日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機站
  • 小程序

    汽車測試網(wǎng)

  • 公眾號

    • 汽車測試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測試

首頁 > 汽車技術 > 正文

蔚來充電技術：被放棄的無線充電

2022-02-21 22:41:38·  來源：焉知新能源汽車  
　
很多人對蔚來有誤解，將充電與換電對立，認為蔚來的充電技術不行才全力發(fā)展換電。蔚來的信念：「可充、可換、可升級」。因此，除了換電站建設快速鋪開，充電樁建
很多人對蔚來有誤解，將充電與換電對立，認為蔚來的充電技術不行才全力發(fā)展換電。
蔚來的信念：「可充、可換、可升級」。
因此，除了換電站建設快速鋪開，充電樁建設也沒落下，建設速度跟特斯拉、小鵬在同一水平。
這張圖是蔚來現(xiàn)有的充電樁類型，分別是 7kW 家充樁、20kW 小直流快充跟超充樁，之后還推了 7kW 跟 11kW 的直流家充樁。
其中 7kW 家充樁，因輸入是交流電(AC)，因此稱為「交流充電樁」。
家充樁依靠車載充電器（OBC）進行交直流轉換充電，家充樁只擔當智能開關的作用，在 OBC 走向集成或消失的當下，交流充電樁已經(jīng)定型。至于常聽到的快充、超充都是直流充電樁。

不管交流或直流充電樁，交直流轉換的原理相同。因此，從 OBC 的電路拓撲入手，可以先建立充電技術的概念。

01、充電技術小科普

PFC 功率因子校正

PFC 是改善「功率因子」的電路。
要談功率因子，要先了解交流電功率：
  • 有功功率（Real power，單位是 W），以 P 表示；
  • 無功功率（Reactive Power，單位是 var），以 Q 表示；
  • 視在功率（Apparent Power，單位是 VA)，以 S 表示。
對于正弦波的波形，P、Q 及 S 可以用相量表示。θ 是電流和電壓的相位角，功率因子等于此角的 cosθ P/S=cosθ 因為是余弦 θ，所以功率因子是介于 1 到 -1 之間的數(shù)值。通過調整交流電輸入電流波形，減少電壓與電流相位差，抑制諧波電流，使 cosθ 接近 1。

簡單理解就是，PFC 的功用是輸出的穩(wěn)壓調壓，輸出不隨輸入電壓波動變化，能得到高穩(wěn)定的輸出電壓，而主動式 PFC 的直流（DC）電壓紋波很小，不太需要用大容量的濾波電容。
并且抑制高次諧波，因為高次諧波會造成電力系統(tǒng)發(fā)熱，不但浪費電能，還有燒毀的危險。

LLC

LLC 是種串并聯(lián)的諧振電路，具有諧振電感 Lr、勵磁電感 Lm 和諧振電容 Cr，因此簡稱為 LLC。
何謂諧振？
就是：「共振」。
諧振電路是利用電感（L）及電容（C）完成電路的共振，交流電路的阻抗非定值，是隨頻率變化。
阻抗（Electrical impedance）是電路對電流抵抗的度量（符號 Z），在交流電路中，分為實部與虛部，實部為電阻，虛部為電抗（上圖中的有功功率為實部，無功功率為虛部）。
電抗又分電容產(chǎn)生的容抗與電感產(chǎn)生的感抗，兩者會隨著電路的電流頻率變化（電阻不會）。
容抗 = 1/2πfC，容抗在低頻時變大、高頻時變小，直流電頻率為 0，容抗無限大，因此電容通交阻直。
電容的電壓不能突變。
感抗=2πfL，與容抗相反，在低頻時變小、在高頻時變大，直流電頻率為0，感抗為0，因此電感通直阻交。
電感的電流不能突變。
當容抗=感抗，無功功率為0，只需考慮有功功率。
利用電容跟電感特性，通過控制開關頻率(調節(jié)頻率)，將DC調整成目標波形，實現(xiàn)電壓恒定。
這是設計 LLC 電路采用 FHA 繪制的 DC 特性曲線圖。
ZVS(零電壓切換)，電子功率組件電壓在切換時為 0。
ZCS(零電流切換)，電子功率組件電流在切換時為 0。
以 Fs = Fr 的諧振點為界。
  • 左側容抗 > 感抗，諧振槽成為容性區(qū)域，為實現(xiàn) ZCS，電壓滯后于電流，適合 IGBT。
  • 右側感抗>容抗，諧振槽成為感性區(qū)域，為實現(xiàn)ZVS，電流滯后于電壓，適合MOSFET。
MOSFET 由于開通損耗比關斷損耗大(約多 60%)，因此選擇 ZVS。而在 ZVS 區(qū)域2輸出整流二極管具有ZCS的條件，沒有反向恢復的問題，效率最高。
最后經(jīng)過同步整流輸出 DC 到電池包。

