電動汽車無線充電是如何實現的?

日本BWF論壇的負責人佐佐木邦彥也表示,該組織正在研究制定無線充電系統標準,並爭取在年內完成制定工作,預計明年開始,各大汽車廠商就開始推出無線充電功能。
今日快訊:日本著手制定汽車無線充電系統標準,萬向購買Leyden能源專利

電動汽車無線充電是如何實現的?


謝邀。

可以先看下電動汽車有線充電和無線充電的場景。

沒錯,簡單而言,有線充電的劣勢在於:同時充電的汽車數目有限 ,戶外有線充電樁易受到侵害,佔地也比較大。

===================無線充電如何實現?=======================

分為三種方式:1)電磁感應式 2)無線電波式 3)磁場共振式

首先是電磁感應式。

電磁感應——初級線圈一定頻率的交流電,通過電磁感應在次級線圈鍾產生一定的電流,從而將能量從傳輸端轉移到接收端

其次是無線電波式。

基本原理——類似於早期使用的礦石收音機,主要有微波發射裝置和微波接收裝置組成,接收電路,可以捕捉到從牆壁彈回的無線電波能量,在隨負載作出調整的同時保持穩定的直流電壓。

最後是磁場共振

原理——由能量發送裝置,和能量接收裝置組成,當兩個裝置調整到相同頻率,或者說在一個特定的頻率上共振,它們就可以交換彼此的能量。

===============電動汽車無線充電如何實現=================

電動汽車無線充電系統實際結構及原理。

系統由位於汽車外部主級電路和位於汽車的內部的次級電路、整流器以及驅動系統構成。通常在充電的時候,帶有扁平鐵芯的主級線圈,即耦合器,是通過手動的方式被插在次級鐵芯中一個縫隙處,這樣,能量就能夠從安置在底層的主級電路被轉換到電池中。

===============無線充電電動汽車案例=================日產魔方電動車:採用了可在供電線圈和受電線圈之間提供電力的電磁感應方式.即將一個受電線圈裝置安裝在汽車的底盤上,將另一個供電線圈裝置安裝在地面,當電動汽車駛到供電線圈裝置上,受電線圈即可接受到供電線圈的電流,從而對電池進行充電。目前,這套裝置的額定輸出功率為10kW,一般的電動汽車可在7-8小時內完成充電。

日本無線充電式混合動力巴士:電磁感應式,供電線圈是埋入充電台的混凝土中的。車開上充電台後,當車載線圈對準供電線圈後(重合),車內的儀錶板上有一個指示燈會亮,司機按一下充電按鈕,就開始充電。

以上。


電動汽車充電方式主要分為兩種。

一種是電磁感應原理,沒錯,就是初中物理學的電磁感應,原理很簡單,可是依靠這個原理進行無線充電,實現起來卻是近些年的事情,手機如lumia 920 2012年才把這個技術正式引入手機界。它就是利用這個原理來實現無線充電的,但是這個方法有最大缺點就是因為電磁耦合的關係對無線充電的要求較為嚴格,需要考慮兩個線圈有沒有對準,兩個線圈之間的距離等等。雖然有這麼多缺點,但是目前來說取得較大進步和成就卻是這個方面,還制訂了QI標準。電動汽車方面,目前實現了無線充電的反而不是廣為人知的特斯拉,美國Evatran公司利用這個原理為2014款日產NISSAN聆風提供了無線充電設備。

另一種就是磁共振的原理了。簡單的說就是接受線圈和發射線圈處於一個相同的共振頻率來傳輸能量,這種方法有缺點也有優點,先說優點,優點就是無需最准,且理論上線圈距離可以很大(實際到目前為止國內最牛的東南大學研製成功的最大是50cm級別),缺點就是需要對頻率進行保護。其實對比就知道磁共振其實更加適合用於汽車充電,國內外對於這一塊也是積極的在研究。東南大學是目前國內在這方面做的最成功,國外的話已經用於商用的有WiTricity公司研製的WIT-3300。


其實目前來說汽車無線充電剛剛起步,就實用方面來說還不強,我覺得主要原因有以下幾點:1、造價昂貴。Evatran的plugless售價基本上是有線充電的5~6倍左右,而且目前無線充電也只比有線充電少了一個插電源的步驟,而且雷電交加的天氣應該也不會有人去充電吧= =這麼一對比其實無線充電要走的路還有很長。2、缺少行業標準。這個簡單,剛起步,每個公司做的都不一樣,總不能一輛汽車配一個專門的無線充電器吧,那和有線充電的區別就不大了,要實現一個充電器可以給多輛汽車充電才是未來的發展方向。3、需要消除人們對於電磁輻射的恐慌心理。現在有很多人相信手機輻射致癌,那看到這麼大的電磁裝置還不嚇死= =


