無線充電的普及可以說得益于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，因?yàn)?，給電動(dòng)汽車充電有線充電樁占地面積大、操作復(fù)雜、磨損率高等問題始終困擾著電動(dòng)汽車的用戶們。這才推動(dòng)了無線充電技術(shù)的快速發(fā)展，本文主要針對電動(dòng)汽車的無線充電做對應(yīng)解析與分享。

一

電動(dòng)汽車感應(yīng)式無線充電原理

感應(yīng)式無線充電技術(shù)是目前已經(jīng)被成功地應(yīng)用到一些電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)當(dāng)中，發(fā)射系統(tǒng)埋在地面以下，接收的線圈一般位于汽車底盤，發(fā)射線圈與接收線圈發(fā)生感應(yīng)耦合，相當(dāng)于一個(gè)可分離變壓器，通過線圈間的高頻電磁場對電能進(jìn)行無線傳輸，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

可以看到，首先來自于電網(wǎng)的工頻交流電經(jīng)過整流和逆變轉(zhuǎn)化為高頻交流電，這個(gè)頻率一般是幾十到幾百KHz，電流通過補(bǔ)償電路到達(dá)原邊發(fā)射線圈，并在線圈中產(chǎn)生高頻電磁場，電動(dòng)汽車上的副邊接收線圈通過電磁場吸收來自原邊的電能，之后再經(jīng)過高頻整流、BMS電路等環(huán)節(jié)，最終提供給負(fù)載電池充電。這種充電系統(tǒng)的充電效率一般在90%以上，可實(shí)現(xiàn)幾個(gè)KW級功率的無線傳輸。

圖1 電動(dòng)汽車感應(yīng)式無線充電基本結(jié)構(gòu)

二

電動(dòng)汽車無線充電功率測試的難點(diǎn)

當(dāng)今無線充電還無法廣泛投入市場的主要原因之一就是效率不高，系統(tǒng)損耗比較大。整個(gè)充電系統(tǒng)的功率損失主要出現(xiàn)在五個(gè)關(guān)鍵階段：

1、電網(wǎng)端的工頻交流輸入功率；

2、原邊整流濾波后的直流功率；

3、高頻逆變電路后在原邊線圈上的高頻交流功率；

4、無線傳輸后在副邊線圈上的高頻交流功率；

5、副邊整流電路后的直流功率。

為了能夠提高系統(tǒng)的效率，首先第一步要對系統(tǒng)各部分功率實(shí)現(xiàn)精確測量，測量功率自然離不開功率分析儀，目前市場上常見的功率分析儀在測量無線充電系統(tǒng)時(shí)會(huì)面臨如下問題，任何一項(xiàng)不能解決好都會(huì)導(dǎo)致功率測量不精確甚至出現(xiàn)效率過百的情況。

測量通道：可以看到，無線充電的測量環(huán)節(jié)非常多，常規(guī)的4通道功率分析儀不能滿足使用。另外通道間的同步性也是很關(guān)鍵的指標(biāo)。

測量精度：電動(dòng)汽車充電過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，電壓電流的變化范圍比較寬，無線充電目前的功率一般在幾個(gè)KW左右，電流從幾百mA到四五十A變化，一般的功率分析儀精度在萬分之五以下并且基本做不到這個(gè)范圍內(nèi)的電流直測，配置外部傳感器又會(huì)造成這一精度進(jìn)一步折損。

測量帶寬：無線充電系統(tǒng)中無線傳輸部分的效率損失一般是最大的，這一部分由于被測信號(hào)的頻率達(dá)幾百KHz也是最難測量的。這就要求功率分析儀的帶寬要能達(dá)到幾MHz。

三

電動(dòng)汽車無線充電解決方案

針對電動(dòng)汽車無線充電功率測量的難點(diǎn)，致遠(yuǎn)電子提供了完美的解決方案，那便是認(rèn)證級功率分析儀PA8000。其中7個(gè)功率通道，通道間同步精度可達(dá)100ns；支持50A以內(nèi)的電流直接輸入，功率測量精度可達(dá)萬分之一；帶寬高達(dá)5M保證高頻交流信號(hào)不會(huì)失真。

在測試高達(dá)90KHz的無線充電信號(hào)時(shí)，電壓、電流、功率都非常穩(wěn)定，可以為無線充電效率計(jì)算提供強(qiáng)而有力的數(shù)據(jù)支撐。

圖2 無線充電高頻功率測量