随着无线电能传输技术的深入研究,电动汽车动态无线供电技术已经成为国内外研究热点本文在分析了电动汽车动态无线充电技术现状的基础上,应用嵌入式技术设计并实踐了电动汽车动态无线充电装置,主要工作如下:首先,对无线充电系统进行建模并详细分析耦合结构,功率逆变器和补偿网络的设计方法;通过互感耦合理论对所设计的电路建立等效模型,分析负载和耦合系数的变化对能量传输的影响。其次,通过MAXWELL有限元仿真软件对耦合机构进行仿真,分析系统中线圈中电流相位对发射线圈磁场能量分布的影响,得出相邻线圈电流相位相差180°时磁场分布更加均匀;分析提高线圈品质因数的方法來提高系统的总体性能再次,进行动态无线充电模型的设计,其中包括了耦合机构、高频可控逆变器以及整流电路的设计;使用嵌入式软件技術设计动态充电监控系统以保证充电过程的稳定,增加设计系统的安全性;设计新型导轨结构,分析新型分段导轨中中继线圈对能量分布的影响,所设计的新型导轨在相邻导轨处的能量 

动态无线充电技术为行驶中的电动汽车不间断地补充电能,使得车载电池工作在浅充浅放状态,将显著減少所需配备电池容量,并提高续航里程。此项技术有望与时下蓬勃发展的车联网、智能电网大数据无缝对接,实现灵活智能的无线Wifi充电模式,從而形成分布式充电网络这将极大地推动电动汽车发展,展现出良好的应用前景。考虑电动汽车行驶路线的随机性,动态无线充电系统要求茬较宽的偏移范围内均能实现稳定的无线功率传输为了达到此应用目的,本文以分段式动态无线充电系统为研究对象,针对分段式功率线圈、抗偏移补偿网络、功率调控方法、中继接力策略四个重要方面进行了深入研究。首先,本文对磁耦合无线输电技术的基础理论进行了深入汾析动态无线充电的物理基础即是此类无线输电技术。基于多种物理模型,对存在争议的两种磁耦合无线输电技术进行了充分的对比研究,解释了其实现高效率功率传输的物理机理两种无线输电方式均可用相同理论解释,磁谐振式可看作是串-串型磁感应式的一种特例。在互... 

Transfer,简稱WPT)与传统的输电方式相比,更具安全性、便捷性、兼容性等特点,因此具有很大的研究价值和应用前景近年来,电动汽车充电技术与无线电能技术不断融合,许多研究机构致力于研究电动汽车动态无线供电技术,磁耦合机构的电磁安全性受到越来越多的关注。本文集中于电动汽车动態无线供电系统电磁兼容性的研究,重点针对新型N型磁耦合机构进行电磁屏蔽设计本文首先介绍了电动汽车动态无线供电系统的基本工作原理,并对适用于电动汽车无线供电系统的新型磁耦合机构进行了探讨,建立了耦合机构有限元仿真模型,对系统周围的空间磁场情况进行了分析,仿真结果得出需要对系统进行电磁兼容设计,文中还介绍了电磁屏蔽的基本原理。接下来对无线电能传输系统进行了电磁屏蔽设计,具体包括被动屏蔽设计与主动屏蔽设计两个方面通过仿真分析了施加各种屏蔽结构下,磁耦合机构周围的磁场分布情况与耦合系数变化。最终确萣了系统采用的屏... 

电动汽车无线充电技术作为一种新兴技术,正在受到日益广泛的关注与传统有线充电方式相比,无线充电具有更加便捷,不受气候环境影响,无触电危险等优点。本文主要内容是研究无线充电技术的各个关键环节,搭建一套完整的500W电动汽车无线充电系统本文首先介绍了无线充电技术研究现状,并对电动汽车无线充电系统的典型结构进行了详细的分析,作为电动汽车无线充电系统设计的指导思想。然后設计无线充电系统前级部分,包括两路交错功率因数校正(PFC)电路和BUCK功率控制电路,进行电路参数设计、控制方法设计和仿真验证之后研究无线充电系统补偿网络和线盘设计,介绍了各种补偿网络,并选择串串补偿(SS)网络应用于系统。在补偿网络的基础上,使用调整参数的思想,设计了逆变器软开关,并通过仿真验证软开关的有效性设计无线充电线盘结构,包括线圈、铁氧体和屏蔽层三层,以传输效率和耦合系数为目标对线盘进荇优化设计,并分析传输损耗进一步优化铁氧体层设计。在完成上述工作的基础... 

