电动汽车无线充电技术

电动汽车无线充电技术

电动汽车普通充电方式及优缺点

目前市面上对电动汽车充电主要有两种方式，一种是使用车载充电机，另一种是使用外置充电桩。这两种方式的区别是车载充电机可以接入220V的家用工频电，功率较小，可以进行慢速充电；而充电桩一般接入的是380V的三相电，功率较大，理论上可以实现快速充电。相同之处是他们都采用插入式连接器的方式进行充电。

电动汽车普遍采用的充电方式是利用充电粧或充电站通过导线与电网进行有线连接（即电缆连接），从电网获取电能为电动汽车进行常规充电、快速充电和换电，然而上述充电方式存在诸多弊端；①电池的充电需在人为情况下对插头进行插拔，存在安全隐患；

②充电全程均需人工操作，自动化程度低；

③在温度低、天气恶劣的条件下无法对电动汽车进行室外充电。

④插电容易产生火花、容易产生磨损、不容易维护、不够美观、不够灵活、不够安全

无线充电技术分类及特点

WPT技术主要分为三种：射频或微波WPT、电磁感应式WPT以及电磁共振式WPT，下面分别予以介绍。

所谓微波WPT，就是以微波（频率在300MHz–300GHz之间的电磁波）为载体在自由空间无线传输电磁能量的技术[16]。由于工作频率高、系统效率较低，微波WPT并不适合于EV这种能量传输距离较短的应用场合。系统能量变换效率仅有38%。

电磁感应式WPT是基于电磁感应原理，利用一次、二次分离的变压器，在较近距离条件下进行无线电能传输的技术。目前较成熟的无线供电方式均采用该技术。然而，电磁感应式WPT仍存在一系列问题：传输距离较短，距离增大时效率急剧下降；传输效率对非接触变压器的一次、二次的错位非常敏感等。

ICPT技术的原理是在原边发射线圈中产生高频的正弦波电流，它会在原边线圈的周围产生高频的交变磁场，而副边线圈将会在磁场中感应出电能，再经过能量变换便得到我们需要的电能形式给用电设备供电。

感应耦合电能传输技术与一般的变压器的原理非常接近，都是高频交流电通过电磁感应来进行传输。区别在于ICPT的发射线圈和接收线圈是松耦合方式的，通常情况下发射线圈和接收线圈的距离较大，而且根据传输的需要还分为有磁芯和无磁芯的感应线圈。由于是松耦合方式，能量在原边到副边线圈传递过程中，会在空气中有一部分的损失。

电磁共振式WPT，两个固有谐振频率相等的铜绕组（为方便表述，称其为“变压器”），在共振激励条件下（即激励频率等于绕组的固有谐振频率），距离2m处，成功点亮了一个60W的灯泡[21]，其中变压器的效率达到了40%。与电磁感应式WPT相比，电磁共振式WPT可显著提高能量的有效耦合及变压器的传输效率。相比于电磁感应式WPT的一些优点：如对非接触变压器绕组间错位的敏感度减小。利用共振模式对激励频率要求的严格性，可通过合理设置激励频率，向指定电器供电，提高安全性。然而，目前该方向的研究要么过于理论化，要么为实验研究，缺乏对应用、工程设计有定量指导意义的研究成果。目前，该技术传输的功率较小，尚未用于EV充电。

(3)无线充电部分包括DC/DC变换器、DC/AC高频逆变器、收发线圈及相应调谐电容。光伏微电网发出的电能经DC/DC变换器、DC/AC高频逆变器逆变为20kHz高频电压为无线传输系统发射端供电，谐振式系统将电能高效地传到接收端为下级负荷供电。

(4)车载电池系统包括AC/DC整流器、DC/DC变换器和车载电池，AC/DC整流器将20kHz高频电压变换成直流，通过DC/DC变换器实现车载电池的充电控制。

非接触变压器的设计

非接触变压器是非接触充电器中的核心元件，图10和图11给出了目前电动汽车的两种非触充电方式和对应的非接触变压器结构示意图。

（1）适于人工操作的手持插入式充电，SAEJ-1773给出其变压器方案，如图10b所示，并用于GMEV1车型。该方案将变压器一次绕组和部分磁心（嵌在中部）作为可活动的手持部分。当手持部分插入磁心间隙，则构成变压器；且一次绕组被二次绕组夹绕，实现了“非接触”和变压器的紧耦合。由于该变压器的耦合系数k高，易于实现高效率-输出功率1kW时，直直变换效率可达到90%[27]。

该方案利用手持部分，使充电站与电动汽车无电气连接，但实际充电时变压器的一二次仍为紧耦合；且无法实现自动或移动充电，不能起到应用WPT减少EV电池容量和汽车自重的作用。该铁心外径超过140mm，质量约6kg，体积重量均较大。

（2）全分离型充电方式，如图11所示，这种方式可实现自动和移动充电，是理想的非接触充电方式。静止充电用变压器的气隙通常在10～50mm[28]，移动充电用变压器的气隙可达到150mm[29]甚至更大。根据对图11b所示结构的变压器的分析结果，磁心横向尺寸L越大，磁柱中心间距Lc与气隙比值Lc/g越大，

则k越高[30]。由于g相对较大，这种非接触变压器的k较低，变压器及变换器效率较低，一般系统效率低于70%甚至小于50%[31]。目前可查最好的实验结果为：输出功率2kW，开关频率20kHz，L/g为5.33（L=800mm，g=150mm），系统效率为82%[29]。

拾取装置方案设计

根据电动车的运行状况，可以将供电模式分为以下两种情况：

①电动车静止充电：电动车驻停时，埋置在地面下方的能量发射机构一般为线圈结构，此时车上的拾取端变换装置和充电器接通，充电器工作给电池充电。而与电机之间的连接断开。这种模式下，由于车的静止，故互感M不变；而电池充电时由于电化学反应，相当于负载在保持变化。

②电动车行驶中供电：电动车在行驶过程中，埋置在地面下方的能量发射机构一般为长导轨结构，此时拾取端变换装置和电控系统接通而与电池断开，给电机直接进行供电。这种模式下，由于地面长导轨各部位的差异性，以及电动车行驶中的左右偏移，会导致互感M变化；而且这种情况下，电机作为负载，由于速度、上下坡、载重等原因，相当于负载在不断变化，而且变化的速度快、范围大。

装置整体方案设计

根据前面对电动车无线充供电系统的需求分析，拾取装置的原理如图2.1所示，拾取装置主要功能分为能量拾取和能量变换两部分。本装置由能量拾取电路、变换电路以及控制电路三个部分构成，分别在图2.1的几个虚线框内。

变换装置后接充电器和电机控制器，其中电池和电机控制器是并联的。根据三种工作模式的需要，电路中安装三个切换开关对电路进行切换。

①断开K1、K3，开通K1，为静止充电模式。

②断开K1、K2，开通K3，为电动车无线供电行驶模式。

③断开K1、K3，开通K2，不采用无线供电，电动车采用电池电能行驶。

供电模式：拾取装置给电机控制器供电。由于示范系统的电动车所采用的是72V直流电机，因此此模式下拾取装置输出72V的直流即可。

充电模式：拾取装置给电池充电器供电。虽然电池充电器正常工作需要220V工频交流电，但考虑到充电器的结构为整流、滤波、DC-DC变换的结构，而直流电后接整流桥仍能正常输出，因此可以直接将直流电能接入充电器，只要电压范围合适，充电器就可以正常工作。只是由于在整流二极管上会产生压降而产生一定的功率损耗。

