用于電動汽車動態(tài)充電的感應(yīng)無線電能傳輸技術(shù)

基于諧磁共振耦合原理的無線電能傳輸（WPT）技術(shù)能夠在不經(jīng)過電氣直接接觸的前提下，實現(xiàn)電能從電源到負荷的傳輸。將WPT技術(shù)應(yīng)用在電動汽車上能夠?qū)崿F(xiàn)其動態(tài)充電，這將有助于擴大電動汽車的續(xù)駛里程。

利用WPT技術(shù)實現(xiàn)動態(tài)充電的過程可以分為3個階段：①利用交流/直流（AC/DC）轉(zhuǎn)換器將電源產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再利用高頻逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，并將高頻交流電傳輸?shù)匠跫壘€圈中；②初級線圈在高頻交流電的作用下產(chǎn)生高頻交變磁場，基于諧磁共振耦合原理產(chǎn)生的高頻交變磁場將在次級線圈中產(chǎn)生高頻交流電；③對次級線圈產(chǎn)生的高頻交流電進行整流，并通過AC/DC轉(zhuǎn)換器將高頻交流電轉(zhuǎn)換為能夠?qū)囕d電池進行充電的直流電。為了改善充電效率，在第3階段的AC/DC轉(zhuǎn)換器后，電能通過直流/直流（DC/DC）升壓轉(zhuǎn)換器進行升壓，通過升高充電電壓來提高充電效率。

已經(jīng)開發(fā)出用于電動汽車動態(tài)充電的WPT系統(tǒng)包括：①韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）開發(fā)的“OLEV”系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用頻率60Hz的交流電最為充電電源，產(chǎn)生20kHz的高頻交變磁場，但充電功率較低；②美國猶他州立大學(xué)針對電動客車開發(fā)了可實現(xiàn)商業(yè)化的WPT系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)25kW的充電功率；③加拿大龐巴迪（Bombardier）公司同樣針對電動客車開發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)200kW充電功率的快速WPT系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)具有較高的充電功率，因此使得車載電池質(zhì)量大幅減輕，尺寸也得到大幅減小。除此之外，基于Matlab平臺還開發(fā)出了用于WPT系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的軟件COMSOL。

Mustapha Debbou et al. 2016 IEEE PELS Workshop on Emerging Technologies: Wireless Power Transfer (WoW),Knoxville 04-06 Oct. 2016.

編譯：李臣