电动汽车无线充电装置的设计规范

1、新能源汽车的无线充电，即将问世

如今大部分的手机，都支持了无线充电。只需要把手机放在无线充电板上，即可进行充电。虽然无线充电的速度是要比有线偏慢的，但无线充电在一定程度上是要更为简单快捷的。如果把这项技术使用到我们的新能源汽车上，是不是特别有意思呢?

近期，国家标准管理委员会就发布了关于电动汽车无线充电的四项国家标准。主要是规范了电动汽车无线充电系统在公共和私人应用领域上的一些技术要求，性能要求，功能要求，安全要求等等。

而蔚来，就已经在今年4月16日申请了车辆无线充电系统的国家专利。这套系统主要是包括了充电发射装置、充电接收装置、第一驱动装置、第二驱动装置、控制装置、车辆采集装置。

目前国内外采用的无线充电方式，均是在车辆底盘安装一个能量接收装置，在地面安装一个能量发射装置，通过一定频率的交变电流产生交变磁场。整体原理和手机无线充电相似。但实际上，这种传输方式效率偏低，而且成本较高，更为重要的是磁场会对车内的环形导体产生环形电流。而在蔚来的专利信息中显示，其发明的无线充电系统，能够有效的减少环形导体产生的环形电流。至于效果究竟如何，我们还不得而知。

用过手机无线充电的朋友都应该知道，手机无线充电会导致手机发热，以至于很多朋友并不喜欢使用无线充电。其实这是因为在无线充电系统运行过程，各类损耗会以热量的形式耗散。汽车无线充电的大功率更是如此，在系统可接触的部分，较高的温度轻则烫伤小猫小狗，重则引燃落叶枯枝。特别是在汽车接收线圈没有完全对准地面充电发射模块的情况下，无线充电的发热现象会更为严重。另外还有电磁辐射安全问题也是一个重大的考验，无线充电系统工作时，电场强度和磁感应强度是否安全。特别是在大型停车场，几百台无线充电系统同时工作会怎么样？

除了这些问题，无线充电还面临着一个成本过高的问题。目前上汽荣威，北汽新能源，比亚迪等等主流车企也都在对电动汽车无线充电进行研发测试。虽然目前国内还没有一款支持无线充电的量产车型，但我觉得应该是快来了。无线充电是未来无人驾驶的一个重要必备条件，想象一下，未来我们可以坐着车抵达目的地后就下车，而车辆自己会停放到车位里面去并且自动充电，准备下一次的出行。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

2、中国准备引入汽车无线充电技术，与美国企业共同制作标准

中国准备引入汽车无线充电技术，与美国企业共同制作标准
中国电力企业联合会（CEC）批准并发布了一套电动汽车无线充电国家标准，
该标准将基于由马萨诸塞州无线电力传输专家WiTricity共同开发，并获得专利的磁共振技术。无线充电技术一直是新能源汽车为攻克的难题之一，缺乏标准化始终是无线充电普及的主要障碍。
但似乎在不久的将来，将最终为的解决方案即将浮出水面。
所有电动汽车都将引入该通用解决方案，不仅在中国，而且在全球。
在过去的四年中，WiTricity通过与中国电力科学研究院（CEPRI），中国汽车技术与研究中心（CATARC）和中国电力企业联合会（CEC）的合作，积极参与了中国电动汽车无线充电标准化过程。
WiTricity拥有1400多项已发布和正在申请中的专利，已宣布20项中国专利是实施国标过程中“必不可少的标准”。
目前，我国汽车制造商及其一级供应商依靠国标委员会来定义在中国部署的无线充电解决方案。
现在，已批准的标准是只是在公共有线充电基础设施中，发挥了推动力，无线领域基本为0。
WiTricity与国标委员会在几个重大技术问题上密切合作，包括努力使中国标准与将于2020年和2021年发布的其他国际标准（SAE J2954，ISO 19363，IEC 61980）保持一致。
新标准在GB / T 38775文件的四个部分中进行了描述：
GB / T 38775.1“电动汽车无线充电系统第1部分：一般要求
GB / T 38775.2“电动汽车无线充电系统第2部分：车载充电器与充电设备之间的通信
GB / T 38775.3“电动汽车无线充电系统第3部分：特殊要求
GB / T 38775.4“电动汽车无线充电系统第4部分：电磁环境限值和测试方法
在过去的几年中，WiTricity与中国汽车制造商和一级供应商合作。
获得WiTricity技术许可的公司包括：
浙江VIE科技有限公司子公司（VIE）
安捷无线科技（苏州）有限公司（安捷）
VIE已经为OEM提供了无线充电系统的试生产设施，而安捷无线则与Xpeng Motors展示了无线充电功能。
我们现在想知道，WiTricity的技术是否不会使该公司在市场上处于主导地位，这可能会影响此类系统的价格。
当然，另一个问题是，效率。
因为间隔空气传输的功率，通常会额外的损失的至少百分之几。

