电动汽车动态无线充电关键技术研究进展

电动汽车动态无线充电技术在静态无线充电技术逐渐趋于成熟的情况下渐渐成为静态无线充电技术的重要补充及未来发展方向。文中对国内外学者及研究机构对动态无线充电技术的研究进展做了详细综述,对其未来发展面临的关键技术问题及瓶颈进行了详细分析,主要包括耦合机构、控制策略、电磁兼容等方面,并介绍了针对动态无线充电技术瓶颈问题的前期研究工作。  

电动汽车动态无线充电紧—强耦合模式分析

针对感应耦合结构近距离、弱偏移,以及谐振耦合式结构易受干扰的问题,提出紧—强耦合协同工作机构。通过建立动态无线充电系统的数学模型,研究其传输特性随品质因数和耦合系数的变化规律。基于有限元仿真,分析了系统的动态传输特性。为提高系统的抗偏移性、降低电磁辐射,在接收线圈装设铁氧体屏蔽结构。通过搭建实验平台对仿真过程进行实验验证,证明了所设计耦合机构的可行性。结果表明所设计的耦合机构具有较高的动态传输性能,并且在85 kHz下获得了93.9%的传输效率。  

电动汽车移动式无线充电系统动态建模与特性分析

移动式无线充电系统能够显著减少电动汽车动力电池的携带量,具有广阔的应用前景。文中基于分段式多发射导轨方案,建立了电动汽车移动式无线充电系统的状态空间模型,进而推导出能够描述系统动态特性的小信号模型。搭建了试验平台,利用实际系统参数研究了移动充电过程中系统输出功率和效率的动态变化过程,以及导轨切换开通过程中系统的瞬态特性,并分析了不同切换开通位置对瞬态过程的影响。通过实验对建立的模型和分析得到的结论进行了验证。  

适用于分段式动态无线充电的T型抗偏移补偿拓扑

近十年无线充电和电动汽车技术发展迅速,但是电动汽车发展遇到动力电池瓶颈和充电难问题,因而动态无线充电方案被提出.针对动态无线充电过程中,传输功率容易随偏移距离变化而剧烈波动的问题,从平缓传输功率波动的角度,在保证高传输效率和软开关的前提下,提出适用于动态无线充电的一次侧T型补偿拓扑及其参数设计方法.所设计T型补偿拓扑具有在宽偏移范围内保持传输功率稳定的特性,降低了一次侧控制系统的调控负担,同时还具有空载限流保护功能.最后搭建了500W原理样机,在侧向偏移百分比小于40%范围内,传输功率基本保持不变,表明了该补偿拓扑和设计方法的有效性.  

适用于分段式动态无线充电的接力方法

按动态无线充电技术设想铺设充电道路,给行驶中的电动汽车不间断地提供电能,为解决动力电池瓶颈问题提供了一种可行途径。为了降低线圈损耗和磁场泄露水平,充电道路采用分段式布局。但是分段式布局使得原边线圈数量增加,需要对原边线圈链供电管理进行实时调控。为此,提出一种基于副边主动激励探测的具有分散控制逻辑的接力方法,保证只对提出无线充电请求的电动汽车下方的原边线圈激励,实现精准定位和局域供电。该方法充分复用了原/副边功率线圈,无需增加额外的传感装置和集中信号线路。主动激励探测电路配置为串—串型补偿网络,并利用其频率分裂特性,增强探测信号强度,避免副边主动激励过流问题。同时设计了合理的接力控制流程,降低探测所需功率,避免原副边同时激励冲突。最后搭建了5∶1缩比尺寸的分段式动态无线充电演示平台,实现8个原边线圈的有效接力,验证了所提接力方法的可行性。