电动汽车动态无线充电线圈优化研究
发布时间：2021-08-03 21:40
近年来,能源短缺问题和碳排放问题引起了各国的重视,“低碳、环保”成为了全球共识。然而,现今碳排放的增速并未有明显的改善,人类社会向低碳经济转型的过程中正面临着严峻的挑战。传统汽车的石油消耗量在石油总消耗量中占有很大比例,因此电动汽车（electric vehicle,EV）以其低碳、无污染等优点成为了各国高度重视和积极推动的领域之一。目前EV的发展主要受限于充电方式的不理想。传统有线充电方式存在着如不方便、不安全等弊端,而无线电能传输（wireless power transfer,WPT）技术在EV上的应用带来了EV无线充电方式,它为EV充电问题提供了一个具有发展前景的解决方向。EV无线充电方式可分为静态无线充电方式和动态无线充电方式。相较于静态无线充电方式,动态无线充电方式可以大大增加EV的续航能力,但是其更难以实现,存在着如横移适应性、充电标准等许多问题有待解决。因此,为了提高EV动态无线充电系统的横移适应性,本文主要针对接收线圈横向偏移问题进行了线圈优化研究。首先对于EV动态无线充电系统展开了分析。对比了分段式EV动态无线充电系统的电源供电方案。从静态无线充电系统的两线圈串串（...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EV动态无线充电方式示意图
江南大学硕士学位论文4电能传输，且传输路径上不可有障碍物。图1-2WPT技术的分类谐振式WPT技术可分为电磁谐振式WPT技术[37,38]和电场谐振式WPT技术[39]。电磁谐振式WPT技术利用谐振电容使收发线圈处于谐振状态，在线圈间的能量耦合作用下实现中距离的无线电能传输。而电场谐振式WPT技术则采用带有电感的收发电容极板，使其处于谐振状态，在电容极板间的能量耦合作用下实现中距离的无线电能传输。谐振式WPT技术的传输距离较大，一般可实现几十厘米的中距离无线电能传输，且不受传输路径上的障碍物影响。微波式WPT技术的原理是将电能转换成微波的形式后利用收发天线实现电能的远距离无线传输[17,18]，其传输距离可达到几千米。以上阐述了WPT技术的起源、发展历程、分类，而分析WPT技术的发展历程可以发现，早在20世纪80年代已有学者产生了将WPT技术应用于EV无线充电的想法。经过多年的研究，国内外学者在EV无线充电领域已取得了一定的成果。下面将对EV动态无线充电的国内外研究现状展开分析。1.3电动汽车(EV)动态无线充电的国内外研究现状1.3.1EV动态无线充电的国外研究现状国外的高校和研究机构较早便开始了EV动态无线充电的研究，因此相关研究较为深入，其工作内容主要集中在电磁耦合机构优化、控制策略、电能变换拓扑、电磁屏蔽等方面。针对于电磁耦合机构优化，新西兰UOA、韩国高等科学技术学院(KoreaAdvancedInstituteofScienceandTechnology,KAIST)、美国橡树岭国家实验室(OakRidgeNationalLaboratory,ORNL)均开展了相关的研究工作。UOA针对矩形长线圈型供电导轨提出了E型与同轴型的磁芯结构[40]，但是其提出的磁芯结构受接收端横移的影响较大[41]。KAIST于2009年研发了在线电动汽车(On-LineElectricalVehicles,OLEV)，并
第二章EV动态无线充电系统分析7第二章EV动态无线充电系统分析为了得到EV动态无线充电系统的接收线圈横向偏移问题的来源和优化方向，对系统的电源供电方案和等效电路模型展开了分析。2.1EV动态无线充电系统类型及电源供电方案分析EV动态无线充电系统可按照供电导轨即发射线圈的形式进行分类：(1)如图2-1(a)所示的单发射线圈的形式[73]；(2)如图2-1(b)所示的分段式发射线圈的形式[74]。(a)单发射线圈形式(b)分段式发射线圈形式图2-1EV动态无线充电系统的发射线圈类型采用如图2-1(a)所示的单发射线圈形式的系统可由易于控制的单一电源供电，其线圈间耦合稳定[73]。然而，由于发射线圈较长，接收线圈覆盖在发射线圈上的区域小，因此线圈间耦合程度和系统传输效率较低。相较之下，如果采用如图2-1(b)所示的分段式发射线圈形式，那么线圈间耦合程度和系统传输效率更高。因此，本文的研究对象主要为采用分段式发射线圈形式的分段式EV动态无线充电系统。分段式EV动态无线充电系统的电源供电方案主要有以下三种[13]：方案一：如图2-2(a)所示，每个发射线圈均配置一个交流电源。该方案控制简单，但是成本较高。方案二：如图2-2(b)所示，多个发射线圈为一组串联且共用一个交流电源(图中以
