从特斯拉CyberCab看汽车无线充电
本文摘要：（由ai生成）
2024年10月10日，特斯拉发布无人驾驶电动汽车Robotaxi CyberCab，其无线充电系统引起轰动。CyberCab充电速度快，适合城市交通需求，且特斯拉关注车队运营。电动汽车无线充电需要技术支持，包括电感耦合、特斯拉线圈、交流直流转换电路等。无线充电的工作原理是通过AC/DC和DC/AC变换器，将电网交流电转换成高频交流电，送入发射线圈产生交变磁通，再通过接收线圈转换为直流电源。无线充电技术正在不断发展，有望在未来得到更广泛的应用。
2024年10月10日（美国时间），特斯拉发布了万众期待的无人驾驶电动汽车 Robotaxi CyberCab，该车型的无线充电系统引起了轰动。这种无端口的设计让我们得以一窥未来的自动城市交通，挑战传统的电动汽车充电概念。
CyberCab的电池可能会比Model Y的电池小得多，可能会小50%。这种减少的容量，再加上出租车行驶的典型短距离特性，意味着25kW的充电可能绰绰有余。事实上，这一速度大约是特斯拉家用壁式连接器的2.2倍，后者的充电功率为11.5千瓦。
统计数据显示，约95%的出租车行程不到10英里，与公交竞争的出租车平均行程只有2.1英里。即使是优步，平均行程也不到6英里。这些模式表明，CyberCab的充电速度和续航里程非常适合城市交通需求。
特斯拉对CyberCab的态度表明，它关注的是车队运营，而不是个人所有权。该策略允许更有效的充电管理，因为车辆可以在非高峰时段或班次之间通过充电站轮换。
特斯拉在2023年年中以7600万美元的价格短暂收购了德国无线电动汽车充电公司Wiferion，这表明该公司致力于开发这项技术。尽管特斯拉后来出售了该公司，但据报道，它保留了关键人员和知识产权，这表明该领域正在进行开发。
智能手机的无线充电在日常生活中很多见，大规模的电动汽车无线充电还是头一次听说，这背后需要哪些技术支持，让我们通过下面的内容一探究竟。
首先来了解一下电动汽车充电的市场状况。
根据思略特的调研，今年电动汽车充电市场关注点有以下6点：
轻型/中重型车辆电动化的长期目标明确；
欧洲大规模向电动汽车转变的趋势需关注；
明确充电能源需求，有线充电是主流；
实现盈利增长是整个生态系统的重要议程；
估值调整、交易减少、合资企业增加，融资渠道仍然畅通；
电动车充电在更广泛的生态系统中应用，进一步释放充电的价值。
其中有线充电仍是主流充电技术，感应充电仍处于试点阶段。
然后是无线充电的部件构成和工作原理。
从尼古拉-特斯拉时代起，人们就开始讨论用无线传输为发动机和设备充电和供电的概念。但这并没有起作用，因为当时没有技术支持。2007年，研究人员在这个方向上迈出了重要的一步，他们能够控制两米外的无线光源发出的光。自取得这一重大成就以来，该领域取得了重大进展。无线电力传输（WPT）的许多其他应用之一是为电动汽车（EV）充电，它具有许多优点，正在研究中。
下图是汽车无线充电的示意图，其中短距离无线电力传输是利用电感耦合实现的，电力是利用两个线圈之间的互感传输的。接收天线由次级线圈组成，而发射天线由初级线圈组成。其中最著名的就是特斯拉线圈。
特斯拉线圈是一种高压变压器，通常用作无线电力传输的发射器。特斯拉线圈是一个谐振变压器，初级和次级LC电路只是松散连接。人们用它作为发射机，因为它是一个变压器，但它的工作方式与普通的变压器不同，它给我们提供了大量的电力和高频输出，在负载侧产生更多的感应。特斯拉线圈使用高压发电机给电容器（称为初级电容器）充电，并暂时储存电荷。当电容器充满电并连接到一个叫做间隙的特殊开关时，电极之间的空气被电离，产生电力。
第二重要的部件是交流直流转换电路。
虽然特斯拉线圈工作在不同的频率，但我们每天使用的大多数设备工作在50或60赫兹。为了保持LC谐振频率恒定，特斯拉线圈在更高的频率下工作并产生更高的频率。特斯拉线圈电源不能被任何设备直接使用；相反，它必须转换为其他设备可以使用的形式。根据能量守恒定律，能量永远存在，但可以从一种形式转变为另一种形式。
图5是一个完整的整流桥将交流电压转换成直流电压的示意图；图4显示了全桥整流器的电路结构。在我们的项目中，这个AC-DC转换器使用了两次，一次为接收端的负载LED提供直流电压，一次为振荡器电路提供直流电压。
最后介绍下无线充电的工作原理：变压器的操作和无线充电是一样的。无线充电有线圈和接收线圈。通过AC/DC和DC/AC变换器，将电网的220V 50HZ交流电转换成高频交流电，送入发射线圈。产生交变磁通，断开接收线圈，并使接收线圈与交流输出相结合。
保持发射线圈和接收线圈的谐振频率对于良好的无线充电很重要，因此在两侧存在平衡以控制谐振频率。通过电池管理系统（battery management system， BMS）或电池组为电池供电，在接收端将交流电源转换为直流电源。
以上是对汽车无线充电技术的简单介绍，希望对感兴趣的小伙伴有所帮助。
