电子发烧友App
导语：随着全球石油资源的紧缺以及新能源的大力发展，越来越多的汽车厂商甚至是一些互联网企业（比如谷歌）开始着手研发电动汽车，电动汽车也开始逐渐地走入我们的生活。虽然目前在国内电动汽车并不太流行，但在欧美日等发达国家，人们已经逐渐开始接受电动汽车了。对于电动汽车，大家了解多少呢？其实电动汽车和普通汽车最大的差别在于驱动能源的不同，一个是电力，一个是化学能源。下面我们以充电技术这个角度来了解一下全球电动汽车知名厂商的最新充电技术及应用。
早在去年，谷歌就推出了电动汽车无线充电桩，当时用于一辆日产聆风的纯电动汽车上，参见下图。
这个充满科幻色彩、神似按键的小装置抛弃了普通电动汽车充电时所必须的充电桩、电源插座甚至是电线，取而代之的是隐藏在地下的电源和变压器，装有特殊装置的电动汽车只需接近充电区域，就可以通过感应式充电装置对电动车电池进行充电。
相信大家对电动汽车的充电技术一定很好奇，下面就由电子发烧友网小编来给大家介绍一下全球电动汽车的充电的最新技术。
一、非接触式电动车充电方式解析
非接触充电也称无线充电。
目前，非接触充电装置有电磁感应、磁共振、微波三种方式。下面我们来详细介绍一下这三种方式的工作原理以及目前还存在的一些问题。
1、电磁感应方式
电磁感应通过送电线圈和接收线圈之间传输电力，是最接近实用化的一种充电方式。当送电线圈中有交变电流通过时，发送（初级）、接收（次级）两线圈之间产生交替变化的磁束，由此在次级线圈产生随磁束变化的感应电动势，通过接收线圈端子对外输出交变电流。
目前存在的问题是：送电距离比较短（约100mm左右），并且送电与接受两部分出现较大偏差时，则电力传输效率就会明显下降；功率大小与线圈尺寸直接相关，需要大功率传送电力时，须在基础设施建设和电力设备方面加大投入。
2、磁共振方式
磁共振传送方式由美国麻省理工学院（MIT）于2007年研制成功，公诸于世以来，一直备受世界各国的普遍关注。
它主要由电源、电力输出、电力接收、整流器等主要部分组成，原理与电磁感应方式基本相同。电源传送部分有电流通过时，所产生的交变磁束使接收部分产生电势，为电池充电时输出电流。
与电磁感应充电方式不同之处在于，磁共振方式加装了一个高频驱动电源，采用兼备线圈和电容器的LC共振电路，而并非由简单线圈构成送电和接收两个单元。
共振频率的数值，会随送电与接收单元之间距离的变化而改变。当传送距离发生改变时，传输效率也会像电磁感应一样迅速降低。为此，可通过控制电路调整共振频率，使两个单元的电路发生共振，即“共鸣”。所以，这种磁共振状态也称为“磁共鸣”。
在控制回路的作用下改变传送与接收的频率，可将电力传送距离增大至数米左右，同时将两单元电路的电阻降至最小以提高传送效率。
当然，传输效率还与发送与接收电单元的直径相关，传送面积越大，传输效率也越高。目前的传输距离可达400mm左右，传输效率可达95%。
3、微波方式
使用2.45GHz的电波发生装置传送电力，发送装置与微波炉使用的“磁控管”基本相同。传送的微波也是交流电波，可用天线在不同方向接收，用整流电路转换成直流电为汽车电池充电。
为防止充电时微波外漏，充电部分装有金属屏蔽装置。使用中，送电与接收之间的有效屏蔽可防止微波外漏。
目前存在的主要问题是，磁控管产生微波时的效率过低，造成许多电力变为热能被白白消耗。
【详情请参见：非接触式电动车充电方式解析】
二、揭开雪佛兰Volt电动车里电子设计的秘密
工程师们进行工作不只是个挑战和学习经历，有时也会也会是纯粹的兴趣。这是UBM TechInsights的产品市场经理John Scott-Thomas与Munro&Associate高级经理和Design Prophet的Al Steier在过去的一月里将混合动力车Chevy Volt拆掉以观察是什么引起呼呼和嗡嗡的声音，同时也了解车的工艺是怎样组合在一起的出发点。
以下是他们三天内创造性地拆掉VOLT所得到的一些理解。
能源的根源：电池组
VOLT的锂电池是由排列成T字的四组模块组成，这样就可以将其合适的安放在后座椅的下面和前座椅中间槽这个位置。母线连接这四个模块，同时也有一个紧急断电开关线去保证电池组的安全。
