原创 电动汽车的非接触充电技术介绍

刚到公司，有个同事转发了一份非接触式充电的报告，然后觉得挺有意思的。整理了一些东西，作为参考。

日产汽车目前正在开发的电动汽车用非接触充电系统，在电动汽车“Hypermini”上配备了非接触充电系统并进行了充电演示，这是由日产与昭和飞机工业公司共同开发，原理是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。日产汽车希望在新一代电动汽车上选配设置非接触充电系统，目前正在考虑设置家庭用3kW级系统。如此一来，电动汽车充电将变得更加方便，这也更有利于电动汽车的推广与普及。

乘用车也可采用非接触充电这篇文章还是非常不错的，附件如下，是技术在线的文章。http://china.nikkeibp.com.cn/news/auto/49246-20091210.html

通过借鉴和整理，可以得到我的半原创文章，如下：

电动汽车和插入式混合电动汽车如果按充电时间来划分EV充电方式，可分为普通充电和快速充电两种；按照连接方式来分，可以分为传导式充电和非接触式充电；通常我们一般将低功率充电称为交流充电，大功率充电成为直流充电，注意本质上都是采用直流电压，只是前者是一体化的充电方式，一般采用单相电输入。后者必须采用三相电和其他特殊形式的供电方式，需要采用分离式的充电，一般不能做成车载充电机。

这里需要考虑几个问题：

1.波谷电和波峰电，从电网和用电价格的考虑，在家中使用便宜的深夜电力，这是非常好的方法，一般采用慢充，大部分国家都不提供三相电，因此家庭用一般基于单相电。

2.在公共场所，公司或者购物场所，需要补充充电，一般短时间内要求能够完成，必须使用快速充电。短时间内插拔电线，尤其在雨天等情况下，会感觉充电操作不方便，某种程度上也不一定安全。快速充电原则是只能考虑大功率直流充电，但是如果能够实现非接触式充电则是非常好的一个事情。

非接触供电方式大致分为三种：电磁感应方式，磁共振方式和微波方式。

①电磁感应方式

电磁感应是最接近实用化的方式，上次和Gery谈起这个事情，十分明显的缺点也有很多。

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。

②磁共振方式

这种方式还处在理想化的阶段，目前的传输的功率还只有可怜的30W。基本原理与电磁感应相同，也是当线圈有电流流过时，产生磁束，感应线圈就会有电流流过，特殊的地方在于采用线圈和电容器的LC共振电路，并且利用控制电路形成相同的共振频率。共振时，能够将两个线圈之间的电阻降至最小，从而使得损耗减小，实现在数米左右的距离内传输电力。目前来看，磁共振方式在60cm的传输距离内能够确保90%的效率，这个高度足够符合底盘的高度。

③微波方式

这种方式更处于研发阶段，主要是有三菱在做研发。这个可以称为一个大号的电磁炉，采用了2.45GHz的电波发生装置 “Magnetron”，这玩意就是成本低，目前效率非常低，大部分都产生成为热能。日本的工程师是非常有才的，考虑把废热用于热水供应的热电联产系统，将综合能量效率提高到了70%，不过我觉得有点不靠谱。

微波由车辆下方放射，由安装在车辆上的部分接收。这部分有点像RF接收器，就是天线和整流桥堆组成的大功率接受装置。目前是将这种接收器进行串联，单体产生电压20V的直流电流，48个串联，能够升压至相当于普通充电的约1kV。由于目前的电池都是250V～380V，我怀疑直接充电是不是有问题，需要进行DC-DC转换。微波的特点就是真的存在巨大的辐射问题，由于这个功率源比微波炉大好多，因此需要充分考虑屏蔽结构的设计，防止充电时微波从发射和接受两部分之间外漏。

如果将微波泄漏设定在电波法规定值以下，使车辆配备的电子设备及附近行人的心律调整器等得以免受影响。屏蔽部有1～2mm的缝隙，微波波长约12cm，在1～2mm的缝隙间基本没有电波泄漏。

辐射问题都是这种非接触式的充电方式共有的问题，随着我们对这方面的认识越来越多，法规越来越残酷，虽然有着广阔的前景，对于工程技术的苛求也会越来越高。