根据国家标准《电能质量供电电压允许偏差》，家用的单相220V供电电压允许的偏差应当为标称系统电压的+7％、-10%[25]。因此，220V单相家用电实际的电压有效值范围约为：198V~236V。根据交流电经整流和大电容滤波的知识可知，输出端的直流电压为输入交流电压有效值的1.4倍，实际充电器的DC-DC环节的输入直流电压为270V~330V。因此充电模式下拾取装置输出直流电压在270V~330V之间即可使充电器正常工作。

此外，针对移动式充电变压器一次面积大、二次面积小的结构特点，为减小激励磁场总能量和相关损

耗，可将大面积的变压器一次分区，以“区域激励”方式控制一次侧。当检测到受电方时，将对应位置的线圈激活；停止使用后，该区域自动停止工作，来减小损耗。图21 给出EV“区域化激磁方法”的概念示意图。

光伏路面

光伏高速公路是指：利用高速公路的路面、沿线设施以及周边的环境实现太阳能光伏发电，并为公路设施本身和沿线居民供电。它大致可以分为：路面光伏发电系统和沿线设施光伏发电系统两大类。

路面光伏发电系统顾名思义是指：利用高速公路路面作为载体实现光伏发电的系统，通常称为“太阳能高速公路公路”或“太阳能公路”，它的基本结构由三层组成（见图2）：

最下层：为基础层或承载层，用来隔绝土壤的湿气，避免其影响到上层太阳能光伏组件的正常工作；

光伏发电组件就是和太阳能电池板一样，不过要满足路面使用，强化了抗压、抗滑的性能。

中间层：为太阳能光伏电池层，用来产生电能；

最上层：为透明的保护层，保护内部的太阳能光伏组件，同时也让太阳光透过；也要承载路面上各种载荷的正常通过，即要满足作为路面的所有一切条件，如坚硬度、粗糙度和摩擦力等。这种特殊的新型路面光学材料可以是透明陶瓷、聚光透镜或特殊的玻璃钢。

表面与车辆行人接触的是保护层用的是“透明混凝土”，不仅能承载小型电动汽车的行驶，还要能承载中型货车的行驶，其技术指标和通行安全系数均超过当前普遍使用的沥青混凝土路面。

光伏路面上不仅能承载小型电动汽车的行驶，也能承载中型货车的行驶。车辆行驶在光伏路面上与普通沥青路面并未有明显差异。在示范区旁边，同时配备了电动汽车充电桩、智能引导标线等衍生应用设施。

光伏路面通过收集到的太阳能转化为电能，从而实现太阳能发电。如同玻璃一般的镜片是一种叫做光伏面板的高科技合成物质。它所具有的超高摩擦力可以完美地KO掉传统的高速公路地面。不仅如此，它还能在发电的同时，通过电磁感应，为支持无线充电的汽车进行充电；甚至对于未来的信息技术和智能驾驶的数据连接，光伏道路上可以实现道路和车辆的信息交互，为无人驾驶汽车也打造了良好的基础。

●性能揭秘路面结冰，可自动加热除冰雪

当光伏智能道路，通过路面结冰检测系统，可实时感知道路结冰情况，从而自动开启电力加热系统，及时除去道路冰雪，保障出行安全。

●可为行驶中的电动汽车充电

当前电动汽车无线充电技术已经较为成熟。2013年，世界上首条无线充电公交车车道在韩国建成。今年5月18日美国高通公司已经实现了电动汽车速度100km/h条件下的无线充电。“通过与电动汽车技术的衔接，光伏路面能实现车辆移动充电，遍布全国的高速公路网，将会变成一个流动的‘太阳能充电宝’。”

●与大数据衔接，引导无人驾驶

通过与信息技术和大数据的衔接，光伏路面还将实现道路与车辆的信息交互，为无人驾驶提供前置性技术支持。比如，通过接入光伏智能道路信息网络系统，道路内置的车辆定位系统，可以实现车辆之间以及车路之间的信息交互，达到真正意义上的车路协同，从而实现汽车自动驾驶引导。而交通管理部门可以

根据实时交通信息和大数据分析结果，对交通实现系统化和精细化管理。例如，可以通过该系统进行整个城市或区域的车辆网络化调度；也可以通过更改某条道路或某个路口的标志标识实现局部的交通控制。

2014年1月，世界上最大的太阳能发电桥在伦敦揭幕运行，该桥顶共覆盖4400块太阳能电池板，可满足该桥北岸繁忙的布莱克弗赖尔斯火车站一半的用电需求，并将减少大量的碳排放。

2013年，日本佐贺县准备向利用太阳能电池板开展发电业务的运营商颁发许可，允许其免费占用该县管理的地区高规格道路路基斜坡。作为发电设施设置场所的是有明海沿岸公路从久保田立交附近到福所江大桥共约2公里的南侧斜坡（图7）。合计面积约为1万平方米。

电动汽车无线充电技术文献综述

电动汽车无线充电技术的现状与展望 王利军（合肥工业大学，合肥230000） 刘小龙（合肥工业大学，合肥230000） 端木沛强（合肥工业大学，合肥230000） 景池（合肥工业大学，合肥230000） 【摘要】介绍了无线充电技术的分类、电动汽车无线充电技术的工作原理以及电动汽车无线充电技术的应用情况，对比分析电动汽车传统能源供给方式及无线充电方式的优缺点。分析电动汽车用无线充电技术的特点，并介绍应用于电动汽车的无线充电技术的研发现状。然后以行驶中的充电技术为重点，对将来电动汽车用无线充电技术的发展进行展望。Abstract：The categories, operating principles and applications of wireless charging technology are introduced in this paper. The advantages and disadvantages are analyzed by comparing traditional energy supply mode and wireless charging mode. The characteristic of wireless charging technology for EV is analyzed. And then the development present of wireless charging technology is introduced. Finally，the future of wireless charging technology for EV is described with focus on charging of a moving vehicle on road． 【关键词】电动汽车无线充电无线电力输送电磁感应 Key words：electric vehicle; wireless charging technology; wireless power transmission; electromagnetic induction; 0 引言 随着社会的进步、科技的发展、环境和能源问题的日益突出，发展和普及电动汽车等新能源汽车的呼声日趋高涨，国内外纯电动汽车( EV) 和插电式混合动力汽车( PHEV) 的量产和销售也已开始。然而当前电动汽车的普及还面临着诸多问题。其中充电技术方面，现在电动汽车的充电方式全部是接触式充电(无论是充电模式还是换电模式) ，非接触式的无线充电技术尚处于起步阶段。然而，从便利性来看，非接触式无线充电技术更适用。由于电动汽车二次电池的能量密度远不及汽油，必须经常进行充电作业，且每次充满电都需要数小时。而利用无线充电技术可以省却繁琐的充电作业，甚至可以在汽车行驶中自动进行充电，实现智能化和人性化，同时解决了接触式充电在安全和维护方面的问题。 1 无线充电技术 无线充电技术引源于无线电力输送技术。无线电力传输也称无线能量传输或无线功率传输，主要通过电磁感应、电磁共振、射频、微波、激光等方式实现非接触式的电力传输。根据在空间实现无线电力传输供电距离的不同，可以把无线电力传输形式分为短程、中程和远程传输三大类。 1.1 短程传输 通过电磁感应电力传输（ICPT）技术来实现，一般适用于小型便携式电子设备供电。ICPT 主要以磁场为媒介，利用变压器耦合，通过初级和次级线圈感应产生电流，电磁场可以穿透一切非金属的物体，电能可以隔着很多非金属材料进行传输，从而将能量从传输端转移到接收端，实现无电气连接的电能传输。电磁感应传输功率大，能达几百千瓦，但电磁感应原理的应用受制于过短的供电端和受电端距离，传输距离上限是10 cm 左右。 1.2 中程传输 通过电磁耦合共振电力传输（ERPT）技术或射频电力传输（RFPT）技术实现，中程传输可为手机、MP3 等仪器提供无线电力传输。ERPT 技术主要是利用接收天线固有频率与发射场电磁频率相一致时引起电磁共振，发生强电磁耦合的工作原理，通过非辐射磁场实现电能的高