【详情请参见：揭开雪佛兰Volt电动车里电子设计的秘密】
三、无线充电垫 解决电动汽车充电难题
据美国底特律新闻网报道，电动式以及插电式混合动力汽车之所以不能很快普及，原因之一是其充电过程较为复杂和繁琐，配套基础设施建设跟不上。以雪佛兰沃蓝达与日产聆风为例，驾驶者必须插上电源才能为其爱车充电，这对于庞大的汽车来说，的确有些不太方便。
许多公司都在研究新方法，来挣脱插电式充电的束缚，用固定在地面上的无线充电垫为车辆充电。安装在汽车底部的线圈，在汽车停靠在无线充电垫上时，连接到充电器上。无线充电垫插上插头进行充电，而汽车不需要插上插头。汽车制造商以及供应商预计将在2015年左右出售该无线充电垫。
思迈汽车信息咨询公司（IHS Automotive）专门从事动力系统研发的分析师Phil Gott表示，根据部分雪佛兰沃蓝达和日产聆风车主的反馈信息，很多人都抱怨电动汽车充电电线难于清洗，且容易缠绕在一起。发展无线充电器能让消费者省去这些烦恼。
据悉，目前只有两种方式能够实现“无线”充电。一种是电磁感应，类似于电动牙刷归位时的原理；另一种是利用磁共振完成。
【详细请参见：无线充电垫 解决电动汽车充电难题】
四、日本一研究小组成果：如何对行驶的电动汽车充电
伴随着燃料革命的开始，我们将逐渐减少对汽油的依赖，逐渐转向可充电电池技术，因此电动汽车逐渐开始发展起来了，但目前存在着一个关键性的问题——如何在电动汽车行驶过程中进行充电呢？
研究小组负责人Takashi Ohir位于图片中间，这是研究小组成员合影
研究小组在日本普通道路上进行了测试，显示电流可通过6英寸厚的道路表面进行传输
一些国家地区已在道路旁建造了许多电子加油站，目前一支日本研究小组提出了一种新的解决方案，并成功演示了如何穿过12英寸厚混凝土对行驶中的汽车进行充电。
日本丰桥科技大学研究小组在测试中基于特殊轮胎，在柏油道路对正在行驶中的汽车充电，该研究小组称，“电气化道路上的电动汽车”在道路行驶中还未遇到技术性障碍。
测试中的混凝土厚度放大至12英寸是没有问题的，尽管这需要提高电压100倍才能驱动一辆汽车。他指出这并不存在任何技术问题。
Takashi Ohir强调，穿过混凝土的电力传输有效率为80-90%，或者更高。目前也有其它一些公司着眼于开发类似的技术，如日本丰田公司计划在道路上加入一个金属板系统。
【详情请参见：日本一研究小组成果：如何对行驶的电动汽车充电】
五、电动汽车的飞轮电池储能技术
飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，当飞轮以一定角速度旋转时，飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能（动能）到电能的转换。
“飞轮”这一储能元件，已被人们利用了数千年，从古老的纺车，到工业革命时的蒸汽机，以往主要是利用它的惯性来均衡转速和闯过“死点”，由于它们的工作周期都很短，每旋转一周时间不足一秒钟，在这样短的时间内，飞轮的能耗是可以忽略的。现在想利用飞轮来均衡周期长达12～24小时的能量，飞轮本身的能耗就变得非常突出了。能耗主要来自轴承摩擦和空气阻力。人们曾通过改变轴承结构，如变滑动轴承为滚动轴承、液体动压轴承、气体动压轴承等来减小轴承摩擦力，通过抽真空的办法来减小空气阻力，轴承摩擦系数已小到10-3。即使如此微小，飞轮所储的能量在一天之内仍有25%被损失，仍不能满足高效储能的要求。再一个问题是常规的飞轮是由钢（或铸铁）制成的，储能有限。例如，欲使一个发电力为100万千瓦的电厂均衡发电，储能轮需用钢材150万吨！另外要完成电能机械能的转换，还需要一套复杂的电力电子装置，因而飞轮储能方法一直未能得到广泛的应用。
近年来，飞轮储能技术取得突破性进展是基于下述三项技术的飞速发展：一是高能永磁及高温超导技术的出现；二是高强纤维复合材料的问世；三是电力电子技术的飞速发展。为进一步减少轴承损耗，人们曾梦想去掉轴承，用磁铁将转子悬浮起来，但试验结果是一次次失败。后来被一位英国学者从理论上阐明物体不可能被永磁全悬浮（Earnshaw定理），颇使试验者心灰意冷。出乎意料的是物体全悬浮之梦却在超导技术中得以实现，真像是大自然对探索者的慰藉。
