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汽车无线充电的原理详解

发布日期:2019-11-01 15:46   来源:未知   

  电动汽车无线充电技术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而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。当开始充电时,电力发射器PTx通过其线圈产生交变电流,从而根据法拉第定律产生交变磁场。该磁场又由电力接收器PRx内的线圈拾取并由功率转换器转换回可用于对电池充电的直流电流。磁场的一个关键特征是它可以穿过任何非金属非铁质材料,如塑料、玻璃、水、木材和空气。换句话说,电力发射器PTx和电力接收器PRx之间不需要电线和连接器,从而实现了无线充电功能。

  沃尔沃在其经典车型C30上加装一个无线感应充电装置,让司机给汽车补充能量时只需要将车开到固定位置,而不接触充电电缆。

  展开全部近2 个世纪以来,科学家一直知道如何在不使用电线的情况下输电。但是,直至个人电子产品风行,对无线输电的需求才出现。过去几年中,至少有3 家公司公布了无线输电设备的原型,尽管它们所允许的间距范围相对有限。2007 年,麻省理工学院的一个科研小组为能跨房间无线输电打下了基础。“隔空”点亮2米外灯泡2007 年6 月7 日,绝对是一个值得纪念的日子!来自美国麻省理工学院的物理教授马林索尔贾希克带领的研究团队,成功地利用电磁共振器,使得2 米之外的60 瓦灯泡在没有任何有线装置的帮助下成功点亮。研究团队用两个直径60 厘米的铜线圈做实验,一个线圈接在电源上,作为送电方,另一个作为受电方置于两米外,并接有一个灯泡。香港六合晚上开什么生肖,科学家利用了“共振”原理,当送电方的电源接通后,两个线兆赫兹的频率振动,从而产生强大的电磁场,送电方发出的电磁振动即可传到受电方。两个线圈虽未相连,仍可完成隔空供电,使灯泡发光。即使在电源与灯泡中间摆上木头、金属或其他电器,灯泡仍会发亮。

  科学家将这一技术称为“Witricity”,即无线输电。无线输电的关键是磁共振,就像我们中学物理学过的声波共振一样:两个频率相同的音叉放在相隔不远的地方,其中一个被敲击时,另一个就会因共振效应而跟着振动起来。同样,一个歌剧歌手恰好唱到适当音调时,一个酒杯碎了。当歌手的声音与玻璃杯的共振频率——我们在敲玻璃杯时听到的音调——相符时,玻璃杯会有效吸收歌手的能量,然后破碎。

  其实,早在19 世纪,科学家就已经发现了电磁转换现象,从理论上说,电力可转化为通过无形的介质传播的电磁波,实现电力的无线输送。但是电磁波向四面八方辐射,能量大量散失,因此“无线输电”的研究始终进展不大。

  “ 无线输电”技术的突破之处在于,找到了“抓住”电磁波的方法,即利用物理学的“共振”原理—— 两个振动频率相同的物体能高效传输能量。因此,研究人员先将能量囤积在发送端,而共振频率相同的接收端靠近时,这些能量就会透过共振效应,从而将电流传送到接收端,最终实现电力的无线年内实现无线充电

  有了“无线传输”技术,屋子里只要有个无线 和电脑就可随时充电工作,并从此杜绝因废弃电池带来的环境污染。索尔贾希克教授认为,现代人生活在充斥着电线、插座的世界,而电能的无线传输技术将有可能让人类部分摆脱电线、电池带来的烦恼。他说:“ 我们已经掌握了‘ 无线输电’的最具发展潜力的技术。现在是认真考虑商业化问题的时候了。”

  麻省理工学院的科学家相信,将在3~5 年内研发一套系统,可为手提电脑、移动电话以及其他设备进行无线充电。一旦实现这种无线电力传输,就意味着一些小装置可以永久地摆脱电池的束缚,从而杜绝因废弃电池带来的环境污染。一旦科学家们找到为手提电脑乃至电灯等设备进行无线充电的途径后,插头和电线就将从我们的生活中消失。

  尽管“无线电能传输”技术的出现让人看到了摆脱电线的希望,但是,研究小组认为,“无线电能传输”技术还面临一些障碍,无线传输难以输送大量的能量,功率低,整体效率低。

  在索尔贾希克领导的台灯实验中,电磁能发射器的能量只有40%~50%被灯泡吸收,如果要想对化学电池进行无线充电,接收率必须提高到70% 以上。此外,电磁能发射器工作的有效距离最远仅为2.74 米。要想提高这一有效距离,电脑、电话等设备还必须配置一个同样带有铜丝线圈的接受器。

  索尔贾希克教授表示,尽管目前该系统的供电效能仅为普通化学电池的一半,而且进行电力传输的铜线 米高。但这些问题将在3~5 年内解决。“我们希望电源和电器之间的距离能达到4~5 米,铜线圈能小到可以安装到手提电脑里,输电效率也能大幅提高。”

  尽管目前的无线电力传输还存在一些技术障碍,但其传输电力远远超过法拉第电磁感应定律。使用基于电磁感应的非接触电力传输时,利用圈数为几百并且缠绕紧密的线圈,才能勉强在几毫米的距离上得到超过60%的传输效率。而索尔贾希克的系统在进行2 米传输时效率约为40%;距离为1 米时更是实现了令人震惊约90%的高效率。作为天线的线 圈粗铜线。因此,很多专家预言,无线电力的时代就要到来了。

  它可以减少你书桌下乱糟糟的电/线。你也许不再需要在商务会议上与别人争电源插座了。而且你的家会不断给小型电器充电。一个输电线圈能否给多个设备充电?

  不会。我们在家里使用的产品(例如笔记本电脑)可能不需要电池。但是随身携带的小型电器,例如照相机仍然需要电池。

  科学家称,对于无线电力传输产生的微波,人们感到担心是完全没有必要的,如果其微波射向宽广的区域,则毫无危险可言。就像是我们将手放入工作中的微波炉中,手当然会被烧伤,但如果将微波炉门打开,人站在离其3 米以外就不会受到任何伤害。就像电灯一样,用手去触摸亮着的灯泡会感到灼热,但并不妨碍人们在灯下阅读报纸。因此,磁场对生物体的影响不大。安全问题无需担心。但是仍需要进行更多的试验。

  一个多世纪以前,物理学家尼古拉特斯拉设想,在未来,发电站可以直接向各家各户输电。为了证明这个壮举,他在长岛建了一个20层的输电塔,但是这个塔从未起过作用。这名塞尔维亚移民死的时候贫困潦倒。

  与麻省理工学院的发明一样,eCoupled 也用一对线圈输电,不过输电的距离短得多。1 年前,富尔顿创新公司演示了一些垫子和车用杯子。它们能给放在它们上面或里面的设备充电。目前这个公司正在与摩托罗拉公司和赫尔曼米勒公司合作,开发能给小型电器充电的办公家具。这个希望能帮到你!