提升无线充电异物检测系统灵敏度的高阶复合谐振拓扑

针对无线充电系统中金属异物的检测需要,提出一种提升异物检测系统检测灵敏度的高阶复合谐振拓扑,解决了传统检测线圈边缘区域检测灵敏度低及存在检测盲区等问题。首先建立金属异物与检测线圈的互感耦合模型,阐释谐振拓扑对检测线圈阻抗变化的放大作用;其次在合理设计参数下分析复合谐振拓扑对检测灵敏度提升的可行性;然后根据谐振拓扑对线圈阻抗变化的放大特性设计一种高阶复合谐振拓扑,并对该拓扑结构中各器件参数进行优化;最后对所提出的高阶复合谐振拓扑的检测灵敏度及其具体实现电路进行实验验证。实验结果表明,针对检测线圈边角位置处的金属异物和曲别针等小尺寸异物,系统检测灵敏度可达62.31%和119.23%。在金属异物对检测线圈阻抗影响的微小变化下,所提出的高阶复合谐振拓扑具有足够高的检测灵敏度并可以完全消除检测盲区。     

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。     

电动汽车无线充电用方形线圈仿真优化研究

电动汽车由于其节能、环保和低碳等优点受到越来越多的关注。为提高电动汽车无线充电系统传输效率,优化线圈设计,分析了电流源供能的2线圈串串拓扑结构的等效电路模型,并从线圈互感、线圈等效串联电阻以及负载的角度对平面螺旋方形线圈提出了提高充电效率的4个方面,即:最优的线圈匝数、最优的线圈边长、更短的传输距离以及最佳负载,并利用COMSOL软件进行了仿真验证。仿真优化结果表明:线圈边长d与传输距离D存在近似优化关系:d=2D;电动汽车无线充电系统存在一组最优参数:传输距离D=45 cm、线圈边长d=90 cm、线圈匝数N=30和负载RL=80Ω时,系统传输效率达到88.36%,从而实现了电动汽车高效率无线充电。     

无线电能传输系统异物检测技术研究综述

近几年,无线电能传输技术发展迅猛,使用过程中安全性要求越来越高.由于其结构上存在耦合气隙,在工作时不可避免地会介入异物.金属异物及生物体异物的介入使系统偏离正常工作点甚至引发安全事故,因此异物检测(FOD)技术受到广泛关注.该文首先系统地阐述当前国内外无线电能传输系统异物检测技术的相关标准,并进一步指出当前检测标准存在...     

无线电能传输系统金属异物检测方法研究

无线电能传输系统在工作过程中,线圈间存在混入金属异物的情况,金属的涡流效应会产生涡流损耗并导致升温,具有较大的安全隐患。产生的涡流损耗使得初级线圈的等效输入阻抗增大,而磁性金属较高的磁导率具有增强涡流损耗的作用。在有限元仿真中得出了金属异物在垂直移动、水平移动及更换材料种类和体积时产生的等效输入阻抗变化规律,并进一步得出该变化使初级线圈在自由谐振下的电压衰减幅度呈现规律凹形,与无异物时有明显差异。最后通过实验装置测试不同参数下的金属异物衰减曲线,提出了一种基于LC自由谐振状态下的金属异物检测方法。所提方法结合发射端自身的结构特征,实现对金属异物的识别,无检测盲区,准确度较高。     

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.     

电动汽车无线充电混合补偿拓扑电路分析

无线电能传输补偿方式直接影响输出电流、电压的增益特性,提出一种混合补偿拓扑电路,解决负载动态变化时输出电流、电压不稳定的问题,可应用于电动汽车恒流恒压无线充电电路。对拓扑电路原副边线圈建立等效松耦合变压器T模型,分析得出等效负载动态变化时可以实现恒流恒压输出的特性。构建仿真模型和试验台架,仿真验证电路分析的正确性。实验验证了在串/并补偿拓扑下副边稳流输出且原边逆变电流滞后电压,在串/串并补偿拓扑下副边稳压输出且原边逆变电流与电压同相。     

电动汽车双向无线充电系统谐振拓扑分析

针对双向电动汽车无线充电系统,对应用于双向无线电能传输的三种谐振拓扑进行了深入研究,在对其进行建模分析的基础上,结合电动汽车无线充电应用的需求特征,从对参数变化与系统故障的鲁棒性、特定工况下的最大传输功率以及谐振电容电压等方面进行了对比分析。研究表明,双边LCC谐振拓扑在继承了双边LCL优势的同时,亦解决了双边LCL传输功率偏小和直流磁化等问题,在双向电动汽车无线充电应用中具有较强的适用性。同时,搭建了相关实验平台对上述分析进行了验证。     

