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。     

融合电网和交通网信息的电动车辆最优充电路径推荐策略

目前关于电动汽车充电路径推荐的研究大多从电动汽车与电网间的交互,以及电动汽车与交通网间的交互两个方面独立开展工作,很少将大规模电动汽车、配电网与道路交通网三方面作为一个整体开展研究,为此该文提出"车–网–路"系统概念,并进行初步研究。在此基础上,对"道路交通网–配电网–大规模电动汽车"系统模型进行完善,该模型包括含有3种拓扑结构的10 k V配电网模型、基于北京市三环以内实际道路情况的道路交通网模型和以快速充电方式充电的大规模纯电动汽车(battery electric vehicle,BEV)模型,并建立配电网评价体系。基于路段权值思想和Dijkstra最短路径算法,提出一种大规模电动汽车最优充电站推荐和路径规划方法。在此基础上,利用Matlab和MATPOWER软件,对12 000辆纯电动汽车从上午6点到中午12点在路网中的行驶和充电情况进行仿真。结果表明,采用所提最优充电路径推荐策略,可一定程度上解决大规模电动汽车的充电行为带来局部道路交通拥堵以及配电网节点压降过大、线路功率损耗过多等安全、经济问题。     

电网与交通网耦合的设施规划与运行优化研究综述及展望

新能源汽车保有量迅速增长,其能源补给需求对电网规划和运行的影响已不容忽视。同时,随着风电和光伏发电装机占比的持续提升,电网也亟须利用电动汽车补能需求的灵活性来平抑新能源发电出力和负荷功率的波动。促进电网与交通网的耦合能够提升社会效益,实现多方共赢。文中首先对电网与交通网两网耦合的关键基础设施及主要利益相关方进行分析。其次,论述当前和无人驾驶条件下两网耦合的基本模式与目标。接着,着重对考虑两网耦合的设施规划和运行调控问题的研究现状进行归纳和总结。最后,对两网耦合的规划和运行优化相关方向需进一步研究的问题进行分析和展望。     

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。     

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。     

电动汽车无线充电系统中弯道互感优化研究

针对采用感应耦合电能传输技术的电动汽车无线充电过程中,汽车内部的能量拾取线圈在转弯过程中互感下降问题,提出使用内嵌入圆形线圈进行补偿,并通过遗传算法、理论推导和仿真验证,得到了补偿线圈最优化匝数和统一规格参数。通过搭建COMSOL Multiphysics平台、MATLAB/Simulink平台结合的仿真平台和实物实验平台,实验数据证实：在转弯时采用内嵌圆形线圈进行补偿,优化补偿后互感波动保持在±0.4%左右,由于互感波动的平稳,使得电动汽车能量拾取系统电压优化补偿后波动为3.6%。     

电动汽车无线充电系统仿真与设计

针对现有有线充电方式的缺点,提出了电动汽车无线充电控制系统。采用耦合无线电能传输和三相交错式DC-DC变换器建立充电控制系统,在Pspice环境下分析了无线能量传输系统特性,在MATLAB/Simulink环境下对充电控制系统进行了仿真,搭建了DC/DC变换电路,实现了蓄电池充放电控制系统的双闭环PI控制。通过对蓄电池充电过程、放电过程和PI控制电路仿真实验,验证了PI控制策略和三相交错并联技术的可行性和优越性。实验结果表明,该充电方案具有易实现、充电快速的特点,使电动汽车蓄电池充放电过程更加的安全、稳定和高效。     

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.     