雖然無線充電任重道遠,但是我相當看好這個行業。

我是菜鳥,歡迎指正。


一直關注的是偏小功率的無線充電技術。對電動汽車的無線充電只是略微了解一些。因為是個老問題,所以也沒有專門去尋找一些資料來佐證。嘗試回答一下。
電動汽車無線充電用到的主要是兩種方式一種是磁感應無線充電,一種是磁共振無線充電。電磁波的那種方式用在小功率場所尚且不可能,勿論在汽車充電的領域了。
不管是磁感應還是磁共振,最後傳遞能量的都是利用的空間磁場,而且因為至少要傳遞kW級以上的能量,能量等級大,那麼空間磁場的頻率也相應的較低。否則作為驅動的開關電源部分會非常難以實現。通常用於電動汽車的無線充電設備,其空間磁場的頻率是低於100kHz的,這也是考慮了電磁兼容之後的選擇。對於這麼低的頻率而言,傳遞的kW級能量中幾乎沒有能量可以逸散出去,即成為電磁波。換句話說,生物體是沒有辦法吸收空間磁場的能量的。也就是說人不用擔心因為空間磁場能量所造成的輻射對人體的影響。
如果真的有這麼大的能量發散出去的話,豈不是周圍的人都嚇尿了。國際大公司又怎麼可能研發這種明顯不切實際的產品呢?
而磁共振無線充電與磁感應無線充電相比,是在電路中增加了額外的諧振器件從而使得能量的傳遞通路更加順暢。這一點與小功率相比還是有區別的。因為小功率的磁共振系統通常採用高頻磁共振,開關頻率可以達到6.78MHz,高頻的目的是為了提供更好的空間自由度。但是在電動汽車領域磁共振系統和磁感應系統的開關頻率幾乎沒有差異。雖然磁共振系統通過增加額外的諧振器件讓能量通路更加順暢,但是這個增加的諧振器件(通常是高品質的電容)想要承受較大的功率其造價是非常高的。
因為對於電動汽車的無線充電而言,我個人認為用磁感應的方式也是非常合理的。造價合理而且能夠提供基本足夠的空間自由度。磁共振的方式雖然能夠提供更多的空間自由度,但是對使用感受的提升不太明顯,但是成本的增加卻很多。
雖然我自己的團隊(微鵝科技)是專門做磁共振無線充電的,我還是認為磁共振用在電動汽車領域或許並不算特別貼切。所以微鵝科技做的磁共振系統都是給小功率的消費類電子用的。
話又說回來,無線充電用在汽車上的好處有哪些呢?這裡需要明確一點的是,其能量傳遞效率一定會低於有線。成本也比有線要高。付出了這些代價之後,取得了什麼樣的好處呢?
1. 更方便的充電方式。只要將汽車停在車位上就可以自動進行充電,這樣人為參與的更少,使用體驗自然可以得到提升。
2. 更加安全。嗯。很多人可能要噴我了。因為擔心輻射blabla。結合我上邊講的,空間磁場是非輻射場,理論上是不會對外逸散能量的。而且汽車本身是個法拉第籠,金屬外殼也會屏蔽掉空間磁場。反過來講,無線充電的方式在惡劣天氣情況下也可以很安全的應用於戶外環境,不用擔心下雨淋濕的情況。而且更為重要的是,在充電啟動的時候不會產生電火花。在電動汽車發展的過程中,為了增加充電站的數量,很多充電站是和加油站靠的很近的。如果用有線充電的方式,因為有線插頭的金屬頭接觸的問題,可能會在充電時產生電火花。這是非常嚴重的安全隱患。
3.更長的使用壽命。由於沒有相對活動的接觸件(有線充電插頭),無線充電只要電路部分不出現問題,其使用壽命是可以更長的。
PS,上邊回復中的一幅圖,一個中央放置的無線充電櫃給它周圍的多部汽車充電,這種方式應該是不靠譜的。磁場耦合程度太低,會導致充電效率非常低。

