基于频率调节的电动汽车无线充电互操作性提升方法研究

随着电动汽车无线充电技术的普及,如何实现不同厂家、不同型号的地面端与车辆端设备之间的互联互通,已成为制约无线充电技术推广和规模化的关键性问题。该文首先通过定义归一化角频率和电路类品质因数Q、Q_f表征系统频率与系统固有参数特性,提出一种电动汽车无线充电系统模型的简化方法,并对系统频率特性进行分析研究;然后提出基于频率调节提升电动汽车无线充电系统互操作性的方法;最后搭建大功率电动汽车无线充电互操作性实验平台,通过仿真与实验验证了通过频率调节提升互操作性的正确性。该文对电动汽车无线充电技术的推广与产业化发展提供了理论支撑与技术参考。     

互操作电动汽车无线充电系统设计方法

电动汽车无线充电的互操作性是指同一发射端可以匹配不同离地间隙、不同充电功率等级的电动汽车接收端进行安全高效的无线充电。国家标准对电动汽车无线充电的互操作性给出了解释和示范,但如何在不同间隙级别、不同功率等级和不同偏移位置下均实现最优的功率传输效率,是互操作设计的一个难题。针对双边LCC电动汽车无线充电系统,以电动汽车无线充电系统标准GB/T38755.1为参考,提出一个满足工程应用需求的互操作无线充电系统优化设计方法。在满足电感量要求下,优化发射线圈表面磁场辐射的均匀度,以效率为目标优化不同间隙与不同功率等级的接收线圈及其补偿参数。制作了一个满足互操作性的11 kW发射线圈与9个不同充电气隙和功率等级的接收线圈,对设计方法进行了实验验证。     

电动汽车移动无线充电系统研究与应用

为了解决电动汽车充电难和充电安全的问题,提出了一种电动汽车路段式移动无线充电系统.介绍了该系统的组成、工作原理及其充电过程.在充电路段地下埋设间隔设置的能量发射线圈,能量发射线圈连接地面供电电 路,地面供电电路连接一个地面控制单元.通过在至少两个能量发射线圈间设置一个车体检测装置,在车辆底盘布置磁道钉的方式,当电动汽车行驶至车体检测装置上面的路面时,地面控制单元控制车辆行驶过的一个能量发射线圈与 地面供电电路之间的连接断开,有效避免充电线圈空载的现象,提高了充电效率,避免了能源浪费.此无线充电系统 已在实际工程铺设的百米路段中得以验证,实现了电动汽车在运营线路上的在线补电.     

金属异物对电动汽车无线充电系统影响分析

针对电动汽车在无线充电过程中可能混入金属异物的情况,本文分析了金属异物置于无线充电系统能量传输区域时对无线充电系统参数及效率的影响情况。研究中使用有限元仿真软件建立了电动汽车无线充电系统平面盘式螺旋线圈3D电磁场仿真模型,通过理论分析和有限元仿真结合的方式研究了不同尺寸、不同材质的金属异物对无线能量传输系统的电磁场参数以及效率的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,两种金属混入系统会产生涡流效应和磁效应,磁效应和涡流效应会对无线充电系统参数产生不同的影响,降低系统效率;其影响大小与金属的尺寸和位置密切相关;此外,金属的涡流效应会产生涡流损耗并导致温升,对充电系统是极大的安全隐患。     

电动汽车直流充电机自动检测平台设计

随着电动汽车充电设施数量的日益增长,有必要对其电性能与互操作性进行系统的检测。针对目前对充电设施电性能及互操作性的测试主要依靠人工手动检测,检测效率低下,易出现人为误差等缺陷,设计并开发了电动汽车直流充电机自动检测平台。介绍了平台设计原理及检测方法,详述了控制箱及车辆接口模拟装置工作原理,编写了相应的检测软件。运行结果表明,该平台可对直流充电机的电性能及互操作性进行系统的测试,自动检测并生成检测报告,检测项目可灵活地管理,设备参数配置方便,无人为读数误差,检测效率高。     

电动汽车非车载充电机互操作性测试研究

目前,针对电动汽车充电设施互操作性的研究主要集中在测试方法探索、测试平台开发等领域,关于非车载直流充电机充电全过程的互操作性研究尚处于探索阶段。通过分析直流充电的控制导引过程,开发了相关测试平台,并对一个完整充电过程所涉及的互操作性项目进行测试。测试结果表明,目前充电机主要存在的互操作性问题有:车辆端电池电压与报文电压之间的误差超限时,充电机依然能正常充电;绝缘自检的电压设定值不正确;被动终止充电的电流停止速率偏低。     

