无线充电技术研究及其在电动汽车充电中的应用

摘要

全球性的能源危机和环境污染推动了世界各国电动汽车行业的发展，越来越多的汽车厂商将重心放在电动汽车的研发和应用当中，电动汽车得到了飞速发展。但是受电池技术的限制，电动汽车每充满一次电所能行驶的距离有限，不适合于长途行驶，在很大程度上限制了电动汽车的发展。大量的电动汽车接入到电网中，必然给电网的稳定运行带来一定的冲击，因此有必要对电动汽车充电系统进行深入研究，使得大规模电动汽车接入电网同时不影响传统电网的正常功能，并且满足其充电需求。传统的充电设备为有线式充电，是由充电桩完成对电动汽车的供电功能。但是，充电桩占地面积大，且一个充电桩只能给一辆电动汽车充电，当其数量较多规模较大时，不一定能同时满足所有汽车的充电需求。
　　本文分析无线电能传输技术的原理，对动力电池的充放电特性进行研究，选择适合于电动汽车的无线充电原理，对无线充电系统的构架进行设计。
　　(1)对主流的三种无线电能传输技术展开理论分析。介绍电磁耦合式无线电能传输技术、共振式无线电能传输技术以及电波式无线电能传输技术原理，建立各种无线电能传输技术的等效电路模型，根据电路模型，用数学表达式对三种技术的电能传输效率和功率进行表示，研究各参数对效率和功率大小的影响。从各方面对三种技术进行比较。
　　(2)本章分析共振式无线充电技术原副线圈之间距离以及互感值对传输功率的影响，仿真分析电能传输效率与互感值的关系;分析各类型电动汽车充电需求，并且就无线电能技术应用于电动汽车充电中可行性以及应用价值进行研究。
　　(3)结合实际应用，给出电动汽车无线充电实现的系统需求。提出了静态无线充电系统架构，该系统由电能预处理、发送、接收、充电控制以及电池负载五个模块构成，分析各个模块的要求，并选择合适的电路结构，给出一对一静态无线充电系统的结构拓扑图。并且提出当电动汽车数量较多的时候可以结合一对多充电技术，对静态无向充电系统进行改进。此外，结合高速公路无线充电需求，分析动态无线充电系统，提出了高速公路动态无线充电系统构架，并且给出系统的工作过程。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究背景

1．2 电动汽车无线充电技术国内外发展现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究和应用现状

1．3 本文研究内容

第2章 无线电能传输技术原理分析

2．1 电磁感应式无线电能传输(ICPT)技术

2．1．1 ICPT系统结构

2．1．2 耦合器等效模型分析

2．2 磁场共振式无线电能传输技术

2．2．1 磁耦合共振式无线电能传输系统结构

2．2．2 磁场共振电力传输系统电路模型

2．3 电波式无线电能传输技术

2．4 无线电能传输技术对比

2．5 本章小结

第3章 无线充电技术应用于电动汽车充电可行性分析

3．1 共振式无线电能传输功率分析

3．2 电动汽车充电需求分析

3．2．1 公交车充电需求

3．2．2 出租车充电需求

3．2．3 公务用车需求分析

3．2．4 私家车需求分析

3．3 无线充电应用于电动汽车可行性以及价值分析

3．4 本章小结

第4章 无线充电系统方案设计

4．1 电动汽车无线充电系统特性

4．2 基本无线充电系统结构设计

4．2．1 总体结构设计

4．2．2 电能预处理模块

4．2．3 发射模块

4．2．4 接收模块和充电控制模块

4．2．5 系统基本工作过程以及软件设计

4．3 一对多无线充电系统

4．4 动态无线充电系统

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文主要工作及结论

5．2 未来研究展望

参考文献

致谢

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