电动汽车无线充电系统设计

毕业设计任务书题目电动汽车无线充电系统设计 二级学院汽车工程学院 专业新能源汽车应用技术专业 班级 学生姓名 学号 指导教师李兵 年月

设计题目 电动汽车无线充电系统设计 课题简介 随着社会的进步、科技的发展、环境和能源问题的日益突出，发展和普及电动汽车等新能源汽车的呼声日趋高涨，国内外纯电动汽车(EV)和插电式混合动力汽车(PHEV)的量产和销售也已开始。然而当前电动汽车的普及还面临着诸多问题。其中充电技术方面，现在电动汽车的充电方式全部是接触式充电(无论是充电模式还是换电模式) ，非接触式的无线充电技术尚处于起步阶段。然而，从便利性来看，非接触式无线充电技术更适用。由于电动汽车二次电池的能量密度远不及汽油，必须经常进行充电作业，且每次充满电都需要数小时。而利用无线充电技术可以省却繁琐的充电作业，甚至可以在汽车行驶中自动进行充电，实现智能化和人性化，同时解决了接触式充电在安全和维护方面的问题。 课题目标与任务 任务：1、能够满足电动汽车无线充电系统的实际需求。2、设计高效合理的电动汽车无线充电系统，设计的无线充电系统应能够监控电压，电流以及温度等数据。3、设计有效、低成本的电动汽车电源管理系统，该系统应具有相应的故障报警系统，能够准确迅速对故障进行处理或警报等功能。 目标：通过对电动汽车无线充电系统设计，促进学生掌握电动汽车无线充电系统电路设计方法，学会调查研究各项电动汽车无线充电电路的工作原理，完成毕业设计方案撰写，要求学生能够运用在校所学的基本知识、基础理论、技能与方法等，研究和探讨电动汽车无线充电系统电路中的相关问题，对实际电动汽车无线充电系统电路设计工作做出具体计划，并在撰写实践中提高分析和解决实际问题的能力，提升创新意识和专业综合素质，提升语言能力与文字能力。同时，促进学生进一步提高独立思考、自主学习的能力；获取信息的能力，设计电动汽车无线充电系统电路的能力；自我评价、控制等能力。 实施步骤和方法 1.确定选题：收集资料，了解电动汽车无线充电系统需求，进行分析，了解所需知识与元器件使用要点，选定设计题目； 2.现场调查：制作调研表格，现场调查了解项目背景，对项目进行初步分析并收集相关数据和资料 3.统计分析与论证：统计分析项目各项数据，进行数据变量分析，撰写调研报告，提出设计的主要思路。 4.毕业设计方案设计：根据电动汽车无线充电系统的要求，运用所学电子电路知识，设计电动汽车无线充电系统电路。 5.撰写设计文档：按照学校要求与教育厅要求，对策划方案整理成相应格式的文档（包括毕业设计任务书、毕业设计设计方案、毕业设计作品、毕业设计成果报告） 6.设计文档答辩：经过指导后进行修改，并参加答辩。

电动汽车无线充电技术

电动汽车无线充电技术 电动汽车普通充电方式及优缺点 目前市面上对电动汽车充电主要有两种方式，一种是使用车载充电机，另一种是使用外置充电桩。这两种方式的区别是车载充电机可以接入220V的家用工频电，功率较小，可以进行慢速充电；而充电桩一般接入的是380V的三相电，功率较大，理论上可以实现快速充电。相同之处是他们都采用插入式连接器的方式进行充电。 电动汽车普遍采用的充电方式是利用充电粧或充电站通过导线与电网进行有线连接（即电缆连接），从电网获取电能为电动汽车进行常规充电、快速充电和换电，然而上述充电方式存在诸多弊端；①电池的充电需在人为情况下对插头进行插拔，存在安全隐患； ②充电全程均需人工操作，自动化程度低； ③在温度低、天气恶劣的条件下无法对电动汽车进行室外充电。 ④插电容易产生火花、容易产生磨损、不容易维护、不够美观、不够灵活、不够安全 无线充电技术分类及特点 WPT技术主要分为三种：射频或微波WPT、电磁感应式WPT以及电磁共振式WPT，下面分别予以介绍。 所谓微波WPT，就是以微波（频率在300MHz–300GHz之间的电磁波）为载体在自由空间无线传输电磁能量的技术[16]。由于工作频率高、系统效率较低，微波WPT并不适合于EV这种能量传输距离较短的应用场合。系统能量变换效率仅有38%。

