电动汽车无线充电需要解决的测试难点

无线充电的普及可以说得益于电动汽车产业的快速发展，因为，给电动汽车充电有线充电桩占地面积大、操作复杂、磨损率高等问题始终困扰着电动汽车的用户们。这才推动了无线充电技术的快速发展，这里主要针对电动汽车的无线充电做对应解析与分享。

1.1 电动汽车感应式无线充电原理

感应式无线充电技术是目前已经被成功地应用到一些电动汽车充电系统当中，发射系统埋在地面以下，接收的线圈一般位于汽车底盘，发射线圈与接收线圈发生感应耦合，相当于一个可分离变压器，通过线圈间的高频电磁场对电能进行无线传输，其基本结构如图1所示。

可以看到，首先来自于电网的工频交流电经过整流和逆变转化为高频交流电，这个频率一般是几十到几百KHz，电流通过补偿电路到达原边发射线圈，并在线圈中产生高频电磁场，电动汽车上的副边接收线圈通过电磁场吸收来自原边的电能，之后再经过高频整流、BMS电路等环节，最终提供给负载电池充电。这种充电系统的充电效率一般在90%以上，可实现几个KW级功率的无线传输。

图 1 电动汽车感应式无线充电基本结构

1.2 电动汽车无线充电功率测试的难点

当今无线充电还无法广泛投入市场的主要原因之一就是效率不高，系统损耗比较大。整个充电系统的功率损失主要出现在五个关键阶段：1、电网端的工频交流输入功率;2、原边整流滤波后的直流功率;3、高频逆变电路后在原边线圈上的高频交流功率;4、无线传输后在副边线圈上的高频交流功率;5、副边整流电路后的直流功率。

为了能够提高系统的效率，首先第一步要对系统各部分功率实现精确测量，测量功率自然离不开功率分析仪，目前市场上常见的功率分析仪在测量无线充电系统时会面临如下问题，任何一项不能解决好都会导致功率测量不精确甚至出现效率过百的情况。

测量通道：可以看到，无线充电的测量环节非常多，常规的4通道功率分析仪不能满足使用。另外通道间的同步性也是很关键的指标。

测量精度：电动汽车充电过程是一个动态过程，电压电流的变化范围比较宽，无线充电目前的功率一般在几个KW左右，电流从几百mA到四五十A变化，一般的功率分析仪精度在万分之五以下并且基本做不到这个范围内的电流直测，配置外部传感器又会造成这一精度进一步折损。

测量带宽：无线充电系统中无线传输部分的效率损失一般是最大的，这一部分由于被测信号的频率达几百KHz也是最难测量的。这就要求功率分析仪的带宽要能达到几MHz。

1.3 电动汽车无线充电解决方案

针对电动汽车无线充电功率测量的难点，致远电子有较完美的解决方案，就是认证级功率分析仪PA8000。其7个功率通道，通道间同步精度可达100ns;支持50A以内的电流直接输入，功率测量精度可达万分之一;带宽高达5M保证高频交流信号不会失真。

在测试高达90KHz的无线充电信号时，电压、电流、功率都非常稳定，可以为无线充电效率计算提供强而有力的数据支撑。

图 2 无线充电高频功率测量