基于51单片机的新能源汽车无线充电装.docVIP

摘要 在人类社会经济和科学技术不断的发展之下，能源枯竭、环境恶化等问题日益突出，新能源电动汽车已经渐渐的在人类社会中普及。作为燃油汽车的替代品，新能源汽车还有诸多问题有待完善和优化，其中充电问题首当其冲。现在市面上可以购买到的汽车的充电设备全部都是采用的有线的方式进行充电。但是电动汽车的电池容量大，所以需要很长的时间才能将电池充满，同时采用有线充电又给行车带来了诸多的不便。所以在这种情况下，市场上就急需要有一款可以实现便捷充电的设备出现。无线充电作为一个新兴行业已经开始慢慢地受到了很多车主、车辆制造商的关注。相比于传统的接触式充电来说，无线充电技术具有使用便利、无触电风险、节约空间等优点。 本文主要是对非接触式充电技术中的电磁感应技术进行探究，研究新能源电动汽车无线充电技术的各个步骤，并且以NE555D芯片的电路设计，其中有无线供电系统和无线接收系统组成。无线供电系统由系统模块，功率放大以及无线发射模块组成。无线接收系统由感应线圈接收模块，充电检测模块和组成。从而达到无线接收发电能的目的。 关键词：新能源汽车；无线充电；电磁感应；NE555D芯片 绪论 新能源电动汽车逐渐占领市场，选择购买新能源的车主越来越多，为让车主感觉更加便捷、安全，高新科技和优质的服务已经被广泛的普及，很多知名的新能源汽车公司、制造商和能源企业建设了与传统加油站类似的换电站和充电桩。可无论是换电站还是充电桩，均为接触式充电方式，接触式充电方式，占地面积大，耗费土地环境资源，并会受到天气环境的影响。而新能源汽车无线充电装置不需要繁多的连接装置，占地面积小，使用方式便捷，它是利用无线电波和交变电磁场来传输电能，因此不需要插拔插头和触碰开关等繁琐措施，同时节约了电线材料，没有触电风险，在恶劣的天气下依旧可以正常使用。因此，新能源汽车无线充电技术受到了很多汽车制造商的青睐，相关的研究和技术的应用在许多国家已逐渐展开。 无线充电技术的基本特性研究 无线充电技术的原理 根据高中的物理知识我们可以知道，如果磁场变化的话，其是会导致其中的导体产生变化的电场的，如果电场变化的话，其也是会引起对应的磁场的变化的，这就是法拉第电磁感应现象。在无线充电的充电端运用的电生磁的原理的，也就是安培定理，充电设备将电能转化为磁能发射出去，在无线充电的接收端运用的是磁生电的原理，也就是法拉第电磁感应定理，导体所处的环境中变化的磁场切割线圈，可以将磁能转化为电能为，从而实现为设备充电。 无线和有线充电技术优缺点分析 相对于无线充电，有线充电也并不是没有优点，有线充电技术的优点有：能量传输效率高，在传输过程中损耗的能量非常少；传输过程中没有类似于磁能这一类的载体，都是直接通过交流转换为直流；有线充电使用的充电设备的技术难题已经被攻克；充电设备的制作成本比较小，而且需要的后期维护人员比较少；设备的安装无需专业的人员来进行；能有多种不同的电压输出值，一个设备可以为多种不同类型的设备充电。但是，有线充电的缺点也是很突出的，比如：充电设备获取电源的时候需要很长的电源线，这需要很大的人力成本；功率越大的设备需要的空间也越大，不利于空间的节省；在运输和使用过程中，容易出现由于人为的原因而导致的设备破损等。 无线充电技术也并不是完美的技术，其由于需要中间的磁场进行能量的传输，所以这就不可避免的会导致设备对周围的环境造成电磁的污染，而且功率越大的充电设备其中间损耗的磁能就越多，充电效率就越低。但是其优点也非常的突出：设备使用非常安全，不会像有线设备那样出现电火花的情况；设备没有接触损耗；设备没有机械上的磨损，自然也不会有机械上的维修问题的出现；设备在多种环境下都能使用，不会出现充电漏电的问题，即使在雨中，设备也能正常使用。 四种无线充电方式的分析比较 从技术层面来看，现在只有电磁感应原理才是无线充电的最佳选择，最主要的是因为它有现实的可行性。其他无线充电系统主要会有如下问题： 第一是只能非常近距离的实现无线充电。如果设备的两个线圈之间的偏差很大，那会使得电能的传输效率有显著的下降。现在，不利用电磁感应原理的无线充电系统其最大的可传输距离不会超过10cm，而且发热严重也是这类设备面临的难题。发热严重就意味着能量转换效率会降低。 第二是电磁辐射的耦合问题。如果两个线圈之间没有任何的其他措施的话，那么在线圈的外侧就不可避免的存在有磁场的泄露，这不仅会降低能量的传输效率，也会造成电磁污染。所以，如何有效的避免电磁泄露就成为了当前的技术难题。 第三是外来物品会导致充电设备存在安全隐患。如果在两个线圈之间进来有金属物件，那么在金属物件上就会产生电涡流，从而使得金属部件的温度急剧提升，这会对用户的人身安全造成威胁。 因此，本次论文所采用的方案为方案一，电磁感应式无线充电。也是目前最成熟，并且已经在某些领域有所应用了