结合高光谱和机器学习的无线充电金属异物检测

金属异物侵入会造成无线充电系统效率和稳定性降低,并且可能引发安全事故,因此必须进行金属异物检测。 针对现 有技术存在检测盲区以及无法检测微小异物的问题,提出一种深度学习目标分割与机器学习目标分类相结合的金属异物检测 方法。 首先采用 YOLO v3 网络对充电区域 RGB 图像进行异物目标分割,然后通过支持向量机对各个目标区域对应的高光谱图 像进行分类,最后搭建实验平台验证方法的有效性。 结果表明,该方法不仅能够检测螺母和回形针等微小金属异物,而且具有 检测包裹金属异物的潜能;与仅采用支持向量机进行逐像素检测相比,该方法的检测速度提升了约 38. 9%。     

平衡线圈金属检测技术在无线电能传输中应用

此处提出了一种改进型平衡线圈结构以适应无线电能传输系统中金属检测的需要。首先介绍了该平衡线圈技术的原理,然后设计了探头,最后完成了以单片机为控制核心的金属检测系统设计。实验证明该检测技术具有较高的灵敏度及较强的抗干扰性。     

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。     

磁耦合无线电能传输系统异物检测技术综述

随着磁耦合无线电能传输(wirelesspowertransfer,WPT)系统的应用推广,异物检测技术的研究越来越受到关注。该文综述国内外磁耦合WPT系统异物检测技术的研究现状,首先总结各文献中有关异物和异物检测技术的概念和定义,介绍研究异物检测技术的主要团队,重点分析目前金属异物对磁耦合WPT系统的影响机理、影响规律和金属异物影响下磁耦合WPT系统的建模方法及异物检测方法方面所取得的主要研究成果,给出几种常用的异物检测方法的优缺点和适用范围,论述异物检测技术的未来研究方向。     

电动汽车无线充电系统双LCC型补偿拓扑研究

为了提高无线电能传输(WPT)系统的传输效率,通常在原、副边添加谐振补偿拓扑.目前研究的谐振补偿 拓扑包括SS型、双LCL型和双LCC型.对双LCC型补偿拓扑进行分析,并通过MATLAB 软件对其进行仿真,分别研 究不同负载、互感和角频率下系统的输入功率、输出功率、传输效率.研究结果表明该补偿拓扑的传输特性良好.     

基于阻抗变化的主动式无线充电系统金属异物检测方案

金属异物混入无线充电系统中时,不仅会影响系统的传输效率,严重时甚至会导致火灾等安全事故的发生。文中提出了一种基于阻抗变化的主动式金属异物检测方案,通过在无线电能传输系统发射线圈表面添加一层检测线圈阵列并给检测线圈施加激励源,解决了被动式检测方案无法实现掉电情况下检测的难题;对检测线圈的结构进行设计,与传统的检测线圈方案进行了对比,解决了传统检测方案的检测盲区问题;对检测线圈回路的谐振频率选取原则进行了探讨,选取偏离谐振点的频率,提高了检测灵敏度。通过搭建有限元仿真模型,研究了检测线圈方案对不同类型金属异物的检测效果。实验结果表明,不同类型金属异物混入无线电能传输系统中时,所设计的检测方案能有效地检测出金属异物的存在。     

电动汽车无线充电系统磁耦合线圈结构的多目标优化设计

对于电动汽车无线电能传输（WPT）系统的磁耦合线圈结构优化设计,需综合考虑功率等级、传输效率与经济性等。首先分析了线圈匝数与匝距对传输功率、传输效率及线圈经济性的影响。然后,基于带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-II）,提出了以线圈效率与线圈经济性为优化目标,以3.3 kW额定功率与线圈尺寸为约束边界,对线圈匝数与匝距进行多目标优化设计的方法。最后,基于Maxwell-Simplorer联合仿真验证了优化设计方法的可行性与有效性,优化后线圈最大传输效率可达93.4%,两侧线圈损耗均得到改善。     

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。     

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。     

电动汽车动态无线充电系统输出电流模型预测控制

动态无线电能传输（DWPT）能够为行驶中的电动汽车提供能量补给,有助于缓解里程焦虑、节省充电时间。然而,车辆行驶过程中发生的随机性横向偏移以及分段导轨切换区域的耦合关系变化等,都会引起充电功率波动。该文以LCC-S型磁耦合谐振式DWPT系统为例,提出一种结合卡尔曼滤波和模型预测控制的恒流控制方法。首先建立电能接收端Buck降压电路的状态空间模型;然后基于该模型设计卡尔曼滤波状态估计器和预测控制器;最后通过仿真和实验,验证了所提出的卡尔曼滤波和模型预测融合控制算法的有效性,并与传统的PI算法进行比较。结果表明,该控制器显著提高了恒流控制速度,并且对互感变化具有很强的鲁棒性。