基于CPT的电动汽车无线充电技术研究

随着电动汽车的大量普及,电动汽车无线充电技术也越来越受关注。分别介绍了IPT和CPT无线电能传输技术的工作原理和数学模型,并在比较IPT和CPT技术性能的基础上,采用双边LC补偿电路,实验得出基于CPT的电能传输功率为48 W,传输功率达86%,进而说明CPT在电动汽车无线充电系统中具有很好的应用前景。     

基于E类逆变磁耦合无线电能高效率传输设计

针对无线电能传输(WPT)系统效率低的问题,提出了一种基于E类双管逆变器和FPGA频率跟踪控制的磁耦合谐振式WPT(MCR-WPT)系统。设计了双E类高频逆变电路,推导出带有E类逆变MCR-WPT系统传输效率的表达式。利用Multisim进行了电路仿真和分析,研究了线圈位置和半径对耦合系数的影响,得出了耦合系数、传输距离和有无频率跟踪对传输效率的影响曲线。研制了小功率WPT装置,在传输距离为8 cm左右时,获得最大传输功率为98,效率为84%。实验结果证明了理论分析的正确性。     

电动汽车高效率无线充电技术的研究进展

发展电动汽车是节能、环保和低碳经济的需求,而无线供电(WPT)是未来电动汽车(EV)供电技术的发展趋势。本文介绍了目前常用的三种WPT技术,指出电磁感应式WPT和电磁共振式WPT因为相对效率较高,更适合于EV充电。针对WPT系统,结合高效变换的目的,从拓扑、控制及变压器角度,对目前EV用WPT技术进行了分析,指出非接触变压器成为制约EV用WPT系统高效能量传递的主要瓶颈,进而对变压器高效化需要解决的主要问题和相关研究展开讨论。对于感应式WPT技术,本文就变压器低耦合系数问题和移动充电系统中的"磁通分布不均"问题,进行了相关技术介绍,并提供了解决思路;对于共振式WPT技术,介绍了其研究进展,指出该技术为中等距离的高效能量传输提供了全新的思路,但仍然存在许多技术盲点。     

具有抗偏移特性的IPT与CPT结合的WPT系统

目前无线电能传输(WPT)技术正在迅速发展,并广泛运用于各种电子设备.由于耦合结构的偏移会导致系统输出发生较大的变化,为扩宽WPT技术的应用范围,高抗偏移性是WPT技术不可缺少的特性.为完善WPT技术的抗偏移特性,这里提出了一种基于感应式能量传输(IPT)技术与电容式能量传输(CPT)技术的串联系统,通过优化系统结构,利用IPT技术和CPT技术在耦合结构偏移时输出功率不同的变化趋势,将两者互补使得系统实现高抗偏移特性.最后,设计并实现了输出功率600 W,系统整体效率为89.2％的WPT系统,验证了该设计策略的可行性.     

电动汽车无线充电电路互感优化及功效特性分析

功率和效率是无线电能传输(WPT)电路的重要指标,而互感、负载等参数直接影响WPT的功率和效率特性。推导了电动汽车无线充电串/串并(S/SP)补偿拓扑电路的功率和效率表达式,并优化电路互感参数,使电路传输功率和效率达到整体最优设计。仿真和实验验证了S/SP补偿拓扑电路功效特性分析的可行性。     

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。     

无线充电最优匹配下最大输出功率自适应选择

讨论了电动汽车（electric vehicle,EV）无线充电系统中，在最优负载电阻的前提下，无线能量传输（wireless power transfer,WPT）电路的分频现象。在最优化的WPT电路中，通过改变充电系统中主从线圈间耦合系数（k）的值，电路将会产生3个零电抗频率（zero reactance frequency,ZRF）点，进而产生分频现象。通过对ZRF点进行自适应频率选择，可使整个电路系统在高能量传输效率的前提下，其输出功率达到最大。     

双LCL谐振型电动汽车无线充电系统研究

针对电动汽车(EV)续航较短需频繁充电及雨天充电存在安全隐患的问题,提出一种基于双LCL复合谐振网络的EV无线充电方法,通过调节逆变器的输出频率及初级谐振电容的切入和切出即可实现负载的恒流、恒压输出。一方面,无线充电可实现EV的移动式在线充电,解决了续航短、频繁充电的难题;另一方面,无线充电无物理上的直接接触,避免接触火花等安全隐患。通过仿真和实验验证了双LCL谐振型无线电能传输(WPT)系统应用在EV蓄电池充电上的可行性。     

电动汽车动态充电中耦合结构研究及其效率分析

针对电动汽车无线充电技术中充电电池体积大、充电时间长、续航能力不足等问题,本文提出了一套发射线圈可选择性开断的电动汽车动态充电方案。该方案基于近场谐振式无线电能传输原理,对发射线路和接收线路耦合结构进行研究。通过数学模型变换,探讨了系统电能传输效率关系,并对系统实验平台进行搭建,经过分析电动汽车动态充电过程,得出接收线路不同位置时线路耦合情况及系统传输效率变化规律。经过实验,得出在进一步改进线路结构后,系统电能传输效率平均提升18%,并在70%左右保持稳定趋势,满足实际应用需要。     