电动汽车无线充电系统磁场仿真与屏蔽技术研究

电动汽车无线充电系统工作过程中不可避免地会在车体周围产生一定的电磁辐射,这是用户对于电动汽车无线充电非常关注的一个安全问题。本文通过电路仿真和有限元仿真研究了千瓦级电动汽车无线充电系统额定工作时在车体内及充电装置周围产生的电磁场,进而对比了收发装置整体屏蔽和本文提出的只在发射端外沿施加水平或竖直屏蔽这三种屏蔽方式的屏蔽效果,研究结果表明:汽车底盘天然提供了较好的磁场屏蔽,车内电磁辐射较小;本文提出的在发射装置外沿加装水平屏蔽带的屏蔽方式,经济、高效、实用,适用于电动汽车无线充电系统。     

基于LCCL的电动汽车无线充电系统最大效率与传输功率解耦设计研究

针对电动汽车无线充电系统中以工作效率和输出功率为目标的电路参数设计相互影响问题,本文针对两线圈结构系统,提出在原、副边均采用LCCL阻抗匹配电路实现功率与效率解耦设计的方法。首先,本文对无线能量传输系统最大效率工作点进行理论分析,得到负载端LCCL阻抗匹配的理论设计方法;其次,对原、副边LCCL阻抗匹配电路设计方法进行了详细的理论分析,通过对副边LCCL阻抗匹配电路参数进行,设计实现系统最大效率工作,并通过原边LCCL阻抗匹配电路参数设计,满足系统输出功率要求;最后,成功搭建电动汽车无线充电系统,对文中所提出设计方法进行实验验证。     

磁耦合谐振式无线充电系统双边LCC补偿网络参数设计方法研究

作为连接线圈与激励源和负载的桥梁,补偿网络是磁耦合谐振式无线充电系统中非常重要的环节。本文提出一种基于双边LCC谐振补偿网路的参数设计方法,首先对双边LCC谐振拓扑进行理论分析,推导得出输出电流和等效阻抗的表达式;其次深入分析高次谐波对谐振条件的影响,得出谐振条件;然后将电容耐压与系统等效阻抗设定在一定范围内,并通过仿真逐步确定谐振拓扑补偿电容参数的范围;最后实现电动汽车无线充电系统谐振补偿网络参数的优化。     

基于BP神经网络的线圈定位技术研究

随着人类社会电动汽车普及化程度的提高,电动汽车无线充电作为一种更为方便快捷的充电方式也逐渐投入使用。电动汽车无线充电过程中发射线圈与接收线圈的对准与否直接关系着充电功率与充电效率,本文提出了一种基于BP神经网络的接收线圈定位技术,通过建立以探测线圈感应电压为输入层、接收线圈二维坐标为输出层的神经网络实现定位功能,并通过仿真和实验验证了所提出的定位方法。该技术有助于指引驾驶员或自动驾驶系统驾驶车辆对准发射线圈,对电动汽车无线充电技术的发展与推广应用具有积极意义。     

电动汽车动态无线充电多接收线圈耦合功率波动性的研究

本文作者以电动汽车动态无线充电系统为研究对象,对功率的波动现象作了深入的研究。首先根据电路理论建立并分析电动汽车动态无线充电系统的不同数学模型,进而探究利用多接收线圈减小功率的波动。其次对多接收线圈动态耦合模型进行有限元仿真,探究动态无线充电过程中的耦合系数以及相关电参数的变化规律。最后根据仿真分析结果搭建电动汽车动态无线充电系统试验平台,分析该模型在动态无线充电过程中的传输功率波动情况。     

电动汽车充电设施自动检测平台设计

随着电动汽车充电设施数量的日益增长,对其电性能与互操作性的检测显得特别迫切、重要。针对目前对充电设施电性能及互操作性的测试主要依靠人工手动检测,检测效率低下、易出现人为误差等缺陷,设计并搭建了电动汽车充电设施自动检测平台,阐述了平台设计原理及检测方法,编写了相应的检测软件,介绍了可开展的检测项目。该平台可对全系列交流充电桩及缆上控制与保护装置(IC-CPD)的电性能及互操作性进行系统的测试,自动检测并生成检测报告,检测项目可灵活地管理,设备参数配置方便,无人为读数误差,检测效率高。     

电动汽车无线充电时的电磁环境及安全评估

近来,无线电能传输技术受到了越来越广泛的关注,同时,该技术也被尝试应用于电动汽车以实现电动汽车的无线充电。与能量在自由空间传播相比,电动汽车无线充电时的电磁环境有很大不同,而电磁安全问题也变得日益突出。基于上述问题,首先分析了该领域的安全限制与标准问题;其次通过仿真分析了电动汽车充电时的参数变化、电磁环境以及对人体的影响;最后通过电动汽车试验来验证仿真结果,系统实现了约为3.5 k W的能量传输。该研究可为无线充电电动汽车的优化设计提供理论依据。     

