- 非接觸充電裝置的類型
- 非接觸充電裝置基本工作原理
- 非接觸充電裝置充電效率、安全性、便利性
- 采用電磁感應方式、磁共振方式、微波方式3種方式
- 非接觸充電裝置在日產與昭和飛行機公司的應用
電動車的充電裝置相當于汽車燃料的加注站，可以通過反復充電提供車輛持續運行的能源。當國內開始大張旗鼓地建設有線充電樁和充電站時，國外涌現出了三種非接觸式電動車充電裝置，并不同程度地進入了商業化運營。非接觸充電裝置有哪些類型？基本工作原理是什么？它的充電效率、安全性、便利性如何？這些，都是人們所關注的。
非接觸充電裝置的類型
非接觸充電裝置有電磁感應、磁共振、微波三種方式。
非接觸充電裝置的優勢
與電動車相比，傳統燃料汽車不僅在使用便利性、整備質量、續駛能力、制造和使用成本等方面存在著諸多優勢，而且補充燃料時也無需消耗更多的時間。
電動車不僅充電時間長，并且更換電池或利用充電樁等通過電纜充電等模式，的確存在操作上的不便。并且雨天作業的安全性問題，更是令人擔憂。
非接觸充電裝置不需要用電纜將車輛與供電系統連接，便可以直接對其進行快速充電。加之非接觸快速充電能夠布置在停車場、住宅、路邊等多種場所，又可以為各種類型的電動（包括外充電式混合動力）汽車提供充電服務，使電動車隨時隨地充電變為可能。對于公交車，可以將充電設施布置在終點站、樞紐站、換乘站等地點，利用短暫的停車時間便可以完成快速充電。
非接觸充電裝置的工作原理
一、電磁感應方式
電磁感應通過送電線圈和接收線圈之間傳輸電力，是最接近實用化的一種充電方式。當送電線圈中有交變電流通過時，發送（初級）、接收（次級）兩線圈之間產生交替變化的磁束，由此在次級線圈產生隨磁束變化的感應電動勢，通過接收線圈端子對外輸出交變電流。
a）電力傳送基本原理
b）實際布線方式
電磁感應方式的基本工作原理
目前存在的問題是：送電距離比較短（約100mm左右），并且送電與接受兩部分出現較大偏差時，則電力傳輸效率就會明顯下降；功率大小與線圈尺寸直接相關，需要大功率傳送電力時，須在基礎設施建設和電力設備方面加大投入。
二、磁共振方式
磁共振傳送方式由美國麻省理工學院（MIT）于2007年研制成功，公諸于世以來，一直備受世界各國的普遍關注。
它主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要部分組成，基本原理與電磁感應方式基本相同。電源傳送部分有電流通過時，所產生的交變磁束使接收部分產生電勢，為電池充電時輸出電流。
不同之處在于，磁共振方式加裝了一個高頻驅動電源，采用兼備線圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構成送電和接收兩個單元。
磁共振方式的基本工作原理
共振頻率的數值，會隨送電與接收單元之間距離的變化而改變。當傳送距離發生改變時，傳輸效率也會像電磁感應一樣迅速降低。為此，可通過控制電路調整共振頻率，使兩個單元的電路發生共振亦即“共鳴”。所以，也稱這種磁共振狀態為“磁共鳴”。
在控制回路的作用下改變傳送與接收的頻率，可將電力傳送距離增大至數米左右，同時將兩單元電路的電阻降至最小以提高傳送效率。
當然，傳輸效率還與發送與接收電單元的直徑相關，傳送面積越大，傳輸效率也越高。目前的傳輸距離可達400mm左右，傳輸效率可達95%。
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三、微波方式
使用2.45GHz的電波發生裝置傳送電力，發送裝置與微波爐使用的“磁控管”基本相同。傳送的微波也是交流電波，可用天線在不同方向接收，用整流電路轉換成直流電為汽車電池充電，并且可以實現一點對多點的遠距離傳送。
微波方式可以同時一點對多點的遠距離傳送
為防止充電時微波外漏，充電部部分裝有金屬屏蔽裝置。使用中，送電與接收之間的有效屏蔽可防止微波外漏。
目前存在的主要的問題是，磁控管產生微波時的效率過低，造成許多電力變為熱能被白白消耗。
非接觸充電裝置在日本的應用
2009年7月，日產與昭和飛行機公司公開了電磁感應式非接觸充電系統，其傳輸距離為100mm左右，傳輸效率可達90%。
但是，當停車位置出現偏差而導致發送與接收盤之間出現較大誤差時，則會嚴重影響電力傳送效率。目前，正在致力于停車的橫、縱向偏差在200～300mm范圍，同樣確保其具有90%以上傳輸效率的研究。
此外，上述兩家公司對傳送、接收之間進入動物以及金屬碎片等造成的不良影響也進行了研究。因為，這類異物會在二者之間產生渦流，從而導致發熱并影響傳送效率。
長野日本無線公司，于2009年8月宣布開發出了基于磁共振的充電系統。與電磁感應方式相比，磁共振方式具有傳送距離長、停車誤差要求低等優點。可以在 600mm的傳輸距離內確保90%的傳送效率。但目前的傳送功率還比較小（約1kW左右），擬定從叉車等使用范圍進入市場，伴隨著技術成熟程度和傳送功率的提高，有望很快進入電動車電充電領域。
三菱重工業開發的微波式非接觸充電系統，將一組共48個硅整流二極管作為接收天線，每個硅整流二極管可產生20V的電壓和一定的直流電，能夠將電壓提升至充電所需的指標并可實現1kW的功率輸出。其優點是成本低，整套費用約合人民幣2萬元左右。缺點是傳輸效率低，目前的傳送效率只有38%。對此，三菱重工認為：“雖不適于快速充電，但作為夜間谷區充電，電費只有傳統燃料費的10%～20%。如果將發熱過大的磁控管用于生活用水加熱，則綜合效率可到70%。此外，在安全方面也有防止微波泄露裝置，使用中不會給車輛上的電子設備和周邊人員身上的起搏器造成影響。
總結：
本文通過對非接觸充電裝置類型、基本工作原理、它的充電效率、安全性、便利性等的方面的討論，總結出電動車的三種非接觸式充電方式。非接觸充電方式一經問世，便得到了世界各國的普遍關注，同樣也值得國內同行學習與借鑒。與充電站、充電樁的建設投資相比成本較低，并且免去了接線所需的操作和等待的時間，具有布置靈活、使用便利、安全可靠等絕對優勢。
