电动汽车动态无线供电磁耦合机构研究综述

电动汽车无线供电技术有效提升了充电的便捷性和安全性,动态无线供电技术实现了电动汽车的"边跑边充",实时补充电能解决了续航里程焦虑,进而也可以降低车载电池的容量.磁耦合机构是动态无线供电系统中实现能量无线传输的关键部件,直接决定了系统的传输特性,是研究人员关注的重点.该文首先对电动汽车动态无线供电系统发展历程进行了介绍;...     

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。     

基于DDQ/DD耦合机构的强抗偏移电动汽车用无线充电系统

电动汽车无线充电系统在耦合机构发生偏移后,存在输出电压波动大和效率降低的问题。为此,该文提出基于DDQ/DD耦合机构(原边DDQ、副边DD耦合机构)和双路LCC/S补偿拓扑(原边DD和Q线圈均采用LCC补偿,副边DD线圈采用S补偿)的强抗偏移无线充电系统。为减小补偿元件应力,提高系统抗偏移性能,提出基于电压波动率最小原则的DDQ/DD耦合机构和补偿参数联合优化设计方法。为验证理论分析,搭建输出功率为1kW的实验样机,所用耦合机构原、副边外尺寸分别为550×550mm~2、350×350mm~2,横向偏移150mm过程中,系统输出电压波动率低至7.43%。     

无线充电系统磁环条幅型磁耦合机构研究与优化

无线电能传输技术因其采用非物理接触式能量传递方式,可有效解决传统插拔式用电设备传能过程中存在的磨损、漏电等诸多问题。鉴于此,提出一种新型副边磁环条幅型松耦合变压器（LCT）结构,该结构可有效降低机器人负重,进而提高其机动性与续航能力。为获取LCT最优性能,首先引入效能积作为衡量系统综合效能指标;其次,通过电磁仿真软件对新型磁环条幅型磁芯结构进行对比分析,仿真结果表明该磁芯结构具有良好的聚磁性能,可有效提升LCT耦合系数;最后搭建一套基于所提出的新型LCT结构的实验平台,验证了理论分析的有效性,具有一定的工程应用价值。     

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。     

一种适用于无人机无线充电的新型耦合机构

针对无人机(UAV)无线充电系统轻量化和大偏移容忍度的客观诉求,提出一种抗偏移能力良好的正交扁平螺线管耦合机构(QFSC).QFSC的发射端和接收端均由绕制在方形磁芯上的两个相互正交的扁平螺线管构成.基于Comsol有限元仿真软件对QFSC和平面方形线圈耦合机构(PSC)的抗偏移能力进行对比和分析.仿真结果表明,QFS...     

无人平台野外无线充电线圈设计与优化分析

野外陆战环境下无人平台进行无线充电时,发射端和接收端耦合线圈的偏移和偏转会导致耦合线圈互感变化较大,为了解决这一问题,需要对无人平台无线充电时使用的耦合线圈进行特殊的结构设计。首先分析野外陆战环境下无线充电的战技指标,为实现螺线管 SP（solenoid pad）型线圈和DD（double-D）型线圈的优势互补,设计满足野外陆战环境无线充电的高适应性的耦合线圈,提出了一种SP-DDP双层组合线圈（double-layer coupling structure with solenoid pad and double-D pad）,并对该结构的线圈参数进行优化。仿真及实验结果表明,优化后的线圈能够实现尺寸200 mm×200 mm×7.8 mm的条件下,在传输距离50 mm、X轴方向偏移160 mm、Y轴方向偏移120 mm时互感变化幅度小于20%,提出的线圈结构具备抗偏移、抗偏转特性。     

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。     

具有强抗偏移性的电动汽车无线充电系统设计

针对无线充电系统中传输线圈容易发生偏移的特性,并为了满足蓄电池先恒流后恒压的充电要求,优化设计了一套具有强抗偏移性的电动汽车无线充电系统方案。首先,基于串串(SS)补偿网络,提出了在发射侧自动识别传输线圈之间的互感值和实时电池状态的方法。在此基础上,采用移相控制策略实现在不同充电位置下仍保持输出额定电流/电压,采用变频控制策略来实现充电模式的切换。最后,搭建了恒流输出10 A,恒压输出300 V的实验样机,实验结果表明在0～200 mm的水平偏移距离内,可以保持额定值进行先恒流后恒压输出。该系统根据两侧电气量之间的耦合关系辨识参数,无需无线通信装置,仅需在发射侧进行控制,主电路拓扑结构简单,运行稳定性高。     

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。     

电动汽车充电区/站两级实时能量管理机制及优化策略

未来电力系统中电动汽车保有量会相当庞大,由调度机构直接控制每辆电动汽车进行有序充电是不现实的,比较可行的方案是由代理商和电网调度中心共同对电动汽车进行分层分区管理。基于此,提出包括电网调度中心、区域能量管理系统(Area-EMS)和微调度能量管理系统(μ-EMS)的电动汽车充电分层能量管理架构,并详细阐述各个层级的功能以及该架构模型的运行原理;针对代理商负责的Area-EMS和μ-EMS分别提出两级实时能量管理策略,该策略在满足电动汽车充电需求和保证经济效益的同时,能够适应不同的电网耦合模式,改善区域电网的负荷峰谷特性;通过仿真算例验证所提分层架构和实时能量管理策略的有效性和实用性。     

线圈匝数对磁耦合谐振式WPT输出功率的影响

针对磁耦合谐振式无线电能传输的4线圈模型中线圈匝数对系统传输功率的影响,本文通过建立系统模型,利用电路理论计算得出系统的输出功率公式,并使用MATLAB软件仿真分析了系统的输出功率曲线.分析结果表明在4线圈的结构和材质相同的情况下,接收线圈的匝数增加比发射线圈匝数的增加使系统的输出功率要提高很多.同时,接收线圈匝数的增加使系统功率达到最大值的频率有明显的下降,而发射线圈增加相同匝数时,频率变化不明显.该结果还表明,接收线圈匝数增加时系统输出功率达到最大值对应的负载电阻在变大.因此,在4个线圈结构相同时,增加接受线圈匝数可以提高输出功率.     

