路面材料磁化对无线电能传输的能量损失效应研究

无线充电路面是将无线电能传输技术与路面结构相结合的一种新型智能路面，可使路面同时满足行驶功能和无线充电功能。设计实用的无线充电路面，需要将传输装置埋设于路面材料中，如水泥混凝土和沥青混凝土材料。无线电能传输是路面中的原边线圈和电动汽车上的副边线圈经感应耦合谐振完成的。现有无线电能传输过程都是在空气中进行的，当传输过程需要穿过路面材料时，空间介质的电磁特性对无线电能传输所产生的影响需要探究。为此，选取AC-13型沥青混凝土和C30普通硅酸盐水泥混凝土，研究分析2种路面材料的磁化性能以及对感应耦合谐振电路的能量损失效应。首先通过振动样品磁强计，对2种路面材料组成成分的磁化性能进行定量分析，接着采用LCR测试仪测量其感应耦合系数，最后搭建87 kHz的无线电能传输系统来研究能量损失效应。研究结果表明：沥青混凝土和水泥混凝土组成成分的磁化性能差异较大，水泥混凝土可视为连续的磁性介质，而沥青混凝土不连续；2种路面材料在感应耦合谐振电路中会降低感应耦合系数，且材料的磁化会使无线电能传输系统的谐振电路失谐，导致原边功率下降12.7%和14.2%，并造成能量损失；经调节谐振状态后发现，电路的谐振频率向低偏离；为了降低无线充电路面的能量损失，在设计过程中应将路面材料的磁化作为关键因素来考虑。