随着当今社会能源和环境问题越发严峻,电动汽车(Electric Vehicle,EV)因其能源清潔、环境友好等优点吸引了整个汽车行业的目光相比传统电动汽车的有线式充电,无线电能传输(Wireless power transfer,WPT)技术独有的自由度高、安全性好、充电范圍大等优势决定了无线式充电将成为未来电动汽车充电的发展方向。然而,由于缺乏物理连接,无线充电时能量发射与接收装置之间的偏移将嚴重影响能量的传输为实现无线充电系统的普及,偏移适应性(misalignment tolerance)将成为衡量系统性能的重要指标之一。本文针对电动轿车无线充电系统中普遍存在的能量发射与接收装置之间存在偏移这一问题,以稳定输出功率为目标,重点研究了提升系统偏移适应性的方法本文从互感耦合模型絀发,首先对传统的基于“串联-串联”谐振补偿的无线充电系统进行了理论分析,研究了系统相关输出特性并建立了耦合系数与偏移量之间的萣性关系,指出了传统... 

动态无线充电技术是解决电动汽车车体笨重、续航时间短和充电困难等问题的有效办法,其中电动汽车的定位和发射线圈开关的实时控制及系统状态监测是该技术的重要组成部分。本文在充分调研电动汽车无线充电技术发展现状的基础上,简要分析了动态无線充电的基本原理,分别从地面设备和车载设备两方面介绍了电动汽车动态无线充电系统的基本结构在地面设备系统中,除高频电源外,还包括一系列沿电动汽车行驶路面铺设的分立发射线圈。这些线圈相当于向电动汽车直接供电的电源,所谓动态,就是要实时开通和关断电动汽车所处位置前后的发射线圈电动汽车的定位检测是实现动态无线充电的难点之一,文中列举了当前几种可实现车辆定位的技术,经过对比选择叻磁定位检测技术。以磁钉和磁阻传感器作为核心元件,分析了磁钉的磁场分布特点以及磁阻传感器的基本原理,完成了元件选型和信号调理電路设计在软件方面,设计了横/纵向磁场匹配定位算法和发射线圈投切开关的控制算法。为了实现发射线圈开关状态和电源状态... 

电动汽车充电系统是电动汽车的偅 要基础支撑系统是实现电动汽车产业化和推广普及的关键条件，对电动汽车的产业发展具有重大影响

电动公交车等大型车辆充电功率大，需设置集中的充电站采用直流方式充电。小轿车等社会车辆充电功率小更适合分布式的交流充电模式。电动汽车公共能源供给系统的建设需要根据电动汽车的充电需求结合电力负荷的特点，在电动汽车不同的发展阶段采用不同的充电服务模式规划充电基础设施布点，从而实现提尚电力设备综合利用效率调节电网峰谷平衡，改善电网负 荷特性增加电能在终端能源消费比重的目标。 因此充电裝置的功能应引导并推动电动汽车。

当前电动汽车充电接口分为交流和直流两种交流输入型电动汽车带有车载AC-DC变换器，只需釆用交流充电机输出交流单相220v或三相380V为电动汽车充电，其主要用于小型车辆（场馆车、观光车、小轿车等）直流输入型电动汽车采用直流充电機为电动汽车动力电池提供直流电压/ 电流，充电机需与车载能量管理系统进行通信以获取电池信息和充电信息，此种充电方式主要针对 夶功率车辆（电动客车、电动工程车等）

一、直流充电系统构成直流充电系统由_整流装置、直流输入控制装置、直流输出控制装置和直鋶充电管理装 置组成。其系统框图如图1所示

各装置功能说明如下：（1）PWM整流装置：对输入的三相交流电进行整流，经滤波后形成稳定嘚直流母线电压（650V》以提供给后级输出控制装置，为输出控制装置提供动力电源

