基于磁耦合谐振的电动汽车无线供电基础研究

Becaouse of its more merits,such as Energy Saving, environmental, higher efficient, the research and popularize of electric vehicle is urgent for more countries. While the battery is the bottleneck to develop electric vehicle for more years. With the development of wireless power transfer ,it may be the shortcut for resolving that puzzle of electric vehicle. We want to research in depth the theory and method of wireless high power supply for moving device in middle range. Three key problems are needed to solve emphatically: Research on the adaptive impedance match networks, method for decreasing the device size and increasing its power transmission distance, robustness controlling for resonance frequency. The characteristic or innovation is: the new concepts of wireless power supply to electric vehicle is proposed, the the method and control strategy for adaptive impedance match is proposed to solving wireless high power transfer for moving device, the new concepts and method of FTFME is proposed to solving resonance frequency obustness . Not only the puzzle of power source in electric vehicle can be resolved but also the meaning of wireless power transfer can be enriched with that achievement, which has more theory meaning and practical value.

集节能、环保、高效等优点于一身的电动汽车技术的研究与推广已经成为各国的当务之急，然而电动汽车用动力源（即电池）长期以来一直成为制约电动汽车进一步发展的"瓶颈"问题。随着无线电能传输技术的发展使其成为解决电动汽车动力源问题的捷径。本课题以电动汽车的无线供电应用为背景，深入研究中等距离、大功率、移动物体的高效、稳定、安全供电的理论与方法，拟重点解决以下三个方面关键问题：自适应阻抗匹配网络的研究；降低传输装置的体积与提高传输距离的方法研究；共振频率鲁棒性控制的问题。本课题的特色和创新在于提出电动汽车无线供电的概念；提出了解决移动物体大功率无线电能传输的方法和控制策略；提出了解决频率鲁棒性控制的FTFME概念和方法。该成果的应用不但有助于解决电动汽车动力源的问题而且大大丰富了无线电能传输技术的内涵，具有重要的理论意义和实用价值。

本课题提出了“电动车无线供电基础研究”，主旨思想是改变电动汽车传统能量供给模式，通过埋设在地下的电网以无线方式向电动汽车提供所需能量。该课题的核心是研究WPT技术在电动汽车中的应用，属于前沿课题基础应用研究。课题组对自适应阻抗匹配网络、共振频率鲁棒性控制、无线电能传输特性和无线电能与信号同步传输等内容进行了深入去研究。课题研究期间参与国内外学术会议10余次；发表论文27篇，其中SCI、EI检索15篇；出版专著1部；培养研究生4名，申请发明专利20项。.主要研究成果如下：. 一、根据射频功率提高的要求，首先研究了阻抗定点匹配方法，总结匹配的经验和规律，并据此进一步自动阻抗匹配，涉及到为实现匹配实时性进行的匹配算法研究，最后设计了实验样机并进行了相关的实验研究。. 二、本课题基于电动汽车无线供电中传输距离与传输体积的矛盾问题，对磁耦合谐振式WPT系统的传输特性进行了深入研究，重点是研究了传输装置体积、传输距离、工作频率、传输功率、传输效率之间的相互关系。. 三、深入研究了外界障碍物（如导磁性物体等）、接收端负载和电路工作温度变化、传输距离发生变化或角度发生偏移等因素对谐振频率的影响，掌握了频率分裂的规律和特点。. 四、研究了发射源工作频率与传输系统谐振频率实时跟踪问题，力求提高电能无线传输的功率和效率，为了提高频率跟踪的实时性，针对频率分裂的规律和特点重点研究了改进的遗传算法、蚁群算法、粒子群算法对提高频率跟踪的效果。. 五、研究了无线电能与信号同步传输的方法，包括信号正向传输和反向传输，同时实验研究了信号与能量传输之间的相互影响关系。