

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传统插电式充电技术

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： ① 存在火花及触电等安全隐患② 存在积尘和接触损耗，机械磨损

③ 充电不方便，充电时间长④ 不适用于恶劣环境和天气 传统充电技术已不能满足人们的需求4

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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、非接触式感应充电，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，

优点： ①

安全、方便，便于实现无人自动充电和移动式充电

② 大幅减少电动车的电池容量，减轻车体重量 ③ 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。

无线充电技术成为发展方向5

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无线充电技术的基本构想电能转 换装置 能量发 射装置

电源

电池

能量转 换装置

能量接 收装置

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6

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射频 WPT电磁共 振WPT 电容耦 合WPT 技术 实现 微波 WPT7

电磁感 应WPT

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射频WPT技术

射频WPT技术

(Radio Frequency Power Transmission,RFPT)

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负载使用。 射频电能传输系统框图

功率放大器

检波

高频整流

负载

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。8

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电容耦合WPT技术电容耦合WPT(capacitively coupled power transfer system, CPT)

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

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。9

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微波WPT技术

微波WPT (Microwave Power Transmission, MPT)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 。

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微波WPT

特点： ① 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) ② 不易受环境影响 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。

但由于工作频率高，传输效率低，MPT不太适合于电动汽车11

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电磁感应式WPT技术

电磁感应式WPT

(electro-magnetic Induction Contactless Power Transmission, ICPT)

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12

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然而，电磁感应式 WPT 仍存在一系列问题： 电磁感应式 WPT传输距离较短，距离增大时效率 急剧下降； 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

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电磁共振式WPT技术电磁共振WPT(Electro-magnetic Resonant Power Transmission , ERPT)是美国 MIT Solja i 领导的研究小组在 2007 年提出的突破性技术

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现电能的高效传输。

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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，

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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。

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。