分段导轨式动态无线充电系统电压波动性研究

分段导轨式动态无线充电过程中互感波动引起系统输出电压波动,为此采用双极性原边发射线圈和副边双接收线圈以降低充电过程中副边线圈途经导轨交界处的互感波动,保证系统输出电压稳定.首先对分段导轨式动态无线充电系统中2种状态所对应的电路进行建模分析,得出双接收电路的输出特性,接着基于麦克斯韦方程组对磁耦合机构进行优化设计使磁耦合...     

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ANSYS三维仿真的两种无线充电器充电效率的研究

无线充电技术是一种采用无线方式进行电能传输的技术。首先研究了无线充电器的基本工作原理,然后针对无线充电器充电过程中充电效率低下的问题,利用ANSYS有限元软件进行耦合仿真,分析比较了单线圈与三线圈无线充电器在不同侧移距离时的充电效率,分析结果表明单线圈充电效率更高,三线圈充电器充电效率更稳定,为多线圈充电器的设计提供了理论依据。     

基于双耦合线圈的无人机轻量化无线充电耦合机构设计

针对中大型无人机无线充电需求，设计了一种双耦合线圈无人机无线充电耦合机构，该耦合机构在满足无人机接收侧轻量化设计的同时，具有较高的传输能效与一定的抗偏移能力。双接收线圈安装在无人机双侧底部支架位置，双发射线圈安装在与无人机支架倾斜角度相同的梯形发射平台上，以减小无人机大范围偏移，同时采用顺向串联的形式，保证无线充电的均匀性。采用串联-串联S-S（series-series）补偿结构，运用有限元仿真，对比分析耦合线圈不同参数对传输效率的影响，以轻量化为原则对耦合线圈进行优化设计。通过搭建无人机无线充电实验系统进行验证，结果表明，该耦合机构可有效地对无人机电池以1.2 kW功率进行充电，传输效率为95.554%，无人机侧耦合机构质量为320 g，符合无人机耦合机构轻量化设计需求，且具有一定的抗偏移能力。     

自动导引车无线充电系统中发射线圈优化设计

为解决无线充电系统中线圈间耦合系数小、充电效率低的问题,提出一种在不同传输距离下发射线圈和接收线圈半径匹配的优化设计方法。首先建立了该无线充电系统的等效电路,推导出传输效率与互感和线圈内阻的关系;其次对平面环形线圈进行等效建模,得到了两共轴平行圆线圈间的互感公式;然后在特定接收线圈下,利用线圈间互感公式和有限元仿真得到了平均半径比与传输距离的关系,并在自动导引车的充电距离下,优化设计了发射线圈的内外半径;最后对优化前后发射线圈进行了对比实验。实验结果表明,优化后发射线圈可以明显提升系统的传输效率,从而验证了所提设计方法的正确性。     

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。     

电磁耦合共振式无线充电系统设计与实现

本文利用电磁耦合共振技术实现手线充电技术方案,设计了无线充电器总体方案。主要包括了发送端和接收端两部分,其中发射端电路使用NE555芯片产生占空比可调的高频PWM波来控制开关管驱动发射电感线圈,实现电能到磁能的转化;接收端则通过接收电感线圈将不断变化地磁信号转换为交流电信号,随后通过整流、滤波、稳压等处理,使电路末端输出为5.1V的直流电压进行无线充电。同时在Multisim平台上搭建了电路模型并进行电路仿真,验证了其可行性。对实际电路进行电路实验和分析,验证了该设计的正确性。     

含金属异物的无线充电系统场域等效建模分析

无线充电系统中,电能传输遵循发射线圈和接收线圈之间的磁耦合关系。当发射线圈和接收线圈之间存在金属异物时,异物的涡流或聚磁效应将会影响无线充电系统的传输性能与运行稳定性,严重时还会危害充电安全。为了厘清不同材质金属异物对无线充电系统性能的影响机理,有效分析异物的影响规律,迫切需要一种精确的金属异物建模方法,提高金属异物的检测精度。为此,文中计及金属的材质、位置、等效面积等关键因素,提出一种金属异物场域等效建模方法,通过构造金属异物影响下的无线充电系统耦合方程,对比得到异物引入前后发射线圈电流和接收线圈电流间的相位差表达式。在此基础上,进一步提出了铁磁性金属与非铁磁性金属的等效线圈模型及其参数配置方法,可精确得到金属异物介入条件下的电流相位差值。最终通过仿真与实验验证了建模方法的准确性与有效性,为无线充电系统中引入金属异物的特性分析与在线检测提供了一种新思路。     

基于磁耦合谐振的自主无线充电机器人系统设计

设计了具有非接触自主无线充电功能的室内移动机器人系统,采用基于磁耦合谐振原理的无线电能传输技术对机器人进行非接触无线充电。发射线圈埋于室内固定某处,其上方放置扬声器,接收线圈安放在机器人底部。充电步骤为:机器人通过监测电池电压或用户发送手机短信的方式开启充电程序,同时触发能量发射系统语音播放单元,使其播放语音指令呼叫机器人充电;机器人利用DSP实时采集语音信号,并通过声源定位算法判断发射系统方向,利用DSP进行驱动控制,指导其寻找发射源;当机器人进入发射源指定区域范围内,便可实现无线充电。该系统具有自主移动寻源和非接触无线充电的特点,无需人为干预,机器人可在几十秒内快速找到发射源并实现自主无线充电。     

移动式无线供电系统电磁耦合机构研究

为提高移动式无线供电系统电磁耦合机构的耦合系数,须对电磁耦合机构进行合理设计,针对以往移动式电磁耦合机构的研究主要集中在接收线圈,而对发射线圈的研究较少的情况,重点研究发射线圈的具体设计问题,来提高电磁耦合机构耦合系数,通过分析发射线圈不同宽度、长度、间距对耦合机构耦合系数的影响,得出发射线圈设计规律,为发射线圈设计提供依据。     

