隨著國(guó)家對(duì)新能源汽車的宣傳推廣與政策扶持,電動(dòng)汽車已經(jīng)成為汽車市場(chǎng)的主力軍。電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速,具有方便、靈活等特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了充電過(guò)程的智能化與自動(dòng)化。然而無(wú)線充電過(guò)程易受外來(lái)金屬異物的影響,導(dǎo)致充電效率下降,金屬異物因渦流效應(yīng)發(fā)熱的現(xiàn)象會(huì)引發(fā)一系列安全性問(wèn)題。因此,金屬異物自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為電動(dòng)汽車無(wú)線充電領(lǐng)域的亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文提出了基于“金屬異物會(huì)引起由檢測(cè)線圈構(gòu)成的諧振電路失諧”原理的有源金屬異物檢測(cè)方法,分析了利用線圈等效阻抗變化進(jìn)行金屬異物檢測(cè)的工作機(jī)理,給出了電動(dòng)汽車無(wú)線充電金屬異物自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的總體方案。本文分析了影響檢測(cè)線圈性能的各因素,使用有限元電磁場(chǎng)仿真工具驗(yàn)證了所提金屬異物檢測(cè)方法的原理可行性,并分析了線圈參數(shù)對(duì)檢測(cè)線圈電磁特性的影響規(guī)律;給出了適用于電動(dòng)汽車無(wú)線充電區(qū)域大范圍內(nèi)對(duì)小型金屬異物進(jìn)行檢測(cè)的線圈設(shè)計(jì)方案。本文分析了充電磁場(chǎng)電壓噪聲的頻率分布,并給出了檢測(cè)磁場(chǎng)與充電磁場(chǎng)解耦的檢測(cè)線圈激勵(lì)頻率選擇方法;論述了檢測(cè)線圈高頻分時(shí)驅(qū)動(dòng)與諧振電路的設(shè)計(jì)方法,給出了分時(shí)復(fù)用信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)方案,并提出了對(duì)檢測(cè)線圈所感應(yīng)到的噪聲信號(hào)進(jìn)行濾波的... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

單一D-Q線圈對(duì)示意圖[10]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-電壓值，通過(guò)感應(yīng)電壓值的變化判斷金屬異物的進(jìn)入。韓國(guó)高等科學(xué)技術(shù)院的JeongSY等人于2017年提出了一種無(wú)源金屬異物檢測(cè)方法[9]。該方法在無(wú)線充電發(fā)射線圈上方布置兩層檢測(cè)線圈，每層線圈由若干組相同的長(zhǎng)條形線圈對(duì)排列組成，上、下層線圈的排列方向呈正交關(guān)系。每個(gè)線圈對(duì)由D線圈與Q線圈互補(bǔ)構(gòu)成，如圖1-1所示。在無(wú)異物情況下，D-Q線圈對(duì)的感應(yīng)電壓差理論為0；當(dāng)異物進(jìn)入時(shí)，D-Q線圈對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓差。雙層D-Q線圈正交布置的設(shè)計(jì)使得該方法不僅能判斷異物進(jìn)入，還可以判斷出異物所在的位置。圖1-1單一D-Q線圈對(duì)示意圖[10]香港大學(xué)的LiuXY等人于2018年提出了一種基于磁通分布的金屬異物檢測(cè)方法[11]。該方法使用一種TMR（TunnelingMagnetoresistive）傳感器，該傳感器采用電橋結(jié)構(gòu)，通過(guò)檢測(cè)橋臂兩端微小的壓差信號(hào)來(lái)反映該位置磁通的大小[12]。在檢測(cè)系統(tǒng)中，若干個(gè)TMR傳感器以矩陣形式安裝于汽車接收線圈下方，如圖1-2所示；當(dāng)金屬異物進(jìn)入時(shí)，異物因渦流效應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)抵消原磁場(chǎng)，通過(guò)各傳感器檢測(cè)到的磁通變化情況即可判斷異物進(jìn)入。該檢測(cè)方法還使用可視化軟件繪制了磁通變化量云圖，實(shí)現(xiàn)了異物落入位置的可視化功能。圖1-2TMR傳感器布置示意圖[11]由于大功率無(wú)線充電裝置的額定功率可達(dá)數(shù)千瓦，置于充電磁場(chǎng)中的檢測(cè)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-線圈感應(yīng)到信號(hào)的幅值較大，不利于信號(hào)的采集與處理。美國(guó)WiTricity公司的RoyAM等人提出了一種基于差分線圈的檢測(cè)方法[13]，該方法主要提出了多種差分線圈結(jié)構(gòu)與線圈排布方式（如圖1-3所示），能夠有效地降低輸出端信號(hào)的幅值。采集到的信號(hào)與基準(zhǔn)值相比較即可判斷異物是否存在及存在的位置。類似地，國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者也提出了差分線圈檢測(cè)方案，并給出相應(yīng)的仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果[14]。圖1-3多種差分線圈結(jié)構(gòu)示意圖[13]中興公司范杰等人提出了一種基于平衡線圈結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法[15]。在該方法中，一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)線圈對(duì)被置于充電磁場(chǎng)中的對(duì)稱位置，在無(wú)異物情況下充電磁場(chǎng)分布對(duì)稱，檢測(cè)線圈對(duì)中兩線圈感應(yīng)電壓差值理論為0；當(dāng)異物進(jìn)入某一線圈上方時(shí)，兩線圈電壓差值因充電磁場(chǎng)分布不再對(duì)稱而不為零，通過(guò)對(duì)電壓差值進(jìn)行檢測(cè)即可判斷異物是否進(jìn)入。北京交通大學(xué)的劉志遠(yuǎn)也提出了類似的檢測(cè)方法，并給出了線圈設(shè)計(jì)方案與異物檢測(cè)流程[16]。針對(duì)平衡檢測(cè)線圈結(jié)構(gòu)，其他學(xué)者也有相應(yīng)的研究成果。山東大學(xué)的劉志珍等人提出了一種無(wú)線充電系統(tǒng)對(duì)位與異物檢測(cè)研究方法[17]。該方法給出一種改進(jìn)平衡線圈結(jié)構(gòu)（如圖1-4所示），能夠有效降低安裝的難度。針對(duì)因?qū)ξ黄茖?dǎo)致的充電磁場(chǎng)非對(duì)稱時(shí)線圈電壓值遠(yuǎn)大于異物進(jìn)入時(shí)電壓值的情況，山東大學(xué)的周博提出一種新的異物檢測(cè)方法，該方法將金屬異物檢測(cè)分為事前和事后檢測(cè)兩部分，提高了金屬異物的檢測(cè)準(zhǔn)確性[18]。圖1-4改進(jìn)平衡線圈結(jié)構(gòu)示意圖[18]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3463932