电磁感应式WPT是基于电磁感应原理，利用一次、二次分离的变压器，在较近距离条件下进行无线电能传输的技术。目前较成熟的无线供电方式均采用该技术。然而，电磁感应式WPT仍存在一系列问题：传输距离较短，距离增大时效率急剧下降；传输效率对非接触变压器的一次、二次的错位非常敏感等。 ICPT技术的原理是在原边发射线圈中产生高频的正弦波电流，它会在原边线圈的周围产生高频的交变磁场，而副边线圈将会在磁场中感应出电能，再经过能量变换便得到我们需要的电能形式给用电设备供电。 感应耦合电能传输技术与一般的变压器的原理非常接近，都是高频交流电通过电磁感应来进行传输。区别在于ICPT的发射线圈和接收线圈是松耦合方式的，通常情况下发射线圈和接收线圈的距离较大，而且根据传输的需要还分为有磁芯和无磁芯的感应线圈。由于是松耦合方式，能量在原边到副边线圈传递过程中，会在空气中有一部分的损失。 电磁共振式WPT，两个固有谐振频率相等的铜绕组（为方便表述，称其为“变压器”），在共振激励条件下（即激励频率等于绕组的固有谐振频率），距离2m处，成功点亮了一个60W的灯泡[21]，其中变压器的效率达到了40%。与电磁感应式WPT相比，电磁共振式WPT可显著提高能量的有效耦合及变压器的传输效率。相比于电磁感应式WPT的一些优点：如对非接触变压器绕组间错位的敏感度减小。利用共振模式对激励频率要求的严格性，可通过合理设置激励频率，向指定电器供电，提高安全性。然而，目前该方向的研究要么过于理论化，要么为实验研究，缺乏对应用、工程设计有定量指导意义的研究成果。目前，该技术传输的功率较小，尚未用于EV充电。 (3)无线充电部分包括DC/DC变换器、DC/AC高频逆变器、收发线圈及相应调谐电容。光伏微电网发出的电能经DC/DC变换器、DC/AC高频逆变器逆变为20kHz高频电压为无线传输系统发射端供电，谐振式系统将电能高效地传到接收端为下级负荷供电。 (4)车载电池系统包括AC/DC整流器、DC/DC变换器和车载电池，AC/DC整流器将20kHz高频电压变换成直流，通过DC/DC变换器实现车载电池的充电控制。 非接触变压器的设计 非接触变压器是非接触充电器中的核心元件，图10和图11给出了目前电动汽车的两种非触充电方式和对应的非接触变压器结构示意图。 （1）适于人工操作的手持插入式充电，SAEJ-1773给出其变压器方案，如图10b所示，并用于GMEV1车型。该方案将变压器一次绕组和部分磁心（嵌在中部）作为可活动的手持部分。当手持部分插入磁心间隙，则构成变压器；且一次绕组被二次绕组夹绕，实现了“非接触”和变压器的紧耦合。由于该变压器的耦合系数k高，易于实现高效率-输出功率1kW时，直直变换效率可达到90%[27]。 该方案利用手持部分，使充电站与电动汽车无电气连接，但实际充电时变压器的一二次仍为紧耦合；且无法实现自动或移动充电，不能起到应用WPT减少EV电池容量和汽车自重的作用。该铁心外径超过140mm，质量约6kg，体积重量均较大。 （2）全分离型充电方式，如图11所示，这种方式可实现自动和移动充电，是理想的非接触充电方式。静止充电用变压器的气隙通常在10～50mm[28]，移动充电用变压器的气隙可达到150mm[29]甚至更大。根据对图11b所示结构的变压器的分析结果，磁心横向尺寸L越大，磁柱中心间距Lc与气隙比值Lc/g越大，

电动汽车无线充电系统 快速充电要求

电动汽车无线充电系统快速充电技术规范 1范围 本标准规定了电动汽车无线充电系统的电能传输要求、接口要求、安全要求。 本标准适用于交流输入标称电压最大值为1000 V，直流标称电压最大值为1500 V的静态磁耦合电动汽车无线充电快速充电设备。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 156 标准电压 GB 4208 外壳防护等级(IP代码) GB 4943.1 信息技术设备 安全 第1部分：通用要求 GB/T 7251.7 低压成套开关设备和控制设备 第7部分：特定应用的成套设备--如码头、露营地、市集广场、电动车辆充电站 GB 16895.3 建筑物电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地配置、保护导体和保护联结导体 GB 16895.21 低压电气装置 第4-41部分: 安全防护 电击防护 GB-T 27930电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议 ICNIRP 2010 限制时变电场和磁场曝露的导则（1Hz—100kHz）（For limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields（1Hz—100kHz）） T/CSAE XXXX-XXXX 电动汽车无线充电系统慢速充电技术规范 3术语、定义 3.1术语和定义 3.1.1 原边设备 primary device 能量的发射端，产生交变磁场与副边设备耦合的设备，包括封装和保护材料。 3.1.2 副边设备 secondary device 能量的接收端，安装在电动汽车上与原边设备发生耦合的设备，包括封装和保护材料。 3.1.3 无线电能传输 Wireless Power Transfer (WPT) 调整具有标准电压和频率的交流电源的电流，将电能以交变磁场的方式从原边设备传输至副边设备。 3.1.4 电动汽车无线充电 Electric Vehicle Wireless Power Transfer (WPT)

电动汽车电池管理及无线充电技术课程报告

2017 年春季学期研究生课程考核 （阅读报告、研究报告） 考核科目:电动汽车电池管理及无线充电技术 学生所在院电气工程及自动化学院 ）:（系程表工仪学生所在学科:器仪生姓赵航宇学:名70109S学 161号:应学生类别:用型阅卷果人结考核

电动汽车的无线充电技术调研学习报告 赵航宇 院（系）：电气工程及自动化学院专业：仪器仪表工程 学号：16S101097 指导教师：朱春波魏国 2017年3月 概述第一章 电能是我们日常生活中不可或缺的能源之一，我们日常生活中具有电池的装置有很多，手机、pad等电子设备快速发展，这些都是需要时常充电的设备，无线充电技术对电池设备的方便使用有着重要的作用，当前无线充电技术的发展中，机遇与挑战并存，把握相关关键技术，促进无线电技术的发展，为人类社会做贡献是当前相关研究人员的重要任务。 无线充电技术指的是，电池设备在充电过程中不借助电能传送导线，利用电磁波感应原理或者其他相关的交流感应技术，在电能的发送和接收处安装相应的设备，通过设备发送和接收产生的交流信号给设备进行充电的一种新型充电技术，无线充电技术实现了不用电源线给设备进行充电，极大地增加了充电的便利性，当前无线充电技术的应用还不够广泛，在其发展的过程中有机遇也有挑战，我们应当积极了解无线电技术的发展和相关关键技术。 1831年，迈克尔法拉第发现了电磁感应现象，通过实验研究发现，电磁通量的 变化会产生感应电动势，从而产生一定的感应电流，电磁感应现象的发现对无线充电技术的产生有着重要的指导作用。 19世纪90年代，尼古拉特斯拉提出了无线电力传输的构想，这也是人类第一次