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。     

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。     

互感平滑过渡的动态无线充电系统三角对接磁路机构设计

为实现分段动态无线充电系统在磁路切换过程中的互感平滑过渡,提出一种用于分段导轨线圈动态无线充电系统平滑过渡的三角对接磁路机构。该系统的主要特点在于每个原边分段导轨在切换区采用三角形对接模式过渡,同时在切换对接区增加绕线匝数。首先定义该磁路机构的参数,并建立互感耦合模型,其中最重要的2个参数是对接角度θ和切换区与运行区线圈匝数比ζ。其次,通过仿真建模,分析并对比新型磁路机构在不同参数下的互感耦合特性。然后,提出一种磁路参数的优化方法,根据该方法求出互感平滑性最优时θ和ζ分别为70.65°和1。最后,使用上述参数进行实验验证,结果表明互感值的波动范围为±4.14%,且实验值与理论值的误差为2.05%,成功地实现了互感平滑过渡。     

电动汽车三相无线充电系统关键技术研究综述

电动汽车无线充电技术是推动电动汽车走向智能化和无人化的重要技术手段,高效率、高功率密度、大偏移和低成本等要求是电动汽车无线充电技术面临的挑战。三相无线充电系统由于具有功率密度高、磁场分布均匀和抗偏移能力强等优点,受到了越来越多的关注。围绕电动汽车三相无线充电系统的磁耦合机构、补偿网络和高频逆变器,归纳总结了这些关键技术的研究现状,分析讨论了亟待解决的问题及今后的发展趋势。     

电动汽车动态无线充电系统导轨切换时的脉冲同步控制策略

采用分段导轨控制的电动汽车动态无线充电系统在导轨切换时,会出现系统的输出功率和系统效率骤降,甚至远低于期望值,不能满足系统输出功率要求。文中通过对电动汽车导轨切换过程的暂态分析,计算导轨切换时相邻导轨线圈所在逆变电路的时钟脉冲信号同频同相和同频不同相时,输出功率的变化,得出结论:相邻导轨线圈所在逆变电路的时钟信号相位差是造成导轨切换过程中输出功率和效率骤降的原因。提出了一种电动汽车动态无线充电系统导轨切换时的脉冲同步控制策略,有效地改善了电动汽车动态无线充电系统在导轨切换时输出功率和系统效率骤降以致不能使系统正常运行的情况。最后,通过仿真和实验验证了时钟脉冲信号同步的重要性和该控制策略的有效性。     

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。     

考虑交通网与配电网耦合基于数据包络分析的电动汽车充电设施多阶段规划方法

近年来,电动汽车快速增长带来了对充电设施需求的增长,但当前普遍存在着充电设施数量与电动汽车规模不匹配、布局不合理等问题,原因在于充电设施的规划未考虑规划时序和交通网的需求。为此,提出一种考虑交通网与配电网耦合的电动汽车充电设施多阶段规划方法。首先,基于用户均衡配流原则,构建交通网与配电网的耦合模型,采用蒙特卡罗抽样方法生成多场景下的车流量分布情况;然后,将规划周期分为多个阶段,以用户充电满意度、经济性和电压波动性为优化目标,建立基于数据包络分析方法的多阶段规划模型;最后,以IEEE 33节点配电网与12节点交通网组成的耦合网络作为算例,采用改进的自由搜索算法进行求解,得到各阶段的优化配置方案。仿真结果表明,所提方法得到的规划方法能够使充电设施的规模更好地匹配电动汽车数量的增长。     

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。     

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。     

电动汽车动态无线充电系统集成线圈设计与实验研究

高效性和紧凑性是电动汽车无线充电的两个重要指标,双端LCC补偿网络为无线充电系统提供了一种高效补偿方式,但两个谐振电感导致系统体积和电磁干扰增大,限制了该方法在动态无线充电系统中的使用。为解决该问题,本文提出一种新型集成式电磁耦合机构,将谐振线圈集成到主线圈上,利用3D有限元分析工具ANSYS Maxwell对新型电磁耦合机构进行优化,给出可提供系统高效率的耦合线圈的标准化设计与优化过程。本文在4. 8kW动态无线充电实验平台上,对比分析非集成式动态无线充电系统和集成式动态无线充电系统,验证了新型集成式耦合机构在效率、体积、磁场屏蔽方面具有更大优势。