无线充电使电动汽车只需将其停放在包含电线圈的无线充电板上即可进行充电。车辆甚至可以在沿具有多个嵌入式线圈的道路行驶时动态充电。这使用与无线电话充电或变压器相同的原理 - 电磁感应。感应是电流和磁力之间的关系,它可以将电力从一个电路传输到另一个断开的电路。
电磁感应
每当电流流过电线时,都会在电线周围产生磁场。对于恒定电流,磁场的产生不会消耗能量,尽管导线中的电阻会消耗能量。然而,磁场确实储存能量。电流可以想象为像流过管道的水一样。使用这个类比,电压就像压力,电流就像流量。磁场就像水的质量一样——在恒定的流速下,它没有影响,但是当流量发生变化时,加速度会产生一个力。在电磁学中,这种类似惯性的力被称为电感。电流的变化率会产生相应的电压变化。
通过将导线制成线圈,可以将环绕导线的磁场加在一起。这就是制造电磁铁以产生强磁场的方法,也是制造电感器以在电路中存储能量的方法。在这个应用中,它们产生的电压可以抵抗电流的变化。
利用交流电通过感应传递电能
正如力和加速度之间存在双向关系一样,在磁场中存储和释放能量之间也存在双向关系。电流的变化导致能量存储在磁通量中,磁通量的变化可以在导线中感应出电流。当交流电流流入线圈时,电流方向的连续变化会将大量能量泵入磁通量中。如果另一个线圈位于磁场内,这将导致交流电流流过第二个线圈,从而在两个电路之间传输电力。这就是变压器的工作方式,线圈之间的绕组不同,导致两个电路中的电压不同。
变压器通常有一个磁芯来帮助引导线圈之间的磁场。然而,这不是必需的,因为磁场可以通过空气甚至真空传播。无线充电本质上是一个变压器,每个线圈位于不同的设备上。在电动汽车的情况下,电力供应到位于道路充电垫的一个线圈,而另一个线圈连接到车辆的底部。
静态无线充电点可以为司机提供更大的便利,让他们无需连接充电线就可以停在充电点上。这对于公共汽车和出租车服务特别有用,可以在乘客登机时快速充电。频繁、方便的充电允许使用更小的电池,从而降低车辆成本和扩大电动汽车制造规模的瓶颈。
动态充电对于电动汽车来说可能更具变革性。这使用嵌入在公共汽车路线和公共高速公路上的大量线圈在车辆行驶时为车辆充电。自 2013 年以来,此类系统已在韩国运行,目前正在其他几个国家进行试验。