电动汽车无线充电研究进展

电动汽车无线充电技术以其操作便捷、充电智能和运行安全等优点,引起人们的关注.本文首先介绍了电磁感应式无线充电、磁耦合谐振式无线充电两种电动汽车充电方式的基本原理,其次从传输线圈结构、谐振网络两个角度对电动汽车无线充电的关键技术进行了综述,最后讨论了该技术亟待解决的问题与未来的发展趋势.     

电动汽车无线充电的磁耦合结构综述

近年来电动汽车的无线充电技术引起业界的广泛关注。电动汽车无线充电技术的重点和难点在于磁耦合结构的设计,关键参数在于耦合系数,以及线圈偏移后的性能。本文首先简要分析了3种最基本的磁耦合结构的特点,在此基础上详细介绍了国内外研究机构的磁耦合结构改进方案。最后,提出了关于磁耦合结构设计上的考虑因素以及发展趋势。     

一种磁耦合电动汽车无线充电系统设计与实现

电动汽车无线充电(EV-WPT)技术,作为一种新型的充电方式,已成为EV充电技术领域的重要发展方向。基于SAE J2954国际标准,设计与实现了一种3.3 kW磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统。首先通过分析无线充电系统的组成及充电过程工作状态,提出了一种磁耦合谐振式EV-WPT系统设计方案,然后针对各组成部分进行了参数设计,最后进行了实验测试。测试结果验证了系统设计方案的可行性及有效性,当传输距离为150 mm时,磁耦合机构传输效率可达89%,EV-WPT系统传输效率可达85%,完全满足SAE J2954标准要求。     

电动汽车无线充电技术

电动汽车无线充电技术是一种新型的电动汽车能源供给方式。介绍了无线充电技术的分类、电动汽车无线充电技术的工作原理以及电动汽车无线充电技术的应用情况,对比分析电动汽车传统能源供给方式及无线充电方式的优缺点,并对电动汽车无线充电技术的实际应用提出了一些建议。     

电动汽车无线充电系统磁耦合线圈耦合系数的研究

针对电动汽车无线充电系统磁耦合线圈之间耦合系数小、存在偏移的问题,对磁耦合线圈的耦合系数进行了研究分析。首先根据无线充电系统串-串补偿模型,分析了耦合系数与传输功率和传输效率之间的关系。其次,比较了不同形状的线圈在相同围绕面积的条件下,耦合系数随线圈间气隙距离和偏移的变化。以圆形-圆形线圈为例分析了线圈内部参数变化对耦合系数的影响。最后,对比分析了圆形线圈增加磁芯时对耦合系数的影响。研究结果证明了所提方法的有效性。     

电动汽车动力锂电池LCL型无线充电技术

为了满足电动汽车动力锂电池的充电需求,文中提出基于MERS(Magnetic Energy Recovery Switch,磁能再生开关)的LCL谐振型无线电能传输系统。该系统仅通过改变副边MERS的导通角,即可实现三种工作模式:恒流输出模式、恒压输出模式和最大功率输出模式。文中提出了系统模型,分析了LCL谐振型ICPT系统满足恒压、恒流、最大功率输出三种工作状态的条件;研究并建立了MERS的数学模型;搭建了Simulink仿真模型,仿真结果表明,本系统仅通过控制副边MERS的导通角α一个参数,可以实现电动汽车动力锂电池“先恒流后恒压”的充电需求,也可以实现当系统互感系数变化时系统维持在最佳工作点,而无需改变其他系统网络参数。该方案对改进电动汽车无线充电系统有一定的参考价值。     

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。     

电动汽车无线充电技术研究综述

电动汽车的出现有利于缓解地球能源危机,而无线充电是电动汽车充电技术的发展方向。首先介绍了国内外无线电能传输技术的现状,其次阐述了电磁感应、磁耦合谐振、微波3种方式用于电动汽车无线充电时的原理,而后引出无线充电技术在国内外电动汽车上的实际应用情况,最后对于目前存在的部分不足之处提出改进方向。     

一种简易无线充电系统的设计

随着科技水平的不断发展与进步,手机、平板电脑以及笔记本等电子设备的更新速度越来越快,能量来源也是其发展过程中很重要的一部分,传统充电方式的缺点也更加明显,这种充电方式已逐渐被人们所摒弃,所需要的就是一种可应用于电子设备的无线充电技术。设计了一种基于磁耦合谐振原理的无线充电技术,包括变压、整流滤波、稳压、PWM、发射和接收6个部分,实现了能够在几厘米的范围内进行电能传输并获得比较稳定的电压,具有能量传输效果好、成本低、实现简单、安全可靠、适用对象广等特点。     

电动汽车无线充电技术的研究进展

主要介绍了无线电能传输技术在电动汽车领域中的研究和应用。首先介绍了国内外电动汽车无线充电技术的研究进展及应用情况,然后介绍了两种主要的无线充电技术,感应式无线充电技术和谐振式无线充电技术的原理及特点;分析了提高电动汽车无线充电技术传输效率的措施,并讨论了无线充电技术对人体健康和环境的影响问题;最后提出了未来电动汽车无线充电技术需要解决的关键问题。     