面向智能终端的无线电源系统设计与实现研究

无线电源是面向不易更换电池的恶劣环境下工作的移动终端开发的无线充电系统。发射端通过LC电路将交变电能以130 k Hz的电磁波方式传输到接收端的LC电路上再转化为直流电给电池充电。本系统利用安培定律电生磁原理和电磁感应定律的磁生电原理在发射线圈和接收线圈间生成电磁耦合区免除电路直接接触而实现电能无线传输。系统传能过程中发射端和接收端通过电磁波信号实现实时双向通信,通过分析不同负载的阻抗引起的电磁波变化情况而调整相应的工作状态。本系统研究旨在提高无线电源系统的充电效率和高效的智能检测功能。实验证明,本系统已实现对电子设备高效率无线快速和慢速充电,并能对无线电源系统作出高效的智能检测。电路优化设计后接收机可方便地植入电子设备中,在物联网环境下本系统有广泛的工程应用。     

动态无线充电沙盘模拟系统设计

为研究电动汽车动态无线充电,设计了DSP控制的全数字动态无线充电沙盘模拟系统。采用非对称式的耦合结构和分段式的供电方式,利用发射线圈反馈电流和PI算法进行自适应移相调节,通过ZigBee模块进行PC机与主控电路的信息交互,实现了小汽车安全、稳定的动态无线充电,效率在80%以上。     

基于太阳能的无线充电器设计

为了摆脱有线充电的束缚,更加合理有效的利用能源,设计了一种基于太阳能的无线充电系统。太阳能电池板收集太阳能并通过充电管理电路给12V蓄电池充电,发射电路将12V直流电经过H桥逆变成交流信号并通过线圈发射出去,接收电路采用全桥整流将感应的交流信号整流滤波后稳压输出。实验结果表明:该太阳能无线充电系统可以稳定的给手机,MP3等设备充电。     

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。     

基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器的研究

为了解决手机传统有线充电方式接线繁杂、插口易损、二次利用率低等问题,设计了基于STM32的无线传能手机充电器[1]。根据两线圈磁耦合谐振式无线电能传输原理,利用逆变与整流电路实现电能转换,发射与接收部分均采用串联型谐振的SS型拓扑完成能量传输,这一结构可使传输效率大大提高。经过测试,该无线传能手机充电器输出功率为2.5~5.0 W,并具有过压过流保护功能。     

适用于分段动态无线充电的变间距抗偏移结构

在目前电动汽车分段式动态无线充电领域中,地面上铺设的发射线圈几乎都是紧密相靠的,这样不仅造成铺设无线充电道路时路面开挖面积大,而且对铜材的消耗也大。此处针对这种情况,提出一种变间距抗偏移结构。该结构的特点是接收线圈长度等于发射线圈长度与发射线圈间隔距离之和,且基于所提发射线圈切换方式下,无论发射线圈间隔距离与发射线圈长度之比如何增大,等效耦合系数几乎不随横向偏移而波动。最后搭建基于双边LCL补偿的50 W无线充电平台来验证所提方法的有效性,当发射线圈长度分别为接收线圈长度的1/4,1/2和3/4时,等效耦合系数波动分别为2.6%,0.74%和1.37%,传输效率分别为81.34%,85.48%和86.96%,在相同输出功率的情况下铜材消耗减少50%,25%和16.7%。从而验证了理论仿真的正确性和供电结构的有效性。     

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。     

多线圈无线电能传输系统效率最大化研究

感应式无线电能传输系统主要依靠耦合线圈将能量从电源端传输到负载端。多线圈的耦合特性可以用来构建多输入多输出的无线能量传输网络,目前针对此类网络的稳态特性分析仍然不具有通用性。传输效率作为系统稳态特性之一,是多线圈系统的重要优化目标。由于线圈寄生电阻使得耦合器损耗占据整体系统损耗的大部分,因此,优化系统效率的关键在于最大化耦合线圈效率。首先,建立任意耦合线圈个数的无线充电系统的电路模型,依照输入输出稳态特性分析效率最大化的影响因素以及最优效率点下的功率分配和损耗;其次,仿真验证不同输入端和不同输出端时理论分析的准确性;最后,搭建实验平台验证多发射多接收无线充电系统效率最大化点的稳态特性。     

电磁感应式小型无线充电器设计

基于电磁感应原理,对无线充电装置的设计进行了研究,在理论分析的基础上设计了一种小型无线充电器装置,该装置由发射模块,接收模块,充电模块三部分构成。实验结果表明,该装置工作稳定,能实现在较短距离的无线充电,具有一定的通用性,在安全性和灵活性方面有较大优势。     

电动汽车无线充电系统辐射及屏蔽问题研究

电动汽车无线充电技术因为具有便捷、智能等优势越来越受到关注,但其辐射过高等安全性问题仍有待解决。为研究电动汽车无线充电系统工作时辐射的分布及屏蔽问题,首先推导了串串型无线充电系统输出功率表达式,以及发射线圈和接收线圈电流的表达式,并通过MATLAB编程计算了在特定功率下发射线圈和接收线圈电流值。其次通过MATLAB/Simulink搭建上述无线充电系统模型,并得到发射线圈和接收线圈的电流仿真值,验证理论结果的正确性;以上述电流值修正结果为激励,搭建ANSYS Maxwell模型并仿真有无底盘屏蔽层存在时系统的参数差异,总结了底盘屏蔽层对系统的影响;最后,设计了新型屏蔽层,并通过仿真验证了新型屏蔽层的屏蔽效果。