的无线电力传输思想，所以人们称之为无线电能传输之父。特斯拉在构想中将地球作为内导体，外导体是地球外的地球电离层，在内导体和外导体之间建立低频共振的径向电磁波振荡模式，从而实现表面电磁波传输能量。特斯拉的大胆构想虽然因为财力等各种原因没有实现，但其无线电力传输的思想对之后无线传输技术的发展有着重要的启蒙作用。 进入21世纪以来，便携类电子产品逐渐深入到人们的日常生活中，无线充电技术随着电子产品的广泛应用得到了快速发展，各种无线充电产品的出现满足了人们日常设备的充电需要，例如各研究机构和公司研发的无线充电手机、便携式电脑等。无线充电相关关键技术也取得了长足的进步。 无线充电技术解决电动汽车发展难题第二章 受动力电池容量的限制，目前 EV 的续驶里程较短,电池充电站的建设成为制约EV 应用和发展的最大瓶颈。为此，各国均大力进行充电站建设来推动EV的应用，如美国计划建设800万个充电站；日本计划于 2012在东京建成1 000个充电站。无线充电技术将是未来电动车充电的主要方式。当前电动汽车主要的充电方式有3种，分别是普通充电的充电桩快速充电的充电站以及可更换电池的换电站。但是这 3 种方式都有一定的弊端。普通方式充电多为交流充电，电压 220 V 或380 V，一次需要 8～10 h才能充满，一个有 10个位置的电站一天充 30 辆汽车，10 万辆汽车需要大量充电站，将占用大量用地。快速充电方式多为直流充电，一次充电需要 10～20 min。数据显示，把 35 kWh的电池充电完毕大约需要 250 k W 的充电功率，一次快速充电消耗的电能是一栋办公大楼用电负荷的 5倍。一个充电站开 4个充电机，功率就达到“兆瓦”级，快速充电对城市电网的冲击非常大。 动力电池的电气充电方法包括接触式充电和无线充电。接触式充电采用插头与插座的金属接触来导电；无线充电或称无线供电（WPT）是以耦合的电磁场为媒介实现电能传递。对于 EV 用WPT，即将变压器原、副边绕组分置于车外和车内通过高频磁场的耦合传输电能。与接触式充电相比，WPT 使用方便、安全，无火花及触电危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损和相应的维护问题，可适应多种恶劣环境和天气。由于动力电池组输出电压较高，带来的安全隐患较多，高安全性、方便性是人们早期关注汽车 WPT 的主要原因。随着研发的深入, 人们认识到WPT 便于实现无人自动充电和移动式充电，在保证所需行驶里程的前提下，可通过频繁充电来大幅减少 EV 配备的动力电池容量，减轻车体质量，提高能量的有效利用率；并有助于降低 EV 初始购置成本，解决其受制于大容量电池的高成本问题，推进EV 的市场化。 一般来说，实现无线充电主要通过 3 种方式，即电磁感应、电磁共振和无线电波。 电磁感应原理的应用受制于过短的供电端和受电端距离,而另外 2 种方式则可能突破这一制约。国外对 EV 用 WPT 技术的研究已经取得了较好的成果。相比于接触式充电器，两者的 PFC（功率因数校正）技术、动力电池充电控制及单体电池电压均衡技术基本相同；不同点在于非接触变压器的设计、变换器拓扑

1 《电动汽车无线充电系统 第1部分 通用要求》 编制说明

广东省地方标准 电动汽车无线充电系统第1部分通用 要求 Electric vehicle wireless power transfer system Part1:General requirements （征求意见稿） 编制说明 2015年10月

一、任务来源 本标准由广东省质量技术监督局于2015年7月14日批准立项（粤质监标函〔2015〕402号），立项名称为《电动汽车无线充电系统第1部分：通用要求》，由中兴通讯股份有限公司、深圳市标准技术研究院、深圳奥特迅电力设备股份有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院、广州能源检测研究院、深圳市科陆电子科技股份有限公司、深圳市佳华利道新技术开发有限公司、广东省中山市质量技术监督标准与编码所、华南理工大学、普天新能源（北京）联合起草。 本标准由广东省电动汽车标准化技术委员会提出并归口。 二、编制背景、目的和意义 我国处于电动汽车无线充电技术研究、产品开发、应用推广3个方面的国际领先地位，但标准化落后，有必要尽快实现“有标准可依”。我国已经进行电动汽车传导式充电和换电的标准化工作，无线充电作为向电动汽车提供能量的第三种方式，其标准化工作在还没有开展，这与我国的技术和产业领先地位不匹配。 电动汽车无线充电应用具有特殊优势，标准化是其推广发展的前提条件。无线充电系统可用于电动汽车在车库、停车场、充电站等场所的无人值守自动充电，大幅提升土地使用效率，构建电动汽车充电公共服务设施建设和运营的新模式，加速实施我国新能源汽车发展战略。 对于已经投身于汽车无线充电系统开发和应用的车企、设备商、电力企业、运营企业、用户来说，无标准可依的状态阻碍了无线充电技术在电动汽车领域的应用推广。 本标准的编写有助于创新型城市在标准创新层面有所成就。助力相关产业规模化发展、产业集群协同进步，创造更好的经济效益。 本标准规定了电动汽车无线充电系统的总体要求，并规定了标准体系架构。 三、编制思路和原则 （一）编制思路