电动汽车无线充电的启动阶段控制策略

针对电动汽车无线充电系统启动充电时会出现过流的异常情况,为实现系统正常启动充电,文中提出了一种新的启动阶段控制策略。该策略首先基于LC补偿结构的数学模型,分析系统在自谐振频率偏移、位置偏移及电池等效电阻变化情况下出现的过流问题;分析了系统工作频率与逆变器输出相角的关系,并基于MATLAB数值仿真得到系统的最佳工作频率范围与初始启动电压,进而设计了启动过程的PID控制器。该控制器在保证系统实现零电压切换的同时还能抑制系统启动阶段过流。开发了实验室原型机系统,并通过在一组72 V的铅酸蓄电池上的充电实验,验证了所设计控制策略的可用性及优越性。     

电动汽车无线充电电磁环境安全性研究

近年来,无线电能传输技术的应用越来越广泛,其中一个主要应用就是在电动汽车无线充电方面。为有效评估人体在电动汽车无线充电电磁环境下的安全性,利用基于有限元法的三维电磁仿真软件,构建电动汽车无线充电电磁辐射下的人体电磁环境模型,研究人体主要器官的电磁暴露问题。结果表明:不同的组织器官由于其电磁参数不同而对电磁波有不同的吸收,其中电流密度最大值为20.058m A·m-2,功率密度最大值为1.22×10-5W·m-2,比吸收率最大值为4.37×10-7W·kg-1,皆低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)导则的安全限值,这说明人体在此电磁环境下基本是安全的。     

电动汽车无线反馈非接触充电电路设计

给出一种具有无线反馈全桥非接触电动汽车充电电路。非接触充电电路初级线圈向电动汽车底盘上的次级线圈传递电能。无线反馈电路将负载电压的取样信号无线反馈到非接触充电电路中初级电路的控制端,通过系统自动调节,改变初级电路全桥变换器的占空比,使输出功率稳定在设定值。此外,该电路还具有智能检测电池电量、自动投入充电、浮充和停充功能。仿真与实验证明了电路的可行性。     

两线圈串联电动汽车动态无线充电系统研究

从经济和空间角度考虑,电动汽车EV（electric vehicle）同时装设匹配静态和动态无线充电方式的接收单元是不理想的。为此,参考EV静态无线充电标准,设计了两发射线圈同向串联EV动态无线充电系统,使其接收单元能同时满足动态和静态无线充电需求。首先,分析了收发线圈的水平偏移特性和互感电路模型,并根据分析结果确定了单发射线圈组切换以及两发射线圈串联的方式,根据两发射线圈串联的三维磁通图确定了两个发射子线圈的通电方向为同向通电;然后,对单发射线圈组切换系统以及两发射线圈串联系统进行了有限元仿真,验证了两个发射线圈串联的互补作用以及同向通电方式的优越性;最后,参考EV静态无线充电标准搭建了实验平台,并完成了静态和动态的无线充电实验。     

基于无线输电的电动汽车动态充电负荷预测

无线充电式电动汽车因动态充电方式的便捷性,在未来规模化应用中,其充电负荷将给电力系统带来重大影响。提出了基于无线输电的电动汽车充电负荷预测方法,根据动态无线充电频率高、速度快的特点,建立了以超级电容为辅助电源的系统模型,得到了动态充电负荷的计算因子。考虑到影响电动汽车充电行为的因素众多,提出了以大数据为基础的混合分类模型,利用TAN分类器和粗糙集的互补作用,提高分类精度和效率,达到准确预测充电负荷的目的。仿真结果表明,动态充电负荷克服了静态充电负荷在时间和空间尺度下聚集的缺点,能与电网良好互动,从而为电网负荷削峰填谷。     

电动汽车移动负载动态无线充电技术

电动汽车相对于传统燃油汽车而言具有环境污染小等优点,但因其续航短、充电站资源紧缺、操作繁琐等而存在发展制约问题.提出了一种新的汽车动态充电技术,其在无线电能传输技术原理的基础上增加了传感器和控制器(开关继电器),可在确保电动汽车充电安全、便捷的前提下,使动态无线电能传输更加高效.     

直流微网供电的电动汽车无线充电站控制策略

以电动汽车无线充电站为研究背景,并采用直流微网为其供电。为保证微网能够向充电站自用负荷与电动汽车提供可靠的电能,提出分层控制的方法。上层控制器负责运行状态的判断与底层控制器的管理,底层控制器包括风光互补发电的MPPT控制器、混合储能功率分配控制器、脉冲密度调制器和车载电池充电控制器。其中脉冲密度调制有效精简了无线电能传输系统的结构,保证输出电压稳定的同时,确保系统工作效率最高。在Matlab/Simulink中搭建直流微网供电的电动汽车无线充电系统的仿真模型,建立了无线电能传输系统的实验平台,通过仿真与实验验证了策略的有效性与系统的可行性。