隨著5G網(wǎng)絡(luò)、新能源汽車(chē)、無(wú)人駕駛等行業(yè)的快速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)充電作為一種新型充電技術(shù)具有廣闊應(yīng)用前景，但其在研發(fā)測(cè)試中仍存在高頻功率測(cè)試等難點(diǎn)，本文結(jié)合當(dāng)前行業(yè)現(xiàn)狀、實(shí)測(cè)難題以及對(duì)應(yīng)解決方案進(jìn)行綜述。
無(wú)線(xiàn)充電現(xiàn)狀
圖1 有線(xiàn)充電和無(wú)線(xiàn)充電的對(duì)比
有線(xiàn)充電和無(wú)線(xiàn)充電的對(duì)比如圖1所示，由于無(wú)線(xiàn)充電存在著多種優(yōu)勢(shì)，整體的發(fā)展速度非常迅猛。
圖2
無(wú)線(xiàn)充電的方式也已經(jīng)越來(lái)越多的被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，例如我們熟知的手機(jī)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(jī)無(wú)線(xiàn)充電等等。未來(lái)還會(huì)有更多的設(shè)備會(huì)應(yīng)用到無(wú)線(xiàn)充電的技術(shù)。
無(wú)線(xiàn)充電測(cè)試原理
目前主流的無(wú)線(xiàn)充電方法仍然是電磁感應(yīng)式，其研究最早，最深，研究者也最多，標(biāo)準(zhǔn)也在逐步普及，形成了發(fā)射和接收端兩大產(chǎn)業(yè)鏈，無(wú)線(xiàn)充電行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，但是目前測(cè)試方面，由于無(wú)線(xiàn)充電采用頻率較高，例如，汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電目前普遍采用85KHz，所以其測(cè)試難點(diǎn)在于功耗，效率測(cè)試，如圖3，一般要求測(cè)試的是DC-DC端效率和發(fā)射與接收端的AC-AC效率，DC-DC端很容易測(cè)試，難點(diǎn)在于AC-AC端的效率測(cè)試。
圖3
無(wú)線(xiàn)充電測(cè)試難點(diǎn)
無(wú)線(xiàn)充電越來(lái)越多的被應(yīng)用在各個(gè)場(chǎng)合，無(wú)線(xiàn)充電的測(cè)試要求也越來(lái)越高。
無(wú)線(xiàn)充電的測(cè)試項(xiàng)目包括：
輸入特性：輸入電壓和頻率測(cè)試、輸入功率測(cè)試、輸入功率因數(shù)測(cè)試、輸入電流諧波限值測(cè)試等；
輸出特性：直流輸出電壓誤差測(cè)試、直流輸出電流電流測(cè)試、輸出電壓響應(yīng)測(cè)試等；
互操作特性：WPT系統(tǒng)無(wú)偏移條件下的效率測(cè)試、WPT系統(tǒng)有偏移條件下的效率測(cè)試等；
保護(hù)特性：輸入過(guò)壓、欠壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、輸出過(guò)壓、欠壓保護(hù)、輸出短路等；
高頻特性：電壓響應(yīng)、輸出波形上升、下降時(shí)間測(cè)試、線(xiàn)圈參數(shù)、線(xiàn)圈電壓等；
安全特性：接觸電流、絕緣電阻、絕緣強(qiáng)度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試等。
在眾多的測(cè)試項(xiàng)目中，最難測(cè)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
圖4
我們可以發(fā)現(xiàn)，頻率相同情況下，功率因數(shù)越低，延時(shí)誤差要求越高；功率因數(shù)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(shù)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(cè)試85KHz信號(hào)時(shí)，原邊信號(hào)與副邊信號(hào)相位差可能都大于3.59ns，所以測(cè)試設(shè)備必須具備相位校準(zhǔn)功能，否則根本無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試無(wú)線(xiàn)端的功率和效率。
圖5
對(duì)于汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電，充電模塊的功率范圍較大，從幾千瓦，到幾十千瓦，特殊的大功率充電對(duì)象可達(dá)幾百千瓦，甚至兆瓦級(jí)別，單獨(dú)模塊的電流可達(dá)到幾百安培甚至上千安培，而羅氏線(xiàn)圈本身電流測(cè)試范圍大，延時(shí)小，是目前進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電測(cè)試比較好的解決方案。但其在傳輸時(shí)功率因數(shù)較低，接近于90°，此時(shí)電壓、電流的延遲將會(huì)嚴(yán)重影響到功率因數(shù)，出現(xiàn)效率過(guò)百的情況。
無(wú)線(xiàn)充電測(cè)試方案
