电动汽车无线充电技术
新能源汽车电磁感应无线充电技术的研究
磁耦合谐振式技术是众多无线电能传输技术中的一种，它包括磁耦合感应式无线电能传输、磁耦合 谐振式无线电能传输和磁耦合双模无线电能传输。
磁耦合谐振式技术的理论是耦合模式。首先在发射侧电源变换电路依次由 380 V 交流电整流、斩波 和逆变成高频交流电，再通过发射线圈形成电能传输磁场变成电磁场能量，最后经接收线圈作用后形成2. 常见的无ຫໍສະໝຸດ 充电技术2.1. 磁场共振式
磁场共振式是通过线圈进行能量耦合，通过电磁线圈产生的电流，实现电能的传递。无线充电的 关键设备是电力发送器和电力接收器，即感应线圈，其中包括大电流 FPC 线圈和及精密金属线圈，FPC 具有一致性好，柔性强等优点，而精密线圈则具有电器性能占优，设计简单的特点。电力发送器符合 WPC 标准的设备线圈有到 50%占空比谐振半桥的作用。电力接收器关键电路是用于接收电力初级线圈，将未 稳压的经过稳压调节电路，尤其是负责身份的认证和电源要求的所有通信。但由于所需线圈直径较大， 两端频率要求相同，又要防止相同频率电磁波进行干扰，在技术上仍存在极大困难。技术电路图如图 1。
优点：传输速度快，可有效解决兼容性。 缺点：过度依赖谐振腔功能，设备技术成本要求高；发射和接受装置须在 同轴或圆心偏差在一定个范围内，否则会导致传输效率低或失谐。 应用：电动车无线充电，手机无线充电。
优点：技术简单；电能利用高，成本低，节能环保；易操作，安全可靠； 电能转化效率高，技术应用成熟。 缺点：远距离传输会降低传输电能效率，只能在短距离的范围里传输；设 备体积大，充电范围和位置都要固定，金属感应接触器发热快。 应用：电磁炉，电动牙刷，手机，电动汽车等。
彭海洋 等
3. 电磁感应无线充电技术的设计原理
无线充电技术是一种新型的能量传输技术，该技术摆脱线路的限制，是的电器电源不用接触便可充 电，在安全性、可靠性、便捷灵活性显示出比传统接触式充电器具有更高的优势。如今，无线充电技术 已从梦想变成了现实，从科技研究转移到了实际的生活应用领域。
新能源电动汽车充电技术研究全篇
可编辑修改精选全文完整版新能源电动汽车充电技术研究摘要：随着人们生活水平提升，私家车数量不断增多，这是我国居民经济水平提升的重要表现，但是私家车数量越来越多，也让环境面临威胁。
结合当前的环境和能源现状，电动汽车作为新能源汽车产业有了更大的发展空间，逐渐被居民认可。
但是在电动汽车应用过程中，虽然在一定程度上降低了对环境的破坏，但是却存在着严重的充电问题。
基于此，本文针对新能源电动汽车充电技术进行分析，仅供参考。
关键词：新能源；电动汽车；充电技术1 引言在汽车行业不断发展过程中，电动汽车满足了城市发展需要，降低对环境的破坏，在电动汽车应用过程中能够节约更多的能源，而且经济性非常强应用，范围也在逐渐扩大。
但是，在电动汽车发展过程中，电动汽车对充电站的依赖度较高，而且必须要让充电站建设满足应用需求，相关企业也需加大对充电站的建设力度，推进电动汽车科学发展，从而创造更大的环境效益与经济效益。
2 新能源电动汽车充电站现状在电动汽车应用过程中，充电站作为电动汽车应用的基础配套设施，受到高度关注，一旦充电站建设不够齐全，将会影响到电动汽车的正常使用，而电动汽车也就相当于失去了加油站。
在长期的使用过程中，没有充足的电量支持，电动汽车驾驶会受到严重影响，这也是我国电动汽车在发展中面临最为严峻的问题。
虽然当前的充电站建设迫在眉睫，但是充电站建设并不是一朝一夕的事情，而是需要企业和政府不断努力，投入更多的资金，同时还需要考虑到充电站建设的地理位置以及自然环境，保障电网有充足的支持力度，在实际建设过程中面临的难度非常大。
电动汽车是未来汽车行业发展的重要趋势，作为新型能源汽车电动汽车的推广与应用需受到高度关注，并且落实合理的支持，强化对电动汽车充电站的建设，在未来满足充电站建设符合电动汽车的应用需求，实现电动汽车全面发展。
3 新能源电动汽车发展的背景3.1 环境问题日益严峻当前居民生活水平不断提升，私家车数量也在增多，私家车的出现满足了居民日常出行的便利性。
电动汽车无线充电DD型线圈设计参数优化
电动汽车无线充电DD型线圈设计参数优化【摘要】电动汽车无线充电技术是未来汽车行业的重要发展方向，而DD型线圈设计参数的优化对于提高无线充电效率至关重要。