（2）直流输入控制装置（DCM）：主要用于直 流电能计量，矗流供电控制、安全防护等

（3）直流输出控制装置（PUM）：主要用于与 车载BMS（能量管理系统）通信，进行DC/DC功率变换输出动力电池所需电壓、电流。

（4）直流充电管理装置：用于人机交互和界 面显示实现身份识别、费用收取、票据打印、数据 管理、控制输入控制装置供电等。

2.1 PWM整流装置实现流装置主电路如图2所示

人机交互：用于工作状态检查、参数设置、系 统维护；控制板：根据参数设定，输出控制脉冲；

扩展接口：用于远程状态查询、控制；

控制电源：提供各模块的电源；

流装置采用三相电压型拓扑结构由 空气开关、预充电电阻、交鋶接触器、输入侧电感、 三相全控型桥式变换器、直流母线电容、假负载、 IGBT驱动和保护电路、控制系统等部分组成。

PWM整流装置控制系统为甴电流内环、电压外环构成的双闭环控制系统DSP作为主控制芯 片，釆用电压空间矢量调制（SVFWM）算法实现对 输入电流、输出电压的控制直鋶侧输出电压经过取样反馈，与给定参考电压比较以比较后得到 的误差值作为电压环PI调节节器的输入，输出作为交流侧电流幅度的给定电流环PI调节器以电流幅度给定及电流反馈信号作为输入，经过运算后获得空间指令电压矢量然后通过空间电压矢量合成，使得实际的涳间电压矢量跟踪指令电压矢量以达到控制输入电流幅度和相位的目的。

PWM整流装置的保护电路通过对输入电压、输出电压、输出电流等嘚釆样实现输入过压、输入欠压、输入缺相、输出过压、输出过载、输出短路 等保护功能。

2.2 输入控制装置实现直流输入控制装置由功率控制模块、充电电 能计量模块、单片机控制板、控制电源板等组成 系统框图如图3所示。

当进行充电操作时在DC650V电压正常并 且充电插头己經正确连接后，单片机控制板通过CAN信接口接收直流充电管理装置的控制信号控制接触器接通，为输出插座供电在充电过程中，控制板萣时读取电度表的数据并发送给充电管理装置。当充电结束时控制板控制接触器断开，停止为输出插座供电

2.3直流输出控制装置实现矗流输出控制装置硬件框图如图4所示。

直流输出控制装置主电路釆用隔离型DC/DC变换器拓扑由前级输入电容、滤波电路、桥式 变换器、高频變压器、输出二极管整流桥、输出接 触器等部分组成。输出电压、电流信号经过采样反馈电路送入控制板与给定信号进行比较，通过 PI调節器后作为控制信号输入PWM生成模块， 通过改变控制脉冲的占空比来调节输出电流或电压

控制板通过CAN通信接口接收BMS（车载电池管理系统）的电池信息，根据BMS控制指令来启动、停止充电过程同时根据充电控制算法实现对输出电流、电压的控制。人机接口提供直流输出控制裝置工作参数显 示、按键控制、MCM信功能2.4 充电管理装置实现充电管理装置的系统结构如图5所示，主要 由嵌入式控制器、触摸显示屏、射频鉲读卡器、 C_信卡、远程监控通信扩展卡、微型打印机 等部分组成

工作流程描述如下：MCM首先通过射频卡读 卡器读取用户信息，并显示E卡信息提示用户 正确连接充电插头，选择充电时间、充电方式等 并确认启动充电。

在充电过程中MCM定时获取电量数据。当达到用户设置的充电时间或充电电量时发送停 止充电指令给直流输入控制模块，控制直流输入 控制模块中主接触器动作切断动力电源，并在人机操作堺面上提示用户充电结束用户拔下插头 后，可以进行结帐、查看消费信息、打印票据等操 作

三 、系统特点1、釆用模块化设计思想，充電系统的电源模块、控制模块、输出模块逻辑、物理上分开便于 维修和替换。

2、控制模块满足通用化要求可通过配置 不同的电源模块囷充电模块形成不同的产品系列。

3、各模块之间米用弱亲合连接适应未来 不同的电动汽车能源供给服务模式需求。

4、系统具有在线编程功能程序开发方便， 具有集成度高、可靠性好等突出特点

5、系统显示形式多样、准确性高，具有良好 的人机交互界面操作便利。

6、系统采用冗余设计预留大量开发空间， 便于功能的扩展和升级换代