有線充電與無(wú)線充電優(yōu)劣對(duì)比及測(cè)試難點(diǎn)

一、有線充電的類型和原理

有線充電的方式大家一定不陌生了，日常生活中的很多場(chǎng)合都用到了有線充電，如手機(jī)充電器、電腦適配器、電瓶車充電站、電動(dòng)車充電樁等等。

有線充電的原理并沒有什么神秘之處，其基本原理就是一個(gè)AC-DC的電源電路，如下圖所示，其電路往往由整流橋、濾波電路、開關(guān)管和PWM控制器、輸出整流濾波等部分組成。針對(duì)不同功率、不同電壓輸出的需求，調(diào)整電路中的器件參數(shù)，PWM控制，輸出變比等。

而像汽車充電樁之類較大型的充電設(shè)備，其工作原理與普通的適配器類似，但在基本的AC-DC之外，還有計(jì)費(fèi)控制單元、充電控制器、絕緣檢測(cè)模塊、顯示、電表、防雷等模塊，不同的模塊之間，充電樁與BMS之間還要通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信，保證整個(gè)充電的安全。充電樁的核心模塊——充電機(jī)電源模塊，其原理與上圖AC-DC電路類似。

二、無(wú)線充電的類型和原理

無(wú)線充電的方式也已經(jīng)越來(lái)越多的被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，例如我們熟知的手機(jī)無(wú)線充電，手表無(wú)線充電，電動(dòng)汽車無(wú)線充電，無(wú)人機(jī)無(wú)線充電等等。未來(lái)還會(huì)有更多的設(shè)備會(huì)應(yīng)用到無(wú)線充電的技術(shù)。

對(duì)于無(wú)線充電，其工作原理又是如何呢？如下圖所示，無(wú)線充電的核心在于兩個(gè)線圈，一個(gè)供電線圈和一個(gè)接收線圈，線圈通過(guò)非接觸的方式進(jìn)行電能傳輸（實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸），供電線圈端由原級(jí)電能變換電路、諧波補(bǔ)償電路組成，接收線圈由諧振補(bǔ)償電路、次級(jí)電能變換電路組成，電能變換后輸出信號(hào)給儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電。兩個(gè)線圈之間通過(guò)耦合磁場(chǎng)進(jìn)行能量交換。此原理一般用于靜止式無(wú)線充電，兩個(gè)線圈不能離得太遠(yuǎn)，一般在50cm以內(nèi)，耦合磁場(chǎng)的頻率在幾十千赫茲到幾百千赫茲范圍。除此之外還有一種磁諧振方式無(wú)線充電，可用于移動(dòng)式無(wú)線充電，其無(wú)線距離可以做到50cm~5m，工作頻率在幾兆赫茲到幾十兆赫茲之間。

三、兩者的優(yōu)劣對(duì)比

上面分析了有線充電和無(wú)線充電的原理和應(yīng)用，那么這兩種充電方式有沒有優(yōu)劣之分呢。我們先來(lái)對(duì)比一下兩種充電方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

有線充電：有線充電方式因?yàn)槌潆娫O(shè)備與被充電設(shè)備必須接觸，所以一定會(huì)有插頭、插座此類的結(jié)構(gòu)。因此會(huì)存在使用不方便，易產(chǎn)生火花、漏電，易磨損，觸點(diǎn)可能發(fā)熱、著火，功率受限等問(wèn)題。但是有線充電的電能轉(zhuǎn)化效率高，產(chǎn)品生產(chǎn)測(cè)試成熟，應(yīng)用范圍廣泛，有線充電依舊是當(dāng)前主要的充電方式。

無(wú)線充電：無(wú)線充電中充電器與被充電設(shè)備無(wú)需直接接觸，使用方便，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，避免了物理接口所以不會(huì)有接口磨損，火花，漏電等問(wèn)題，此外無(wú)線充電還可以實(shí)現(xiàn)高壓、大電流、大功率充電。但當(dāng)前無(wú)線充電的測(cè)試方案不完善，特別是無(wú)線部分的電能轉(zhuǎn)化功率、效率測(cè)試等。

從未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)而言，個(gè)人以為無(wú)線充電會(huì)有更大的前景，但是無(wú)線充電需要更好更完善的測(cè)試系統(tǒng)和方案，保證無(wú)線充電能更好更安全的為人們所用。

四、無(wú)線充電測(cè)試難點(diǎn)

無(wú)線充電越來(lái)越多的被應(yīng)用在各個(gè)場(chǎng)合，無(wú)線充電的測(cè)試要求也越來(lái)越高。

無(wú)線充電的測(cè)試項(xiàng)目包括：

>輸入特性：輸入電壓和頻率測(cè)試、輸入功率測(cè)試、輸入功率因數(shù)測(cè)試、輸入電流諧波限值測(cè)試等；

>輸出特性：直流輸出電壓誤差測(cè)試、直流輸出電流電流測(cè)試、輸出電壓響應(yīng)測(cè)試等；

>互操作特性：WPT系統(tǒng)無(wú)偏移條件下的效率測(cè)試、WPT系統(tǒng)有偏移條件下的效率測(cè)試等；

>保護(hù)特性：輸入過(guò)壓、欠壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、輸出過(guò)壓、欠壓保護(hù)、輸出短路等；

>高頻特性：電壓響應(yīng)、輸出波形上升、下降時(shí)間測(cè)試、線圈參數(shù)、線圈電壓等；

>安全特性：接觸電流、絕緣電阻、絕緣強(qiáng)度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試等；

在眾多的測(cè)試項(xiàng)目中，最難測(cè)試的是無(wú)線部分的功率傳輸，我們先來(lái)看一個(gè)表格。

我們可以發(fā)現(xiàn)，頻率相同情況下，功率因數(shù)越低，延時(shí)誤差要求越高；功率因數(shù)相同的情況下，頻率越高，延時(shí)誤差要求越高。如85KHz情況下，功率因數(shù)為0.2時(shí)，1%精度的延時(shí)誤差為3.59ns，而我們常用的電流傳感器在測(cè)試85KHz信號(hào)時(shí)，原邊信號(hào)與副邊信號(hào)相位差可能都大于3.59ns，所以測(cè)試設(shè)備必須具備相位校準(zhǔn)功能，否則根本無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試無(wú)線端的功率和效率。