磁感應(yīng)無(wú)線充電在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用,第二部分

商業(yè)化所需的安全機(jī)制

安全機(jī)制是電動(dòng)汽車應(yīng)用中無(wú)線充電商業(yè)化的另一個(gè)關(guān)鍵。MI 和 MR 技術(shù)都通過(guò)線圈傳輸電磁能量。當(dāng)金屬物體吸收電磁能時(shí)，會(huì)產(chǎn)生加熱反應(yīng)。如果檢測(cè)到傳輸線圈上有金屬異物，安全機(jī)構(gòu)將停止電力傳輸。技術(shù)難點(diǎn)是如何檢測(cè)線圈上的金屬異物，如何在送電前檢測(cè)線圈上的金屬異物，以及如何在送電過(guò)程中檢測(cè)兩個(gè)線圈之間的金屬異物侵入。

60cm*80cm左右的矩形線圈用于電動(dòng)汽車的無(wú)線充電，比手機(jī)無(wú)線充電的5cm*5cm左右的矩形線圈大一百多倍。手機(jī)無(wú)線充電產(chǎn)品中金屬異物的檢測(cè)難度很大。隨著發(fā)射功率和感應(yīng)距離的增加，需要解決技術(shù)難題才能準(zhǔn)確檢測(cè)較大線圈表面的金屬異物。目前，制造商已經(jīng)提出在大線圈的表面添加一層復(fù)雜的小線圈陣列。

這種設(shè)計(jì)可以有效地大面積檢測(cè)金屬異物，但在電力傳輸過(guò)程中無(wú)法檢測(cè)到，這也增加了額外的成本。金屬異物檢測(cè)技術(shù)已在 MI 中得到發(fā)展。MI的感應(yīng)范圍比MR窄，但這個(gè)缺點(diǎn)有利于金屬異物的防治。異物金屬需要非?？拷€圈才能接收電磁能并發(fā)熱;MI可以分析送電線圈上的信號(hào)進(jìn)行金屬異物檢測(cè)，無(wú)需額外的檢測(cè)硬件，成本低。

CLC結(jié)構(gòu)提高M(jìn)I線圈性能

在MI技術(shù)中，發(fā)射端利用驅(qū)動(dòng)器連接電容和線圈產(chǎn)生諧振并發(fā)送電磁能，而接收端線圈通過(guò)接收電磁能和連接電容的諧振效應(yīng)來(lái)接收電能。線圈是纏繞在電感器中的一段導(dǎo)線。成為電感的導(dǎo)線上每個(gè)位置的信號(hào)都是不同的。最大諧振信號(hào)幅值出現(xiàn)在線圈和電容器的結(jié)點(diǎn)處，遠(yuǎn)離結(jié)點(diǎn)處逐漸減小。

半橋 CL，單個(gè)驅(qū)動(dòng)器將電容器連接到線圈，在電容器-線圈連接的一端產(chǎn)生諧振信號(hào)，而線圈的另一端接地，因此沒有諧振信號(hào)。

全橋CL與半橋 CL的區(qū)別在于原來(lái)的線圈接地端改為驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器和另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器是反相信號(hào)。由于電容和線圈觸點(diǎn)與另一端反向驅(qū)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)于半橋模式的2倍，所以諧振信號(hào)幅度也很大。與線圈直接相連的驅(qū)動(dòng)器不產(chǎn)生共振，只有驅(qū)動(dòng)信號(hào)。只有與電容器相連的線圈一端會(huì)產(chǎn)生諧振信號(hào)。

全橋CLC，線圈兩端裝有諧振電容和驅(qū)動(dòng)器，線圈兩端產(chǎn)生諧振信號(hào)。諧振信號(hào)是反相的。這種結(jié)構(gòu)使線圈在兩端產(chǎn)生最大的諧振信號(hào)幅度，使線圈能夠發(fā)出最大的電磁能量。

全橋CLC發(fā)射端和接收端均采用CLC結(jié)構(gòu)，可以充分發(fā)揮線圈傳輸能力。發(fā)射線圈端和接收線圈端對(duì)應(yīng)的位置為諧振信號(hào)幅度最大出現(xiàn)的地方;實(shí)際測(cè)試中，5cm*5cm的線圈可以傳輸500W的能量，線圈之間的功率密度非常高;在相同的功率密度下，通過(guò)加大線圈可以提高發(fā)射功率。如果將線圈尺寸放大到50cm×50cm，可以輕松傳輸5KW以上的電力。因此，MI技術(shù)可以滿足電動(dòng)汽車充電功率的需求。