【参考文献】：
期刊论文
[1]互补对称式LCC谐振网络的电场耦合式无线电能传输系统参数优化[J]. 苏玉刚,吴学颖,赵鱼名,卿晓东,唐春森. 电工技术学报. 2019(14)
[2]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿. 电工技术学报. 2017(18)
[3]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[4]电动汽车动态无线充电关键技术研究进展[J]. 朱春波,姜金海,宋凯,张千帆. 电力系统自动化. 2017(02)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输电动汽车充电系统研究[J]. 卢闻州,沈锦飞,方楚良. 电机与控制学报. 2016(09)
[6]大功率磁耦合谐振式无线电能传输系统实验研究[J]. 卢闻州,沈锦飞,王芬. 科学技术与工程. 2016(14)
[7]一种采用级联型多电平技术的IPT系统谐波消除与功率调节方法[J]. 李勇,麦瑞坤,陆立文,何正友. 中国电机工程学报. 2015(20)
[8]基于能量传输通道的IPT系统非法负载检测技术[J]. 孙跃,蒋成,王智慧,戴欣. 电工技术学报. 2015(S1)
[9]无线充电系统损耗分析及磁体结构优化[J]. 陈德清,王丽芳,廖承林,郭彦杰,李芳. 电工技术学报. 2015(S1)
[10]谐振耦合无线传能高速列车系统最大传输效率的研究[J]. 张献,苏杭,杨庆新,张欣,李连鹤,苏尹. 电工技术学报. 2015(S1)
硕士论文
[1]电动汽车动态无线电能传输系统的建模方法与控制策略研究[D]. 戴玉言.浙江大学 2019
[2]电动汽车动态无线供电系统的研究与设计[D]. 姚立冬.沈阳工业大学 2018
[3]应用于动态无线电能传输的三电平DC/DC变换器的研究[D]. 贾旭.哈尔滨工业大学 2018
[4]电动汽车动态无线充电系统的设计与实现[D]. 白啸东.天津工业大学 2018
本文编号：3320382
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EV动态无线充电方式示意图
江南大学硕士学位论文4电能传输，且传输路径上不可有障碍物。图1-2WPT技术的分类谐振式WPT技术可分为电磁谐振式WPT技术[37,38]和电场谐振式WPT技术[39]。电磁谐振式WPT技术利用谐振电容使收发线圈处于谐振状态，在线圈间的能量耦合作用下实现中距离的无线电能传输。而电场谐振式WPT技术则采用带有电感的收发电容极板，使其处于谐振状态，在电容极板间的能量耦合作用下实现中距离的无线电能传输。谐振式WPT技术的传输距离较大，一般可实现几十厘米的中距离无线电能传输，且不受传输路径上的障碍物影响。微波式WPT技术的原理是将电能转换成微波的形式后利用收发天线实现电能的远距离无线传输[17,18]，其传输距离可达到几千米。以上阐述了WPT技术的起源、发展历程、分类，而分析WPT技术的发展历程可以发现，早在20世纪80年代已有学者产生了将WPT技术应用于EV无线充电的想法。经过多年的研究，国内外学者在EV无线充电领域已取得了一定的成果。下面将对EV动态无线充电的国内外研究现状展开分析。1.3电动汽车(EV)动态无线充电的国内外研究现状1.3.1EV动态无线充电的国外研究现状国外的高校和研究机构较早便开始了EV动态无线充电的研究，因此相关研究较为深入，其工作内容主要集中在电磁耦合机构优化、控制策略、电能变换拓扑、电磁屏蔽等方面。针对于电磁耦合机构优化，新西兰UOA、韩国高等科学技术学院(KoreaAdvancedInstituteofScienceandTechnology,KAIST)、美国橡树岭国家实验室(OakRidgeNationalLaboratory,ORNL)均开展了相关的研究工作。UOA针对矩形长线圈型供电导轨提出了E型与同轴型的磁芯结构[40]，但是其提出的磁芯结构受接收端横移的影响较大[41]。KAIST于2009年研发了在线电动汽车(On-LineElectricalVehicles,OLEV)，并