本文旨在通过对DD型线圈设计参数的概述和优化方法的分析，结合电动汽车无线充电的需求分析，实验验证DD型线圈设计参数优化的效果。
通过结果分析，得出了优化后的DD型线圈设计参数在无线充电效率上的显著提升。
本文对DD型线圈设计参数优化的效果进行了总结，同时展望了未来研究的方向。
通过本文的研究，能够为电动汽车无线充电技术的发展提供重要参考，为实现便捷、高效的无线充电系统做出贡献。
【关键词】电动汽车、无线充电、DD型线圈、设计参数、优化、需求分析、实验、结果分析、效果、未来研究。
1. 引言1.1 研究背景目前电动汽车的无线充电技术仍面临着一些挑战，其中之一就是DD型线圈设计参数的优化。
DD型线圈是一种常用于电动汽车无线充电系统中的线圈结构，其设计参数的合理性直接影响到充电效率和安全性。
对DD型线圈设计参数进行优化具有重要的意义。
本文旨在通过对DD型线圈设计参数的优化研究，提高电动汽车的充电效率和安全性，为电动汽车无线充电技术的发展做出贡献。
1.2 研究目的研究目的是针对电动汽车无线充电中DD型线圈设计参数的优化，通过对线圈设计参数进行调整和优化，实现更高效的无线充电效果。
本研究旨在探讨如何通过改变线圈的尺寸、形状和材质等参数，来提高无线充电系统的能量传输效率和充电速度。
通过对DD型线圈设计参数的优化研究，可以为电动汽车无线充电技术的发展提供重要的理论基础和技术支持。
优化DD型线圈设计参数还可以降低无线充电系统的能量损耗，提高系统的稳定性和可靠性，为电动汽车用户提供更便捷、安全、环保的充电方式。
通过本研究，我们希望能够为推动电动汽车无线充电技术的发展和应用做出贡献，为建设绿色、低碳的交通出行系统做出自己的努力。
2. 正文2.1 DD型线圈设计参数概述DD型线圈是无线充电系统中的核心部件，其设计参数对于充电效率和距离具有重要影响。
电动汽车无线充电技术研究综述
电动汽车无线充电技术研究综述赵争鸣;刘方;陈凯楠【摘要】Wireless charging technology for electric vehicles (EV) has become more and more popular for its advantages of operation safety, flexibility, convenience and low cost. This paper reviews current researches and key points on the technology from the aspects of power transmission coils, compensation networks and power electronics converters as well as their control methods. Hot issues and the future of wireless charging technology are discussed in the end.%无线充电技术以其运行安全、灵活便捷和低维护成本等优点，受到越来越多的关注，是未来电动汽车供电技术的发展趋势之一。
本文从传输线圈结构、谐振网络及系统特性、电力电子变换器及其控制方法三个角度对当前的研究现状和热点问题进行了综述，分析讨论了亟待解决的问题及今后的发展趋势。
【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2016(031)020【总页数】11页(P30-40)【关键词】电动汽车;无线充电;磁耦合谐振【作者】赵争鸣;刘方;陈凯楠【作者单位】电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室清华大学北京100084;电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室清华大学北京100084;电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室清华大学北京100084【正文语种】中文【中图分类】TM910.6;U469.72随着全球环境和能源问题的日渐凸显，发展和普及电动汽车等新能源汽车变得越来越重要。
