电动汽车无线充电系统辐射及屏蔽问题研究

电动汽车无线充电技术因为具有便捷、智能等优势越来越受到关注,但其辐射过高等安全性问题仍有待解决。为研究电动汽车无线充电系统工作时辐射的分布及屏蔽问题,首先推导了串串型无线充电系统输出功率表达式,以及发射线圈和接收线圈电流的表达式,并通过MATLAB编程计算了在特定功率下发射线圈和接收线圈电流值。其次通过MATLAB/Simulink搭建上述无线充电系统模型,并得到发射线圈和接收线圈的电流仿真值,验证理论结果的正确性;以上述电流值修正结果为激励,搭建ANSYS Maxwell模型并仿真有无底盘屏蔽层存在时系统的参数差异,总结了底盘屏蔽层对系统的影响;最后,设计了新型屏蔽层,并通过仿真验证了新型屏蔽层的屏蔽效果。     

互操作电动汽车无线充电系统设计方法

电动汽车无线充电的互操作性是指同一发射端可以匹配不同离地间隙、不同充电功率等级的电动汽车接收端进行安全高效的无线充电。国家标准对电动汽车无线充电的互操作性给出了解释和示范,但如何在不同间隙级别、不同功率等级和不同偏移位置下均实现最优的功率传输效率,是互操作设计的一个难题。针对双边LCC电动汽车无线充电系统,以电动汽车无线充电系统标准GB/T38755.1为参考,提出一个满足工程应用需求的互操作无线充电系统优化设计方法。在满足电感量要求下,优化发射线圈表面磁场辐射的均匀度,以效率为目标优化不同间隙与不同功率等级的接收线圈及其补偿参数。制作了一个满足互操作性的11 kW发射线圈与9个不同充电气隙和功率等级的接收线圈,对设计方法进行了实验验证。     

基于四线圈的动态无线输电的位置检测

在无线输电系统中,当接收线圈相对于发射导轨或线圈发生左右偏移时,二者之间互感下降,从而导致电动汽车获取的电能减少,系统效率下降。针对这个问题,提出一种车辆位置检测方法,将其应用于发射侧为分布式发射线圈的动态无线输电系统中,为接收侧的驾驶员提供车辆相对于发射线圈的位置信息,协助驾驶员主动调整车辆位置,使接收线圈尽量与发射线圈对准,从而使得二者的互感达到最大,汽车能稳定拾取电能,系统运行效率也尽可能提高。所提方法采用4个感应线圈,通过检测感应线圈上的感应电压,计算接收线圈相对于发射线圈的横向偏移。通过仿真分析检测原理,验证了该方法的准确性,并通过实验证明其可行性。实验证明,该方法能够较准确地检测接收线圈偏移的方向和距离。     

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。     

感应无线供电系统的线圈自定位方法研究EI北大核心CSCD

感应无线供电技术是解决植入式医疗器械等移动设备灵活用电的有效途径之一,而实际应用中发射与接收线圈之间的相对位置由于难以精确对准,导致系统传输功率和传输效率下降,给系统的高效运行带来不利影响。为此,该文提出一种基于互感参数辨识的感应无线供电系统线圈自定位方法。该方法无需借助额外的辅助线圈和定位传感器,通过推导互感与线圈位置之间的数学解析式,并结合位置扰动下的互感变化,求解出发射线圈的三维空间坐标,实现感应无线供电系统发射线圈和接收线圈之间的自主定位。以S-S拓扑的感应无线供电系统搭建电路并进行实验验证,结果表明,该方法能够实现发射线圈与接收线圈之间的有效准确定位且定位精度和耦合线圈尺寸(直径)无关,定位精度达到1mm以内,可满足实际应用的需求。     

含金属异物的无线充电系统场域等效建模分析

无线充电系统中,电能传输遵循发射线圈和接收线圈之间的磁耦合关系。当发射线圈和接收线圈之间存在金属异物时,异物的涡流或聚磁效应将会影响无线充电系统的传输性能与运行稳定性,严重时还会危害充电安全。为了厘清不同材质金属异物对无线充电系统性能的影响机理,有效分析异物的影响规律,迫切需要一种精确的金属异物建模方法,提高金属异物的检测精度。为此,文中计及金属的材质、位置、等效面积等关键因素,提出一种金属异物场域等效建模方法,通过构造金属异物影响下的无线充电系统耦合方程,对比得到异物引入前后发射线圈电流和接收线圈电流间的相位差表达式。在此基础上,进一步提出了铁磁性金属与非铁磁性金属的等效线圈模型及其参数配置方法,可精确得到金属异物介入条件下的电流相位差值。最终通过仿真与实验验证了建模方法的准确性与有效性,为无线充电系统中引入金属异物的特性分析与在线检测提供了一种新思路。     

