電動汽車諧振式動態(tài)無線供充電裝置設計說明書(完整版)
【正文】 12 所示。因此定義一個負載阻尼系數(shù) QL=ωL/R，當 QL過低時，開關管的漏極電壓會在關斷時刻還沒下降到零，從而會出現(xiàn)大電流和大電壓的情況，從而燒壞開關管；當 QL過高時，由于負載網(wǎng)絡是一個二階的系統(tǒng)，會使開關管的漏極電壓下擺到負值，從而可能會造成開關管反向擊穿。 (b)諧振 . 2）諧振線圈諧振頻率的確定 諧振線圈諧振頻率的確定目前還沒有有效的解析方法來確定 ，有限元分析 則 提供了很好的方法。 解得負載電壓 VL與電源電壓 VS比值為 ： 2 3 2 3222 3 2 3 2 3LLSjω k L L RVV Z Z ω k L L? ? (3) 則兩諧振線圈模型的 S21 與耦合系數(shù) k、頻率 f 之間的關系如圖 5 所示。其基本工作原理為：系統(tǒng)從電網(wǎng)吸收電能，經(jīng)整流濾波和高頻逆變后產(chǎn)生高頻交流電，再經(jīng)功率放大電路和阻抗匹配電路送至發(fā)射線圈，當發(fā)射線圈的自諧振頻率與系統(tǒng)頻率相同時，發(fā)射線圈的電流最大，產(chǎn)生的磁場最強；此時接收線圈若有相同的自諧振頻率，則會通過磁場產(chǎn)生很強的耦合，從而實現(xiàn)電能的高效傳輸。 聯(lián)系人：黃潤鴻 ， 手機： 15017527247， Email： 1. 研制背景及意義 電動汽車可以很好的解決機動車污染排放和能源短缺問題，符合國家節(jié)能減排的政策需求，因此受到了很多國家和政府的鼓勵和支持。整個系統(tǒng) 主要發(fā)射部分和接收部分，其中發(fā)射部分由 工頻交流輸入、整流濾波、高頻逆變及功率放大、電能發(fā)射線圈 等模塊組成；接收部分由 電能接收線圈、整流穩(wěn)壓模塊、電池 /電動機等部分。其中感應式無線充電技術在上個世紀 70 年代就已經(jīng)出現(xiàn)，最早應用在電動牙刷充電上，最近 20 多年已經(jīng)在電動汽車（主要包括轎車和公共汽車）領域得到了實驗和應用，其充電功率和效率都比較高，其缺點是需要精確對位，傳輸距離小，一般在厘米級別 [34]；輻射式無線充電主要包括微波和激光兩種形式，但其頻率很高，一般在 GHz 以上，容易對人體和生物產(chǎn)生危害，而且電能發(fā)射和接收難度很大，電能傳輸效率很低 [5]；諧振式無線充電技術在 2021 年由 MIT 的學者提出 [6]，它是一種新型的無線電能傳輸技術，具有傳輸距離遠（一般可達幾米），效率相對較高，頻率一般為幾 MHz，對人 體沒有輻射危害，空間自由度大等優(yōu)點。 本作品以兩諧振線圈系統(tǒng)為模型，分析諧振耦合無線電能傳輸?shù)幕驹怼? kS21f / H z過耦合臨界耦合欠耦合 圖 5. 兩諧振線圈 的 S21 曲線圖 電磁場仿真 1）諧振與非諧振的比較 仿真結(jié)果如圖 6 所示。 L0為大電感，為負載網(wǎng)絡提供恒流； C0為包括 MOS 管的結(jié)電容和外加電容，輔助實現(xiàn)諧振，使 MOS 管零電壓開通；C、 L 和 R 構(gòu)成諧振負載網(wǎng)絡。印制電路板線圈實物如圖 11 所示 。 電動汽車模型的電池已經(jīng)拆除并放置在旁邊。 本設計方案具體的節(jié)能減排效果為： 1）省去了更換電池的成本：以目前市場的鎳氫電池成本為 5 萬、電動汽車為 500 萬輛，備用電池為 20%為例，可以省去 500 億在電池上的投資。 。 2）無線充電有利于電網(wǎng)的調(diào)度，實現(xiàn)與電網(wǎng)的智能化互動。 高 頻 逆 變 器D C 電 源發(fā) 射 線 圈接 收 線 圈整 流 穩(wěn) 壓 電 路模 型 車 圖 13. 作品實物圖 3. 創(chuàng)新點及應用 針對電動汽車有線充電存在的種種不足如：電能安全、雨水電擊；充電站、插座、電纜易于損壞、被偷等；換電站占用大量空間、影響視線等問題。 整流穩(wěn)壓電路設計 由于在動態(tài)充電過程中接收線圈的電壓波動較大，因此應選用較寬范圍的穩(wěn)壓模塊，本裝置中采用美國國家半導體公司（ NI）生產(chǎn)的穩(wěn)壓器 ，該芯片輸入電壓范圍較大（ 8V42V），輸出穩(wěn)壓 ，輸入電流最大可達 3A。 Ug sUT( UC 0)ITUCt0t1t2t3 圖 9. E 類 高頻逆變器 工作模態(tài) 2）參數(shù)設計 開關管 T 從關斷到開通的過程中，它的漏極電壓會隨著電容 C0和負
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