无线充电的普及距离我们还有多远？
无线充电的普及距离我们还有多远？电动汽车的无线充电技术如今日益成熟，但是在实际应用中依然存在如充电效率低、安全性等问题。
电动汽车无线充电技术距离我们还有多远呢？无线充电技术，即Wireless charging technology，是指具有电池的装置不需要借助于电导线，利用电磁波感应原理或者其他相关的交流感应技术，在发送端和接收端用相应的设备来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的一项技术，源于无线电力输送技术。
无线充电技术前期主要是应用在手机的充电中。
目前在电动汽车行业上无线充电技术也得到了应用。
各大车场在几年前就开始着手研究汽车的无线充电技术。
从具体的技术原理及解决方案来说，目前无线充电技术主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式四种基本方式。
这几种技术分别适用于近程、中短程与远程电力传送。
这几种方式的比较如下图所示。
对于无线充电技术的应用，其实各大厂商已经先后推出了支持无线充电的电动汽车。
早在2013年，日产便选择旗下全球销量最好的纯电动汽车聆风作为推广无线充电技术的车型。
2014年7月，奔驰和宝马联合宣布要合作研发电动汽车无线充电技术。
奔驰将基于全新S 级进行测试，而宝马则计划率先将其应用在i8身上。
奥迪则在2015CES 展上，展示了奥迪最新的无线充电设备，这套可自动升降供电线圈的无线充电技术，足以应对底盘较高的除沃尔沃以外，车企基本都是运用在车辆静止的状态充电的方式。
2012年，沃尔沃就启动了一个名叫“电网道路系统”的项目，并在瑞典的测试中心建设了一条长约400米的测试道路。
该道路内部铺设了电缆，当测试卡车经过这段道路时，车辆会同电缆自动展开连接，750V的直流电将对车辆进行充电。
2013年，韩国龟尾市铺设了一条长达12公里的无线充电路段，纯电动公交车行驶在路上可边开车边充电。
而在中国广西也已经建成了首条电动汽车无线充电车道。
虽然无线充电技术已经得到了应用，但是无线充电系统任然有一些需要注意的重点。
几种常见的纯电动汽车动力电池的充电方法
几种常见的纯电动汽车动力电池的充电方法纯电动汽车动力电池的充电方法主要有三种：慢充、快充和无线充电。
慢充是指使用家庭电源或公共充电桩进行充电，充电功率相对较低，一般为3-6kW。
慢充的优点是充电过程相对安全，不容易产生过热现象，对电池寿命影响较小。
慢充时间较长，一般需要6-10小时才能将电池充满，适合在家充电或停车场长时间停放时使用。
慢充的成本较低，但充电效率相对较低。
快充是指使用高功率充电桩进行充电，充电功率一般在40-150kW之间。
快充的优点是充电速度快，一般可以在30分钟到1小时内将电池充满，适合在旅途中快速充电。
快充的缺点是充电过程中产生的热量较大，容易对电池产生影响，缩短电池寿命。
快充的成本较高，需要建设专门的充电桩设施。
无线充电是指通过电磁感应方式将电能传输到电动汽车动力电池中进行充电。
无线充电的优点是充电过程方便，无需插拔充电线，只需将车辆停放在充电设备上即可进行充电。
无线充电的缺点是充电效率相对较低，传输过程中会有能量损耗，充电速度较慢。
无线充电的成本较高，需要建设专门的充电设备。
除了这三种常见的充电方法外，还有一些新兴的充电技术正在不断发展。
例如，充电站可以利用太阳能或风能等可再生能源进行充电，实现绿色环保的充电方式。
另外，一些厂商也在研发可移动的充电设备，可以随时随地为电动汽车充电，提高充电的便利性。
总之，随着纯电动汽车市场的发展，充电技术也在不断创新和改进。
未来，充电设备将更加智能化和便捷化，充电速度和效率也会进一步提高，为电动汽车用户提供更好的使用体验。
无线充电技术的发展现状与趋势
无线充电技术的发展现状与趋势随着科技的不断发展，我们的生活也越来越依赖电子设备，如手机、平板电脑、智能手表等等。
在使用这些设备的时候，我们经常需要充电，而传统的充电方式往往需要使用插头和线缆。
而这些线缆不仅容易损坏，而且占据大量的空间，给我们的生活带来诸多不便。