磁耦合谐振无线传输系统传输特性的研究及优化

以提高磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输效率为目标,对系统多参数匹配问题进行优化,使得无线电能传输系统整体工作在最佳状态。利用Matlab仿真软件对影响磁耦合谐振式无线电能传输系统效率的频率、传输距离、负载阻值3个关键参数进行研究。然后以提高系统传输效率为目标,利用自适应粒子群优化算法,寻找这3个关键参数的最优匹配值。最后对自适应粒子群优化算法进行仿真,得到了最优解对应的参数值。仿真结果证明该方法的有效性,研究对磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率优化有指导意义,具有一定的实用价值。     

适应需求侧管理的高效中距离磁共振式电动汽车无线充电线圈优化设计

提出一种适应需求侧管理的高效中距离磁共振式电动汽车无线充电线圈优化设计方法。在分析磁共振式无线充电系统工作原理的基础上,首先对充电耦合线圈结构进行优化设计,选取多股漆包线并联而成的导线绕制方形耦合线圈,并通过增加线圈层数提升系统传输效率;其次通过实验对比验证,优化选取系统工作频率,最优工作频率为55kHz时,系统传输效率可达85%以上;最后分析线圈相对位置与传输效率之间的关系曲线,优化设计后的系统线圈相对位置为18cm时,最高传输效率为85%。实验结果表明经过优化设计耦合线圈系统传输效率明显得到提升。     

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。     

一种新型空间无线电能传输系统耦合机构设计

传统正对平面线圈在进行无线电能传输时其电能拾取效率会随耦合机构间相对偏移的角度增大而迅速降低,空间无线电能传输系统则可以很好地解决这个问题.虽然目前国内外空间无线电能传输系统的耦合机构解决了相对偏移的问题,但接收机构只能以特定的轨迹和绕行方式进行相对均匀的功率接收,并非真正意义上的高自由度.本文提出了一种新型的空间无线...     

Equivalent circuit characterization of resonant magnetic coupling for wireless transmission of electrical energy

This paper provides the accurate characterization of a wireless power transfer system consisting of two resonant air‐core coils mutually coupled in free space. The lumped‐circuit parameters of the equivalent circuit are determined with analytical formulas taken from the literature and validated by comparison with numerical simulations with a finite‐element computer code and with experiments. The parameters are determined taking as input only the geometry of the system (coil size and mutual distance, conductor radius, and turn distance) and the frequency. Once the lumped‐circuit parameters are known with good accuracy, the assessment of the power transfer system can be carried out by evaluating the current and voltage gains and efficiency for different system geometries, operating frequencies and load conditions. The Scilab programming environment was used to perform all the calculations. The characterization presented in this paper can then be considered as an effective tool in designing an efficient wireless power system. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

水膜压力监测节点旋转非接触供电耦合机理研究

水润滑轴承水膜压力无线监测方法中,由于节点随主轴旋转,其供电成为一大难题。而常见的电池、滑环和自供电等供电方法均无法保证无线监测节点的持续和稳定性,因此,提出一种非接触供电方法并深入研究耦合机构电磁耦合机理。首先,通过耦合机构磁通路径建立等效磁路模型,获得了物理模型与电感参数的映射关系。然后,结合有限元仿真分析了耦合机构中磁芯数量、气隙、径向偏移和旋转等因素对耦合性能的影响,并对两侧电路进行无功补偿,通过联合仿真对比了补偿前后的输出功率。最后,将耦合机构安装在水润滑轴承试验台上进行了动态测试试验。研究结果表明,仿真与试验一致性较好,该耦合机构在5 mm气隙下能够兼顾耦合和抗偏移性能,且不受旋转工况影响,经过补偿后的耦合机构平均输出功率为12.496 W,传输效率为71.96%,满足无线监测节点需要。     

面向电动汽车快充站服务效率的自适应动态激励机制

快充站是电动汽车(EV)大规模普及情况下的重要建设方向,站内充电设施的利用情况直接决定了充电桩的运营收益.EV充电后期的功率衰减将引起站内慢功率运行的集群效应,影响快充站的整体盈利效率.基于此,根据站内不同的充电设施裕度情况,提出了EV差异化服务费激励机制,引导用户改变自身的充电需求,在保证用户满意度的情况下,提高快充...     

便携式电子产品的无线电能传输技术

结合磁耦合谐振无线电能传输理论,提出了一种适用于一般便携式电子产品的无线电能传输系统模型,分析了其传输特性及优化条件,探讨了品质因数和耦合因数对传输效率的影响,通过理论分析和仿真研究表明:线圈品质因数确定时,通过调节发射端耦合线圈间的耦合因数,可实现对系统传输效率的优化。