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基于电磁计量的无线充电系统功率传输效率测量技术发展与新能源汽车应用评估

一、引言

电动汽车无线充电技术正逐步进入商业化阶段,其功率传输效率(DC-DC效率)是衡量系统性能、能耗水平和热管理能力的核心指标。通过电磁计量手段实现输入/输出功率的高精度同步测量,是评估系统效率、优化线圈设计与控制策略的基础。


二、效率测量的基本原理

依据SAE J2954、GB/T 38775等标准,在不同对准偏移、气隙、功率等级下,使用高精度功率分析仪同步采集:

输入侧直流功率(P_in);

输出侧直流功率(P_out);

计算效率 η = P_out / P_in,并分析谐波、无功功率等电能质量参数。


三、核心技术与系统组成

宽频带高精度功率分析仪
支持kHz级高频信号测量(如85 kHz),精度优于±0.2%。

可调气隙与对准平台
模拟车辆停靠偏差(横向±15 cm,垂直15–25 cm)。

温度监测与热效应补偿模块
记录线圈温升对效率的影响。

自动化测试与报告生成系统
执行标准测试流程,输出效率map图。


四、典型应用场景

车载接收端与地面发射端匹配性验证
不同厂商设备互操作性测试。

动态无线充电效率评估
车辆低速行驶中功率传输稳定性。

系统热损分离与优化
区分线圈铜损、铁芯涡流损、电子器件损耗。

充电站能效等级评定
支持绿色认证与补贴政策制定。


五、挑战与未来发展趋势

挑战:

高频电流测量易受电磁干扰;

动态条件下同步采样难度大;

实际道路工况难以完全复现。

未来方向:

发展嵌入式功率测量模块用于车载诊断;

推进AI优化磁耦合结构与阻抗匹配算法;

建立无线充电系统计量校准规范与标准装置;

实现效率-安全性-成本多目标协同评估体系。


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