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3、首个全球汽车无线充电标准发布，最高11千瓦

10月22日，国际汽车工程师协会（SAE International）发布了新的电动汽车无线充电标准J2954。根据官方介绍，这是第一个全球无线充电标准，它在一份文件中规定了电动汽车无线充电的电动汽车和供应设备（EVSE）地面系统要求。它定义了轻型插电式电动汽车无线功率传输(WPT)的互操作性、电磁兼容性、EMF、最低性能、安全性和测试的可接受标准。

目前，SAE J2954的内容仅包括：

简单的单向无线充电（"单向"），从电网到车辆（双向能量传输可能在未来的标准中进行评估）

静态应用（车辆处于静止状态下充电）(今后可考虑动态应用)

只涵盖地面上（表面安装）安装。(已讨论过嵌入式安装，但尚未准备好纳入)

家用和公用

可实现手动/自动停车的对位

无线充电系统的功能要素主要包括三个部分。

(1)并网转换器及其附带的GA线圈，用于功率耦合，并与车辆系统(GA)进行通信连接。

(2)车载VA线圈，带有整流、滤波组件，以及必要时调节/安全/关闭所需的充电控制电源电子装置，并与基础设施侧(VA)建立通信链路。

3）二次储能系统、电池管理系统组件，以及电池SOC、充电速率和其他必要信息所需的车载通信（CAN、LIN）的相关模块（储能系统）。"

一旦带有车辆总成(VA)垫的车辆停在地面总成(GA)垫上，如果两者都兼容SAE J2954，就会有通信握手，充电自动开始(不需要物理连接或任何额外的动作)。

SAE J2954无线充电有三个功率级别。

WPT1：3.7千瓦

WPT2：7千瓦

WPT3：11千瓦

没有纳入几年前透露的WPT4(22千瓦),但也许它将在未来的某个时刻实现。

地面上的发射垫和接收垫之间的磁共振场的工作频率保持在85kHz（81.39 - 90kHz）。然后从交流电转换为直流电，进入电池。

在10英寸（250毫米）的地面间隙，电网到电池的效率有望达到94%。

车辆离地间隙有三个重叠的范围，从100到250毫米（3.9到9.8英寸）。

停车公差为：行进方向±75毫米（3.0英寸），横向方向±100毫米（3.9英寸）

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4、电动汽车充电桩安装要求

充电桩安装应符合要求：
a，地下部分防水设计应结合工程实际，合理确定防水标高；
b，壁挂式交流充电设备充电枪位置不应低于地面0.6米，不应高于地面1.2米；
c，充电桩充电设备前应设置防护措施，防止车辆碰撞充电设备；
d，同时期配建的壁挂式交流充电桩充电设备应分区域集中设置，并宜采用耐火极限不低于2.00h的墙体和防火隔断设施，如乙级防火门、甲级防火卷帘，与普通停车库防火隔断。
e，当采用壁挂式支撑时，其支撑部位宜为钢筋混凝土构件，墙厚不应小于200mm，支撑墙体应考虑充电设备的荷载作用。
f，交流充电器应采用380/220V电压等级供电，充电器的接地系统采用TN-S。
g，对充电装置供电的低压断路器，其额定动作电流为30mA，动作时间不大于0.1s，应具有短路和剩余电流保护功能。
h，组合式交流充电装置宜采用链式供电方式