可行的無線充電裝置還是如下圖所示。充電板在汽車的下方。這樣的充電效率還是可以做到比較高的。盜用了上邊的兩幅圖。勿怪


具體的技術我們不談,簡單的原理和優劣勢請見下圖,謝謝。


視頻封面東南大學無線電能傳輸課題組成果展示!!!牛逼哇!!!四驅車沒...視頻 先貼個視頻。
無線電能傳輸主要包括電磁感應、微波輻射、磁耦合三種方式,磁耦合方式是目前最適合給電動汽車無線充電的。線圈的電感+分布電容組成的一個諧振迴路,其諧振頻率是固定的,原理可以參考音叉。優點在於:一,效率高,效率高還意味著漏輻射少;二,距離遠,可以安裝在汽車底盤上。另:一,線圈對準和不對準還是有那麼點差異的;二,電動汽車的充電功率計劃做到3kW+。


無線電力傳輸有很多方式,目前在車輛上有實用的有3種,電磁感應、磁耦合和激光。
電磁感應的車輛無線充電10幾年前在工業車輛上就有使用,原理簡單、設備也不複雜,只是對線圈距離和對齊有限制,成本相對低。
磁耦合是趨勢,對線圈距離和對齊限制相對較小,運動充電正合適。
激光,限制較大,但是功率高,土豪專用。

將來不知道微波和電場行不行。


從文科生的角度來看 怎麼樣快速充電才是重點 現在充電時間比用的時間還長 除了老年代步車 其他的都太概念化 除非有很大的優惠 我可能會買一輛當老年代步車

PIC VIA:汽車之家


無線充電技術說到底是利用電磁波進行電力傳輸。一般比較簡單的是僅依靠近距離電磁感應,效率可以達到比較高的原因是距離特別近,記得諾基亞的lumnia 推出的時候就用的這個技術,其他一些手機廠家也會用。但是這不適用於汽車,因為汽車底座與地面還是有一定距離的,所以會帶來技術難點。07年的時候MIT一個研究組發了一篇關於無線傳輸的文章,能夠在距離幾米的距離內達到效率超過95%的電力傳輸,利用的是兩方線圈的共振。這個技術說起來也沒有那麼神秘,但是這個研究小組做了細緻的工作,在美國申請了很多核心專利。他的整個系統簡化後基本上是這樣的:發射線圈---1---接收線圈---2---交流變直流---3---dcdc---4---電動機,1是電磁波,2是交流電,3,4是直流電,dcdc用來將高電壓變合適的電壓,用不掉的電能用好多個超級電容儲存起來,特斯拉公司掌握著這方面的核心技術。當然現在的成熟技術是靜態充電,即車子不動,動態充電也在逐步使用了,需要鋪設特殊的軌道,特別適用於象公交車這樣有固定路線的車輛,在某些地方已經有試用的例子了。其實還有一種遠距離無線充電,早在二十世紀初一位叫做特斯拉的神一般的人物提出過設計,但長距離輸電的安全風險太大,就沒有被很多人知道。大概是這樣,我理解得不對的地方歡迎指正。


  能量輻射的思路只適合於給小功率電器充電,比如手機、穿戴設備、竊聽器,對大功率器件無線充電意味著大功率的能量輻射,你可以不在乎漏損對應的金錢損失,但是不得不害怕瀉漏輻射巨大的致傷致死能力!究其原因,是無線充電的瀉漏能量的自由傳播問題。

  為了解決這個問題,最新的辦法是採用旋轉磁體,本質是近場機械運動軟連接。它的耦合器件是一對稀土強磁體做成的旋轉臂,車底裝一隻、地面裝一隻;車開到地面適當位置以後,地面的磁轉臂適當上升,與車底的磁轉臂形成軟連接;然後地面的磁轉臂在地下電動機的驅動下旋轉、車上的磁轉臂跟隨旋轉、帶動車內換能器(也就是發電機)工作充電。

  這個方案的優點是沒有能量波束的輻射,軟連接隨充隨走,缺點是車上要加設一台發電機,並且在充電的時候有振動和雜訊,能量經過電動機兩次換能,總體效率低於50%。


開電動汽車整1年,每天在車庫沖,還算方便,無線充電不是短時間能應用的。慢充電流十幾安,快充幾十安,上百安,電纜都有香腸那麼粗,這麼大的能量無限傳輸,得解決安全性。


可以到襄陽,成都,長春,鄭州,昆明,崇禮,深圳中興通訊西麗工業園去強勢圍觀。


隨著越來越多的人開始接受併購買電動汽車,相關的充電技術也越發受到關注。目前許多的地區開始提供技術較為成熟的充電樁,但充電樁不僅需要特定場地、還容易受到外力侵害。相比之下,節省空間、即停即充、同時能夠實現高效充電的無線充電技術更適合未來的發展趨勢。

