基于分时能量注入、自适应谐振的ICPT电动汽车无线充电机理及关键技术研究

Due to the feature of load cell of modality change, characteristic change and structure change, the application of ICPT contactless power supply technology for electrical vehicle leads to system detuning, reduce of power and efficiency even a system failure. Against the fact that previous related researches are lack of consideration of the traction of load cell local feature occasion in ICPT system, the applicant provides an ICPT electronic circuit topology based on time-separate energy injection and self-adaptive resonance. The topology has features of low system order and the resonance conform to the traction of local feature. It solves the problem of traditional ICPT system caused by high order, multi restricts and the influence by time-variation local feature, achieving the goal of wireless charge for electrical vehicle. The project runs researches on energy flow regulation and controlling tragedy, the topology mechanism of self-adaptive resonance and traction rule of structural characteristics in dynamitic behavior. The researches provide the mechanism and realization foundation for electrical vehicle wireless charging. The result of the project has reference value on ICPT system research; it has both science significance and application value.

ICPT无线电能传输技术应用在电动汽车无线充电时因负载电池具有模态变化、特征变化及结构变化等特点，易引发系统失谐，造成功率、效率下降乃至系统失效。项目针对目前相关研究中未考虑负载电池局部特征诱因对ICPT系统失谐的牵引作用，提出了一种采用分时能量注入、自适应谐振ICPT无线电能量传输方法。该方法具有系统阶数低、谐振顺应局部特征牵引等特点，可解决传统ICPT系统由于高阶、强粘连、受局部特征时变影响所带来的问题，实现电动汽车无线充电的目的。项目具体包括：研究分时能量注入、自适应谐振的工作机理，局部特征对功率效率的影响规律及定量描述；掌握结构特征对动力学行为的牵引规律、顺应关键参数诱导的系统非线性规划；建立以模态时长比为表征的能量流动模型并据此进行能量传输控制，为其在电动汽车无线充电的应用提供理论和实现基础。取得的成果亦可为具有类似特点的ICPT系统研究提供研究思路，具有重要的科学意义和应用价值

ICPT无线电能传输技术应用在电动汽车无线充电时因负载电池具有模态变化、特征变化及结构变化等特点，易引发系统失谐，造成功率、效率下降乃至系统失效。本项目针对ICPT无线电能传输技术应用在电动汽车无线充电时因负载电池具有模态变化、特征变化及结构变化等特点，解决其易引发系统失谐，造成功率、效率下降乃至系统失效等问题。项目提出并深入研究了一种采用分时能量注入、自适应谐振ICPT无线电能量传输方法。该方法采用设置独立的能量注入模态和独立的自适应谐振模态的思路设计变流器，可在一个能量周期中将母线电源与谐振网络隔离，使其解耦。这种能量传输系统具有系统阶数低、谐振顺应局部特征牵引等特点，解决了传统ICPT系统由于高阶、强粘连、受局部特征时变影响所带来的问题。本项目执行过程中完成的工作有：.1对分时能量注入、自适应谐振的工作机理，局部特征对功率效率的影响规律及定量描述的研究，获得了分时能量注入、自适应谐振无线能量传输系统初次级关键参数（电压、电流、功率）的数学描述；.2掌握了结构特征对动力学行为的牵引规律、顺应关键参数诱导的系统非线性规划，在此基础上，获得了针对分时能量注入、自适应谐振无线能量传输系统中变流器模态控制策略，通过设置模态转换时间裕度，确保了变流器在模态转换过程中都能处于软开关工作条件；.3深入研究了以模态时长比为表征的能量流动模型，在此基础上提出了一种利用模态时长比控制能量的无线能量传输系统的功率控制方法，该功率控制方法具有单参数控制功率的特点；.4搭建了1000W分时能量注入、自适应谐振无线能量传输系统的验证平台，依托该平台对本项目所做的理论分析、所提出的控制方法进行实验验证，通过大量的实验结果来证实本项目提出的理论方法的正确性。