电动汽车动态无线充电关键技术研究进展 任建云

电动汽车动态无线充电关键技术研究进展任建云 发表时间：2018-04-17T16:56:43.717Z 来源：《电力设备》2017年第32期作者：任建云1 李亚丽2 [导读] 摘要：近年来，人们对汽车的需求不断增加，电动汽车也在不断发展。 （1.国网山西省电力公司山西太原 030001；2.国网山西省信通公司山西太原 030001） 摘要：近年来，人们对汽车的需求不断增加，电动汽车也在不断发展。我国电动汽车充电上主要是接触式充电，同时无线充电技术也在不断发展。现今无线充电技术以静态为主，而其动态的充电方式作为对静态的一种完善及补充符合未来电动汽车对无线充电的要求，并且有利于电动汽车的推广，使其充电更加便捷。我国对于动态无线充电技术相关结构一直在不断地进行研究，但是受多方面因素的影响，此种充电形式在发展中还有许多限制及阻碍，这些瓶颈需要相关人员针对其特点进行解决，从而使动态无线充电技术可以得到良好的发展及高效的应用，进而为电动汽车绿色出行提供发展空间。 关键词：电动汽车；动态无线充电技术；现状；发展 引言 节能减排技术以及新能源技术的应用是当今低碳经济的核心。将电动汽车代替传统汽油机动车，以此使环境污染和能源短缺问题得到有效的解决，同时这也是我国战略性的新兴产业。电动汽车要想被广泛的推广和应用，首先就必须建立相应的充电设施。随着新能源产业的不断发展，特别是电动汽车运用得越来越广泛，对于电动汽车充电方式的多样性和方便性的要求越来越高。无线充电技术是一项新兴技术，现阶段，普遍运用在手机、MP3等小功率设备上，在电动汽车的领域并没用被实际运用，只是一个全新的概念。随着不断完善的无线充电技术，其市场潜力也逐渐凸显了出来。 1电动汽车动态无线充电技术的特点及种类 1.1无线充电技术在电动汽车充电中应用的特点 无线充电技术主要是利用无线电能传输技术来进行无接触式充电，并且此种技术在应用中可以突破接触式充电中需要面对的接口限制，并解决传统充电模式中存在的安全问题，在应用中较传统的充电方式更加成熟，这种非接触的电能传递方式可以提高充电效率并简化充电流程。 1.2无线充电技术的分类 1.2.1电磁感应式无线充电技术 其利用松耦合变压器原理，发送端和接收端各有一个线圈，初级线圈上通一定频率的交流电，次级线圈中产生一定电流，将能量从传输端转移到接收端。由于无磁芯，耦合系数一般低于0．5，空气磁阻远大于磁芯，很大一部分磁动势将分布在空气磁路上，故效率低。工作原理：发射端从电网获取工频交流电经过整流和逆变被转化成高频交流电，通过补偿电路到发射线圈，并产生高频交变磁场，二次绕组感应空气气隙内的交变磁通产生感应电动势，同时经过整流滤波以及功率调节，实现电池充电。反馈电路对输出量采样，把采样信号反馈给控制单元，去控制频率或驱动信号等。这种充电方式工作频率相对较低，可实现千瓦级功率传输，近距离传输效率在90％以上，所以应用前景广泛。 1.2.2磁共振充电技术 在应用磁共振上需要具有以下几个部分，电源、输出、接收及整流器等，根据其技术特点可以得知此种技术在实际应用中与电磁感应基本相同，也是在充电过程中将电源电流转换为交变磁束进行传输接收，而与电磁感应式充电不同的是其在实际中为了达到共振频率的可控性会采用可控电路及高频驱动电源对其进行调整，同时采用兼备线圈及电容器来提高电力传输及接收的单元性能。 1.2.3微波充电 这种充电方式主要是应用电波发生装置进行电力的输送，此装置的频率为2.45GHz的微波频率，与磁控管的原理大致相同，在微波传送中，其应用的主要为交流电源，但是可以在传输的过程中应用整流电路来对电流进行转换，使其转换为直流电来进行充电，但是在此种无线充电技术的应用中需要注意屏蔽装置的设置，以免在充电的过程中出现微波泄露的情况，可利用金属屏蔽装置来改善这一问题。 2动态无线充电技术在发展中遇到的问题 2.1高性能耦合机构设计问题 与单极性长线圈型导轨相比，双极供电导轨具有功率密度高、尺寸紧凑、侧移适应性强、对轨道两侧磁场暴露水平低等特点，且地面施工难度小、磁极磁芯用量少、施工成本低，适合大规模工程应用，但是双极性导轨磁场分布不均匀，存在耦合零点问题，造成能量传输不连续，不仅影响系统稳定性，还会降低能量传输功率与效率，还需要对其结构进行进一步优化设计，提升动态无线供电平均传输效率与平均传输功率。 2.2动态无线充电技术电磁兼容效果不佳 电磁兼容作为动态无线充电技术中重要的环节，关系着无线充电系统在实际应用中的效率，电磁兼容问题影响着电能传输，并且在实际中其兼容效果不佳可能会造成电能系统整体受到干扰，出现电能传输不稳定的情况，同时电磁兼容问题也与人们的身体健康有着一定的关系。为此，在实际中必须要解决其存有的兼容问题才能使动态无线充电系统装置高效、稳定地运行，保证在动态无线充电过程中具有较高的可靠性。目前对于其电磁兼容效果不佳的问题主要研究方向为如何通过有效的技术手段来使电磁兼容所产生的影响在最小的范围内，进而保证系统整体的安全性及可靠性。 2.3能量传输鲁棒控制问题 双极型供电导轨动态无线供电系统中，由于耦合机构相对位置变化、分段导轨间磁场的不均匀分布、路基介质不同等多参数扰动的影响，能量传输处于快速非线性变化过程，如何提高系统稳定性，提升系统响应速度成为动态无线能量传输系统控制策略的研究目标。 3电动汽车动态无线充电技术 3.1磁耦合机构设计与优化 现有的动态无线供电导轨大致分为以下几类：分立形式的连续单线圈结构、矩形长线圈型与双磁极型。双磁极型供电导轨将磁通路径从以往与车辆行进方向垂直改变为沿车辆行进方向，以其功率密度高、尺寸紧凑、施工难度小、对轨道两侧磁场暴露水平低、侧移适应性

无线充电技术简介

无线充电技术 无线充电技术（Wireless charging technology；Wireless charge technology ）。无线充电技术，源于无线电力输送技术。无线充电，又称作感应充电、非接触式感应充电，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备（充电器）将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。[1] 概述 麻省理工学院的研究团队在2007年6月7日美国《科学》杂志的网站上发表了他们的研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波。他们利用铜制线圈作为电磁共振器，一团线圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验，已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米，

但研究者相信，电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源，就可以为整个屋里的电器供电。 共振原理 麻省理工学院的科研组不是第一个提出无线能量转换的组织。科学家早在19世纪就发现了电磁转换现象，从理论上说，电力可转化为通过无形的介质传播的电磁波，实现电力的无线输送。但是电磁波向四面八方辐射，能量大量散失，因此“无线输电”的研究始终进展不大，19世纪的物理学家和工程师尼古拉·特斯拉进行了远程无线能量转换系统实验，但是当他的财力用尽后，这项最有野心的尝试(29米高的瓦登克莱弗塔)宣告失败。其他尝试包括激光等定向能量转换机制。然而，它们与麻省理工学院的工作不同，这些都需要连续的可视线路，这对住宅周围的电力设施不好。 无线充电技术给两个手机无线充电[2] 研究组成员，助理教授马林·索亚克教授和他的科研组正在改进这个设备。“这是一项还未得到发展的系统，它证明能量转换行得通。但

电动汽车无线充电方案

电动汽车无线充电技术 方案 北京中诺电力工程有限公司 年月日

目录 一、背景概述 (3) 1、研发背景 (3) 2、产品定位 (3) 二、产品方案功能介绍 (3) 1、设计理念 (3) 2、系统拓扑图 (4) 3、系统构架描述 (4) 4、系统功能介绍 (4) 5、产品方案规格 (5) 三、产品方案应用介绍 (5) 1、应用模式 (5) 2、应用流程 (5) 3、应用环境 (6) 四、产品方案特性介绍 (6) 1、技术特性 (6) 2、应用特性 (6) 3、系统特性 (6) 五、产品方案技术介绍 (7) 1、相关技术 (7) 2、技术指标 (7) 六、实施运维方式说明 (7)

一、背景概述 1、研发背景 随着地球环境越来越恶劣，资源越来越匮乏，世界各国都在不断地为日益严重的环境问题大规模投资着，节能环保问题就这样被世界所提倡，使用清洁再生能源和环保材料是节能环保主题下的主要方式，针对目前汽车尾气造成的大气污染，资源短缺问题，各大汽车公司厂商都在积极推动新的技术变革，电动汽车就应运而生了。再给人民提供生活出行方便的同时，倡导低碳环保，节能减排，可持续性发展的道路。那么給电动汽车的供电产品就必不可少，大力发展汽车充电桩普及充电桩网络和新技术的运用就成为发展和推广电动汽车非常重要的环节。 2、产品定位 产品的主要供电方式为太阳能及并网市电，通过无线发射线圈給电动汽车供电，能够快速的给电动汽车充电，首次采用低压高功率动态充电技术，在提高电压快速充电安全上提供了绝对的安全保障，同时汽车的磁感应接收端植入了一颗通信芯片，利用手机接收信号app 可以连接汽车，以此来追踪汽车的安全和防盗 二、产品方案功能介绍 1、设计理念 针对国内已有的电动汽车充电桩的不足和安全考虑，还有节能环保问题，综合来看：目前电动汽车迫切需要一个高效安全节能又环保使用更方便的充电桩，无线充电正好具备以上多个功能要求，在多个技术问题解决后，整体工程在能效上将达到预期效果。