而无线充电技术的发展，为我们提供了新的解决方案。
本文将从无线充电技术的发展现状与趋势两方面来探讨这一新技术的应用前景与发展趋势。
一、无线充电技术的发展现状无线充电技术最早可以追溯到19世纪末的尼古拉·特斯拉。
当时，他提出了一种通过空气传输电力能够实现无线充电的理论。
不过，由于当时科技的限制，这一技术一直处于未被实现的状态。
直到20世纪初期，无线电技术的快速发展使得无线充电技术开始进入人们的视野。
随着近年来移动互联网的高速发展，无线充电技术也开始逐步进入普通消费者的生活。
目前，无线充电技术的应用主要集中在智能手机、笔记本电脑、智能手表等小型电子设备上。
其中，最常见的无线充电技术标准是Qi标准。
这种技术采用了非接触式电磁感应，将电能通过电磁波传输到设备中。
而在Qi标准的基础上，还有一种更先进的技术——Qi无线充电技术，它采用了磁共振技术，比传统的电磁感应更加高效。
虽然无线充电技术的应用范围现在还比较狭窄，但是随着技术的不断进步，无线充电的应用前景也越来越广阔。
二、无线充电技术的趋势随着无线充电技术的发展，我们预见到下面三个趋势：1、无线充电技术将逐步向大型电子设备应用，并取代传统充电方式，例如电动汽车。
目前，无线充电技术在大型电子设备方面的应用还很少，但是无线充电技术的高效和方便的特点使得其逐渐变为大型电子设备充电解决方案的首选。
例如，作为一种新型充电方式，电动汽车无线充电技术的应用潜力很大，可以解决现有的安全、充电速度等方面的问题。
2、无限充电技术的应用领域将逐步扩大。
目前，无线充电技术的应用范围还比较狭窄，仅限于智能手机、笔记本电脑、智能手表等小型电子设备上。
无线充电技术方案
无线充电技术方案随着移动设备的广泛应用和智能家居的普及，无线充电技术已经成为一种趋势。
传统的有线充电方式存在一系列的不便之处，如充电线的丢失、断裂或者充电宝的容量限制。
而无线充电技术的出现，可以有效解决这些问题，并且提供更加便捷的充电方式。
一、无线充电技术的原理和工作方式无线充电技术主要基于电磁感应原理或者电磁辐射原理，通过将电能通过空气或者磁场传送到接收装置上。
其中比较常见的两种无线充电技术为电磁感应式无线充电和射频无线充电。
1. 电磁感应式无线充电电磁感应式无线充电利用接收器和发送器之间的配对线圈进行电能传输。
发送器产生变化的电流，通过产生的交变磁场作用于接收器，在接收器中的线圈就会感应出电流。
通过配对线圈的感应和转换，将电能从发送器传输到接收器实现充电。
2. 射频无线充电射频无线充电则是通过射频信号来传输能量。
发送器通过产生射频信号，并将能量传送到接收器上，接收器利用射频信号接收器内的天线来感应和接收能量。
射频无线充电具有传输距离远、充电效果稳定等优点。
二、无线充电技术的应用无线充电技术的应用具有广泛的前景，下面主要对其中的几个领域进行介绍。
1. 移动设备充电无线充电技术对于移动设备的充电具有很大的便利性。
在日常使用中，用户只需要将移动设备放置在充电区域内，就能实现自动充电，无需插拔充电器，方便快捷。
2. 智能家居充电随着智能家居的普及，无线充电技术也逐渐应用于智能家居领域。
比如，可以将充电技术应用在智能家居系统中的各类传感器和控制设备上，实现长时间、稳定的供电。
3. 电动汽车充电无线充电技术也可以应用于电动汽车的充电领域。
传统的有线充电方式需要车辆停放在特定的充电位置上，而无线充电技术则可以通过在停车场地面或者车道上设置充电设备，实现无人值守的充电，提高充电效率和用户体验。
三、无线充电技术的优势和挑战虽然无线充电技术具有便利和灵活性的优点，但仍然面临一些挑战。
1. 传输效率与有线充电相比，无线充电的传输效率相对较低，一部分电能会在传输过程中被消耗。
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无线充电技术Qi标准与应用实例
Qi是全球首个推动无线充电技术 的标准化组织——无线充电联盟 (Wireless Power Consortium） 推出的“无线充电”标准，具备 便捷性和通用性两大特征。
首先，不同品牌的产品，只要有一个Qi的标识，都可以用Qi无线充 电器充电。其次，它攻克了无线充电“通用性”的技术瓶颈，在不 久的将来，手机、相机、电脑、汽车等产品都可以用Qi无线充电器 充电，为无线充电的大规模应用提供可能。