02、無線充電


無線充電方式主要有四種：電磁感應式、磁場共振式(又稱磁耦合諧振式)、電場耦合式和無線電波式。
電磁感應式是日常見到最主要的無線充電方式，但不太適用于電動車，因為傳輸距離太短(最多幾公分)。
電場耦合式對電極形狀、材質的限制較少，且電極可以薄型化，并且不像電磁感應式要對位精準，位置較自由且發(fā)熱較少，但缺點跟電磁感應式一樣，距離太短。
無線電波式距離最遠，但轉換效率太低。只有磁場共振式符合距離、功率與轉換效率達到電動車無線充電標準。
既然是磁場共振式，自然是用諧振電路，與充電樁用 LLC 不同，無線充電的諧振電路選擇有以下幾種：

Q1 到 Q4 是四個原邊（發(fā)射側）MOSFET，D1 到 D4 則是副邊(接收側)整流二極管，跟充電樁充電原理一樣，只是變成無線，并且諧振電路的選擇不同。
一，諧振電路類型
S 串行電路，電容與電感串聯(lián)，對于原邊，可直接與電壓源型逆變器連接，輸入阻抗較低、損耗小，易實現(xiàn)電壓反饋調節(jié)。
對于副邊，有類似恒壓源(輸出電壓穩(wěn)定)特性。
P 并聯(lián)電路，電容與電感并聯(lián)，對于原邊需要電流源供電，易受擾動，實際應用少。
對于副邊，有類似恒流源(輸出電流穩(wěn)定)特性。因此，SS 即是兩邊皆是串行電路、PP 兩邊皆是并聯(lián)電路、SP 原邊并聯(lián)副邊串聯(lián)、PS 原邊串聯(lián)副邊并聯(lián)。
LCL 能恒流源，在輕負載時有很高的功率因子與諧波濾波能力。其它類型是基于以上三種電路拓撲的擴展，針對穩(wěn)定條件、輸入阻抗及系統(tǒng)傳輸，進行各種優(yōu)化。
以蔚來的無線充電專利布局為例，蔚來很早就在電動車無線充電有布局，蔚來選擇針對 DDQ 線圈的電路拓撲進行優(yōu)化。線圈耦合結構的性能是影響磁場共振式電能傳輸?shù)闹匾蛩亍?
設計重點是如何提高耦合系數(shù)，兩電感組件間，實際互感量與最大互感量之比，數(shù)值介于 1 到 -1 之間。
二，線圈耦合結構

基本三種類型分別為環(huán)形線圈、8 字形線圈（DD）和螺線管線圈：
  • 環(huán)形線圈：優(yōu)點繞制方便、鐵損和銅損小(導磁體和導線損耗)，但耦合較差。
  • DD 線圈：與環(huán)形線圈相似，由兩個環(huán)形繞圈反向串聯(lián)，產(chǎn)生相反的磁場，耦合系數(shù)與損耗介于環(huán)形和螺旋管線圈之間。
  • 螺旋管線圈是典型的銅包鐵結構，磁力線集中、耦合系數(shù)高，但鐵損跟銅損高。
跟手機無線充電一樣，耦合系數(shù)受兩線圈間的距離與偏移影響很大，如下圖所示：

這是兩個 30 公分的（圓形）環(huán)形線圈測試結果，這是線圈軸向對齊，平移線圈距離產(chǎn)生的耦合系數(shù)變化。
耦合系數(shù)為負，代表兩線圈磁通方向相反。
三，蔚來的無線技術方案
在實際的生活中，由于手動泊車很難停到完全對準線圈，不能保證足夠的傳輸功率，要增加線圈尺寸就會增加成本跟重量。
DDQ 就是為解決位置偏移，造成傳輸功率和效率降低的線圈形式（位置偏移后，DD 線圈的感應電壓變小，Q 線圈感應電壓變大，兩者疊加輸出，能盡量減少功率的降低）。
DDQ 線圈長這樣：

