基于自適應(yīng)機(jī)器人的電動(dòng)汽車無線功率傳輸

電動(dòng)汽車在無線充電時(shí)，由于接收線圈和發(fā)射線圈之間有空氣間隙，大量磁通泄露。因此它的充電效率相比于變壓器和電機(jī)這種感應(yīng)能量耦合的傳輸方式要低得多。目前電動(dòng)汽車在無線電力傳輸領(lǐng)域最大的挑戰(zhàn)是充電時(shí)間和電力傳輸效率。研究為了解決這兩個(gè)問題提出了變壓器感應(yīng)概念和自適應(yīng)機(jī)器人技術(shù)。

研究在車輛底盤上裝備一個(gè)具有幾個(gè)傳感器的自動(dòng)機(jī)器人手臂，并且機(jī)器手?jǐn)y帶一個(gè)接收線圈。當(dāng)車輛停靠在一個(gè)具有無線功率發(fā)射器的停車位時(shí)，控制器通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法計(jì)算出機(jī)器手臂的三個(gè)自由度，機(jī)器人接受控制信號(hào)將接收線圈自動(dòng)定位在發(fā)射中心上方的最佳位置上，使電力傳輸效率最高。當(dāng)車輛行駛在裝有無線電力傳輸系統(tǒng)的道路上時(shí)，為了達(dá)到最大充電效率，自適應(yīng)機(jī)器人采用了一種基于極值求法的先進(jìn)數(shù)學(xué)自適應(yīng)算法，自動(dòng)計(jì)算出最高電力傳輸效率路線，并將路線發(fā)送給駕駛?cè)恕３酥猓瑸榱俗畲蟪潭缺３殖潆婎l率，減少充電時(shí)間，研究在功率轉(zhuǎn)換器中使用了碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。通過這種方法，上述問題和大的不透氣間隙及相應(yīng)的電磁干擾問題被較好的解決，同時(shí)充電時(shí)間顯著減少。

圖1 應(yīng)用于無線電力傳輸?shù)淖赃m應(yīng)機(jī)器人機(jī)器安裝位置

研究通過有限元進(jìn)行物理建模實(shí)現(xiàn)機(jī)器人設(shè)計(jì)最優(yōu)特性，同時(shí)結(jié)合MATLAB實(shí)現(xiàn)電路仿真，結(jié)果表明相比于無機(jī)器人狀態(tài)電力傳輸效率顯著提升。