基于推拉式磁场激励的电动汽车运动过程无线传能机制研究

Wireless Power Transfer (WPT) technology is a best solution for Electrical Vehicle (EV) in-motion charging. According to the drawbacks of classical distribution points and track transmission mode, this project proposes a novel wireless continuous energy transmission mode. A push-pull magnetic excitations method is utilized to form a dynamical magnetic energy transmission passway with aids of magnetic guide mechanism mounted on EV. This project will carry out research on stability control problem for push-pull magnetic excitation which aims at providing an effective energy transmission method similar to track transmission mode. This project will propose a design and optimization strategy for magnetic guide mechanism to improve magnetic field aggregation performance and reduce energy dissipation in space. Furthermore, this paper will provide a maximum efficiency tracking method for multiple excitation modules to guarantee system running at the optimization efficacy points on EV in-motion and load random variation condition. The achievements of this project will provide solution to energy transmission delay and stress problem brought by short time energy impact in distribution point mode, and provide solution to weak energy transmission efficiency and electromagnetic compatibility problem brought by open magnetic field in track transmission problem. This mode will provide a more flexible, more effective energy transmission mode for EV in-motion application.

电动汽车运动过程无线传能技术是解决电动汽车电池瓶颈问题的最佳解决方案。本项目针对当前导轨式以及离散供电点无线传能模式所存在的不足，提出一种基于离散供电点的新型无线持续传能模式。该模式通过离散供电点间的推拉式磁激励，借助于车载磁引导机构形成一条动态磁能传输通道，最终实现一种近似于导轨式的连续电能传输模式。围绕这一目标，本项目将开展基于虚拟导轨模式的推拉式磁激励控制方法研究，解决运动过程的磁能传输过程的稳定性控制问题；构建一套车载磁能引导机构鲁棒性设计及优化方案，提升车载磁能传输通道的磁聚集性能并减少磁能空间耗散；提出多激励单元的最大效率跟踪控制方法，保证系统在动态过程及不同负载条件下均工作在最优效率点上。本项目的研究成果将克服当前离散供电点模式中的短时大功率冲击所带来的传输惯性及应力问题，同时克服导轨式模式的大范围开放磁场所带来的低转换效率及电磁兼容问题，实现灵活、高效的动态能量推送

面向电动汽车运动过程高效电能补给，项目针对当前多离散供电点无线传能模式所存在的不足。项目提出一种基于多激励单元构建的离散供电点无线持续传能模式，通过多激励单元的动态调节，增加了传能过程的自由度；提出一种基于能量反向注入的增强式传能模式，解决运动过程的传能过程传输能力短时高效增强问题；提出了基于动态耦合参数检测的多激励系统充电区域辨识方法，解决了运动过程中多传能参数快速获取问题，并实现了优耦合区域和弱耦合区域的动态识别；在此基础上，提出面向运动过程无线充电的动态区域识别与多激励单元的最大效率跟踪控制方法，针对动态区域采取动态最优效率跟踪策略，提升了动态无线传能功率传输能力与整体效率，同时有效地降低了独立激励单元的电压及电流应力。项目研究成果为电动汽车无线传能过程提供了一种灵活、高效的动态能量推送方案。项目在江苏同里、广西南宁完成了电动汽车动态无线充电技术的推广与应用。项目以第一作者及通讯作者身份发表SCI收录论文7篇，获得授权发明专利4项。在科学出版社出版专著1本。获得重庆市技术发明一等奖1项，发布团体标准1项。