基于无线电能传输的电动汽车动态无线充电技术

基于无线电能传输的电动汽车动态无线充电技术

为电动汽车建立先进的充电基础设施是提高电动汽车市场竞争力的一个关键因素。与静态无线充电（SWC）相同，动态无线充电（DWC）也具有较高的安全性和可靠性。此外，DWC所需要的充电电能直接来源于电动汽车行驶的道路，因而解决了电动汽车充电时间较长的问题，并能够消除车载锂电池成本、尺寸和质量的限制。

实现DWC主要利用了无线电能传输（WPT）技术，常用的WPT形式包含感应式、谐振式和微波式3种。感应式为松散耦合结构，类似于可分离变压器实现电能传输，传输距离较短。谐振式则利用高频交变磁场的共振耦合原理实现电能传输。微波式属于远场辐射型电能传输方式，效率较低。因而，考虑电动汽车的使用环境，WPT形式采用谐振式。

谐振式WPT在进行电能传输时，主要利用具有相同自谐振频率的两个线圈通过高频交变磁场传输电能，而频率不同的部件基本不受磁场影响。整个过程是电网电能通过整流滤波和高频逆变后产生高频交流电，在经功率放大电路和阻抗匹配电路输送至发射线圈。当发射线圈的自谐振频率与谐振式WPT的系统频率相同时，将产生强度最强的高频交变磁场。此时，具有相同自谐振频率的接收线圈则通过磁场产生较强的耦合，实现电能传输。接收线圈对接收到的电能进行整流滤波和低频逆变后为车载电池进行充电。

所设计的谐振式WPT在进行电能传输时必须选择专门的充电通道，只允许电动汽车具有较小的横向偏移量。要真正推广谐振式WPT，还需要实现电动汽车充电的精确定位。

刊名：IEEE Transactions on Industrial Electronics（英）

刊期：2016年第63期

作者：Buja G

编译：王祥