【摘要】：隨著電動(dòng)汽車(chē)的廣泛應(yīng)用,電池的續(xù)航力成為影響電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵,電動(dòng)汽車(chē)的充電方式也成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。而無(wú)線充電技術(shù)由于其充電安全可靠、攜帶方便、重量較輕、開(kāi)關(guān)磨損小等優(yōu)點(diǎn),被國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究應(yīng)用于新能源汽車(chē)中,為電動(dòng)汽車(chē)提高續(xù)航力開(kāi)辟新途徑。本文主要工作是基于感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸技術(shù),結(jié)合補(bǔ)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(duì)松耦合變壓器進(jìn)行優(yōu)化,提高其傳輸能效。具體從以下幾個(gè)方面展開(kāi)研究:首先,介紹了無(wú)線電能傳輸?shù)谋尘耙饬x及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,詳細(xì)介紹了無(wú)線電能傳輸?shù)膫鬏敺绞郊半妱?dòng)汽車(chē)無(wú)線充電的充電方式,分析影響電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線充電的關(guān)鍵點(diǎn)。其次,介紹了無(wú)線充電常用的四種基本補(bǔ)償拓?fù)渑c基于此提出的其他混合補(bǔ)償拓?fù)?詳細(xì)對(duì)比了SS、SP、SSP三種補(bǔ)償拓?fù)湓诓煌r下的輸出特性,得出SSP拓?fù)涓m合電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電,確定主電路采用SSP補(bǔ)償拓?fù)?進(jìn)一步推導(dǎo)SSP補(bǔ)償拓?fù)涞妮敵瞿苄c互感、諧振頻率的關(guān)系,分析參數(shù)變化對(duì)輸出能效特性的影響;仿真驗(yàn)證SSP在不同負(fù)載條件下具有恒壓輸出特性。再次,針對(duì)蓄電池建立等效模型,分析其充電方式;推導(dǎo)SSP補(bǔ)償拓?fù)漭敵雠cBuck-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(duì)松耦合變壓器漏感大輸出容易受距離擾動(dòng)影響的問(wèn)題,對(duì)Buck-Boost電路采用滑�？刂�,使得松耦合變壓器輸出擾動(dòng)時(shí)Buck-Boost電路可穩(wěn)定輸出:仿真驗(yàn)證了采用滑�？刂瓶蓪�(shí)現(xiàn)恒流恒壓穩(wěn)定輸出。然后,針對(duì)現(xiàn)有的平面U型變壓器的磁芯結(jié)構(gòu)和繞線方式,對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)以提高松耦合變壓器耦合系數(shù);對(duì)三種變壓器進(jìn)行耦合系數(shù)定量分析,理論與仿真分析原副邊線圈相對(duì)位置變化時(shí)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(qiáng),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(shí)的輸出能效,仿真與理論相一致。最后,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了加入滑�？刂瓶蓪�(shí)現(xiàn)松耦合變壓器相對(duì)位置變化時(shí)輸出電壓與電流穩(wěn)定;在平面U型的基礎(chǔ)上改進(jìn)變壓器結(jié)構(gòu),對(duì)比兩種變壓器輸出,并繞制輔助繞組,分析線圈相對(duì)位置變化時(shí)的輸出特性,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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?yè)p傷、電火花的安全問(wèn)題以及通用性問(wèn)題。無(wú)線充電以原副邊線圈產(chǎn)生的電磁耦合實(shí)現(xiàn)電能傳輸，解決了傳統(tǒng)接觸式充電時(shí)插頭磨損、電接觸的安全隱患以及充電器型號(hào)單一的問(wèn)題，具有充電靈活、便攜、安全等優(yōu)點(diǎn)[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(dòng)汽車(chē)充電站分類(lèi)Fig.1-1 Classification of electric vehicle charging stations1.2 電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電綜述電動(dòng)汽車(chē)無(wú)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(chē)外的原邊線圈，與車(chē)上的副邊線圈通過(guò)高頻磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)電能傳輸。而無(wú)線電能傳輸?shù)姆绞娇煞譃槲⒉▊鬏�、激光傳輸、超聲波傳輸、感�?yīng)耦合式、電磁諧振式等[2-3]，，如圖 1-2 所示。微波無(wú)線充電和激光無(wú)線充電更適合超遠(yuǎn)距離的充電，適合應(yīng)用于軍事、航天、衛(wèi)星太陽(yáng)能空間站等特殊場(chǎng)合，但兩者的傳輸效率都很低，且在傳輸過(guò)程中易受到信號(hào)干擾及屏蔽的問(wèn)題。另外超聲波無(wú)線充電也存在傳輸功率和效率相對(duì)低的問(wèn)題。因此以上三種傳輸方式傳輸距離較長(zhǎng)傳輸功率較小，不適合電動(dòng)汽車(chē)短距離大功率傳輸。感應(yīng)耦合式無(wú)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(jí)為千瓦級(jí)傳輸，傳輸效率為 70%到 95%

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文輸功率的功率等級(jí)為千瓦級(jí)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(wú)線電能傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)是傳輸功率大，傳輸距離相對(duì)較大，磁路結(jié)構(gòu)要求小，線圈對(duì)準(zhǔn)與不對(duì)準(zhǔn)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(wèn)題。（a）感應(yīng)耦合式無(wú)線電能傳輸 （b）電磁諧振式無(wú)線電能傳輸
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U469.72;TM724

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5 呹本政男;晪道力;

本文編號(hào)：2598115