電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電方式及其磁場(chǎng)分布研究

電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電方式及其磁場(chǎng)分布研究

電動(dòng)汽車(chē)行駛里程較短，始終是限制其推廣的關(guān)鍵因素。在現(xiàn)有技術(shù)水平下，增加充電樁的數(shù)量和密度可解決該問(wèn)題。但是，搭建充電樁對(duì)于場(chǎng)地的要求較高，因而近些年無(wú)線充電系統(tǒng)引起了眾多汽車(chē)制造商的注意。

目前，常用的無(wú)線充電方式包括電磁感應(yīng)式、電磁共振式和電磁輻射式。在電動(dòng)汽車(chē)上應(yīng)用無(wú)線充電時(shí)，考慮到安全性和成本因素，多采用電磁共振式。因此，在構(gòu)建無(wú)線充電系統(tǒng)時(shí)，主要基于電磁耦合共振原理，借助高頻逆變電路、諧振耦合網(wǎng)絡(luò)、高速整流電路和功率匹配轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。無(wú)線充電時(shí)，首先通過(guò)逆變器和降壓轉(zhuǎn)換器將直流電源或交流電源轉(zhuǎn)換為低壓交流電加載到初級(jí)電路上，之后通過(guò)高頻逆變電路轉(zhuǎn)換成高頻交流電，再之后初級(jí)電路上的繞組線圈通過(guò)空間磁場(chǎng)的感應(yīng)耦合將能量傳輸?shù)诫妱?dòng)汽車(chē)次級(jí)電路上的繞組線圈，最后經(jīng)過(guò)整流濾波變換成直流電為電池組充電。

利用電磁耦合共振原理實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電時(shí)，為了提高充電效率，往往需要千瓦級(jí)的功率輸出。高功率可能造成初級(jí)電路和次級(jí)電路上繞組線圈所生成磁場(chǎng)的泄漏，這可能對(duì)周?chē)O(shè)施及人體產(chǎn)生影響。因而，應(yīng)用無(wú)線充電時(shí)需要對(duì)可能產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，保證其安全性。對(duì)輸出功率3.7kW、共振頻率85kHz的無(wú)線充電系統(tǒng)進(jìn)行了磁場(chǎng)分布分析。分析結(jié)果顯示，在給定的無(wú)線充電系統(tǒng)條件下，無(wú)線充電將使電動(dòng)汽車(chē)周?chē)艌?chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，遠(yuǎn)低于非電離輻射國(guó)際委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)值，可認(rèn)為這是一種安全的充電方式。

ToshiakiWatanabe etal. SAE 2016-01-1158.

編譯：王祥