第二章EV动态无线充电系统分析7第二章EV动态无线充电系统分析为了得到EV动态无线充电系统的接收线圈横向偏移问题的来源和优化方向，对系统的电源供电方案和等效电路模型展开了分析。2.1EV动态无线充电系统类型及电源供电方案分析EV动态无线充电系统可按照供电导轨即发射线圈的形式进行分类：(1)如图2-1(a)所示的单发射线圈的形式[73]；(2)如图2-1(b)所示的分段式发射线圈的形式[74]。(a)单发射线圈形式(b)分段式发射线圈形式图2-1EV动态无线充电系统的发射线圈类型采用如图2-1(a)所示的单发射线圈形式的系统可由易于控制的单一电源供电，其线圈间耦合稳定[73]。然而，由于发射线圈较长，接收线圈覆盖在发射线圈上的区域小，因此线圈间耦合程度和系统传输效率较低。相较之下，如果采用如图2-1(b)所示的分段式发射线圈形式，那么线圈间耦合程度和系统传输效率更高。因此，本文的研究对象主要为采用分段式发射线圈形式的分段式EV动态无线充电系统。分段式EV动态无线充电系统的电源供电方案主要有以下三种[13]：方案一：如图2-2(a)所示，每个发射线圈均配置一个交流电源。该方案控制简单，但是成本较高。方案二：如图2-2(b)所示，多个发射线圈为一组串联且共用一个交流电源(图中以
【参考文献】：
期刊论文
[1]互补对称式LCC谐振网络的电场耦合式无线电能传输系统参数优化[J]. 苏玉刚,吴学颖,赵鱼名,卿晓东,唐春森. 电工技术学报. 2019(14)
[2]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿. 电工技术学报. 2017(18)
[3]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[4]电动汽车动态无线充电关键技术研究进展[J]. 朱春波,姜金海,宋凯,张千帆. 电力系统自动化. 2017(02)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输电动汽车充电系统研究[J]. 卢闻州,沈锦飞,方楚良. 电机与控制学报. 2016(09)
[6]大功率磁耦合谐振式无线电能传输系统实验研究[J]. 卢闻州,沈锦飞,王芬. 科学技术与工程. 2016(14)
[7]一种采用级联型多电平技术的IPT系统谐波消除与功率调节方法[J]. 李勇,麦瑞坤,陆立文,何正友. 中国电机工程学报. 2015(20)
[8]基于能量传输通道的IPT系统非法负载检测技术[J]. 孙跃,蒋成,王智慧,戴欣. 电工技术学报. 2015(S1)
[9]无线充电系统损耗分析及磁体结构优化[J]. 陈德清,王丽芳,廖承林,郭彦杰,李芳. 电工技术学报. 2015(S1)
[10]谐振耦合无线传能高速列车系统最大传输效率的研究[J]. 张献,苏杭,杨庆新,张欣,李连鹤,苏尹. 电工技术学报. 2015(S1)
硕士论文
[1]电动汽车动态无线电能传输系统的建模方法与控制策略研究[D]. 戴玉言.浙江大学 2019
[2]电动汽车动态无线供电系统的研究与设计[D]. 姚立冬.沈阳工业大学 2018
[3]应用于动态无线电能传输的三电平DC/DC变换器的研究[D]. 贾旭.哈尔滨工业大学 2018
[4]电动汽车动态无线充电系统的设计与实现[D]. 白啸东.天津工业大学 2018
本文编号：3320382
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