電動(dòng)汽車靜態(tài)無線充電的關(guān)鍵技術(shù)和急需解決的科研問題
為促進(jìn)節(jié)能減排、減少汽車尾氣排放、防治大氣污染,電動(dòng)汽車(Electric Vehicles, EV)成為了世界各國大力推廣的新型交通工具,但由于電池容量的限制,導(dǎo)致電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短,充電問題一直是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的主要瓶頸問題之一。隨著無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展,基于磁場(chǎng)耦合式電動(dòng)汽車靜態(tài)無線充電技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注,相比于傳統(tǒng)的有線充電系統(tǒng),無線充電系統(tǒng)沒有電氣連接,具有操作方便、維護(hù)成本低、防水防塵、可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)充電過程等優(yōu)點(diǎn)。典型的電動(dòng)汽車靜態(tài)無線充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括電力電子變換器、原邊補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射線圈、接收線圈、副邊補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、高頻整流濾波電路和電池負(fù)載等部分。近年來,國內(nèi)外學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)對(duì)基于磁場(chǎng)耦合式的電動(dòng)汽車靜態(tài)無線充電技術(shù)已開展了大量的研究。然而,隨著研究的深入,仍有許多關(guān)鍵問題需要解決,如系統(tǒng)抗偏移能力、對(duì)環(huán)境的敏感度問題、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及穩(wěn)定性控制等。目前電動(dòng)汽車靜態(tài)無線充電技術(shù)的研究正處在攻堅(jiān)克難的階段,仍需進(jìn)一步完善和應(yīng)用現(xiàn)有理論,乃至原理上的創(chuàng)新與突破。綜合國內(nèi)外電動(dòng)汽車靜態(tài)無線充電技術(shù)的研究現(xiàn)狀,可以看出,該項(xiàng)技術(shù)在各方面都已經(jīng)得到了較為充分的研究,但仍有不少問題尚待解決。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)系統(tǒng)的抗偏移能力如何提升系統(tǒng)抗偏移能力,一直是電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的研究熱點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,受用戶停車位置的影響,系統(tǒng)原、副邊線圈的相對(duì)位置會(huì)在一定范圍內(nèi)變化,造成耦合系數(shù)的變化,這就要求系統(tǒng)必須具備較強(qiáng)的抗偏移能力。目前主要是通過磁耦合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)或系統(tǒng)閉環(huán)控制等方式提高系統(tǒng)的抗偏移能力,但這些技術(shù)層面上的方式改善效果有限,因此,有必要從機(jī)理上尋求突破。近年來提出的基于宇稱-時(shí)間對(duì)稱(Parity-Time Symmetry, PTS)原理的無線電能傳輸技術(shù)能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒定的輸出功率和效率,而與耦合系數(shù)無關(guān),另外基于分?jǐn)?shù)階電路的無線電能傳輸技術(shù)也展示了優(yōu)良的特性,將這些新型的無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)汽車無線充電上,有望進(jìn)一步提升系統(tǒng)的抗偏移能力。
2024-04-15
查看詳情
