有線(xiàn)充電與無(wú)線(xiàn)充電優(yōu)劣對比及測試難點(diǎn)

一、有線(xiàn)充電的類(lèi)型和原理

有線(xiàn)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(xiàn)充電，如手機充電器、電腦適配器、電瓶車(chē)充電站、電動(dòng)車(chē)充電樁等等。

有線(xiàn)充電的原理并沒(méi)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(kāi)關(guān)管和PWM控制器、輸出整流濾波等部分組成。針對不同功率、不同電壓輸出的需求，調整電路中的器件參數，PWM控制，輸出變比等。

而像汽車(chē)充電樁之類(lèi)較大型的充電設備，其工作原理與普通的適配器類(lèi)似，但在基本的AC-DC之外，還有計費控制單元、充電控制器、絕緣檢測模塊、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(xiàn)進(jìn)行通信，保證整個(gè)充電的安全。充電樁的核心模塊——充電機電源模塊，其原理與上圖AC-DC電路類(lèi)似。

二、無(wú)線(xiàn)充電的類(lèi)型和原理

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

對于無(wú)線(xiàn)充電，其工作原理又是如何呢？如下圖所示，無(wú)線(xiàn)充電的核心在于兩個(gè)線(xiàn)圈，一個(gè)供電線(xiàn)圈和一個(gè)接收線(xiàn)圈，線(xiàn)圈通過(guò)非接觸的方式進(jìn)行電能傳輸（實(shí)現無(wú)線(xiàn)傳輸），供電線(xiàn)圈端由原級電能變換電路、諧波補償電路組成，接收線(xiàn)圈由諧振補償電路、次級電能變換電路組成，電能變換后輸出信號給儲能裝置進(jìn)行充電。兩個(gè)線(xiàn)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(xiàn)充電，兩個(gè)線(xiàn)圈不能離得太遠，一般在50cm以?xún)?，耦合磁?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(xiàn)充電，可用于移動(dòng)式無(wú)線(xiàn)充電，其無(wú)線(xiàn)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)劣對比

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

有線(xiàn)充電：有線(xiàn)充電方式因為充電設備與被充電設備必須接觸，所以一定會(huì )有插頭、插座此類(lèi)的結構。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(zhù)火，功率受限等問(wèn)題。但是有線(xiàn)充電的電能轉化效率高，產(chǎn)品生產(chǎn)測試成熟，應用范圍廣泛，有線(xiàn)充電依舊是當前主要的充電方式。

無(wú)線(xiàn)充電：無(wú)線(xiàn)充電中充電器與被充電設備無(wú)需直接接觸，使用方便，環(huán)境適應能力強，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(xiàn)充電還可以實(shí)現高壓、大電流、大功率充電。但當前無(wú)線(xiàn)充電的測試方案不完善，特別是無(wú)線(xiàn)部分的電能轉化功率、效率測試等。

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

四、無(wú)線(xiàn)充電測試難點(diǎn)

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

無(wú)線(xiàn)充電的測試項目包括：

>輸入特性：輸入電壓和頻率測試、輸入功率測試、輸入功率因數測試、輸入電流諧波限值測試等；

>輸出特性：直流輸出電壓誤差測試、直流輸出電流電流測試、輸出電壓響應測試等；

>互操作特性：WPT系統無(wú)偏移條件下的效率測試、WPT系統有偏移條件下的效率測試等；

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

>高頻特性：電壓響應、輸出波形上升、下降時(shí)間測試、線(xiàn)圈參數、線(xiàn)圈電壓等；

>安全特性：接觸電流、絕緣電阻、絕緣強度、長(cháng)期穩定性測試等；

在眾多的測試項目中，最難測試的是無(wú)線(xiàn)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，頻率相同情況下，功率因數越低，延時(shí)誤差要求越高；功率因數相同的情況下，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試85KHz信號時(shí)，原邊信號與副邊信號相位差可能都大于3.59ns，所以測試設備必須具備相位校準功能，否則根本無(wú)法準確測試無(wú)線(xiàn)端的功率和效率。