基于無線電能傳輸?shù)碾妱悠噭討B(tài)無線充電技術(shù)

基于無線電能傳輸?shù)碾妱悠噭討B(tài)無線充電技術(shù)

為電動汽車建立先進(jìn)的充電基礎(chǔ)設(shè)施是提高電動汽車市場競爭力的一個關(guān)鍵因素。與靜態(tài)無線充電（SWC）相同，動態(tài)無線充電（DWC）也具有較高的安全性和可靠性。此外，DWC所需要的充電電能直接來源于電動汽車行駛的道路，因而解決了電動汽車充電時間較長的問題，并能夠消除車載鋰電池成本、尺寸和質(zhì)量的限制。

實現(xiàn)DWC主要利用了無線電能傳輸（WPT）技術(shù)，常用的WPT形式包含感應(yīng)式、諧振式和微波式3種。感應(yīng)式為松散耦合結(jié)構(gòu)，類似于可分離變壓器實現(xiàn)電能傳輸，傳輸距離較短。諧振式則利用高頻交變磁場的共振耦合原理實現(xiàn)電能傳輸。微波式屬于遠(yuǎn)場輻射型電能傳輸方式，效率較低。因而，考慮電動汽車的使用環(huán)境，WPT形式采用諧振式。

諧振式WPT在進(jìn)行電能傳輸時，主要利用具有相同自諧振頻率的兩個線圈通過高頻交變磁場傳輸電能，而頻率不同的部件基本不受磁場影響。整個過程是電網(wǎng)電能通過整流濾波和高頻逆變后產(chǎn)生高頻交流電，在經(jīng)功率放大電路和阻抗匹配電路輸送至發(fā)射線圈。當(dāng)發(fā)射線圈的自諧振頻率與諧振式WPT的系統(tǒng)頻率相同時，將產(chǎn)生強(qiáng)度最強(qiáng)的高頻交變磁場。此時，具有相同自諧振頻率的接收線圈則通過磁場產(chǎn)生較強(qiáng)的耦合，實現(xiàn)電能傳輸。接收線圈對接收到的電能進(jìn)行整流濾波和低頻逆變后為車載電池進(jìn)行充電。

所設(shè)計的諧振式WPT在進(jìn)行電能傳輸時必須選擇專門的充電通道，只允許電動汽車具有較小的橫向偏移量。要真正推廣諧振式WPT，還需要實現(xiàn)電動汽車充電的精確定位。

刊名：IEEE Transactions on Industrial Electronics（英）

刊期：2016年第63期

作者：Buja G

編譯：王祥