電動(dòng)車的三種非接觸式充電方式解析

　　二、磁共振方式

　　磁共振傳送方式由美國麻省理工學(xué)院（MIT）于2007年研制成功，公諸于世以來，一直備受世界各國的普遍關(guān)注。

　　它主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要部分組成，基本原理與電磁感應(yīng)方式基本相同。電源傳送部分有電流通過時(shí)，所產(chǎn)生的交變磁束使接收部分產(chǎn)生電勢，為電池充電時(shí)輸出電流。

　　不同之處在于，磁共振方式加裝了一個(gè)高頻驅(qū)動(dòng)電源，采用兼?zhèn)渚€圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構(gòu)成送電和接收兩個(gè)單元。

磁共振方式的基本工作原理

　　共振頻率的數(shù)值，會(huì)隨送電與接收單元之間距離的變化而改變。當(dāng)傳送距離發(fā)生改變時(shí)，傳輸效率也會(huì)像電磁感應(yīng)一樣迅速降低。為此，可通過控制電路調(diào)整共振頻率，使兩個(gè)單元的電路發(fā)生共振亦即“共鳴”。所以，也稱這種磁共振狀態(tài)為“磁共鳴”。

　　在控制回路的作用下改變傳送與接收的頻率，可將電力傳送距離增大至數(shù)米左右，同時(shí)將兩單元電路的電阻降至最小以提高傳送效率。

　　當(dāng)然，傳輸效率還與發(fā)送與接收電單元的直徑相關(guān)，傳送面積越大，傳輸效率也越高。目前的傳輸距離可達(dá)400mm左右，傳輸效率可達(dá)95%。

　　三、微波方式

　　使用2.45GHz的電波發(fā)生裝置傳送電力，發(fā)送裝置與微波爐使用的“磁控管”基本相同。傳送的微波也是交流電波，可用天線在不同方向接收，用整流電路轉(zhuǎn)換成直流電為汽車電池充電，并且可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的遠(yuǎn)距離傳送。

微波方式可以同時(shí)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的遠(yuǎn)距離傳送

　　為防止充電時(shí)微波外漏，充電部部分裝有金屬屏蔽裝置。使用中，送電與接收之間的有效屏蔽可防止微波外漏。

　　目前存在的主要的問題是，磁控管產(chǎn)生微波時(shí)的效率過低，造成許多電力變?yōu)闊崮鼙话装紫摹?P>　　非接觸充電裝置在日本的應(yīng)用

　　2009年7月，日產(chǎn)與昭和飛行機(jī)公司公開了電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)，其傳輸距離為100mm左右，傳輸效率可達(dá)90%。

　　但是，當(dāng)停車位置出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致發(fā)送與接收盤之間出現(xiàn)較大誤差時(shí)，則會(huì)嚴(yán)重影響電力傳送效率。目前，正在致力于停車的橫、縱向偏差在200～300mm范圍，同樣確保其具有90%以上傳輸效率的研究。

此外，上述兩家公司對(duì)傳送、接收之間進(jìn)入動(dòng)物以及金屬碎片等造成的不良影響也進(jìn)行了研究。因?yàn)椋@類異物會(huì)在二者之間產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致發(fā)熱并影響傳送效率。

　　長野日本無線公司，于2009年8月宣布開發(fā)出了基于磁共振的充電系統(tǒng)。與電磁感應(yīng)方式相比，磁共振方式具有傳送距離長、停車誤差要求低等優(yōu)點(diǎn)。可以在 600mm的傳輸距離內(nèi)確保90%的傳送效率。但目前的傳送功率還比較小（約1kW左右），擬定從叉車等使用范圍進(jìn)入市場，伴隨著技術(shù)成熟程度和傳送功率的提高，有望很快進(jìn)入電動(dòng)車電充電領(lǐng)域。

　　三菱重工業(yè)開發(fā)的微波式非接觸充電系統(tǒng)，將一組共48個(gè)硅整流二極管作為接收天線，每個(gè)硅整流二極管可產(chǎn)生20V的電壓和一定的直流電，能夠?qū)㈦妷禾嵘脸潆娝璧闹笜?biāo)并可實(shí)現(xiàn)1kW的功率輸出。其優(yōu)點(diǎn)是成本低，整套費(fèi)用約合人民幣2萬元左右。缺點(diǎn)是傳輸效率低，目前的傳送效率只有38%。對(duì)此，三菱重工認(rèn)為：“雖不適于快速充電，但作為夜間谷區(qū)充電，電費(fèi)只有傳統(tǒng)燃料費(fèi)的10%～20%。如果將發(fā)熱過大的磁控管用于生活用水加熱，則綜合效率可到70%。此外，在安全方面也有防止微波泄露裝置，使用中不會(huì)給車輛上的電子設(shè)備和周邊人員身上的起搏器造成影響。

　　非接觸充電方式一經(jīng)問世，便得到了世界各國的普遍關(guān)注，同樣也值得國內(nèi)同行學(xué)習(xí)與借鑒。與充電站、充電樁的建設(shè)投資相比成本較低，并且免去了接線所需的操作和等待的時(shí)間，具有布置靈活、使用便利、安全可靠等絕對(duì)優(yōu)勢。