5、大功率无线充电路具体设计思路是什么呀？

对于像新能源公交车、新能源载贷卡车等大功率无线充电路中，无论它们采用恒流或恒压充电方式，由于充电电压高，充电流大，可以在发射端的输入电压的入口处，设置一个时恒功率型的NTC热敏电阻，以阻止或减弱浪涌电流对4只MOS管的有害冲击，以增加MOS管的寿命，减小充电时的故障率。
在接收端全桥整流后的脉动高压直流，也会常有突变大尖锋脉动电流，适当设计放置一个NTC热敏电阻，对4只整流管和后端的LDO也是非常有益的。
大功率充电，防止充电温度过高（尤其是在环境温度已经很高，如夏季环境温度≥35℃时），在发射端的MOS管附近，和接收端的整流管附近，各设置一个NTC温度型敏感元件组成的温度传感器系统，用于实时监视发射、接收端充电过程的温度变化，是对充电系统热设计安全系统的必要设计。

6、无线充电标准是哪些呢？

无线充电技术源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式，但中兴的电动汽车无线充电方式采用的感应式。大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。

目前最为常见的充电解决方案就采用了电磁感应，事实上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利，就使用了电磁感应技术。由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术，由麻省理工学院(MIT)物理教授MarinSoljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡，并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到1250px，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。

7、新能源电动汽车无线充电技术有哪些类型？

新能源电动汽车无线充电从基本原理上区分，主要有电磁感应式和磁场共振式。

电磁感应的研究聚焦在感应充电、无线充电、电磁感应和充电站领域；磁场共振的研究聚焦在无线电源、共振频率、感应系数、天线和发射器领域。

中兴、宝马、奔驰等采用电磁感应式技术原理，高通Halo、Witricity 采用磁场共振式技术原理。

电动汽车电磁感应式无线充电系统通常分为供电和受电两部分。通常将一个受电线圈装置安装在汽车的底盘上，将另一个供电线圈装置安装在地面，当电动汽车驶到供电线圈装置上，受电线圈即可接收到供电线圈的电流，从而对电池进行充电。

电动汽车磁场共振式无线充电系统主要由电源、发射面板、车载接收面板以及控制器组成，如图所示。当电源发送端电能感应到共振频率相同的汽车接收端时，由共振效应对电池进行充电。

从电动汽车的无线充电方式来看，又分为静态无线充电和动态无线充电。

静态无线充电是在电动汽车停驶过程中对其充电，而动态是在电动汽车行驶过程中对其进行充电。

电动汽车动态无线充电技术主要是通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地面上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构，进而给车载储能设备供电，可使电动汽车搭载少量电池组，延长其续航里程，同时电能补给变得更加安全、便捷。

动态无线供电技术的主要参数指标有电能传输距离、功率、效率、耦合机构侧移适应能力、电磁兼容性等。

一种方案是在行车过程中进行充电，需要将无线充电发送装置铺设在固定的路段上，电动汽车在此路段行驶的过程中，可以通过充电系统的发送装置进行电力的输送，在短时间内快速的进行充电活动，使汽车在行驶的过程中也可以补充电能，体现出随时进行充电的动态系统功能。

还有一种方案是利用智能电网进行无线充电控制，将电动汽车的无线充电管理权限上交，由智能电网对无线充电装置进行控制。此种方法可以协调区域内的用电情况，在智能电网管控中通过对电动汽车行驶区域的电力使用情况及电力负荷情况来进行智能的充电及电力的控制，从而保证电网运行效果良好，电力使用情况在电网负荷的范围内。

8、目前电动汽车对充电设备的基本要求有何规定？

(1) 安全性。来 电动汽车充自电时, 要确保人员的人身安全和蓄电池组的安全。
(2) 方便性。 充电设备应具有较高的智能性, 不需要操作人员过多干预充电过程。
(3) 经济性。 成本经济、价格低廉的充电设备有助于降低整个电动汽车的成本, 提高运行效益, 促进电动汽车的商业化推广。(4) 效率高。 高效率是对现代充电设备最重要的要求之一, 效率的高低对整个电动汽车的能量效率具有重大影响。
(5) 对供电电源污染要小。 采用电力电子技术的充电设备是一种高度非线性的设备,会对供电网及其他用电设备产生有害的谐波污染, 而且由于充电设备功率因数低, 在充电系统负载增加时, 对其供电网的影响也不容忽视。 因此, 要求充电设备对整个供电网污染要小