电动汽车集成式无线充电线圈的设计和优化

针对目前电动汽车无线充电系统体积大、效率低的问题,提出了一种基于双边LCC补偿网络的集成式无线充电线圈及其参数优化设计方法。首先建立了集成式无线充电线圈的三维模型,阐述了其集成方法以及数学描述,然后提出了一套线圈参数优化设计方法,最后搭建了实验平台并通过实验验证了线圈集成方法及其参数优化方法的可行性。实验表明此集成式无线充电线圈可以减小系统体积并提高系统效率。     

电动汽车直流充电互操作性测试方法研究

文章依据电动汽车充电设施传导充电互操作性测试规范,结合电动汽车充电原理设计了电动汽车直流充电互操作性测试装置,对电动汽车直流充电设施的互操作性能进行检测。设计的电动汽车直流充电互操作性测试装置,其特点在于可以优先获取充电接口连接后各个引脚的电压情况,并通过对电压值判断来实现对各个引脚的连接通断判定,以及实现对充电过程中的充电连接控制时序的测试,从而实现对充电过程中引脚的电压、通断、控制时序情况的全方位检测。该装置适合电动汽车充电设施现场检测与运行维护,对促进电动汽车发展具有重要意义。     

电动汽车无线充电系统研究综述

电动汽车在未来有着良好的应用前景,而电动汽车无线充电技术可以有效解决传统有线充电带来的不方便、不灵活、易漏电等不足,已经有了较大发展并逐渐开始应用。目前对于电动汽车无线充电技术的研究主要集中在电路-磁路设计、最优功率传输、效率优化等方面,同时在磁路互操作性分析、异物检测、电磁屏蔽、电能与信号同步传输、动态无线充电路径导引等方面也取得了较大进展。文章主要就目前国内外在电动汽车无线充电系统的电路-磁路设计领域进行分析与总结。在电路设计和应用上,首先介绍了几种常用高频逆变器电路拓扑,并对其进行对比;其次就目前几种较为常用的谐振补偿拓扑的补偿方式及特性进行了总结;在磁路设计和应用上,对国内外提出的一些典型磁路进行总结与对比,最后对电动汽车无线充电未来的发展前景进行展望。     

移动中继双向无线充电系统拓扑结构设计

移动中继无线充电系统可实现其与地面端电源和负载间的双向无线电能传输，使电能存储和充电更具便携性和灵活性，易于实现电工装备的无人化与智能化。作为新型无线充电系统，移动中继无线充电装置设计的重点和难点之一是电能的双向变换，因此提出针对移动中继双向无线充电的功率变换新型拓扑结构，设计具体参数，并进行仿真和实验验证。建立双向无线充电系统仿真模型，对不同互感、负载、输出功率下的系统进行仿真研究，并搭建了10 kW双向无线充电系统进行相关实验研究。仿真和实验数据吻合，进一步证明了所提拓扑结构及整体系统的正确性和可行性。     

基于出行链的电动汽车充电负荷预测模型

提出了一种基于电动汽车行驶出行链的考虑充电频率的电动汽车充电负荷预测方法。由居民出行调研统计数据将家用车辆出行目的分为五大类,构建简单和复杂出行链,分别采用三参数威布尔函数和对数正态概率分布函数拟合每段行程的结束时间和行驶距离,建立车辆一天行驶的时空分布模型;考虑温度、交通路况等因素对电动汽车耗电量的影响,采用模糊算法计算得到每公里实时耗电量结果。用蒙特卡洛仿真方法对不同渗透率、夏冬季、工作日和周末等不同情景电动汽车充电负荷进行计算,结果表明,电动汽车充电负荷具有季节性、假日性,电动汽车无序充电将使电网最大负荷发生一定增长,并随其渗透率逐步加大。     

中国电科院牵头编制的三项电动汽车 无线充电系列国家标准获批发布

正日前,中国电力科学研究院有限公司牵头编制的《GB/T 38775.2电动汽车无线充电系统第2部分:车载充电机与充电设备之间的通信协议》《GB/T 38775.3电动汽车无线充电系统第3部分:特殊要求》《GB/T 38775.4电动汽车无线充电系统第4部分:电磁环境限值与测试方法》三项国家标准获得国家标准化管理委员会批复发布。这三项国家标准是电动汽车无线充电系列中重要的基础通用标准,也是电动汽车无线充电系统领域首批获批发布的标准。通信协议标准规范了电动汽车无线充电的具体流程、参     

电动汽车的无线充电控制策略研究

随着大量电动汽车并网充电,有必要对电动汽车进行能量管理以实现电动汽车有序充电,从而保证电网安全。电动汽车的无线充电基于耦合磁场传输电能,具有便携性、美观性等特点,存在着广阔的应用前景。本文聚焦于电动汽车无线充电的控制策略,仅通过控制无线充电系统的原边相位,以实现电动汽车充电功率的灵活调节。本文研制了实验样机,实验结果验证了本文所提无线充电控制策略的有效性。