2020年09月10日 | 无线充电电动车市场真的来了吗？

2020-09-10 来源：EEWORLD

虽然人们可能普遍认识到电动汽车比汽油或柴油汽车更环保，但一些消费者顽固地拒绝转型，主要是因为成本。当然也有其他因素。根据麦肯锡的一份报告，续航焦虑和没有更合适的高效充电站也被认为是影响购买的原因。报告称，随着电动汽车价格的持续下降，这两个因素可能很快会变得更加突出。

那么，为什么充电如此令人担忧？首先，这是一个数字游戏。在大多数主要市场，道路上没有足够的公共充电站。其结果导致依靠家庭和工作场所充电的现有车主害怕进行长距离旅程。

同时，基础设施的缺乏给未来潜在的买家提供了一个选择传统汽车的理由，因此，除非有持续的公共充电投资，否则电动汽车的使用在近中期内仍将受到限制。

为什么要无线充电？

目前传统方法还是通过增加基于家庭、工作甚至公共道路上的有线充电，这些方法中的每一种都有自己的一套特殊限制。

在没有停车场的住宅区，家庭充电并不可行，因为不希望铺设更多电线，一些工作场所不愿意投资有线充电基础设施，而在密集的城市地区，这种基础设施成本更贵。

此外，有线插入式汽车充电方式在公共环境中也存在有些不足。1级和2级交流充电和3级直流快速充电都是需要操作，最近的全球卫生危机可能会导致公众更加关注公共基础设施的使用，并在任何可能的情况下都会出现对非接触式技术的偏好。

这就是无线充电可以发挥重要作用的地方。有可能为电动汽车的移动性提供更灵活和更具成本效益的方法。

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图1：无线充电传输过程从电网到发射机，再到接收机。来源：KEMET

通过不需要电线和笨重的直立电源，电动汽车司机可以在更多的地方充电。此外，它还提供了一个创新的技术解决方案，以解决公众对共享充电设备的担忧。

充电如何进行

在固定基础设施方面，有两种主要技术：发射器（充电座）和接收器（汽车）。当车辆进入充电区域时，系统启动，电源的交流电压转换为直流电，通过无线感应电源传输为电池充电。

简单地说，一个典型的平台可以看到由AC/DC转换器转换的电源，功率因数校正级用于通过将输入电流转换为与电网电压同相的正弦波形来提高效率，从而提高功率因数。

DC/AC逆变器产生80 kHz至120 kHz的高频交流电压。然后使用补偿网络来提高系统效率，使用谐振电容器减少附加损耗（图2）。

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图2交流/直流泄漏电流传感器提供了温度和电流的鲁棒偏移特性。来源：KEMET

然后使用铁氧体板支撑的发送器和接收器线圈来增强和引导磁耦合以实现无线传输。同时，在接收端，高频交流被转换成高功率和高压直流电，然后连接到电池。电池管理系统（BMS）用于提供电源控制和通信，并执行诸如检查电池电量等功能，最终实现稳定和安全的操作。

如果将动态无线充电设备放在道路下方，这就成为一种最灵活的动力传输方法，允许车辆在行驶中充电。这种创新的技术方法在几乎任何类型的道路和任何环境条件下都是可行的，可以消除对加油站等传统充电基础设施的需要。它也可以作为一种更方便的方法来为电动市政和公共交通工具提供动力，例如每周、每周在同一条线路上运行的公共汽车。

事实上，近几年来，已经有几家公司开始提供无线电动道路系统。以色列Electreon就是其中一个这样的组织，它的共享充电平台基于放置在车道中心道路下方的线圈，一个位于车辆底盘下的接收器，以及一个管理和动力装置，它提供与每辆车的实时通信，并将来自电网的能量传输到道路下的基础充电设施。Electreon表示线圈的安装速度可以达到一晚上一公里，每公里的成本是16万美元。

该公司表示，无线道路充电对城市和环境的好处是多方面的，包括取消充电站、减少与电力车队相关的碳排放以及相对较低的基础设施成本。对于公交车运营商和电动汽车车主来说，该系统将通过最大限度地减少对车载电池的需求，鼓励开发更轻的车型。无线技术还将结束对续航里程的焦虑，提供一个非常适合未来自动驾驶的基础设施。

怎么克服困难

无线充电系统背后的组件是广泛可用的，并被广泛理解。例如，KEMET可以提供大多数相关系统和组件，包括交流滤波装置、脉冲缓冲器、铁氧体磁砖和电容器（图3）。

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图3 KEMET提供了支持无线充电的全套产品。来源：KEMET

对于固定应用来说，插入式充电已经占据先机，被广泛采用并得到了广泛的接受。汽车制造商也在电池开发上投入了数十亿美元，特别是在能量密度和尺寸上。对于动态充电，需要考虑现有道路设计的性质、未来维护和整个生命周期的成本。

这并不是说无线充电不起作用。在某些情况下，例如随着新城市和城市中心的设计和开发，它可能成为最可行和最具成本效益的解决方案。展望未来，根据具体位置和应用，公共充电基础设施最有可能包括传统插入式充电和无线充电的混合，以更好地支持电动汽车的长期采用。

本文作者：DAVID ADEEB 是KEMET电子公司的高级技术营销工程师。

无线充电

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