基于双边LCC拓扑结构的无线充电系统集成线圈设计研究

双边LCC拓扑结构为电动汽车无线充电提供了一种高效的补偿方法,然而两个补偿线圈占据了很大的体积。为了解决电动汽车无线充电系统体积增大问题以及提高系统传输效率,文中提出了一种新型集成线圈的方法,将双极性补偿线圈集成到单极性主线圈中,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,通过优化补偿线圈的长宽比来消除系统中的多余耦合系数,从而提高系统的传输效率。通过实验结果表明,采用该集成线圈方法的无线充电系统受两侧线圈的水平或垂直方向偏移的影响较小,此时系统传输效率较高。     

一种用于无线充电系统的线圈集成设计方法

近年来,无线充电技术在诸多领域已受到越来越多的关注,尤其在电动车领域,无线充电具有广阔的应用前景.为了解决双侧LCC拓扑中补偿线圈增加耦合机构占用空间的问题,提出了一种线圈集成的方法,通过将补偿线圈与主线圈集成在一起,共用磁芯,大幅度减小了谐振网络占用面积与磁芯使用量,提高了系统功率密度.通过搭建Q3D模型,仿真验证了...     

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。     

动态无线充电用主从协同式接收线圈设计与研究

基于分时工作原理,提出了一种空间占用率低、控制简单的主从MA（main-auxiliary）协同式接收线圈,可以有效提高动态无线充电DWC（dynamic wireless charging）系统的抗错位能力。首先,设计了MA线圈的结构和电路拓扑,两个从线圈（A线圈）反向串联,对称分布在主线圈（M线圈）的两侧。其次,基于分时工作原理计算了MA线圈在侧移方向（y方向）上的输出性能,A线圈仅在发生侧移时工作并提高总输出功率。进一步,通过仿真确定了主从线圈宽度wM和wA的最佳比例,比较了此情况下MA线圈与方形线圈的有效侧移范围和抗侧移性能。最后,搭建了实验样机。实验表明MA线圈的有效侧移范围达到0.183τ,相比同尺寸下方形线圈的性能提升了23%。     

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%。     

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。     

一种电动汽车动态无线充电的负载检测方法及导轨切换策略

为实现分段导轨模式的电动汽车移动无线充电过程中,系统对于负载接入的有效检测并适时在低功率待机模式与功率输出模式之间的转换,提出一种基于原副边均为LCC补偿结构的负载检测方法以及导轨功率输出控制策略.基于分段导轨模式电动汽车动态无线充电过程以及双LCC补偿结构的数学模型,得到电动汽车在一段导轨上行驶位移与原边逆变电流之间...     

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。     

纯电动汽车典型无线充电线圈电磁暴露安全评估研究

为评估纯电动汽车无线充电时充电线圈电磁暴露的安全性,采用有限元仿真软件COMSOL构建了纯电动汽车使用无线充电线圈充电时对人体的电磁暴露模型。本文研究无线充电线圈频率为10.27MHz,对车体进行静态充电时在人体头部产生的磁感应强度、感应电场强度分布,并与国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的限值进行比较。结果表明,脑组织中磁感应强度的最大值为5.94×10~(-3)μT,占ICNIRP限值的6.46%;脑组织中感应电场强度最大值为24.3mV/m,占ICNIRP限值的0.09%。二者均远小于ICNIRP制定的公众电磁暴露推荐值。说明电动汽车在进行无线充电时,线圈对人体产生的高频电磁暴露不会对健康构成威胁。     

一种面向智能巡检机器人的无线充电系统参数设计与控制

面向智能巡检机器人,设计了一个最大传输功率为１．２kW 的无线充电系统样机.该样机基于双边LCC补偿网 络和一个较大传能气隙的松磁耦合结构.首先通过详细的数学建模分析了系统的输入输出特性,给出了移相调节电池充电电流的控制方法,然后给出了系统元件参数的详细设计过程,最后搭建了实验样机模型,通过实验验证了样机的可行性和控制策略的有效性.此外,在样机的整个运行过程中,系统运行效率最高可达９１．１１％.     

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。     

农用无人机无线充电系统设计

针对农用植保型无人机作业面积小、滞空时间短的问题,设计了一种基于DSP控制的基站式农用无人机无线充电系统.该系统采用LCC补偿网络,利用磁共振功率传输技术,通过ZigBee模块进行PC机与主控电路的信息交互,实现了农用无人机与基站之间安全、稳定的无线电能传输,输出功率可达到212 W,最大充电效率达到84％.     

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。     

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。     

无线充电系统三种耦合线圈偏移特性研究

不同无线电动汽车厂家制造的发射线圈与接收线圈的偏移特性是保证国内外汽车充电、互联互通的关键性问题。对3.7 kW无线电能传输系统进行建模,针对无线充电的SS型拓扑结构进行推导,得出输出功率和传能效率表达式,又对方形-圆形线圈间互感进行偏移性研究,理论推出线圈平行时进行横向偏移对互感系数的表达式,进而得出偏移距离对传输特性的影响。建立有限元仿真模型,对比圆-方形、DD-方形、DD-圆形三种线圈在一定偏移距离内传输特性的变化,搭建实验平台验证,结果表明,圆-方形线圈间抗偏移特性最强,在一定范围内偏移对耦合系数、传能效率、输出功率三方面均与方-方形线圈传输特性接近。DD-圆形与DD-方形线圈组合在DD线圈非中轴线方向偏移时传输特性比正对时要好,传输特性均有提高,中轴方向很差。该研究为不同线圈间高效充电提供了参考。     

副边自动切换充电模式的电动汽车无线充电系统设计

在电动汽车无线充电的过程中,恒流模式需要快速、稳定地切换到恒压模式以保障电池和电动汽车的安全,这往往需要原、副边之间的通信及原边复杂控制方法的介入。文中提出了一种免去原、副边之间的通信,且不需要原边提供控制手段,仅在副边自动切换谐振补偿网络即可完成恒流充电模式向恒压充电模式的快速切换的方法,同时提出了副边谐振补偿网络参数的设计方法,保证了切换过程中电池充电电压的稳定性。以LCC-LCC向LCC-S谐振补偿网络切换为例,对所提出的设计方法进行了分析和验证。实验表明,应用所提出的方法,输出的电流和电压随着电池等效负载的改变而保持恒定,且切换过程平滑稳定,结果满足电动汽车充电的要求。     

电动汽车动态无线充电紧—强耦合模式分析

针对感应耦合结构近距离、弱偏移,以及谐振耦合式结构易受干扰的问题,提出紧—强耦合协同工作机构。通过建立动态无线充电系统的数学模型,研究其传输特性随品质因数和耦合系数的变化规律。基于有限元仿真,分析了系统的动态传输特性。为提高系统的抗偏移性、降低电磁辐射,在接收线圈装设铁氧体屏蔽结构。通过搭建实验平台对仿真过程进行实验验证,证明了所设计耦合机构的可行性。结果表明所设计的耦合机构具有较高的动态传输性能,并且在85kHz下获得了93.9%的传输效率。