电动汽车无线供电系统电能发射线圈设计与切换控制

针对采用级联式发射线圈的电动汽车无线供电系统中线圈切换时存在的互感急剧下降及汽车位置检测困难的问题,提出了一种对嵌式电能发射线圈,并根据互感稳恒原则及其计算方法,给出了对嵌式电能发射线圈主要参数的设计方法,提出了一种双线圈式车体位置检测传感器,给出了传感器的尺寸参数设计方法及电能传输系统对传感器的干扰抑制方法,阐述了级联式发射线圈的切换控制策略.基于Ansoft Maxwell平台、Matlab/Simulink平台和电动汽车ICPT无线供电系统实验平台分别对研究成果进行了仿真分析和实验验证,结果表明:实验实测互感值波动率约为8%,车载拾取电压波动率约为10%,对嵌式能量发射线圈能够有效地缓解ICPT无线供电电动车在切换过程中的互感下降问题;双线圈式车体位置检测系统能够有效地在40 kHz能量通道电磁场的干扰中拾取位置信号,表明该位置检测方案及切换控制策略的可行性.      

基于双闭环控制的三相PWM整流充电技术研究

随着环境污染和资源短缺问题日趋严重,电动汽车的研究备受人们的关注。而研究电动汽车中蓄电池充电装置及充电技术对于推动电动汽车产业发展具有一定的意义。传统的充电装置通常采用三相不可控整流器和DC-DC变换器组成,此类充电装置使得网侧谐波电流大且变换效率低。本文采用双闭环控制的三相PWM（脉宽调制）整流器作为充电装置,其中电流内环可提高网侧功率因素,电压外环可稳定输出的直流电压。为缩短蓄电池充电时间,电压外环参考电压设置为蓄电池浮充电压,使得充电电流的变化符合其充电接收曲线。最后在MATLAB／SIMULINK中搭建仿真模型,验证该控制策略的可行性。     

一种应用于电动汽车的新型耦合机构优化设计

针对电动汽车无线充电应用,提出了一种凹凸型磁耦合机构,在减小磁芯体积的情况下实现了更好的耦合特性,提高了系统功率传输能力. 基于有限元理论,利用COMSOL电磁场仿真软件,建立了凹凸型耦合机构的有限元仿真模型,针对线圈两端凸起磁芯高度、线圈两端凸起磁芯长度配比、磁芯长度、磁芯长度与宽度之间的约束关系以及磁芯厚度等主要结构参数从互感及耦合系数等角度分别进行了分析和优化设计,并讨论了磁芯变薄后的磁饱和特性. 通过仿真和实验测试结果验证了所设计耦合机构的可行性及在磁场分布及耦合特性方面的优势,使得系统的输出功率和效率相对原条状磁芯结构分别提高了37%和10%.      

电动汽车插补耦合无线充电技术的研究

为了解决电动汽车充电桩定点设置对电池续航能力的限制问题,提出了一种基于插补耦合技术的电动汽车无线充电方法.采用插补耦合技术驱动电机精准控制线圈定位,使充电线圈在有效充电距离内充电;充电模块根据电流反馈信号调整充电电流大小,按照浮充→恒流→二阶恒压过程快速充电;根据毕奥萨伐尔定律计算了线圈半径R和有效充电距离D;用MATLAB仿真验证了R、D的最佳取值.结果 表明:基于插补耦合技术的定位控制可确保充电线圈传输最大电能,既解决了定点充电的束缚,又提高了无线充电效率;多阶段快速充电过程消除了电流越变现象和续充对电池寿命的影响;当R=40 cm、D=10 cm时,穿过充电线圈的磁通量最大,为最佳设计方案.     

电动汽车动力蓄电池快速充电关键技术探究

以动力蓄电池为能源的电动汽车被认为是２１世纪的绿色工程，而快速充电技术是电动汽车推广的一个关键；本文深入分析了铅酸蓄电池的微观与宏观充电特性，在一个蓄电池的四阶动态模型的基础上。提出了一种能够按马斯定律对蓄电池快速无伤害充电的智能充电算法，并提出了模型的动态修正和充电电流在线实时调整的方法。     

车载镍氢电池管理系统电压采集方案的研究

电动汽车蓄电池组由多个蓄电池串联组成,电压的测量有一定困难。本文设计了一种电池管理硬件系统,并介绍几种基于隔离光耦的电压测量电路,设计出一种实用的测量电路。     

考虑动态效应的无线电能传输系统特性研究

为了改进无线供电系统中用电设备与供电系统在相对运动条件下的电能传输特性,提出一种改进动态电能传输性能的线圈结构.首先,基于电磁耦合原理建立无线电能的动态传输模型,再依据Newman公式精确分析动态传输系统的互感,进而研究线圈匝数、传输线圈间距、接收线圈运行速度对互感、传输功率和效率的影响.仿真结果表明:所应用的互感计算方法可以比较准确地计算线圈之间的互感;线圈匝数、传输线圈间距、接收线圈运行速度等的改变将会引起传输特性的大幅变化;传输线圈的合理布置能使系统在减小动态磁耦合传输成本的情况下获取较好的电能传输性能,为动态无线电能传输提供参考.     

