1、无线充电概述
汽车无线充电PCB是电动汽车除快充、慢充、换电外的电动汽车动力电池补电方式,它与慢充的方式是非常相似的,主要区别是在于变压器的传递电能的方式发生了改变,车载充电的变压器都置于车内,而无线充电的变压器原、副边绕组分别置于车外和车内,通过高频磁场耦合来传输电能。
据PCB小编了解到,无线充电的电能传输主要包括电磁感应式充电、磁场共振充电和无线电波式充电三种方式。
电磁感应式:电流通过线圈,产生磁场,对附近的线圈产生感应电动势,产生电流。工作频率级别一般为KHz,相对的输出功率大、效率较高。该形式的无线充电需要特定的位置,才能精确充电,充电距离必须控制在0-250px之间。
磁场共振式:发送端与接收端频率相同,通过共振效应,传输电能,可实现远距离充电,充电位置自由度高,但充电的效率不高。一般适合于中距离传输,关键的是电能传输不受空间非磁性障碍物的影响,在电动车汽车静态无线充电中优势更明显。由于磁场共振充电方式的稳定性好、能量转换效率高的特点,目前被采纳为最佳的汽车无线充电技术。
无线电波式:通过电磁波传输电能。小功率充电,充电位置不固定,充电时间长,效率低,传输距离长。
2、无线充电工作原理
无线充电的工作原理是将电能通过无线传输的方式向外发射,并在接收端接收能量转化为电能,从而实现电能的无线传输,并将电能存储到电池内实现充电。
无线充电的核心在于耦合线圈,发射线圈和接收线圈耦合进行能量传递,线圈通过无线的方式进行电能传输,发送线圈端由原级电能转换电路、补偿电路组成,接收线圈由补偿电路、电能转换电路组成,转换完成后给储能装置进行充电。
无线充电通过电网将电能传输到地面充电设备,地面充电设备与车端充电设备通过线圈耦合,将电能进行传递,给车辆动力电池充电。电网的交流电通过滤波、整流、PFC、逆变电路通过耦合线圈后,在车端无线充电装置中进行整流、DCDC电流升压,转换为动力电池的能量。车端控制器具有通讯、检测、定位等功能,地面端设备控制器具有定位、异物检测、活物检测等功能。控制器之间通过wifi或者蓝牙进行信号传递,车端控制器与VCU、BMS、仪表控制与显示充电的过程。
地面端与车端进行wifi连接后,进行车与无线充电装置的身份识别,充电握手连接,完成充电连接后,进入充电启动阶段,对车与无线充电桩的充电兼容性进行确认,确认电压及电流平台等信息,并开始异物、定位、**检测,进行充电前的环境确认,完成充电启动状态后,进行充电传输,当达到充电截止的条件以及故障条件时,停止充电。
目前无线充电的功率按照功率等级不同分为3.7kW、7.4kW、11kW、及22kW,在工作范围内均能达到90%以上的系统效率。
3、无线充电的优势及劣势
优势:无人驾驶技术的飞速发展,使得无线充电成为刚需。无线充电技术与L3自动驾驶技术的融合,当车辆停在停车场入口处,开启自动驾驶寻找车位模式,找到车位后,通过远程控制的方式实现车辆无线充电,充满电后,等待驾驶员召唤。无线充电简单方便,即停即充,不需手动操作,没有线缆拖拽,大大提高了用户体验。安全可靠、方便、极致体验。
劣势:成本高,高于传统直流桩;电能损耗高于充电桩;电磁辐射是否有伤害性的不确定性;功率小,属于慢充的形式。
4、无线充电技术的硬件方案设计
最后PCB厂小编介绍一下,耦合线圈将无线充电系统分为GA(地面部分)和VA(车载部分),这两部分之间没有电气上的物理连接。两者都有独立的数字控制电路,包含无线数据通信单元,分别称为地面、车载通信单元。地面、车载通信单元通过Wi-Fi、蓝牙等无线通信进行数据交互。地面、车载部分都包含单相全桥逆变/PWM整流电路。当动力电池充电时,地面部分的单相全桥逆变/PWM整流电路可以采用“移相控制”工作在逆变状态,而车载部分的单相全桥逆变/PWM整流电路工作在整流状态;当动力电池放电时,与之相反。
无线充电PCB