…… ……
让我们看一下里面的结构吧。
飞轮电池原理图飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术，它与超导储能技术、燃料电池技术等一样，都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。虽然目前化学电池储能技术已经发展得非常成熟，但是，化学电池储能技术存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重以及对工作温度要求高等问题。这样就使新兴的储能技术越来越受到人们的重视。尤其是飞轮储能技术，已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。
【详情请参见：电动汽车的飞轮电池储能技术】
六、电动汽车蓄电池无损伤快速充电
面对传统燃油汽车尾气排放造成的污染及其对石油资源的过度消耗所引发的环境与能源问题， 电动汽车以其良好的环保、节能特性，成为当今国际汽车发展的潮流和热点。目前世界上许多发达国家的政府、着名汽车厂商及相关行业科研机构都在致力于电动汽车技术的研究开发与应用推广。
车载电动汽车充电器是电动汽车大规模商业化后不可缺少的组成部分，如何实现车载充电器对蓄电池快速无损伤充电是电动汽车投入市场前必须解决的关键技术之一。本文设计的充电器是一种加装于电动汽车上的车载充电设备，通过对目前车载蓄电池的发展现状和发展前景进行分析，以目前使用广泛的阀控密封铅酸电池为研究对象，在技术上采用目前较为先进又成熟的逆变技术，具有体积小、重量轻、效率高、调节范围大等特点。同时从功能角度，它也适合镍镉、镍氢，锂离子等类型的动力蓄电池。因此，具有较大的实用价值。
车载锂离子动力蓄电池组系统
【详情请参见：电动汽车蓄电池无损伤快速充电】
七、细数全球十大最快电动车辆大比拼，究竟能跑多快？
今天，电子发烧友网为您盘点了十大最快的电动车辆。电动汽车究竟能跑多快？ 事实上他们可以快到超乎你想象。不仅仅是纯电动赛车，还有电动摩托车、电动轮船、电动轻型四轮车、甚至吧台椅移动小车都在挑战这速度极限。
图1 快速电动车辆的行驶能源由纯电力供应。纯电动车采用转矩技术，不需要依赖离合器及换挡加速，这些优势使电动汽车风靡全球。电动车辆始终保持高速而不用不断加速。这就是电动汽车为什么总能打破记录的原因。
图2电动竞速摩托车在短程高速赛车的世界里，KillaCycle（由工程师比尔。杜比发明）一度成为王者。在２００８年的邦迪米勒高速车道上，比尔。杜比的妻子以174.05英里的时速狂飙了7.955秒。 2010年十月，车手麦克布利德乘坐“火箭号”以177英里的时速将记录打破，“火箭号”是一款由肖恩公司和橘郡摩托车厂联合定制的电动竞速摩托。 9月，杜比和哈克逊将在犹他州的庞蒂克平原上驾驶一辆外形酷似雪茄的电动摩托车。
图3 商用电动摩托有限的电池空间曾使商用电动摩托无法超越高速公路的速度极限。随着更轻更高强度压缩的电池制造技术的发展，商用电动摩托有机会实现突破。由自由电力自行车公司制造的EM5000号，装配了磷酸锂离子电池，可达55英里时速，零售价为5.500美元。Zero摩托公司的街头旋风零型S号可达到67英里的时速，平均时速达到58英里，售价为1万美元。
【详情请参见：细数全球十大最快电动车辆大比拼，究竟能跑多快？】
参考电动车相关资料：
［组图］电动车充电器原理及维修
电动车充电器电路图
分析电动车喇叭接线图
电动车充电器的常见故障的维修方法
电动车电路图集锦
新日牌电动车充电器电路图
电动车上使用的电量指示电路
电动车电气原理图
摩托车，电动车电子喇叭的原理及制作方法
智能脉冲电动车充电器电路
电子发烧友网编辑评论：
目前，新能源已经成为各个国家的重要发展战略和方向之一了，随着科技的进步与发展，电动汽车的充电技术也会不断成熟并完善，相信不久的将来我们会看到越来越多的电动汽车取代传统汽车行驶在柏油马路和高速公路上。
工商网监
评论