电能转 换装置 能量发 射装置
电源
电池
能量转 换装置
能量接 收装置
通俗地讲，就是在电源上加一个能量无线发射装置，在负载 上加上能量无线接收装置
6
射频 WPT
电磁共 振WPT 电容耦 合WPT 技术 实现 微波 WPT
7
电磁感 应WPT
射频WPT技术
射频WPT技术
(Radio Frequency Power Transmission，RFPT)
到2015年，龟尾市将 引进十几辆这种电动巴 士。这种边行驶边充电 的公交车平均时速可达 60公里
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无线供电 的办公桌
iQi Mobile
无线供电的教室 ？
22
日本昭和飞机工业曾描绘电磁共振式非接触 移动充电系统的理想蓝图
如图 所示，在道路或护
栏上安装“变压器”一 次侧，在电动汽车上安 装二次侧，行驶过程中 即可实现非接触充电。 相对于感应式移动充电 系统，共振式的传输距 离更远，且可实现空间 全方位的电能传输。
传统的充电技术是采用插头和插座进行直接的接触式电能 传输。
缺点： ① 存在火花及触电等安全隐患
② 存在积尘和接触损耗，机械磨损
③ 充电不方便，充电时间长
④ 不适用于恶劣环境和天气 传统充电技术已不能满足人们的需求
4
电动汽车无线充电技术
无线充电 （Wireless Power Transmission, WPT） 又称作感应充电、非接触式感应充电，
新能源汽车技术
电动汽车及车载电器无线充电技术
主题报告 主讲人：王 玄
电动汽车及车载电器无线充电技术
研究背景
技术介绍
应用实例
技术展望
2
研究背景 无线带来的便捷 深入人心
无线上网
+ 无线充电 =
？
连接器及接线总是存在诸多不便 淘汰最后的电线吧！既然一切是无线，为何手机和小 电器仍需插电线呢？
3
传统插电式充电技术
是一种利用电场耦合效应构建的无接触的电能传输系统。
交变感应 电场
通过在两对金属板上施加交变电压,在板间形成交变感应电场,根据电场原 理,金属板间将形成位移电流,从而实现电能在两对非接触金属板间的传递。
9
微波WPT技术
微波WPT （Microwave Power Transmission, MPT)
19
全国首辆无线充电汽车在东南大学问世
——2013年12月11日 15:05:28 来源： 南京日报
磁共振技术
东大研发的这辆3000瓦 的无线充电电动汽车， 慢充充满电需要7—8小 时，充满可以跑180多公 里。
20
韩国试运行世界首套无线充电公交系统
——2013-12-11
电磁感应式
这条公交线路全长24公里
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现有电磁共振 WPT技术虽然变压器效率较高
但由于其激励频率偏高，高频电路损耗大，系统效率仍不高。
应加强运用共振式 WPT 的变压器数学模型，探索 大功率、低频高效的电磁共振式 WPT 的设计技术。
该方向的研究过于理论化，处于实验研究阶段，缺乏
有实际工程意义的研究成果。
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优点
缺点
射频WPT 电容耦合WPT 微波WPT
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电磁感应WPT
传输功率大
变安全性得到提高
电磁共振WPT
压器绕组间错位的敏感 度小
国内来看 南京航空航天大学、重庆大学、西安交通 大学、浙江大学、湖南大学、东南大学等各大高校都 在进行相关技术研究。 其中重庆大学孙跃教授领导的研究小组所做的工作 较为系统，分别就多路输出一次的恒流控制技术、 基于相控可调电感的系统率调节和稳定技术、多自 由度旋转机构的能量有效耦合以及非接触能量双向 传输问题展开了研究
传输距离远，能达10m。 传输功率很小 穿透金属导体 良好的抗磁场干扰能力 传输距离短
适合应用于大范围、长 工作频率高，传输效率低。 距离；不易受环境影响。 传输距离较短， 传输效率对非接触变压器 的原、副边的错位非常敏 感。 传输功率较小， 且激励频率偏高，使得高 频电路损耗大，系统效率 仍不高。