电动汽车移动无线充电系统研究与应用

为了解决电动汽车充电难和充电安全的问题,提出了一种电动汽车路段式移动无线充电系统.介绍了该系统的组成、工作原理及其充电过程.在充电路段地下埋设间隔设置的能量发射线圈,能量发射线圈连接地面供电电 路,地面供电电路连接一个地面控制单元.通过在至少两个能量发射线圈间设置一个车体检测装置,在车辆底盘布置磁道钉的方式,当电动汽车行驶至车体检测装置上面的路面时,地面控制单元控制车辆行驶过的一个能量发射线圈与 地面供电电路之间的连接断开,有效避免充电线圈空载的现象,提高了充电效率,避免了能源浪费.此无线充电系统 已在实际工程铺设的百米路段中得以验证,实现了电动汽车在运营线路上的在线补电.     

电动汽车无线充电技术前景可期

<正>充电难一直是阻碍电动汽车市场推广的重要因素之一,目前在国际上,汽车厂商如奥迪、宝马、奔驰、沃尔沃、丰田等,通信公司如高通等都已经开始研究电动汽车无线充电技术。其中奥迪的无线充电技术方案通过一种可升降的无线充电系统,使得电缆端的发射线圈更靠近电动汽车底部的接     

检测线圈不完全补偿电动汽车无线充电系统无盲区金属异物检测技术

针对目前电动汽车无线充电系统金属异物检测技术存在检测盲区、检测灵敏度较低等不足,提出一种检测线圈不完全补偿电动汽车无线充电系统无盲区金属异物检测方法。在电动汽车无线充电系统的发射线圈上方设计A₁—A₁₆、B₁—B₁₆和C₁—C₄两种检测线圈组,A_n、B_n按照中心对称原则组成16个全区异物检测线圈组,C₁—C₄组成2个盲区异物检测线圈组,通过判别检测线圈组的差分异物检测电路输出电压大小来确定金属异物是否存在。论文首先分析电动汽车无线充电系统无盲区金属异物检测线圈的结构和原理;接着,通过优化检测线圈的不完全补偿电路参数来提高检测灵敏度;然后,采用同相放大、带通滤波和差分放大等有源电路来提升检测系统的准确性;最后,搭建电动汽车无线充电平台,对所提检测线圈不完全补偿电动汽车无线充电系统无盲区金属异物检测方法进行实验验证,结果表明,通过选取合理的电压阈值,位于发射线圈上部区域的硬...     

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。     

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。     

电动汽车的无线充电控制策略研究

随着大量电动汽车并网充电,有必要对电动汽车进行能量管理以实现电动汽车有序充电,从而保证电网安全。电动汽车的无线充电基于耦合磁场传输电能,具有便携性、美观性等特点,存在着广阔的应用前景。本文聚焦于电动汽车无线充电的控制策略,仅通过控制无线充电系统的原边相位,以实现电动汽车充电功率的灵活调节。本文研制了实验样机,实验结果验证了本文所提无线充电控制策略的有效性。     

由复合屏蔽层构成的电动汽车无线充电磁耦合器

磁耦合器作为无线充电系统的核心部件,由能量发射线圈、能量接收线圈和电磁屏蔽层组成。目前在屏蔽层中使用大量的铁氧体和铝材以增强系统的耦合性能并且减少电磁泄漏,这造成了磁耦合器体积大、重量重、成本高,另外铁氧体还存在着易碎易饱和等问题,严重制约了电动汽车无线充电技术的推广和应用。为了解决上述问题,提出了一种由铁基纳米晶带材、铁氧体和铝箔构成的复合屏蔽层,在详细分析纳米晶带材特性的基础上,给出了纳米晶带材的前置处理工艺,利用Maxwell等仿真软件,从线圈静态参数的对比、铁氧体饱和状态的改善以及屏蔽效能和抗偏移能力等多方面阐述了复合屏蔽层的优势。最终搭建实验平台并加以验证。     

