磁感应无线充电在电动汽车上的应用,第二部分

商业化所需的安全机制

安全机制是电动汽车应用中无线充电商业化的另一个关键。MI 和 MR 技术都通过线圈传输电磁能量。当金属物体吸收电磁能时，会产生加热反应。如果检测到传输线圈上有金属异物，安全机构将停止电力传输。技术难点是如何检测线圈上的金属异物，如何在送电前检测线圈上的金属异物，以及如何在送电过程中检测两个线圈之间的金属异物侵入。

60cm*80cm左右的矩形线圈用于电动汽车的无线充电，比手机无线充电的5cm*5cm左右的矩形线圈大一百多倍。手机无线充电产品中金属异物的检测难度很大。随着发射功率和感应距离的增加，需要解决技术难题才能准确检测较大线圈表面的金属异物。目前，制造商已经提出在大线圈的表面添加一层复杂的小线圈阵列。

这种设计可以有效地大面积检测金属异物，但在电力传输过程中无法检测到，这也增加了额外的成本。金属异物检测技术已在 MI 中得到发展。MI的感应范围比MR窄，但这个缺点有利于金属异物的防治。异物金属需要非常靠近线圈才能接收电磁能并发热;MI可以分析送电线圈上的信号进行金属异物检测，无需额外的检测硬件，成本低。

CLC结构提高MI线圈性能

在MI技术中，发射端利用驱动器连接电容和线圈产生谐振并发送电磁能，而接收端线圈通过接收电磁能和连接电容的谐振效应来接收电能。线圈是缠绕在电感器中的一段导线。成为电感的导线上每个位置的信号都是不同的。最大谐振信号幅值出现在线圈和电容器的结点处，远离结点处逐渐减小。

半桥 CL，单个驱动器将电容器连接到线圈，在电容器-线圈连接的一端产生谐振信号，而线圈的另一端接地，因此没有谐振信号。

全桥CL与半桥 CL的区别在于原来的线圈接地端改为驱动器，驱动器和另一个驱动器是反相信号。由于电容和线圈触点与另一端反向驱动，其驱动力相当于半桥模式的2倍，所以谐振信号幅度也很大。与线圈直接相连的驱动器不产生共振，只有驱动信号。只有与电容器相连的线圈一端会产生谐振信号。

全桥CLC，线圈两端装有谐振电容和驱动器，线圈两端产生谐振信号。谐振信号是反相的。这种结构使线圈在两端产生最大的谐振信号幅度，使线圈能够发出最大的电磁能量。

全桥CLC发射端和接收端均采用CLC结构，可以充分发挥线圈传输能力。发射线圈端和接收线圈端对应的位置为谐振信号幅度最大出现的地方;实际测试中，5cm*5cm的线圈可以传输500W的能量，线圈之间的功率密度非常高;在相同的功率密度下，通过加大线圈可以提高发射功率。如果将线圈尺寸放大到50cm×50cm，可以轻松传输5KW以上的电力。因此，MI技术可以满足电动汽车充电功率的需求。