电动汽车动态无线充电技术研究

电动汽车动态无线充电技术研究 发表时间：2017-08-17T16:51:54.157Z 来源：《电力设备管理》2017年第8期作者：刘幸幸谭凤[导读] 传统的电动汽车无线充电技术存在续航里程较短的问题。 中国石油大庆油田有限责任公司第八采油厂电力维修大队技术队黑龙江大庆 163300）摘要：传统的电动汽车无线充电技术存在续航里程较短的问题。为避免上述问题，提出了一种电动汽车动态无线充电技术。首先，通过对比分析，得到较适用于电动汽车动态无线充电的无线传输方式。其次，通过仿真分析获取系统互感与轴偏移距离的关系以及不同结构松耦合变压器的磁屏蔽效果。结果表明发射端摆放条形磁芯且接收端摆放圆盘型磁芯的ICPT系统能够满足电动汽车动态无线充电的电源需求和电磁屏蔽要求。 关键词：无线电能传输；无线充电；电动汽车；动态供电 1引言 由于节约能源，减少环境污染，电动汽车受到世界各国的大力推广。但是，充电却成为阻碍电动汽车发展的最大问题。传统的插拔充电方式由于受到接口的限制只能同一时间为一台电动车充电且存在安全问题。采用无线充电技术为电动汽车充电，用户只需将车开到指定充电区域，便可自动进行充电。然而，传统无线充电还存在充电频繁、续航里程短、电池组笨重且成本高昂等问题。在这样的背景下，电动汽车动态无线充电技术应运而生，它以非接触的方式为行驶中的电动车实时地提供能量供给。电动车续航里程得到延长，同时电能补给更加安全、便捷。 2无线充电技术理论分析 无线电能传输区别于传统的有线传输，通过磁场为负载供电。目前，无线电能传输的主要方式有微波式、耦合式和谐振式。微波式无线电能传输技术传输距离能达到千米级且可实现准确定向，但受传输介质影响，很难穿透障碍物，一般适合在真空或空旷地方进行。耦合式无线电能传输技术是最为成熟的无线电能传输技术，基于安培环路定理和法拉第电磁感应定律，短距离内可实现kW级的传输功率。谐振式无线电能传输技术基于感应耦合原理，传输效率高，但工作频率要求达到MHz级别，且目前传输功率较低。 综上所述，电动汽车动态无线充电系统要求传输功率较高，且发射侧和接收侧传输距离在15cm-25cm之间属近场传输，因此采用耦合式无线电能传输技术较为适合。 3不同结构的松耦合变压器实用性研究 电动汽车动态无线充电系统须具备效率高、侧移性能好、磁屏蔽能力强的特点。松耦合变压器占系统80%的重量和空间，通过磁场将能量从发射端传输到接收端。由于松耦合变压器工作气隙较大使得系统漏感较大，磁化通量较少，并且发射端与接收端发生轴偏移也将导致系统传输效率降低。当松耦合变压器传输能量时，发散式磁场对车体四周进行电磁辐射，将对汽车控制系统将产生影响。在耦合距离一定的情况下，参数不同的松耦合变压器传输效率、侧移性能、磁屏蔽效果也将不同。所以，对比分析不同结构松耦合变压器的传输效率、侧移性能、磁屏蔽效果是电动汽车动态无线充电系统设计工作的重要内容。 根据电动汽车动态无线充电的实际情况，设定结构1中松耦合变压器仅由线圈构成。结构2中发射端摆放条形磁芯，接收端摆放圆盘形磁芯。结构3中接收端摆放条形磁芯，发射端摆放条形磁芯。结构模型如图1所示： （1）结构1 （2）结构2 （3）结构3 图1 三种松耦合变压器结构模型 3.1轴偏移距离对互感的影响 对电动汽车进行无线充电时，因驾驶员对电动汽车的人为手动操纵将导致松耦合变压器的接收端与发射端发生轴偏移，进而影响系统互感。不对称现象的出现是不可能完全消除的，因此研究轴偏移距离对互感的影响程度及趋势具有实际意义。设定发射端与接收端轴偏移距离变化范围为(0-200)mm。磁芯结构、轴偏移距离k与互感Mij的关系如图2所示。 由图2可以看出：当结构1中发射端与接收端轴偏移距离超过100mm时，互感接近于0mH。结构2中互感变化趋势与结构1中互感变化趋势类似，但大小是结构1中的3倍。结构3中互感为结构1中互感的两倍，相比于结构2，互感下降35%。当轴偏移距离在0mm至100mm之间，随着侧移量的增大，三种耦合结构中互感下降明显，这是由于耦合能力的下降，导致系统线圈内阻损耗增加所致。当轴偏移距离大于100mm时，三种耦合结构中互感都接近于0mH。通过对比可知，当轴偏移距离在0mm至100mm之间时，在发射端摆放条形磁芯，接收端摆放圆盘形磁芯的松耦合变压器中，轴偏移距离对互感的影响最小。

电动汽车无线充电原理及应用分析

电动汽车无线充电原理及应用分析 【摘要】随着经济的快速发展，节能、低碳和环保经济成了社会发展的需要，电动汽车受到了广泛的关注，而无线充电技术是未来电动汽车供电技术的发展趋势。本文介绍了三种常用的无线充电技术：电磁感应、微波、磁耦合共振，并分析了三种无线充电的工作原理、存在的问题及实用化前景。 【关键词】电动汽车;无线充电;电磁感应;微波;磁耦合共振 一、引言 自电动汽车产生以来，为了让车主感觉更加方便、安全，高新技术和便捷服务已经被广泛应用，很多知名的汽车制造商和能源企业建造了跟传统加油站类似的充电桩和换电站。在日本、美国、德国，包括中国在内等地区都开始配置充电设备的充电桩和换电设备的换电站。无论是充电桩还是换电站都属于接触式充电范畴，它们都需要充电插头和电线来进行电能的传递。但无线充电则不需要这些连接装置，它是利用交变电磁场和无线电波来传递电能，因此不需人来插拔插头，同时节省电线材料，无触电危险，在恶劣天气环境下使用性强，很便于在停车场和车库大面积推广。因此，电动汽车无线充电受到很多汽车制造商的青睐，相关技术的研究和应用在世界发达国家已经开始开展。 二、无线充电技术 无线充电技术应用在电动汽车上主要有三种：电磁感应法、微波法、磁耦合共振法。其中电磁感应法利用线圈间产生的电磁感应现象进行电能传输;微波法利用天线发射和接收微波进行电能传输;磁耦合共振法利用共振电路之间的共振现象进行电能传输，下面分别进行分析介绍。 （一）电磁感应法 此原理与电力系统中常用的电力变压器原理类同。在变压器的一次线圈通入交变电流，二次线圈会由于电磁感应原理感应出电动势，如果二次线圈电路闭合，即可有感应电流出现，电流方向的确定遵从楞次定律，其大小可由麦克斯韦电磁理论解出。相对于无线输电而言，变压器的一次线圈相当于电能发射线圈，二次线圈相当于电能接收线圈，这样就可以把电能从发射线圈无线传输到接收线圈。工作原理如图1所示。 该电能传输系统是将发射电能的一次线圈埋藏在地下，接收电能的二次线圈安装于车底部，两线圈之间空隙的大小会影响充电系统的效率。 （二）微波法 要想实现电能长距离的无线传输，则可使用微波的传输方式。由于微波的波