基于WNN与FCM的电动汽车动态充电负荷预测方法

随着电动汽车动态无线充电(EV-DWC)技术的发展,针对目前EV-DWC负荷建模理论工作不全面的现状,以交通流量作为影响充电负荷的主要因素,以天气、典型日期、季节等因素为次要影响因素,根据路况建立负荷模型,通过电动汽车型号和状态的聚类不同对汽车分配不同的功率,完成动态充电负荷的建立。采用小波神经网络(WNN)对时序信息进行处理预测,再同误差反向传播神经网络(BPNN)相结合预测充电道路上的车流,短期车流预测精度为85%,用模糊C聚类(FCM)算法对电动汽车的充电类型以及该类型所对应的充电功率进行划分,将进入充电道路的电动汽车分为7种类型。根据各种充电类型分配相应的充电功率,完成日负荷建模。     

基于多绕组变压器的高压无线充电自由定位系统

针对电动车辆无线电能传输(wireless power transfer, WPT)系统存在的半导体性能有限和定位困难的问题,提出了一种多对一高压无线充电自由定位系统。该系统采用逆变器串联输入的设计来适应高压应用场景,同时利用多绕组变压器实现逆变器的等效并联输出和向多路发射回路传输电能的功能,并采用了多对一的设计以扩大电动车的定位范围以实现无线充电的自由定位功能。为分析多绕组变压器的工作机理和研究多对一拓扑的能量传输特性,进行了等效电路分析和MATLAB仿真,并制作实验室原型样机进行了实验验证。基于实验和仿真结果,提出了一种基于多对一WPT拓扑的混合工作模式,可以有效地扩大电动车辆无线充电时的定位范围。研究和分析表明,文中所提出的拓扑结构可以有效地提高系统的输入电压以应用于高压场景,并能有效扩大电动车辆无线充电时的定位范围以实现自由定位。     

基于三维电磁仿真软件的无线充电耦合机构建模与仿真研究

针对电动汽车无线充电技术,考虑发射线圈和接收线圈发生径向偏移的情况,基于两线圈结构的串串型拓扑,通过三维电磁仿真软件Maxwell来对比圆形、矩形和DD型线圈的抗偏移性能。通过添加磁芯和铝板等对所选线圈进行优化设计。借助Maxwell和Simplorer实现联合仿真,验证该无线电能传输系统设计的可行性。在两线圈间发生偏移的情况下,为实现无线电能传输系统的传输效率达到95%以上的目标,给出了一种基于线圈比较选择的磁耦合机构设计流程,并根据流程设计了切实可行的无线电能传输系统。通过试验验证了该系统的可行性。     

Bi-directional electric vehicle fast charging station with novel reactive power compensation for voltage regulation

Excessive carbon emissions from the current transportation sector has encouraged the growth of electric vehicles. Despite the environmental and economical benefits electric vehicles charging will introduce negative impacts on the existing network operation. This paper examines the voltage impact due to electric vehicle fast charging in low voltage distribution network during the peak load condition. Simulation results show that fast charging of only six electric vehicles have driven the network to go beyond the safe operational voltage level. Therefore, a bi-directional DC fast charging station with novel control topology is proposed to solve the voltage drop problem. The switching of power converter modules of DC fast charging station are controlled to fast charge the electric vehicles with new constant current/reduced constant current approach. The control topology maintains the DC-link voltage at 800 V and provides reactive power compensation to regulate the network bus voltage at the steady-state voltage or rated voltage (one per unit). The reactive power compensation is realized by simple direct-voltage control, which is capable of supplying sufficient reactive power to grid in situations where the electric vehicle is charging or electric vehicle is not receiving charges.     

基于主从博弈和贪心策略的含电动汽车主动配电网优化调度

随着入网的电动汽车规模增加,为了实现电网与车主的双赢不仅要考虑其无序充放电对电网负荷的影响,还要计及双方的成本。基于此,建立了主动配电网与电动汽车主从博弈模型。上层以配电网运行成本最低为目标,通过合理的电价及激励策略引导电动汽车充放电,并协调优化分布式电源及储能;下层基于贪心策略进行两阶段优化,先以分时电价下充放电成本最低为目标优化充放电策略,在不减少收益的约束下,再最大化电网对减小负荷波动给予的激励调整策略。通过改进的IEEE 33节点系统算例分析表明,该模型在最大化双方利益的同时极大地缩小了负荷峰谷差,避免了大量电动汽车充电引起新的高峰。