面對(duì)能源危機(jī)與環(huán)境問(wèn)題帶來(lái)的挑戰(zhàn),許多國(guó)家和地區(qū)都出臺(tái)了鼓勵(lì)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策,激勵(lì)了大量的專(zhuān)家學(xué)者與汽車(chē)企業(yè)投身于電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。另外,隨著電池技術(shù)的不斷突破和國(guó)家優(yōu)惠政策的持續(xù)加大,購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)的用戶(hù)與潛在消費(fèi)者也正在不斷增多。目前,電動(dòng)汽車(chē)普遍采用有線(xiàn)的充電形式對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行接觸式充電,但隨著電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)對(duì)自動(dòng)化與智能化水平要求的提高,無(wú)線(xiàn)電能傳輸(Wireless Power Transmission,WPT)技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用也受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。而在諸多的WPT技術(shù)中,感應(yīng)式無(wú)線(xiàn)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(dòng)汽車(chē)自動(dòng)泊車(chē)、自動(dòng)駕駛等電子輔助駕駛技術(shù)的成熟與應(yīng)用,甚至未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)無(wú)人駕駛技術(shù)的推廣與普及,靜止的電動(dòng)汽車(chē)在無(wú)線(xiàn)充電的過(guò)程中能夠做到電磁耦合機(jī)構(gòu)的微小偏移甚至是精確對(duì)準(zhǔn)。因此,本文針對(duì)靜止式電動(dòng)汽車(chē)ICPT系統(tǒng),提出一種新型十字型電磁耦合機(jī)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(shí)搭配系統(tǒng)副邊直流斬波電路的閉環(huán)控制技術(shù),能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)提供一個(gè)較大的滿(mǎn)功率充電范圍,足以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電的實(shí)際需求。針對(duì)以上分析,本文主要圍繞靜止式電動(dòng)汽車(chē)ICPT系統(tǒng)中的電磁耦合機(jī)構(gòu)展開(kāi)研究。首先對(duì)電動(dòng)汽車(chē)ICPT系統(tǒng)及其電磁耦合機(jī)構(gòu)的研究背景、國(guó)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(jī)構(gòu)基礎(chǔ)理論為切入點(diǎn),逐步對(duì)諧振補(bǔ)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(gè)電動(dòng)汽車(chē)ICPT系統(tǒng)的能效特性。然后針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)ICPT技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn),提出一種十字型電磁耦合機(jī)構(gòu),并以高耦合特性作為目標(biāo)對(duì)十字型電磁耦合機(jī)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。接著以?xún)?yōu)化后的十字型電磁電磁耦合機(jī)構(gòu)為主體,對(duì)電動(dòng)汽車(chē)ICPT系統(tǒng)進(jìn)行磁電一體化聯(lián)合仿真,并通過(guò)在副邊加入直流斬波電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)滿(mǎn)功率輸出。最后通過(guò)硬件實(shí)驗(yàn)對(duì)理論研究與仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：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(chǎng)實(shí)現(xiàn)電能在充充電方式，如圖 1-1 所示，市電經(jīng)過(guò)校正機(jī)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(guò)原邊補(bǔ)償藏在高頻磁場(chǎng)中，由副邊拾取線(xiàn)圈感電能，從而實(shí)現(xiàn)原/副邊物理隔離。副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)與電能變換裝置為車(chē)載電池邊控制機(jī)構(gòu)控制副邊補(bǔ)償機(jī)構(gòu)與電能牙進(jìn)行信息交互。

究 所 (Korea Electro-technology Research Institute) ； 美 國(guó) 麻 省 理 工 學(xué) 院(Massachusetts Institute of Technology，MIT)、橡樹(shù)林國(guó)家實(shí)驗(yàn)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(guó)外研究團(tuán)隊(duì)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)電磁耦合機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)的研究，其研究?jī)?nèi)容主要集中在電磁耦合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(guó) KAIST 針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)的電磁耦合機(jī)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?jī)?nèi)容是無(wú)線(xiàn)電能技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用，其利用多個(gè)原邊能量發(fā)射線(xiàn)圈組成系統(tǒng)的能量發(fā)射裝置，通過(guò)傳感器檢測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)并確定電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)所在的位置，根據(jù)該位置信息自動(dòng)切換原邊能量發(fā)射線(xiàn)圈的開(kāi)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(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電多向磁場(chǎng)拾取的電磁耦合機(jī)構(gòu)，并于 2012 年搭建圖 1-2(b)所示電磁耦合機(jī)構(gòu)，并在傳輸距離 20cm 的情況下，實(shí)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(jī)構(gòu)，在水平偏移距離為 13cm，傳輸距離為 20cm 的情況下，實(shí)現(xiàn)了 2-5kW 的無(wú)線(xiàn)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(xiàn)圈結(jié)構(gòu)[41]，并以 DD 型線(xiàn)圈作為能量發(fā)射線(xiàn)圈，以 DDQ 型作為能量拾取線(xiàn)圈，組成了電磁耦合機(jī)構(gòu)。相對(duì)于圖 1-3(a)所示的單線(xiàn)圈型電磁耦合機(jī)構(gòu)，改進(jìn)的電磁耦合機(jī)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(xiàn)圈繞線(xiàn)的用線(xiàn)量，ZaheerA.提出了一種 BPP 型線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)(圖 1-3 (d))替代 DDQ 型線(xiàn)圈作為拾取線(xiàn)圈，減少了1/4 的用線(xiàn)量[42-43]。目前在靜止式電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電領(lǐng)域，DD(DDQ)型電磁耦合機(jī)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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