面對能源危機與環(huán)境問題帶來的挑戰(zhàn),許多國家和地區(qū)都出臺了鼓勵電動汽車行業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策,激勵了大量的專家學(xué)者與汽車企業(yè)投身于電動汽車關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)。另外,隨著電池技術(shù)的不斷突破和國家優(yōu)惠政策的持續(xù)加大,購買電動汽車的用戶與潛在消費者也正在不斷增多。目前,電動汽車普遍采用有線的充電形式對電動汽車進(jìn)行接觸式充電,但隨著電動汽車行業(yè)對自動化與智能化水平要求的提高,無線電能傳輸(Wireless Power Transmission,WPT)技術(shù)在電動汽車中的應(yīng)用也受到了越來越廣泛的關(guān)注。而在諸多的WPT技術(shù)中,感應(yīng)式無線電能傳輸(Inductively Coupled Power Transmission,ICPT)技術(shù)因其傳輸功率大,傳輸效率高等特性,是目前WPT技術(shù)中被研究最多,也是最趨近于商業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)之一。隨著當(dāng)前電動汽車自動泊車、自動駕駛等電子輔助駕駛技術(shù)的成熟與應(yīng)用,甚至未來電動汽車無人駕駛技術(shù)的推廣與普及,靜止的電動汽車在無線充電的過程中能夠做到電磁耦合機構(gòu)的微小偏移甚至是精確對準(zhǔn)。因此,本文針對靜止式電動汽車ICPT系統(tǒng),提出一種新型十字型電磁耦合機構(gòu),其具有高耦合特性、極好的旋轉(zhuǎn)偏移特性以及較好的水平和垂直偏移特性。同時搭配系統(tǒng)副邊直流斬波電路的閉環(huán)控制技術(shù),能夠為電動汽車提供一個較大的滿功率充電范圍,足以滿足電動汽車無線充電的實際需求。針對以上分析,本文主要圍繞靜止式電動汽車ICPT系統(tǒng)中的電磁耦合機構(gòu)展開研究。首先對電動汽車ICPT系統(tǒng)及其電磁耦合機構(gòu)的研究背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、論文的研究目的和意義以及論文的組織架構(gòu)與主體內(nèi)容進(jìn)行概要。其次以電磁耦合機構(gòu)基礎(chǔ)理論為切入點,逐步對諧振補償技術(shù)基礎(chǔ)理論和高頻電能變換技術(shù)基礎(chǔ)理論進(jìn)行分析,并著重研究整個電動汽車ICPT系統(tǒng)的能效特性。然后針對電動汽車ICPT技術(shù)的應(yīng)用特點,提出一種十字型電磁耦合機構(gòu),并以高耦合特性作為目標(biāo)對十字型電磁耦合機構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計。接著以優(yōu)化后的十字型電磁電磁耦合機構(gòu)為主體,對電動汽車ICPT系統(tǒng)進(jìn)行磁電一體化聯(lián)合仿真,并通過在副邊加入直流斬波電路實現(xiàn)系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)滿功率輸出。最后通過硬件實驗對理論研究與仿真結(jié)果進(jìn)行驗證。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM724
【部分圖文】：

1 緒論最常用的方式，也是本文研究的主要術(shù)是一種利用空間電磁場實現(xiàn)電能在充充電方式，如圖 1-1 所示，市電經(jīng)過校正機構(gòu)提高其網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以保證本轉(zhuǎn)化為高頻交流電，再經(jīng)過原邊補償藏在高頻磁場中，由副邊拾取線圈感電能，從而實現(xiàn)原/副邊物理隔離。副補償機構(gòu)與電能變換裝置為車載電池邊控制機構(gòu)控制副邊補償機構(gòu)與電能牙進(jìn)行信息交互。

究 所 (Korea Electro-technology Research Institute) ； 美 國 麻 省 理 工 學(xué) 院(Massachusetts Institute of Technology，MIT)、橡樹林國家實驗室(Oak RidgeNational Laboratory)；日本東京大學(xué)(Tokyo University)、埼玉大學(xué)(SaitamaUniversity)、東北大學(xué)(Tohoku University)、早稻田大學(xué)(Waseda University)等國外研究團隊對電動汽車無線電能傳輸系統(tǒng)電磁耦合機構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)的研究，其研究內(nèi)容主要集中在電磁耦合機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、建模方法及電磁屏蔽技術(shù)等方面。其中，新西蘭奧克蘭大學(xué)與韓國 KAIST 針對電動汽車無線電能傳輸系統(tǒng)的電磁耦合機構(gòu)發(fā)表的成果較多且較為典型。日本東北大學(xué)的主要研究內(nèi)容是無線電能技術(shù)在電動汽車上的應(yīng)用，其利用多個原邊能量發(fā)射線圈組成系統(tǒng)的能量發(fā)射裝置，通過傳感器檢測技術(shù)實時檢測并確定電動汽車運行時所在的位置，根據(jù)該位置信息自動切換原邊能量發(fā)射線圈的開關(guān)狀態(tài)[32-33]。2010 年日本琦玉大學(xué)提出如圖 1-2(a)所示的適用于靜止式電動汽車無線充電多向磁場拾取的電磁耦合機構(gòu)，并于 2012 年搭建圖 1-2(b)所示電磁耦合機構(gòu)，并在傳輸距離 20cm 的情況下，實現(xiàn)了 3kW、90%的功率傳輸[34-35]。

1 緒論功率容量最優(yōu)方案。并以直徑為 70cm 的電磁耦合機構(gòu)，在水平偏移距離為 13cm，傳輸距離為 20cm 的情況下，實現(xiàn)了 2-5kW 的無線電能傳輸。在 2013 年，提出了圖 1-3(b)所示的 DD(Double-D Type)型及圖 1-3(c)所示的 DDQ 型線圈結(jié)構(gòu)[41]，并以 DD 型線圈作為能量發(fā)射線圈，以 DDQ 型作為能量拾取線圈，組成了電磁耦合機構(gòu)。相對于圖 1-3(a)所示的單線圈型電磁耦合機構(gòu)，改進(jìn)的電磁耦合機構(gòu)提供的充電區(qū)域增加了 4 倍。為進(jìn)一步減小 DDQ 型線圈繞線的用線量，ZaheerA.提出了一種 BPP 型線圈結(jié)構(gòu)(圖 1-3 (d))替代 DDQ 型線圈作為拾取線圈，減少了1/4 的用線量[42-43]。目前在靜止式電動汽車無線充電領(lǐng)域，DD(DDQ)型電磁耦合機構(gòu)得到了較為廣泛的應(yīng)用，這種結(jié)構(gòu)在垂直鐵氧體磁芯條方向具有良好的位置偏移容忍特性，但卻犧牲了平行鐵氧體磁芯條方向的位置偏移特性。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2878283