电动汽车无线充电技术应用分析

陈军 神东补连塔煤矿 017209

引言：随着社会经济的发展。目前，能源正在减少，环境问题正在恶化。因此，电动汽车作为一种新型的环保节能汽车受到了广泛的关注。无线充电技术首先被广泛使用在各种电器、手机上，之后被应用于电动汽车，它不仅提供了的电动车所需的能量，而且还继续推动电动汽车的发展。本文首先介绍了无线充电技术，然后分析了电动汽车无线充电技术的结构，然后分析了无线充电技术的未来发展趋势。

一、无线充电技术的工作原理

（一）ICPT是如何工作的

ICPT使用耦合电磁场作为传输电能的手段。对于电动汽车的PCI，变压器的初级线圈和二级线圈分别安装在汽车外部和底盘上，电能通过高频磁场耦合传输。该系统主要由电源侧的发射端、非接触式变压器和车辆侧的接收端组成。原理如图1所示。

当电源侧的电网供电后，对其进行校正和过滤，形成直流电源，然后进入逆变器进行高频逆变器。在信号控制电路的控制下，将产生的高频交流电流在一次侧补偿电路后注入一次侧。绕组在相邻空间产生高频交变磁通量 位于汽车底盘处的绕组，通过高频交变磁场感应耦合空间中的初级绕组，以及控制电路和电源，可通过控制信号整流和滤波调整车电池来提供能量。该系统本质上相当于一个松散耦合的变压器系统。电力传输是通过一次侧和二次侧的电磁感应来实现的。通过增加一次侧输入功率的频率，可以补偿耦合系数减小的问题。

（二）ERPT的工作原理

ERPT使用相同频率的两个谐振元件来产生强相互耦合。线圈和两端的板容量一起形成一个谐振电路，用于无线传输能量。该系统还主要包括电源侧发射端、发射/接收线圈和车辆侧接收端。原理如图2所示。

一旦电源侧的电源侧由电网供电后，振荡器应使用产生高频振荡电流。经过功率放大电路和阻抗自适应电路后，在发射线圈周围形成非辐射磁场，将电能转化为磁场 当位于电动汽车侧的接收线圈的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生最强大的电流和磁场的转换成电力，同时电流经过整流滤波进入限制/电调节电路后就可为车载电池提供电能。

在ERPT系统中，发射线圈和接收线圈都是自振系统。接收端根据共振特性由发射端激发，能量以最低的成本传输。能量转移发生在共振系统内部，不影响共振系统外部的物体。磁场强度类似于地球磁场强度，有效传输距离在几十厘米到几米之间。在能量传输过程中，电磁波频率越高，向空间辐射的能量越大，传输效率越高。

二、无线充电技术的优缺点

（一）换电模式

要更换电池，可在10分钟内用充满电的电池替换汽车中几乎耗尽的电池。该工艺可以有效地解决里程不足的问题，同时还便于集中充电和进行专业的电池维护。梯次利用还可以延长电池寿命，提高电动汽车的经济性。对于用户来说，可以在不购买汽车的情况下更换电池，从而降低了一次性购买的成本。此外，更换电池的方法可以充分利用低谷的电价，降低充电成本。由于电池笨重，更换电池的专业要求是严格的。需要专业人员使用专业机器快速更换、充电和维护电池，如何实现电池pack的标准化和换电技术的实用化是换电模式推广的关键。

（二）交流慢充

交流慢充充电模式由交流充电杆供电，汽车充电器完成交流/直流转换，充电功率一般较低，充电时间一般为5-8小时。这样可以降低充电电流，降低电池在充电过程中产生的热量，提高充电效率，延长电池寿命，主要问题是充电时间过长。

（三）直流快充

快速直流充电模式由汽车充电器的交流/直流转换完成，充电功率大。正常充电时间一般为3 ~ 4小时，也可在20min~ 2h内提供。直流快充的电流一般为150 ~ 400A。高电流的频繁快速充电将大大缩短电池寿命，并对充电连接器 的规格和充电装置的容量提出更高的要求。此外，高速充电引起的大电流变化会影响电网，导致公共电网电压波动，大功率充电器产生的大量谐波也会影响公共电网的能源质量。

三、无线充电技术的未来发展趋势

为了使充点电技术不断的优化以满足电动汽车的需求，无线充电技术的将朝着以下几个趋势发展。首先是智能化，在中国AI人工智能快速发展的当下，充电技术不仅要考虑充电的速率，还要考虑电动车的承受能力，尤其是BMS的管理系统，未来无线充电技术将需要具备自动识别电动汽车是否已经充满电的功能，以防止电池过充。其次在电动汽车的智能开发中，还应重视智能导航系统的开发，以提高电动汽车和发射机的状态，提高的效率。最后，在电动汽车的发展中，应该注意的是，一些新的节能环保材料可以用来增加电动汽车的传动功率和系统效率，从而增加传动距离。

结论：总而言之，无限充电技术在未来电动汽车快速发展的大背景下，很容易实现大范围的推广，同时也更加方便的充电需求。加上无线充电的便捷性，使得其应用场景更加的广泛，此外，数种无限充电技术的不断发展将为无线充电带来更多的技术解决方案，也更加能满足未来的市场需求。