电动汽车无线充电系统磁耦合线圈结构的多目标优化设计

对于电动汽车无线电能传输（WPT）系统的磁耦合线圈结构优化设计,需综合考虑功率等级、传输效率与经济性等。首先分析了线圈匝数与匝距对传输功率、传输效率及线圈经济性的影响。然后,基于带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-II）,提出了以线圈效率与线圈经济性为优化目标,以3.3 kW额定功率与线圈尺寸为约束边界,对线圈匝数与匝距进行多目标优化设计的方法。最后,基于Maxwell-Simplorer联合仿真验证了优化设计方法的可行性与有效性,优化后线圈最大传输效率可达93.4%,两侧线圈损耗均得到改善。     

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。     

胃肠道胶囊机器人无线能量传输系统中发射线圈优化设计

基于无线能量传输的模型与原理,仿真分析了几种不同类型发射线圈的磁场分布。结果表明,线圈磁芯开口大小、磁芯与空气界面的形状、线圈放置的位置都会对发射线圈附近磁场分布产生影响。进而优化出扇环型发射线圈,当线圈中通以频率218 kHz、幅值1.125 A的电流时,可在一定的空间区域形成3.0～4.7 G、比较均匀的磁场,满足胃肠道胶囊机器人的供能需求。相较于已有同用途的发射线圈,优化设计的发射线圈结构简单、整体尺寸显著缩小,同时采用较小的电流就能满足供能需求。研究工作可为优化设计无线能量传输系统中的发射线圈提供新的思路和可行途径。     

适应需求侧管理的高效中距离磁共振式电动汽车无线充电线圈优化设计

提出一种适应需求侧管理的高效中距离磁共振式电动汽车无线充电线圈优化设计方法。在分析磁共振式无线充电系统工作原理的基础上,首先对充电耦合线圈结构进行优化设计,选取多股漆包线并联而成的导线绕制方形耦合线圈,并通过增加线圈层数提升系统传输效率;其次通过实验对比验证,优化选取系统工作频率,最优工作频率为55kHz时,系统传输效率可达85%以上;最后分析线圈相对位置与传输效率之间的关系曲线,优化设计后的系统线圈相对位置为18cm时,最高传输效率为85%。实验结果表明经过优化设计耦合线圈系统传输效率明显得到提升。     

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。     

基于无线射频识别技术的自动导引车导航方法的研究

自动导引车是自动化物流系统、柔性生产组织系统的关键设备。为了克服自动导引车现有导航方法的某些缺点,设计了一种基于无线射频技术的导航方法。采用了无线射频识别技术与自动导引车的集成系统,通过无线射频系统中电子标签的配置和相应的导航算法,实现了精确导航。该方法已应用到实验室自动导引车的导航中,简化了导航系统,降低了成本。     

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。     

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%。     

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。     

电动汽车无线充电用方形线圈仿真优化研究

电动汽车由于其节能、环保和低碳等优点受到越来越多的关注。为提高电动汽车无线充电系统传输效率,优化线圈设计,分析了电流源供能的2线圈串串拓扑结构的等效电路模型,并从线圈互感、线圈等效串联电阻以及负载的角度对平面螺旋方形线圈提出了提高充电效率的4个方面,即:最优的线圈匝数、最优的线圈边长、更短的传输距离以及最佳负载,并利用COMSOL软件进行了仿真验证。仿真优化结果表明:线圈边长d与传输距离D存在近似优化关系:d=2D;电动汽车无线充电系统存在一组最优参数:传输距离D=45 cm、线圈边长d=90 cm、线圈匝数N=30和负载RL=80Ω时,系统传输效率达到88.36%,从而实现了电动汽车高效率无线充电。     

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。     

计及电动汽车充电预测的实时充电优化方法

电动汽车大规模接入电网后,如何优化实时充电功率,避免自由充电带来的晚高峰,实现填谷充电成为重要问题。文中首先回顾了常规实时充电优化方法和电动汽车充电预测技术。基于电动汽车尤其是汽车集群充电行为的可预测性,在常规充电优化方法中加入了未入网汽车的充电预测模型,提出计及汽车充电预测的实时充电优化模型,并通过滚动优化求解得到入网汽车的实时优化充电功率。通过分析和仿真,在不同预测精度下,所提方法都非常接近理论上的最优填谷,并且电动汽车入网充电时间越分散,所提方法对常规方法的改善越明显。     

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。     

移动救援充电车充电系统设计

随着电动汽车运营数量的不断增加,电动汽车故障救援工作的重要性日渐突出,针对中国目前充电设施数量不足、分布不平衡、缺乏移动充电救援设施的实际情况,介绍一种基于直流母线结构的移动充电车充电系统设计方案并验证方案的可行性。充电系统包括取力发电机、直流母线前级电源、交直流一体化充电机和大容量储能电池4个部分。此车载充电系统具有灵活性、安全性和环保性的特点,并能满足各种类型待救援电动汽车的充电需求。