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(无线电能传输)-无线电能传输技术应用研究现状与关键问题

电能,系统,线圈(无线电能传输)-无线电能传输技术应用研究现状与关键问题

发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

分段供电导轨一般采用多线圈单元并行连接切换供电方式，可显著降低系统损耗，但对检测和控制系统的灵敏度、稳定性和可靠性具有很高要求。有学者针对系统传输的稳定性，提出了利用基于磁场强度检测的接收端定位策略（测量周期为6ms，分辨率为5mGs）的分段导轨结构，与单初级绕组系统相比，功率提升25%，效率提升7%。

对于分段供电导轨的切换问题，学界从不同的方面进行研究，有学者针对分段式动态无线充电系统的原边线圈链供电管理的需求，提出了一种基于副边主动激励的具有分散控制逻辑的接力方法，在实验中，当原边直流电源供给功率约为50W时，系统传输效率为72%。有学者则针对快速切换导轨时可能出现的过电流、过电压等问题，提出一种基于能量自由振荡模式的电动汽车无线供电导轨切换方法，实现了供电导轨的软切换。

电磁耦合系统中的电磁屏蔽主要是将电磁能量交换路径束缚在耦合线圈间，从而最大限度地减小漏磁，提高传输效率。

从屏蔽材料看，有学者通过有限元计算和实验验证了耦合机构外加铁氧体屏蔽后，传能区域内的磁场被约束在发射耦合机构与接收耦合机构之间，提高了传输效率，其设计的带有铁氧体屏蔽结构的传输系统在传输距离为0.40m，轴向偏移0.3m，功率从200W增加到2 500W情况下，效率稳定在80%左右。有学者提出了一种铁磁性和非铁磁性混合材料制成的屏蔽结构，其实验传输系统在56kHz、传输距离6cm时，系统传输效率稳定在72%，仅装有铝板的系统效率只有2%。

从屏蔽结构看，有学者设计了一种拼接式的电磁屏蔽结构，与整体平面型相比具有更佳的屏蔽能力且易制造和安装，采用该结构的传输系统效率为90.94%，功率可达1297.69W。有学者提出在能量发射装置水平侧加屏蔽带的屏蔽结构，该结构可有效降低电动汽车外部的电磁辐射，但整体结构因涡流效应产生的热量对系统影响较大。

从屏蔽方式来看，有学者提出一种无耦合单线圈产生抵消磁场主动屏蔽的方式，其系统在传输距离15cm时，系统效率高于85%。有学者同样利用主动屏蔽的方式但创新性地提出了一种利用双线圈和四个电容作为移相器的新型共振无功屏蔽，当采用双线圈屏蔽时，与没有屏蔽的情况相比，在地面以上0.15m处，总磁场大幅减小80%。

此外，与单线圈屏蔽相比，双线圈屏蔽在离地0.15m处的总磁场减少最多70.4%。在此基础上，有学者结合磁性材料的磁通路径和抵消磁场主动屏蔽方式，提出一种组合方法来实现电磁屏蔽，实验中在额定功率800W，无线线圈之间的间隙距离为30mm，无线功率传输效率为83%。

2）控制策略

系统鲁棒控制策略研究是保证无线输电系统可靠性、稳定性和高效性的必然要求。目前系统控制方法可分为原边控制、副边控制和双边控制三种。原边控制可实现控制原边谐振电流简化系统结构以及产生恒定交变磁场实现输出功率鲁棒控制等。

有学者均对副边控制策略展开研究，前者基于副边DC-DC转换器提出最大效率控制，提高了传输效率；后者基于副边可控整流和滞后比较器实现了对输出功率或最大效率的控制。双边控制可分为双边通信控制和双边无通信控制。

有学者将原副边相结合，提出基于工作频率调制和双边无线通信的闭环控制方法，实现对电池的无线充电。有学者提出无需双边通信的功率和最大效率双参数同步控制方法，通过DC-DC变换器调节副边等效交流阻抗以及搜索原边输入功率最小值，实现最大效率控制和输出恒功率控制。

对于动态无线电能传输的鲁棒控制策略，采用PI控制算法，控制参数一般通过极点配置法选取，较为简单且易于实现。但是目前文献资料中的建模与控制研究通常忽略电动汽车动态无线供电实际应用的复杂环境中的多种不确定扰动因素，因此研究面向实际应用工况的系统动态响应特性以及多参数扰动下快速鲁棒控制器极其重要。

3）技术应用

电动车辆静态无线充电技术已相对成熟，并且宝马、奥迪、丰田、吉利等各大汽车产商已经开始在电动车型上加载，见表2。此外，2019年11月，绿驰汽车宣布将在2020年推出搭载智能无线充电模块的纯电动SUV（内部代号：绿驰M500）。

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。

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