无线充电电动汽车V2G模式下光储直流微电网能量管理策略

随着电动汽车数量与负荷的激增,构建实现低碳、灵活、稳定的电动汽车充电方式至关重要。该文融合直流微电网以及无线电能传输、车网互联(V2G)等技术,重点研究无线充电电动汽车V2G模式下光储直流微电网能量管理策略。分别建立光伏、无线充电电动汽车、网侧储能数学模型。考虑光伏出功与负载状态,推导无线充电电动汽车最优效率馈网的临界条件,给出超出临界点后网侧储能的出力函数。基于此,定义直流微电网三种运行模式及其边界条件,设计上层控制器实现三种模式间的切换。搭建实验系统,验证不同负荷下所提出的分层控制算法可有效维持母线电压稳定,并且保持光伏系统的最大功率与无线电能传输系统的最优效率运行。     

一种基于复合绝缘子的无线电能传输装置

随着无线电能传输(WPT)技术的发展成熟,其应用领域越来越广,尤其是在手机和汽车充电方面的应用。此处针对WPT技术在高电压领域的应用进行了研究,介绍了磁共振式WPT技术的特点,建立了带有中继线圈的共振无线传输系统的数学模型,并通过分析复合绝缘子的特点,创造性地提出了一种基于复合绝缘子的WPT装置,提供了一种绝缘子内嵌线圈的设计思路,并进行了实验验证。结果表明,将WPT线圈嵌入复合绝缘子当中,可实现WPT且能满足高压环境下的绝缘要求。     

电动汽车高效感应耦合充电系统

针对电动汽车无线充电技术中电池充电时的负载变化范围大,而单一的拓扑难以满足系统对负载全变化范围内的高效率要求这一关键问题,此处提出一种新颖的电动汽车高效感应耦合充电系统,其结合了两种不同拓扑对负载变化情况下的系统高效率优势,旨在为电动汽车无线充电技术提供理论支撑,也为高效感应耦合电能传输系统设计方法提供参考方案。首先进行了理论推导,得出了模式切换的阈值,然后在此基础上进行了实验验证。实验结果表明所提新型电动汽车感应耦合充电系统能够满足变负载条件下高效率的要求。     

一种优化工作频率范围的无线充电系统研究

无线电能传输(WPT)是一种方便灵活的电能传输方式.目前对车载电池的充电多采用先恒流(CC)再恒压(CV)的充电方式.在WPT系统中,逆变器的零电压开关(ZVS)技术能进一步提高系统效率.此处以串联-串联(SS)型谐振式无线充电系统为研究对象,运用电路理论建立其等效电路模型,推导出系统电压增益和跨导增益关系表达式.采用变频移相控制策略分析无线充电系统分别工作在CV和CC模式时,逆变器工作在ZVS状态下的频率范围.通过理论分析发现,设置一定的移相角可以使系统的工作频率范围缩小,使无线充电系统工作在优化的频率范围中.最后,搭建了仿真模型和实验平台对其进行了验证.     

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。     

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。     

基于ICPT技术电动汽车无线充电系统的互感分析

为了满足基于磁感应耦合电能传输(ICPT)技术的电动汽车无线充电系统高效率、低损耗的设计要求,仿真分析了松耦合变压器中磁芯属性、磁芯厚度、线圈匝数、线圈外径与互感的关系。在不降低系统互感的前提下,提出了节省磁芯体积、减少线圈损耗的方法。此外,为了得到更适用于电动汽车无线充电的松耦合变压器模型,利用ANSYS、MATLAB进行了仿真,得出了传输效率高、磁屏蔽效果好、轴偏离对互感影响小的结构模型。     

基于中继线圈的电动汽车静态无线充电系统抗偏移性能提升研究

横向偏移问题是无线电能传输WPT（wireless power transfer）系统在电动汽车领域的应用中面临的主要难题。为提升电动汽车静态无线充电系统抗偏移性能，提出一种基于中继线圈切换的WPT系统。首先，建立了两线圈结构与三线圈结构WPT系统数学模型。其次，研究了两线圈结构与三线圈结构WPT系统抗偏移性能，通过结合两线圈结构与三线圈结构的优势，提高系统整体抗偏移能力。最后，搭建样机进行实验验证，结果表明，在横向偏移距离为线圈尺寸50%的范围内，系统输出效率均达到85%以上。     

电磁共振式无线电能传输系统距离特性的分析

主要研究了电磁共振式无线电能传输(WPT)系统的距离传输特性以及提高传输距离的途径。利用互感模型解释了电磁共振式WPT系统的工作原理,同时,通过理论求解得到了系统关于距离的传输特性表达式。在此基础上,进一步研究了提高系统传输距离的途径。研究表明,电磁共振式WPT系统存在电压增益与输出功率特性的最优距离点,同时系统高频化是提高传输距离与传输效率的有效途径。最后,搭建了一个电磁共振式WPT实验装置进行实验验证,实验结果与理论分析结果一致。     

随钻感应式电能传输的实现

IPT(感应式电能传输)主要基于电磁感应原理,通过现代电力电子技术中的整流技术及高频逆变技术,实现电能的无线传输。     

T参数模型及其在S/P补偿WPT系统中的应用

T参数模型适合于级联网络的建模和分析,可以反映寄生参数和分布参数带来的影响,在高频场合或大系统建模中有良好的应用价值。本文针对T参数模型在无线电能传输(WPT)系统中的应用开展研究。首先采用T参数模型对WPT系统建模,并给出模型中各个参数的获取方法。然后基于T参数模型,推导得到WPT系统工作特性的通用表达式和系统实现最大功率传输或最高效率的负载条件。最后,搭建了测试平台,将基于T参数模型的S/P补偿WPT系统的理论分析结果与实验测试结果进行对比。测试所得的效率、功率传输曲线和最优负载与理论计算结果吻合较好,表明了T参数模型能够有效地描述WPT系统的工作特性,同时也验证了T模型参数获取方法的有效性。