大传输距离下电动汽车无线充电系统优化

作     者：李延杰 李峰 周思齐 马晓磊 冯建勇 霍栩 

作者机构：北京路桥瑞通养护中心有限公司 车路协同与安全控制北京市重点实验室北京航空航天大学交通科学与工程学院 北京昌开建设工程管理有限责任公司 

出 版 物：《北京工业大学学报》 (Journal of Beijing University of Technology)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52278424) 第二届一汽-大众中华环境保护基金会汽车环保创新引领计划 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室开放课题（K202101） 

主　　题：电动汽车 无线电能传输 耦合结构 大传输距离 谐振感应耦合 减碳 

摘      要：将无线电能传输技术集成到路面结构中是解决电动汽车充电难的有效途径，是有线充电方式的重要补充，能够加速电动汽车保有量增长，助力道路交通行业实现净零碳排放。针对原边线圈嵌入路面结构后耦合线圈之间的距离增大，耦合程度减弱的问题，对线圈结构进行优化，以实现大距离传输下无线电能的传输。该文通过电磁有限元仿真对线圈的内径、外径和匝数进行优化，提出了以耦合系数为优化目标的线圈结构参数优化流程，同时在Simulink中搭建了无线充电系统的电路仿真平台，对采用优化后线圈结构的无线充电系统性能进行测试。结果表明，线圈内径增加，耦合系数先增大，达到峰值后迅速减小；随着线圈外径增大，耦合系数逐渐增大；在不同外径下，线圈的最优匝数均为9匝；三个参数中，增大外径是提高线圈耦合程度最有效的方式；最终优化后线圈的参数为外径480 mm，内径210 mm，匝数9匝，可以实现300 mm距离的电能传输，系统输出功率保持在2.96 kW～3.7 kW之间，传输效率达到86.54%。随后对该线圈结构进行抗偏移性能测试，线圈的容许偏移距离可达60 mm。研究为电动汽车无线充电技术落地应用提供理论支撑，具有较强的工程实用价值。