车辆动态无线供电三相耦合机构研究

发布时间：2020-10-10 16:23

　　动态无线供电技术使得电动汽车摆脱了停车充电的束缚,解决了续航里程不足这一瓶颈问题。无线供电系统中,耦合机构是能量传输的桥梁,直接决定了系统的各项性能。因此,设计新型的耦合机构并提出合理的设计方法成为了当前的研究热点,与此同时,耦合机构的电磁安全性也是当前亟待解决的重要问题。本文围绕车辆动态无线供电三相耦合机构展开研究,主要工作如下:首先,为了解决传统单相耦合机构输出功率脉动大的缺点,提出了一种新型的三相I型耦合机构。理论分析了该结构的工作原理,并仿真研究了结构中绕线方式、磁芯结构等对系统性能的影响。同时,基于交流阻抗模型,分析了适用于该耦合机构的补偿网络。其次,对耦合机构的设计方法进行了研究。提出了一套系统的三相Ⅰ型耦合机构设计方法,解决了现有设计方法中需要反复进行迭代的问题,减少了设计工作量。基于该设计方法,给出了三相I型耦合机构的设计实例,并进行了仿真校验,结果表明,设计完成的耦合机构可以很好的满足无线供电系统的各项指标。再次,对耦合机构的电磁安全性进行了研究。揭示了无线供电耦合机构在自由空间中的电磁分布规律,通过有限元仿真的方法研究了导电金属材料和导磁材料的屏蔽损耗、屏蔽效能及其对系统性能的影响,分析了车身底盘对耦合机构电磁安全性的影响,为耦合机构的电磁屏蔽设计提供了理论基础。最后,搭建了功率等级为60kW的三相Ⅰ型耦合机构实验平台进行实验验证,实验结果表明新型耦合机构可有效实现电能的远距离无线传输,具有动态充电过程中输出功率稳定的优点,验证了本文对三相Ⅰ型耦合机构结构特性和补偿网络的分析,同时证明了本文提出的设计方法具有可行性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM724
【部分图文】：

示意图,机构结构,示意图,基本型

屏蔽损耗大，如图1-1（a）所示；单面型结构的主磁场分布在发射线圈的一侧，另一面只有漏磁场分布，耦合系数高，电磁兼容性好，如图 1-1（b）所示。a)双面型结构 b)单面型结构图 1-1 两种类型的耦合机构结构示意图而依据发射线圈结构又可以分为基本型和组合型两种结构，基本型结构中发射线圈采用的是矩形、圆形、多边形等基本线圈结构，而组合型结构中发射线圈则采用多个基本线圈的组合，提高了其侧移适应能力。目前已有的静态耦合机构主要可以分为单面基本型、单面组合型和双面基本型三类结构。基于上述分类方式，本文总结了国内外各研究机构关于静态耦合机构的研究现状，具体如表 1-1 所示[1-12]。表 1-1 静态耦合机构的总体研究现状类别名称耦合机构指标机构时间单面基本型结构CP 线圈耦合机构功率=5kW传输距离=20cm奥克兰大学 2011 年单面组合型结构DD 线圈耦合机构功率=2kW传输距离=20cm奥克兰大学2011~2015 年单面组合型结构BPP 线圈耦合机构实验过程中传输距离=20cm=1600SUP VA奥?

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传输效率=74%五代 OLEV功率=22kW传输距离=20cm传输效率=91%KAIS六代 OLEV 功率=3.3kW传输距离=10~30cmKAISd、q 发射导轨耦合机构传输距离=15cm输出功率波动 11%KAIS究机构对于动态导轨式耦合机构的研究具体如下。垂直行车方向型耦合机构eigo Ukita 等人在 2015 年提出了一种应用于轨道交通无19]，如图 1-2 所示。发射、接收线圈均采用“8”字型结出功率为 38.7kW，且效率达到了 73%。相比于长直线圈结构的发射导轨产生的漏磁小，能够降低铁轨中产生

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