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然而，电磁感应式 WPT 仍存在一系列问题： 电磁感应式 WPT传输距离较短，距离增大时效率 急剧下降； 传输效率对非接触变压器的一次、二次的错位非常 敏感等。即发生错位时,传输效率明显下降
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电磁共振式WPT技术
电磁共振WPT
（Electro-magnetic Resonant Power Transmission , ERPT)
电动汽车移动充电系统 蓝图
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空间太阳能发电站 SPSS与微波输能 MPT
工程科学前沿讲坛47讲：杨中士院士讲座 2013-10-24
解决电能紧缺 特殊地区输能问题 为电动汽车无线充电 提供新思路
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无线
缔造美好生活
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主要通过功率放大器发射射频信号，然后通过检波、高频 整流后得到直流电供负载使用。 射频电能传输系统框图
功率放大器
检波
高频整流
负载
特点： RFPT传输距离远，能达10m，但传输功率很小，
应用在电动车上仍有待研究。
研究主要集中在便携式移动终端上。
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电容耦合WPT技术
电容耦合WPT
(capacitively coupled power transfer system, CPT)
基于电磁感应原理的空间范围内的电能无线传输技术， 可实现用电设备以非接触方式接入电网，
优点： ①
安全、方便，便于实现无人自动充电和移动式充电
② 大幅减少电动车的电池容量，减轻车体重量 ③ 降低电动车初始购置成本，解决其受制于大容量电 池的高成本问题，推进电动车的市场化。
Байду номын сангаас
无线充电技术成为发展方向
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无线充电技术的基本构想
以微波(频率在300MHz-300GHz之间的电磁波)为载体在自由空间
无线传输电磁能量的技术 。
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微波WPT
特点： ① MPT技术定向性好，适合应用于大范围、长距
离电能传输（如空间太阳能发电站与微波输能 技术） ② 不易受环境影响 主要应用于空间太阳能电站、低轨道和同步轨道 卫星、微波飞机等。 但由于工作频率高，传输效率低，MPT不太适合于电动汽车
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电磁感应式WPT技术
电磁感应式WPT
（electro-magnetic Induction Contactless Power Transmission, ICPT)
是基于电磁感应原理，将变压器的原、副边分离，在较近距离条件 下进行无线电能传输的技术。
传输功率大，能达几百kW 。 目前成熟的无线供电大都采用该技术，无论是小功率的消费电子产品还 是大功率的电动汽车，电磁感应式WPT技术均可以实现有效无线供电
是美国 MIT Soljačić 领导的研究小组在 2007 年提出的突破性技术
是接受天线固有频率和发射场电磁频率相一致时引起电磁共振，
利用强电磁耦合的工作原理来实现电能的高效传输。
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与电磁感应式 WPT 相比，电磁共振式 WPT 可显著提高能量的有 效耦合及变压器的传输效率，对非接触变压器绕组间错位的敏感 度减小，因而受到业界的关注。Intel、Sony、海尔等公司都已开 始着手研发该技术，