无线充电系统关键测试技术分析之效率篇——东方中科助力无线充电产业发展

什么是无线充电

无线电能传输(Wireless Power Transmission??WPT)就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。无线充电方式包括电磁感应式、磁共振、电波接收、WiFi无线充电等多种方式。

为什么要使用无线充电系统

全球电动汽车(EV)的使用率正在急剧上升，尤其是在中国EV汽车将进入快速发展阶段；但续航里程短、电池用量大、充电困难等问题而使得EV的发展受到很大的局限，为了突破这一瓶颈‘大功率快速充电、壁挂式慢速充电、集中式换电…’各种方式一时间几家争鸣、各领风骚；而无线充电技术的应用因为可以在短时间内解决传统传导式充电面临的续航里程短、电池用量大、充电困难等问题而逐渐受到大家的重视。

无线充电系统安全可靠

2020年4月国家标准化管理委员会公告发布《电动汽车无线充电系统》GB/T 38775.1（.2.3.4）4项国家标准，我国首批发布的电动汽车无线充电标准，填补了我国在电动汽车无线充电技术领域国家标准规范的空白。其中规定了无线充电系统应达到的性能指标、安全规定及功能要求及测试方法。

国家标准明确规定了无线充电系统的安全、质量要求，使无线充电行业向着有序健康的方向发展。

无线充电系统实验及测试技术是质量的保证

围绕GB/T 38775.1，实验及测试技术的研究是无线充电技术发展的重要保证；主要包含以下部分：

• 实验及测试范围：部件级测试、整车测试等。
• 无线充电设备兼容性实验测试：输出功率等级、工作频率、谐振补偿拓扑、机械气隙或离地间隙、系统效率、输入功率因数。
• 功率等级：3.3kw~60kw；
• 无线充电系统安全运行的特殊要求测试：异物、磁泄漏以及安规测试；
• 影响效率测试：耦合性、谐波、温升、磁泄漏等；

无线充电系统实验及测试技术部件

• 供电设备：提供无线充电系统及实验及测试设备供电；
• 负载设备：提供无线充电系统输出耗电及拉载；
• 测试设备：无线充电系统的输入输出的电流电压、效率、谐波、温度等参数的测试测量；
• 空间位置模拟装置：在空间6自由度下实现发射端和接受端的相对位置；
• 控制系统及数据处理系统：机械和电气控制及二维、三维效率曲线图；

无线充电系统实验及测试技术的重点

在不同空间位置的效率测试及分析是无线充电系统最重要的技术参数，也是最复杂的实验及测试技术；实验及测试过程中必须在发射端和接收端在空间不同相对位置的情况下进行效率测试，也就是说要模拟汽车在停靠无线充电系统进行充电过程中可能出现的各种姿态下的真实效率测量；其难点在于超大载重量下空间位置的精确模拟；其位置模拟精度将直接影响效率测量精度。

空间位置对无线充电系统的效率影响
　　空间位置参数：X轴、Y轴、Z轴、θ（X轴旋转角度）、Φ（Y轴旋转角度）、ψ（Z轴旋转角度）；
　　机械部分承载量：5kg~200kg；
　　不同位置的效率分布图：

根据数据分析：

• 空间位置中最大功率点和物理中心点几乎重合，随着位置的偏移，效率随之减少；
• 空间相对位置的控制精度及稳定度将直接影响电能传输效率测量精度；

效率准确测量的意义

• 无线充电系统效率的精准测量有助于还原无线充电系统电能传输的真正情况，为无线充电系统的设计和制造提供理论依据；
• 准确评估无线充电系统和电网之间的相互干扰情况；

东方中科无线充电系统实验及测试系统

东方中科在国内外电气及测试测量设计工程师和机电工程师的协助下，经过反复设计、验证和改良，成功的克服了在超大承载情况下的精密位置控制技术难点，成就了其独特的在200kg载荷下的1mm移动控制技术；并成功实现了静态和动态情况下的效率测量；解决了在超负荷状态下的屏蔽电磁干扰、电磁泄漏等方面的技术难题，并到国家技术标准；其技术参数都到达国际领先水平。并在多个项目中得到了成功运用。