电动汽车蓄电池内阻脉冲控制检测方法

为了利用电池内阻对电动汽车蓄电池健康状况进行判断和续驶里程进行计算,提出了两种蓄电池内阻在线检测脉冲控制法。采用光耦和变压器将检测电路和蓄电池隔离,微控制器输出脉冲串经过光耦控制蓄电池产生恒定电流信号,该信号在电池内阻上引起的电压信号通过变压器回传给微控制器,微控制器根据电流、电压和两者之间的相位差(脉冲控制法一)或者电压的变化量(脉冲控制法二)计算电池内阻。计算结果表明:利用脉冲控制法一和脉冲控制法二计算的12V铅酸电池内阻的误差分别在13%和11%左右,误差较小,因此,两种脉冲控制法适于电动汽车串联电池组的在线内阻检测。     

航天用蓄电池充电调节器的控制系统设计

提出了基于Superbuck电路拓扑的航天用电源控制器（Power Conditioning Unit,PCU）中蓄电池充电调节器（Battery Charge Regulator,BCR）的控制系统设计方法,简述了PCU的基本构成和控制区域划分基本原理,分析了BCR在PCU系统中的运行模式,根据其运行特点,对以4阶Su-perbuck电路为拓扑的BCR进行了建模,给出了占空比控制的多个变量的传递函数表达式,依此设计了三环并列控制的蓄电池充电调节器,并给出了BCR分别在恒压输出,恒流输出,自稳定输入母线工况下的仿真和实验结果,验证了设计的正确性.     

互感电路去耦问题的分析

在互感电路中，把互感电压用电流控制的电压源（ＣＣＶＳ）来表示，从而达到去耦的目的，为分析具有互感的正弦电流电路带来极大的方便，且简捷容易掌握。     

电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统的研制

课题研制的磷酸铁锂电池能量均衡系统,采用XE164和XC878作为主从机的控制核心,以LTC6802-1作为电池电压采集控制核心。开发了充电、放电以及静态的能量均衡控制算法,设计了基于电感储能的无损式均衡电路。样机实验结果表明,该均衡系统较好地实现了电池充电过程的能量均衡、电压监控与电池管理以及保护等功能,具有较高的均衡效率。     

Automatic wireless power supply system to autonomous underwater vehicles by means of electromagnetic coupler

With the aim of sending electric power to autonomous underwater vehicles （AUVs）, an automatic wireless power supply system by means of electromagnetic coupler was proposed. An equivalent circuit of the electromagnetic coupler with compensating capacitors was presented to analyze the performance of the system. The magnetizing inductance and leakage inductance, which are important for choosing compensating capacitors, were calculated by finite element analysis （FEA） methods. Then the voltage gain, power loss and system efficiency were analyzed to optimize the winding turns. Finally, a phase-shift full bridge zero-voltage-switching converter and an electromagnetic coupler were produced. The experimental results demonstrated that the proposed system has a high voltage gain with small variation and sufficient power feeding.     

Air Cored Rogowski Coil for Measurement of Partial Discharges

A Rogowski coil was designed to measure partial discharge (PD) signal with low currents and high frequency. The possibilities of obtaining better measurements of PDs were explored by changing the inductance, mutual inductance, resistance, and capacitance of the coil. The designed Rogowski coil was calibrated under square wave voltage and arbitrary sine wave voltage. Then, according to the parameters of the Rogowski coil, the effect of changing some of these variables was simulated using a bode plot. Compari...     

介观互感容感耦合双谐振电路的量子涨落

用正则量子化方法将介观互感容感耦合双谐振电路量子化.通过幺正变换将系统的哈密顿量对角化,给出体系的本征能谱.研究了压缩真空态的激发态、压缩真空态和真空态下回路中电荷和电流的量子涨落.结果表明,介观互感容感耦合双谐振电路中存在电荷和电流量子涨落,这种量子涨落不仅与电路器件的参数、激发量子数、压缩因子和压缩角有关,还与互感系数、耦合电容和耦合电感有关.     

电动汽车充电站的选址优化研究

电动汽车的充电系统是发展电动汽车的重要基础支撑系统,进行电动汽车充电站的选址优化研究对于电动汽车的推广具有重要意义。首先对影响电动汽车充电站的选址因素进行分析;在充分考虑电动汽车充电站建设原则的基础上,构建基于充电站运营费用和用户充电费用最小化的电动汽车充电站的选址模型;然后采用遗传算法对模型进行求解;最后通过算例对模型和算法进行验证。     

考虑回路因素的电动汽车最短路问题研究

电动汽车保有量迅速增长，但仍存在里程焦虑、充电设施缺乏等问题，导致驾驶员有时必须绕路才能给电动汽车充电. 基于电动汽车在长途出行过程中绕路充电产生的回路现象，对电动汽车最短路径问题进行深入探索. 对路网进行重构，考虑驾驶员在不同充电速度和排队情况下的充电站选择行为，构造寻求电动汽车最短路径的混合整数规划模型，使用成熟的商业规划软件求解. 为提高大型路网下的模型求解速度，基于动态规划的思想提出一种改进的标签设置算法，高效求解路网中存在回路时的电动汽车最短路径问题. 通过算例验证所提模型和算法的合理性及高效性.     

考虑服务水平的纯电动快速公交发车间隔优化研究

随着电动汽车被引入城市快速公交领域,由于其充换电等特殊的运营调度需求,在发车间隔计划等制定过程中传统方法不再适用.本文在综合考虑服务水平和车辆充电时间约束条件下,对纯电动快速公交(E-BRT)发车间隔优化进行了研究.根据分析服务水平指标项与车辆能耗的相关性,建立了面向能耗评估的服务水平评价体系;综合考虑服务水平和充电时间约束条件,以车辆运营能耗为目标函数,建立了发车间隔优化模型;基于金华市E-BRT1号线运营数据进行实例验证,结果表明,在满足相同服务水平情况下,本文提出的优化模型可以节约能耗6.21%.本文构建的纯电动快速公交发车间隔优化模型具有较强实用性,为企业在满足一定服务水平的基础上降低运营能耗提供了依据.