基于無線電能傳輸?shù)碾妱?dòng)汽車動(dòng)態(tài)無線充電技術(shù)

基于無線電能傳輸?shù)碾妱?dòng)汽車動(dòng)態(tài)無線充電技術(shù)

為電動(dòng)汽車建立先進(jìn)的充電基礎(chǔ)設(shè)施是提高電動(dòng)汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)關(guān)鍵因素。與靜態(tài)無線充電（SWC）相同，動(dòng)態(tài)無線充電（DWC）也具有較高的安全性和可靠性。此外，DWC所需要的充電電能直接來源于電動(dòng)汽車行駛的道路，因而解決了電動(dòng)汽車充電時(shí)間較長的問題，并能夠消除車載鋰電池成本、尺寸和質(zhì)量的限制。

實(shí)現(xiàn)DWC主要利用了無線電能傳輸（WPT）技術(shù)，常用的WPT形式包含感應(yīng)式、諧振式和微波式3種。感應(yīng)式為松散耦合結(jié)構(gòu)，類似于可分離變壓器實(shí)現(xiàn)電能傳輸，傳輸距離較短。諧振式則利用高頻交變磁場(chǎng)的共振耦合原理實(shí)現(xiàn)電能傳輸。微波式屬于遠(yuǎn)場(chǎng)輻射型電能傳輸方式，效率較低。因而，考慮電動(dòng)汽車的使用環(huán)境，WPT形式采用諧振式。

諧振式WPT在進(jìn)行電能傳輸時(shí)，主要利用具有相同自諧振頻率的兩個(gè)線圈通過高頻交變磁場(chǎng)傳輸電能，而頻率不同的部件基本不受磁場(chǎng)影響。整個(gè)過程是電網(wǎng)電能通過整流濾波和高頻逆變后產(chǎn)生高頻交流電，在經(jīng)功率放大電路和阻抗匹配電路輸送至發(fā)射線圈。當(dāng)發(fā)射線圈的自諧振頻率與諧振式WPT的系統(tǒng)頻率相同時(shí)，將產(chǎn)生強(qiáng)度最強(qiáng)的高頻交變磁場(chǎng)。此時(shí)，具有相同自諧振頻率的接收線圈則通過磁場(chǎng)產(chǎn)生較強(qiáng)的耦合，實(shí)現(xiàn)電能傳輸。接收線圈對(duì)接收到的電能進(jìn)行整流濾波和低頻逆變后為車載電池進(jìn)行充電。

所設(shè)計(jì)的諧振式WPT在進(jìn)行電能傳輸時(shí)必須選擇專門的充電通道，只允許電動(dòng)汽車具有較小的橫向偏移量。要真正推廣諧振式WPT，還需要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電的精確定位。

刊名：IEEE Transactions on Industrial Electronics（英）

刊期：2016年第63期

作者：Buja G

編譯：王祥