電動汽車無線供電系統(tǒng)磁耦合機(jī)構(gòu)研究.pdf

1、氣候變化、能源和環(huán)境問題是人類社會共同面臨的長期問題。交通運輸領(lǐng)域的尾氣排放、能源消耗等問題能否得到有效解決,直接影響著人類的生活質(zhì)量。在這樣的背景之下,被稱為綠色交通工具的電動汽車再次成為人們關(guān)注的焦點。然而,目前接觸式充電方式存在的諸多缺陷,嚴(yán)重制約了電動汽車的發(fā)展。而基于無線電能傳輸技術(shù)(WPT)的電動汽車具有供電靈活、取電方便等特點,而且可以動態(tài)供電,這恰恰解決了目前電動汽車所存在的一個關(guān)鍵技術(shù)難題。在電動汽車動態(tài)無線供電系統(tǒng)中

2、,為了保證足夠的電能供給,通常需要鋪設(shè)較長的能量發(fā)射導(dǎo)軌。如何通過有限元分析及仿真研究,給出發(fā)射端導(dǎo)軌和拾取端裝置的設(shè)計方法和理論依據(jù),從而提高系統(tǒng)的高效性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性,是當(dāng)前亟待解決的重要問題。
　　本文主要針對電動汽車無線供電系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)的設(shè)計問題展開研究。首先闡述了國內(nèi)外學(xué)者對電動汽車無線供電系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀,并對其基本原理和構(gòu)成做了簡要介紹。隨后對電磁耦合機(jī)構(gòu)的互感等效模型進(jìn)行研究,分析提升系統(tǒng)的功率傳輸能力和效

3、率的影響因素,確定本文的研究目標(biāo);分析幾種常見的耦合機(jī)構(gòu)的耦合特性,探討偏移量對其耦合系數(shù)的影響,從而確定方-方形線圈作為研究對象。
　　基于 Ansoft軟件,對分散型和集中型發(fā)射導(dǎo)軌、單線圈和多線圈拾取導(dǎo)軌建立了仿真模型,從互感值、磁場分布等方面進(jìn)行對比分析,為原副邊線圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供理論依據(jù);并對目前幾種典型的發(fā)射端、拾取端的磁芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真研究,探索不同形狀的磁芯對磁場分布的影響,進(jìn)而確定原副邊磁芯結(jié)構(gòu);針對目前電動汽車耦

4、合機(jī)構(gòu)普遍存在的耦合效率較低、經(jīng)濟(jì)成本較高等問題,提出一種新型耦合機(jī)構(gòu)形式,其發(fā)射端采用集中型線圈結(jié)構(gòu),鋪設(shè)“L”形磁芯;拾取端采用單線圈結(jié)構(gòu),鋪設(shè)“蓋”形磁芯。
　　結(jié)合具體案例,給出了耦合機(jī)構(gòu)的一般設(shè)計流程,重點對耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計、功耗分析等問題進(jìn)行討論,并對設(shè)計完成的新型耦合機(jī)構(gòu)進(jìn)行偏移仿真實驗,給出了系統(tǒng)可接受的偏移范圍。最后搭建了電動汽車無線供電系統(tǒng)實驗平臺,對系統(tǒng)進(jìn)行了功率測試、效率測試、偏移實驗、穩(wěn)定性實驗等。實驗