【摘要】：隨著電動汽車的廣泛應用,電池的續(xù)航力成為影響電動汽車的關(guān)鍵,電動汽車的充電方式也成為國內(nèi)外學者研究的熱點。而無線充電技術(shù)由于其充電安全可靠、攜帶方便、重量較輕、開關(guān)磨損小等優(yōu)點,被國內(nèi)外眾多學者研究應用于新能源汽車中,為電動汽車提高續(xù)航力開辟新途徑。本文主要工作是基于感應耦合式無線電能傳輸技術(shù),結(jié)合補償網(wǎng)絡(luò)輸出與DC-DC電路采用滑�？刂�,使得輸出保持穩(wěn)定:并對松耦合變壓器進行優(yōu)化,提高其傳輸能效。具體從以下幾個方面展開研究:首先,介紹了無線電能傳輸?shù)谋尘耙饬x及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,詳細介紹了無線電能傳輸?shù)膫鬏敺绞郊半妱悠嚐o線充電的充電方式,分析影響電動汽車的無線充電的關(guān)鍵點。其次,介紹了無線充電常用的四種基本補償拓撲與基于此提出的其他混合補償拓撲,詳細對比了SS、SP、SSP三種補償拓撲在不同工況下的輸出特性,得出SSP拓撲更適合電動汽車無線充電,確定主電路采用SSP補償拓撲;進一步推導SSP補償拓撲的輸出能效與互感、諧振頻率的關(guān)系,分析參數(shù)變化對輸出能效特性的影響;仿真驗證SSP在不同負載條件下具有恒壓輸出特性。再次,針對蓄電池建立等效模型,分析其充電方式;推導SSP補償拓撲輸出與Buck-Boost電路占空比關(guān)系,確定調(diào)節(jié)占空比可改變SSP輸出;針對松耦合變壓器漏感大輸出容易受距離擾動影響的問題,對Buck-Boost電路采用滑�？刂�,使得松耦合變壓器輸出擾動時Buck-Boost電路可穩(wěn)定輸出:仿真驗證了采用滑�？刂瓶蓪崿F(xiàn)恒流恒壓穩(wěn)定輸出。然后,針對現(xiàn)有的平面U型變壓器的磁芯結(jié)構(gòu)和繞線方式,對其進行優(yōu)化改進以提高松耦合變壓器耦合系數(shù);對三種變壓器進行耦合系數(shù)定量分析,理論與仿真分析原副邊線圈相對位置變化時耦合系數(shù)的變化規(guī)律,得出加入磁芯后的松耦合變壓器聚磁能力增強,可提高輸出能效,并在此基礎(chǔ)上加入輔助繞組與副邊線圈共同輸出,提高線圈橫向位置變化時的輸出能效,仿真與理論相一致。最后,實驗驗證了加入滑�？刂瓶蓪崿F(xiàn)松耦合變壓器相對位置變化時輸出電壓與電流穩(wěn)定;在平面U型的基礎(chǔ)上改進變壓器結(jié)構(gòu),對比兩種變壓器輸出,并繞制輔助繞組,分析線圈相對位置變化時的輸出特性,實驗驗證加入磁芯的新型松耦合變壓器可提高輸出能效。
【圖文】：

根據(jù)充電規(guī)模不同有常規(guī)充電站、快速充電站、便攜式充電站以及集中式換電站等。具體方式如圖1-1。由于接觸式充電存在頻繁拔插的物理損傷、電火花的安全問題以及通用性問題。無線充電以原副邊線圈產(chǎn)生的電磁耦合實現(xiàn)電能傳輸，解決了傳統(tǒng)接觸式充電時插頭磨損、電接觸的安全隱患以及充電器型號單一的問題，具有充電靈活、便攜、安全等優(yōu)點[1]。（a）常規(guī)充電站 （b）便捷式充電站 （c）快速充電站 （d）集中式換電站圖 1-1 電動汽車充電站分類Fig.1-1 Classification of electric vehicle charging stations1.2 電動汽車無線充電綜述電動汽車無線充電的原理為交流市電輸出經(jīng)整流、高頻逆變輸出給置于車外的原邊線圈，與車上的副邊線圈通過高頻磁場耦合實現(xiàn)電能傳輸。而無線電能傳輸?shù)姆绞娇煞譃槲⒉▊鬏�、激光傳輸、超聲波傳輸、感應耦合式、電磁諧振式等[2-3]，，如圖 1-2 所示。微波無線充電和激光無線充電更適合超遠距離的充電，適合應用于軍事、航天、衛(wèi)星太陽能空間站等特殊場合，但兩者的傳輸效率都很低，且在傳輸過程中易受到信號干擾及屏蔽的問題。另外超聲波無線充電也存在傳輸功率和效率相對低的問題。因此以上三種傳輸方式傳輸距離較長傳輸功率較小，不適合電動汽車短距離大功率傳輸。感應耦合式無線充電（Inductively coupled wireless charging，ICPT）適合大功率近距離條件下的傳輸，傳輸距離適合 10cm 到 50cm，傳輸功率的功率等級為千瓦級傳輸，傳輸效率為 70%到 95%

西安理工大學碩士學位論文輸功率的功率等級為千瓦級傳輸，傳輸效率為 40%到 60%，電路的工作頻率范圍為幾千赫茲到幾兆赫茲。電磁諧振式無線電能傳輸?shù)膬?yōu)勢是傳輸功率大，傳輸距離相對較大，磁路結(jié)構(gòu)要求小，線圈對準與不對準的變化不敏感，但工作頻率較大，且傳輸效率較低目前亟待解決的問題。（a）感應耦合式無線電能傳輸 （b）電磁諧振式無線電能傳輸
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U469.72;TM724

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本文編號：2598115