無線充電技術(shù)& DAWNCAP 天明電容在無線充電樁的應(yīng)用
駕駛一輛電動車確實(shí)很愜意，但也面臨充電的煩惱和里程焦慮，但是只要停車之后，電動汽車就能自動無線充電，就免去了插線充電的煩惱，這樣豈不是更完美。想象一下，如果你可以坐在車?yán)锊粍樱诓坏揭恍r(shí)內(nèi)就能完成以前插入式充電4-7個(gè)小時(shí)的工作，那會是多美好，很遙遠(yuǎn)么？其實(shí)不是！這種感應(yīng)式的充電技術(shù)正在悄然來到我們身邊。
無線充電技術(shù)，源于無線電力輸送技術(shù)。無線充電，又稱作感應(yīng)充電、非接觸式感應(yīng)充電，是利用近場感應(yīng)，也就是電感耦合，由供電設(shè)備（充電器）將能量傳送至用電的裝置。該裝置使用接收到的能量對電池充電，并同時(shí)供其本身運(yùn)作之用。由于充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無導(dǎo)電接點(diǎn)外露。
圖1：無線充電樁圖示
無線充電主要分為以下三種：
1）電磁感應(yīng)式充電：
利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行充電的設(shè)備，類似于變壓器。在發(fā)送和接收端各有一個(gè)線圈，在發(fā)送端連接有線電源產(chǎn)生電磁信號，接收端線圈感應(yīng)發(fā)送端的電磁信號從而產(chǎn)生電流給用電設(shè)備。
圖2：電磁感應(yīng)式充電
電動汽車無線充電原理，目前電動汽車無線充電技術(shù)主要采用電磁感應(yīng)式和磁場共振式。
2）磁場共振充電：
由能量發(fā)送裝置，和能量接收裝置組成，當(dāng)兩個(gè)裝置調(diào)整到相同頻率，或者說在一個(gè)特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量。
圖3：磁場共振式充電
3）無線電波式充電：
這是發(fā)展較為成熟的技術(shù)，類似于早期使用的礦石收音機(jī)，主要有微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的直流電壓。
表1：三種無線充電裝置的對比情況
磁場共振方式，是現(xiàn)在最被看好、將來最有希望廣泛應(yīng)用于電動汽車的一種方式。利用這種原理的車用無線充電系統(tǒng)，就是利用磁共振效應(yīng)來對電動或混動車輛的動力電池組進(jìn)行非接觸式充電。這個(gè)充電過程無需使用傳統(tǒng)的電纜即可進(jìn)行，在需要充電時(shí)，車主僅需要將車輛停放在充電板上方即可，因此更加方便、省力。
圖4：無線充電樁系統(tǒng)組成
無線充電系統(tǒng)包括：供電組件、充電板、車載接收板和車載控制器。其中充電板內(nèi)部為D型供電線圈，車載接收板為D型受電線圈。
在電動汽車的外部充電裝置中需要用到門極驅(qū)動光耦控制IGBT/MOSFET。Silicon labs的門極隔離驅(qū)動器Si827x最大驅(qū)動電流4.0A，最大傳輸延時(shí)差低至60ns，-40到+150度工作溫度，汽車級認(rèn)證，高達(dá)2.5KV的隔離等級（符合UL1577 和 VDE0884標(biāo)準(zhǔn)）,工業(yè)領(lǐng)先的共模瞬變抑制（CMTI），嚴(yán)格的時(shí)序規(guī)格，降低隨著溫度和年齡的變化，非常高的可靠性。它還提供了獨(dú)特的功能，如單獨(dú)pull-up/down輸出；UVLO欠壓鎖定保護(hù)功能，關(guān)閉驅(qū)動器輸出；精確的可編程死區(qū)時(shí)間。輸入形式有單路PWM或者雙路數(shù)字信號輸入，同時(shí)Si827x提供單路、雙路和高低側(cè)輸出。非常適合于高速M(fèi)OSFET驅(qū)動，其抗噪聲能力強(qiáng)、高效而體積小，被廣泛用于變頻、伺服及新能源領(lǐng)域，因此在無線充電設(shè)備這種需要極速響應(yīng)的應(yīng)用中特別適合。
圖5：電動汽車無線充電系統(tǒng)原理圖
圖6：Si827x在無線充電樁中的應(yīng)用
Si827x應(yīng)用特點(diǎn)：
1）由于磁共振過程中能量的損失要低于電流在傳統(tǒng)線纜中的損耗，因此采用門極隔離驅(qū)動器Si827x使得無線充電的效率非常高，可以達(dá)到95%以上，超過了線纜充電。
2）在充電速度方面，可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整充電的功率，范圍6.6kW-20kW。
3）可以在400cm米以內(nèi)完成對車輛的感應(yīng)充電。
4）按20kW計(jì)算，充滿電池容量85kWh的電動汽車僅需要不到5小時(shí)；而峰值功率50千瓦的快充可以在一小時(shí)內(nèi)充滿（半小時(shí)充80%）。
隨著無線充電技術(shù)的不斷完善，結(jié)合中國智能電網(wǎng)的建設(shè)，未來無線充電將用于更加廣泛的環(huán)境中，以實(shí)現(xiàn)車輛的半動態(tài)及動態(tài)充電。無線充電樁在電動汽車智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)方面的普及必將大大推動電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用。