DDQ 線圈是在 DD 線圈的基礎上，增加一個和 DD 線圈正交的線圈 Q，產(chǎn)生的磁場互不影響，兩線圈分別輸出，輸出電壓通過兩個整流橋后并聯(lián)輸出。
然后，新的問題來了。
由于 DD 線圈和 Q 線圈接受到的磁通量不一致，容易造成某一支路輸出電流不均，甚至毫無輸出。
會造成效率降低和 EMI(電磁干擾)特性變差，常規(guī)的整流電路，無法解決輸出電流不均的問題。
CN108400625A 就是解決這問題的電路拓撲。
蔚來雖然早早布局無線充電，但未來車型規(guī)劃中，連 OBC 都拿掉，對于需要在車底安裝接收線圈的無線充電，恐怕早已出局。
四，其它車企的無線技術方案
上汽智己
上面提到由于手動很難精準對位，因此有的車企特別強調自動泊車的功能。
智己 L7 宣稱它的 IM AD 系統(tǒng)能做到記憶泊車、代客泊車。利用車端環(huán)視攝像頭，透過 VSLAM(視覺同步定位與地圖構建)對特微點的提取，結合車輛的 IMU(慣性測量單元)，進行自車定位。
基于加戴的停車場或車位地圖，做出路徑規(guī)劃和運動控制，最后經(jīng)過多傳感器的數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)精準停車。
不過在發(fā)射線圈跟接收線圈有間隙，在無線充電時如果有金屬異物或生物存在，兩端線圈的電磁場會對其加熱，非常不安全。
因此，異物檢測（FOD）與活體檢測（LOD），是無線充電裝置很重要的安全設施，在智己的宣傳或專利中，并沒有提到相關的檢測。
反倒在同屬上汽集團的通用五菱，有注冊相關的專利，并且能利用整車控制器對其進行清除。
在發(fā)射側的頂面要涂抹疏水疏油的雙疏材料，如含氟弱酸聚合物、有機硅烷聚合物，使發(fā)射側頂面光滑吸附力小，形成易清潔表面，當砂石或水滴、油滴落在頂面，可自滑落。
發(fā)射側要安裝傳感器，對無線充電樁進行監(jiān)控，再通過無線通信，將異物訊息傳到車端控制器。
這里主要判斷標準是「重量或圖像識別」（依據(jù)實裝的無線充電樁采用何種傳感器）。最后依據(jù)異物種類，決定采取何種清除手端。
如果吹掃、聲光跟噴淋都無法清除，通知車主人工清除。最終五菱這些技術，智己會用上多少？不得而知，只希望多多益善吧，畢竟安全無小事。
Momentum Dynamics
電動車無線充電既然有走精準定位的公司，自然也有走往大線圈尺寸的公司。
Momentum Dynamics 就是如此。
別看示意圖上接收側那小小的四個方塊，實際上大小是這樣，每塊長跟寬超過 70 公分，功率為 50 kW，4 塊總計為 200 kW。
據(jù) Momentum Dynamics 宣傳，在發(fā)射側與接收側最佳距離約 7 英寸(17.78公分)的情況下，充電效率在 92-94% 之間，接近普通直流樁充電效率。
對于公交車的使用場景，無線充電的好處是操作簡單，節(jié)省人工拔插充電樁的時間，使用零碎的等候時間，無需額外浪費時間充電，可以使公交車全天保持服務，提高公交車使用率。
況且公交車路線固定，有固定的?？空?，適合安裝固定的無線充電發(fā)射側與相關的充電機柜。
相對于無軌電車，可以不用架設路面上的電纜，只需當?shù)仉娙葑銐?，場地允許就能安裝。
從專利來看，Momentum Dynamics 使用的是平面螺旋結構，利用特定方式連接，缺點就是體積不小并且重量不輕。

04、無線充電發(fā)展展望

目前電動車無線充電發(fā)展較好的領域在大眾道路運輸。
相比于燃油公交車，電動公交車環(huán)保，無線充電更易補能，充份利用零碎時間。
相比于無軌電車，無線充電在市容跟鋪設維修有優(yōu)勢。
電動車無線充電，SAE(美國汽車工程車協(xié)會)的J2954，針對 22kW 以下的功率標準，分為四級：
是各國制定電動車無線充電標準的重要參考。但只有少數(shù)車企對此有相關的開發(fā)計劃，畢竟無線充電對距離、角度要求很高，并且需要傳感器配合，不然充電功率慘不忍睹。
成本高、效率不高。
由于安裝車底，有碰撞風險，最重要是很多人對其電磁波有安全疑慮。
技術、成本與社會原因，使電動車無線充電在私家車領域，注定是少數(shù)車企的選擇。
時不時能看到宣傳邊開邊充的高速公路車道，更多是畫大餅，沒多大意義。
因為絕大部份電動車沒有加裝接收線圈，根本充不了電，而高速公路的金屬垃圾或碎屑，反而會因電磁感應發(fā)熱，造成安全危害。
因此，下次看到力吹高速公路無線充電時，就應該知道大概率概念比技術強。
分享到：
 
反對 0 舉報 0 收藏 0 評論 0
滬ICP備11026917號-25