電動(dòng)汽車(chē)諧振式動(dòng)態(tài)無(wú)線供充電裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 線圈之間的高頻電磁場(chǎng)進(jìn)行了仿真 ；通過(guò)前面的理論分析和仿真，設(shè)置最佳參數(shù)，制作出了一個(gè)電動(dòng)小車(chē)的諧振式無(wú)線供電裝置，小車(chē)可以在沒(méi)有外部電池供電的情況正常轉(zhuǎn)動(dòng)，從而證明本設(shè)計(jì)是可行的。電動(dòng)汽車(chē)諧振式動(dòng)態(tài)無(wú)線 供 /充 電裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)者：黃潤(rùn)鴻，王振亞， 周麗萍， 芮強(qiáng)， 詹玉香， 鄭浩，周文棟 指導(dǎo)老師：張波 教授 （華南理工大學(xué)電力學(xué)院 、電信學(xué)院 ，廣州 510640） 通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一套 電動(dòng)汽車(chē)諧振式動(dòng)態(tài)無(wú)線 供 /充電裝置， 如圖 1（ a） 和 （ b） 所示，其主要目的是為了克服現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航能力差，充電時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，通過(guò) 利用諧振式無(wú)線電能傳輸技術(shù) 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車(chē) 無(wú)線充電 ， 特別是動(dòng)態(tài)充電，即一邊行駛一邊充電，可以有效降低電池容量，節(jié)省用戶(hù)充電時(shí)間；另外這種無(wú)線充電裝置的發(fā)射部分一般埋在地面以下，節(jié)省道路空間，并且安全可靠，可以節(jié)省維護(hù)成本。 通常 發(fā)射部分一般置于地面以下，接收部分一般集成在電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)，如圖 2 所示。 針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)有線充電存在的種種弊端，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)可以有效地解決上述問(wèn)題。 將諧振式無(wú)線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線充電中，可以實(shí)現(xiàn)電能高效、清潔、安全、便捷的利用，示意圖如圖 1 所示；另外諧振式 無(wú)線電能傳輸 對(duì)空間位置不敏感，在一定范圍內(nèi)可以較為穩(wěn)定為系統(tǒng)供電，因此在理論上講，通過(guò)設(shè)置多個(gè)充電裝置，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)態(tài)充電（在線充電 onlinecharge） [7]。同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。 完整的兩諧振線圈模型如圖 4 所示。在過(guò)耦合區(qū)域， S21會(huì)出現(xiàn)頻率分裂現(xiàn)象，過(guò)了臨界耦合區(qū)域， S21 隨著 k 的減小而指數(shù)衰減。當(dāng)無(wú)線發(fā)射線圈和接收線圈處于非諧振狀態(tài)時(shí)，由磁場(chǎng)分布可以看出，發(fā)射線圈的能量基本不能傳輸?shù)浇邮站€圈；而當(dāng)發(fā)射線圈和接收線圈處于諧振狀態(tài)時(shí)，傳輸效率可以達(dá)到很高，這與直觀的概念 相 符合，即共振能夠高效的傳輸能量。此方法可為本作品線圈的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，避免通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法反復(fù)測(cè)量和設(shè)計(jì)造成時(shí)間的浪費(fèi)。 0 .0 0 2 .5 0 5 .0 0 7 .5 0 1 0 .0 0 1 2 .5 0 1 5 .0 0 1 7 .5 0 2 0 .0 0F re q [M H z ]1 1 0 .0 01 0 5 .0 01 0 0 .0 09 5 .0 09 0 .0 08 5 .0 08 0 .0 07 5 .0 07 0 .0 0dB(S(p1,p2))H F S S D e s i g n 1X Y P lo t 1 ANSOFTC u r v e In f od B ( S ( p 1 , p 2 ) )S e t u p 1 : S w e e pRCLC0L0TVi n 圖 8. E 類(lèi) 高頻逆變器 該變換器在穩(wěn)態(tài)下工作時(shí)，其工作模態(tài)可以分為四個(gè)階段，如圖 9 所示。 表 1 高頻逆變器參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 參數(shù) 數(shù)值 Vin 12V L L0 128μH C C0 R 7Ω 線圈 形狀 設(shè)計(jì) 無(wú)線充電當(dāng)中最常用的有兩種線圈，一種是平面盤(pán)式的，一種是空間螺旋式的，如圖 10所示。 圖 11. 印制電路板線圈 用精密阻抗分析儀測(cè)得線圈內(nèi)阻為 ，自諧振頻率為 25MHz，考慮到系統(tǒng)頻率為 1MHz,因此在線圈一端串聯(lián)一陶瓷電容，將其諧振頻率調(diào)到 1MHz 左右。 根據(jù) 以上各個(gè)模塊的參數(shù)分析 ，設(shè)計(jì)制作的電動(dòng)小汽車(chē)無(wú)線充電裝置可以正常工作，作品實(shí)物照片如圖 13 所示 。 電動(dòng)汽車(chē)的工作狀態(tài)見(jiàn)附件的視頻。 3） 降低了各種成本 由于充電裝置固定于地面以下，沒(méi)有凸起的充電站，不影響道路視線，節(jié)省了空間；無(wú)積塵和接觸損耗，無(wú)機(jī)械磨損，沒(méi)有相應(yīng)的維護(hù)問(wèn)題，節(jié)省了人力成本；另外動(dòng)態(tài)諧振式無(wú)線充電，可以使電動(dòng)汽車(chē)一邊行駛一邊充電，這樣可以使用較小電池容量，減輕了車(chē)體的重量以及電池成本。而且現(xiàn)在電池的標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有統(tǒng)一，額外的投資將會(huì)超過(guò)這個(gè)數(shù)。以廣州將建 200 個(gè)充電樁為例，每個(gè)站需要 5 個(gè)人，人均月 薪 4000 元，一年需要 480
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