电动汽车不间断充电的天罗地网 黄靖杰 指导老师：刘东 (上海交通大学电气工程系，上海市200240：) 摘要：本文从电动汽车现存的续航能力不足等问题出发，提出电动汽车“边走边冲”的模 式，即电动汽车移动中无线电能补给系统。通过MAG仿真，最优负载计算，实物铁芯结构 与电路制作，完成测试样机。并在此基础上，提出分段控制策略的优化，并进一步受能源互 联网启发提出了移动互充的全新理念并论证了可行性，此举将电动汽车的使用推向一个全新 的高度，形成真正的电动汽车不间断充电的天罗地网。 关键词：电动汽车：无线移动充电；LCL-SS电路：移动互充技术： 1.引言 10kW/200k Pow 随着城市汽车保有量地大幅上升，以及 45H H: 人们环保意识的提高，传统燃油汽车已经逐 渐开始被以电动汽车为主的新能源汽车所 图1-1韩国OLEV系统结构示意图 替代。然而现有的电动汽车却也存在不少问 题，比如续航能力较差，持续行驶距离不长 除韩国OLV项目之外，美国奥克兰 等等。近年来，一种新型的无线电动汽车移 大学针对能量发射机构采用集中式线圈阵 动充电系统为电动汽车的推广应用提供了 列的电动车动态感应供电系统，提出了一种 崭新的技术支撑手段。 双极性导轨线圈(Bipolar Track Pad)结构z。 根据国内外的文献调研，目前的充电模 这种结构可以消除相邻两个线圈之间的相 式主要以充电桩和充电站为主，然而这些概 互影响，通过调整叠加距离能够使相邻线圈 念与传统加油站相差不多，所以并非是最适 的互感为零；并提出一种双D形正交 合电动汽车的能量补给方式，因此各国科学 (Double-D-Quadrature,DDQ)1拾取 家开始从这点寻求突破。 线圈结构。为了解决电动车动态取电过程中 电动汽车无线供电系统本质为感应耦 的横向偏移问题，提出了一种多相导轨式感 合无线电能传输(Inductively Coupled 应耦合电能传输系统，该系统可以在更宽 Power Transfer,ICPT)系统。目前，国内外 的范围内产生相对比较均匀的磁场：并提出 许多团队都在对其进行研究。 一种可以同时接收横向和纵向磁场的正交 韩国科学院于最近几年提出了电动汽 拾取线圈。 车移动中无线电能补给的概念(Online 在国内，很多汽车制造厂商如奇瑞、长 Electric Vehicle,OLEV),主要是采用基于电 安、比亚迪等都推出了自己的电动汽车，但 磁感应耦合原理的无线电能传输技术，其研 是已经上市销售的电动车数量并不多，而且 究重点主要集中在电磁耦合机构的优化设 都采用传导充电方式。 计与电磁场屏蔽技术等方面1-”。通过这种 除了企业，也存在十余所高校和科研院 设计方式，电动汽车可以在移动中汲取电能，所相关研究团队也积极开展了电能无线传 这样可以很大程度上解决汽车对于电池的 输技术的研究与开发工作，并取得了良好的 依赖，使电池容量削减至常规电动汽车电池 成果，期中也包括上海交大唐厚君教授团队。 容量的60%。具体结构示意图如下： 他们都为中国的电能无线传输技术发展奠 定了坚实的基础。 最后本文在以上基础上进行仿真和模电动汽车不间断充电的天罗地网 黄靖杰 指导老师：刘东 （上海交通大学 电气工程系，上海市 200240；） 摘 要：本文从电动汽车现存的续航能力不足等问题出发，提出电动汽车“边走边冲”的模 式，即电动汽车移动中无线电能补给系统。通过JMAG仿真，最优负载计算，实物铁芯结构 与电路制作，完成测试样机。并在此基础上，提出分段控制策略的优化，并进一步受能源互 联网启发提出了移动互充的全新理念并论证了可行性，此举将电动汽车的使用推向一个全新 的高度，形成真正的电动汽车不间断充电的天罗地网。 关键词：电动汽车；无线移动充电；LCL-SS电路；移动互充技术； 1．引言 随着城市汽车保有量地大幅上升，以及 人们环保意识的提高，传统燃油汽车已经逐 渐开始被以电动汽车为主的新能源汽车所 替代。然而现有的电动汽车却也存在不少问 题，比如续航能力较差，持续行驶距离不长 等等。近年来，一种新型的无线电动汽车移 动充电系统为电动汽车的推广应用提供了 崭新的技术支撑手段。 根据国内外的文献调研，目前的充电模 式主要以充电桩和充电站为主，然而这些概 念与传统加油站相差不多，所以并非是最适 合电动汽车的能量补给方式，因此各国科学 家开始从这点寻求突破。 电动汽车无线供电系统本质为感应耦 合 无 线 电 能 传 输 （ Inductively Coupled Power Transfer, ICPT）系统。目前，国内外 许多团队都在对其进行研究。 韩国科学院于最近几年提出了电动汽 车移动中无线电能补给的概念（Online Electric Vehicle, OLEV），主要是采用基于电 磁感应耦合原理的无线电能传输技术,其研 究重点主要集中在电磁耦合机构的优化设 计与电磁场屏蔽技术等方面[1-7]。 通过这种 设计方式，电动汽车可以在移动中汲取电能， 这样可以很大程度上解决汽车对于电池的 依赖，使电池容量削减至常规电动汽车电池 容量的 60% [8-11]。具体结构示意图如下： 图 1-1 韩国 OLEV 系统结构示意图 除韩国 OLEV 项目之外，美国奥克兰 大学针对能量发射机构采用集中式线圈阵 列的电动车动态感应供电系统，提出了一种 双极性导轨线圈（Bipolar Track Pad）结构[12].。 这种结构可以消除相邻两个线圈之间的相 互影响，通过调整叠加距离能够使相邻线圈 的互感为零；并提出一种双 D 形正交 （Double-D-Quadrature，DDQ）[13,14]拾取 线圈结构。为了解决电动车动态取电过程中 的横向偏移问题，提出了一种多相导轨式感 应耦合电能传输系统[15]，该系统可以在更宽 的范围内产生相对比较均匀的磁场；并提出 一种可以同时接收横向和纵向磁场的正交 拾取线圈。 在国内，很多汽车制造厂商如奇瑞、长 安、比亚迪等都推出了自己的电动汽车，但 是已经上市销售的电动车数量并不多，而且 都采用传导充电方式。 除了企业，也存在十余所高校和科研院 所相关研究团队也积极开展了电能无线传 输技术的研究与开发工作，并取得了良好的 成果，期中也包括上海交大唐厚君教授团队。 他们都为中国的电能无线传输技术发展奠 定了坚实的基础。 最后本文在以上基础上进行仿真和模