GBTXXXX电动汽车无线充电系统通用要求编制说明

GB/T XXXX《电动汽车无线充电系统通用要求》编制说明 一、工作简况，包括任务来源、主要工作过程、主要参加单位和 工作组成员及其所做的工作等 1任务来源 根据国务院办公厅《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，充电基础设施是指为电动汽车提供电能补给的各类充换电设施，是新型的城市基础设施，大力推进充电基础设施建设，有利于解决电动汽车充电难题，是发展新能源汽车产业的重要保障。我国处于电动汽车无线充电技术研究、产品开发、应用推广3个方面的国际领先地位，但标准化落后，有必要尽快实现“有标准可依”。我国已经进行电动汽车传导式充电和换电的标准化工作，无线充电作为向电动汽车提供能量的第三种方式，其标准化工作在我国还没有开展，这与我国的技术和产业领先地位不匹配。 2015年7月国家标准委下达“《电动汽车无线充电系统通用要求》等14项国家标准制修订计划”，《电动汽车无线充电系统通用要求》正式立项，计划编号20150675-T-339，本标准主管部门为工业和信息化部，归口单位为全国汽车标准化技术委员会。 2工作过程 （1）标准启动会 2015年12月16日，电动汽车无线充电标准化联合工作组第一次工作会议暨项目组启动会在成都新华国际酒店举行，来自中汽研、中电联、中兴通讯、中兴新能源、比亚迪、北汽、上汽、国家电网、许继集团、戴姆勒奔驰、宝马中国、东南大学等约50余家单位的专家参加了本次会议，会上中汽研与中电联介绍了联合工作组成立情况和电动汽车无线充电技术及应用情况，以及当前国际电动汽车无线充电标准化IEC、SAE、ISO进展情况。与会专家对《GBT XXXX 电动汽车无线充电系统通用要求（草案）》进行了研讨。从标准范围、规范性引用文件、术语定义、互操作性、系统总体要求、通讯、电击防护、无线充电系统特定要求、电力电缆组件要求、结构要求、材料和部件强度、服务和测试条件、电磁兼容性、标记和说明等层面对标准架构进行了分析讨论，基本肯定了标准结构，同时对标准草案中的技术内容进行了初步审查，提出了不同类型的意见60余条。

2019年全国大学生电子设计竞赛赛题A题_电动小车动态无线充电系统

参赛注意事项 （1）8月7日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）8月10日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 电动小车动态无线充电系统（A题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一个无线充电电动小车及无线充电系统，电动小车可采用成品车改制，全车重量不小于250 g，外形尺寸不大于30cm×26cm，圆形无线充电装置发射线圈外径不大于20cm。无线充电装置的接收线圈安装在小车底盘上，仅采用超级电容（法拉电容）作为小车储能、充电元件。如图1所示，在平板上布置直径为70cm的黑色圆形行驶引导线（线宽≤2cm），均匀分布在圆形引导线上的A、B、C、D点（直径为4cm的黑色圆点）上分别安装无线充电装置的发射线 圈。无线充电系统由1台5V的直流稳压电源供电，输出电流不大于1A。 图1 电动小车行驶区域示意图

二、要求 1. 基本要求 （1）小车能通过声或光显示是否处在充电状态。 （2）小车放置在A点，接通电源充电，60秒时断开电源，小车检测到发射线圈停止工作自行起动，沿引导线行驶至B点并自动停车。 （3）小车放置在A点，接通电源充电，60秒时断开电源，小车检测到发射线圈停止工作自行起动，沿引导线行驶直至停车（行驶期间，4个发射线 圈均不工作），测量小车行驶距离L1，L1越大越好。 2. 发挥部分 （1）小车放置在A点，接通电源充电并开始计时；60秒时，小车自行起动（小车超过60秒起动按超时时间扣分），沿引导线单向不停顿行驶直至 停车（沿途由4个发射线圈轮流动态充电）；180秒时，如小车仍在行驶， 则断开电源，直至停车。测量小车行驶距离L2，计算L=L2-L1，L越大越 好。 （2）在发挥部分（1）测试中，测量直流稳压电源在小车开始充电到停驶时间段内输出的电能W，计算K= L2/W，K越大越好。 （3）其他。 三、说明 （1）本题所有控制器必须使用TI公司处理器。 （2）小车行驶区域可采用表面平整的三夹板等自行搭建，4 个发射线圈可放置在板背面，发射线圈的圆心应分别与A、B、C、D圆点的圆心同心。 （3）作品采用的处理器、小车全车重量、外形尺寸、发射线圈最大外形尺寸及安装位置不满足题目要求的作品不予测试。 （4）每次测试前，要求对小车的储能元件进行完全放电，从而确保测试时小车无预先额外储能。 （5）题中距离L的单位为cm，电能W的单位为Wh。 （6）测试小车行驶距离时，统一以与引导线相交的小车最后端为测量点。 （7）基本要求（2）测试中，小车停车后，其投影任一点与B点相交即认为到达B点。 （8）在测试小车行驶距离时，如小车偏离引导线（即小车投影不与引导线相交），则以该驶离点为该行驶距离的结束测试点。

无线充电系统仿真演示教学

无线充电系统仿真

2．（20分）设计电动汽车无线充电系统，要求： 1）给出系统整体设计方案； 2）设计系统功率2.2kW，输入电压220V，输出电压300V； 3）给出系统simulink仿真图及关键部分波形图； 4）给出系统主要参数设计过程。 1、设计方案 无线充电系统的设计功率为2.2kW，输入电压为工频交流220V，输出电压为直流300V。根据设计要求，需要该系统有一定的自调压能力。 整体设计方案为：先通过一个交直交变频器输出高频交流电，将这个高频交流电通过无线传输装置（仿真中用耦合电感代替）传输到汽车内置的接收装置。通过整流电路转化为直流电，最后通过一个带负反馈的调压电路输出300V 电压并能控制充电电流。具体设计过程如下： 2.1、首先使用一个二极管不控整流模块，将220V电转化为直流电，并使用LC滤波，滤波后的电压约为350V。 二极管不控整流模块如下图：

经过LC滤波之后的输出电压： 2、使用IGBT全控器件搭建单相逆变模块，将直流350V转化为高频交流电，频率为20kHz。一般来说，频率越高，传输同样的能量使用的耦合电感越小，能量的损失也越小。由于受到器件开关速度的显示和工业标准的限制，使用电磁感应方式的无线充电系统频率不超过100kHz。在这里我的传输频率为20kHZ，符合要求。 前半部分的整体仿真模型。包括二极管整流模块，高频逆变模块，耦合电感作为无线传输模块：

经过逆变模块后产生的高频方波交流电，频率为20kHz： 经过耦合线圈传输到副边的高频交流电，由于耦合线圈相当于一个电感，电压传输到副边后稍微有些畸变。另外耦合线圈相当于变压器，将电压升高到600V左右。