汽車無線充電技術源於無線電能傳輸技術,通過電能收發裝置實現無線電能傳輸,再將電能存儲到車內的電池中,從而達到給汽車充電的目的。無線電能傳輸技術有許多種方式,其中應用於汽車的主要有電磁感應技術和磁感應技術。

電磁感應技術能夠通過在發射線圈裡創造的變化磁場實現能量轉換,而接收線圈將變化的磁場轉換為電流。根據發射和接收線圈之間的距離不同,一部分變化磁場能從發射線圈達到接收線圈,接收線圈將這一部分磁場所攜帶的能量轉化為電能。

不過,電磁感應式的缺點也很明顯:送電距離較短;當收發線圈的橫向偏差較大時,傳輸速率就會明顯下降;耦合產生的輻射問題會對人體造成一定影響;線圈之間可能會有雜物進入,影響傳輸效率。

磁共振技術能夠解決電磁感應技術出現的不足。這種技術源於無線電能傳輸技術,通過在發射線圈和接收線圈上採用共振裝置,來達到提高能量傳輸效率的結果。它現在被認為是將來最有希望廣泛應用於電動汽車的一種方式。雖然磁共振技術有著較高成本和較大技術實現難度,但帶來的用戶體驗方面,要遠遠優於電磁感應技術。

目前,許多企業和學校都在研發汽車無線充電技術,這其中也包括 Qualcomm。由 Qualcomm 推出的無線充電技術被稱作 Qualcomm Halo。

Qualcomm Halo 基於磁共振技術進行研發,工作頻率為85kHz,從電磁兼容性(EMC)的角度來看是技術上最優的頻率。在該頻率下,Qualcomm Halo 的運行功率有四種:3.7kW、7.4kW、11kW 和 22kW,這意味著它能夠支持大功率的電動汽車無線充電,並且對不同底盤高度車輛有著較強的兼容性。另外,Qualcomm Halo 的異物檢測、電磁兼容性(EMC)、射頻和其他安全特性也能夠保障充電安全。

Qualcomm Halo 可支持電動車配備較大容量電池,且實現「停車即充電」 (Static EV Charging)。該技術的部署,也可以在一定程度上減少單個充電站的資金、場地投入,這將使得充電站建設的更加密集。不僅如此,Qualcomm 也已經研發出動態充電(DEVC)技術,實現「行駛即充電」
(Dynamic EV Charging),在我們進行的測試中,汽車在時速超過百公里的行駛狀態下,充電功率仍可達20千瓦。還有另外一種「半行駛充電」(Semi-Dynamic EV Charging),即在汽車40公里每小時低速行駛時,更經濟有效地對汽車進行充電。

經過多年的技術積累和發展,Qualcomm Halo 設備的電能轉換效率達到90%以上,可以在更短的時間內充入更多的電能。隨著充電應用普及,可以隨時充電,由於是無線充電,行進過程中也可以完成充電,續航時間會更長。


刷知乎這麼長時間了,終於有一個自己略懂的,無線電能傳輸是去年電子設計競賽電源類的題目,據我所知主要原理是磁耦合,(是由MIT最先開始研究的)也就是樓上大家說的磁共振,類似於聲音的共震現象,一個通有交流電的線圈會在另一個線圈引起共振,也就是效率最高的位置。電磁感應和磁耦合是不同的,它的能量傳輸效率太低。


電磁感應、點金石...自行百度以上


現在大部分汽車的都是磁感應,磁共振要求高,位置距離負載都會影響效率,因此對於大功率的汽車無線輸電不能應用,現在汽車說白了就是底下裝了個變壓器的副邊。


原理其實很簡單,但是大規模應用很難。


這種技術叫非接觸供電,具體網搜,這麼專業的知識,已經得到應用的技術,在這裡說不清!


充電效率低,電磁污染大,無線充電永遠不可能流行。沒有除非。
為什麼?
充電充的是什麼?能量。能量在空氣中傳播是什麼?輻射。
家用WIFI的發射功率是?0.01W。手機的最大功率是?1W。
微波爐的耗電功率是?1000W
汽車的充電功率是???
有腦的人都不會去考慮無線充電。
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建議反對的人去看看大功率天線站附近,樹木全焦的樣子。


其實說磁共振,磁耦合也好,感應式(Inductive Power Transfer)也罷,它們都屬於近場的無線電能傳輸,傳輸距離不超過諧振頻率波長的1/4。總的來說,WPT有三種形式,微波傳輸,IPT,CPT(capacitive)


我覺得無線充電就是脫褲子放屁。本來一根電線能解決的問題非要搞個複雜的效率低的方法


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