基于磁耦合方式的动态无线充电车辆检测技术.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 磁耦合无线电能传输技术(Magnetic Coupling Wireless Power Transfer ，MC-WPT) 可实现电动汽车边行驶边充电功能，从而解决电动汽车续航能力不足问题。分段式 导轨为电动汽车供电，既能提高能量传输效率，同时减少电磁辐射，保障人身安全。 而该供电方式引来新的难题——动态车辆检测。导轨分段式动态供电系统为实现 系统能量传输效率最优、及时启动电动车底部对应的短导轨、避免能量接收出现掉 电情况等目标，需要以实时检测动态车辆、判断动态车辆是否到达当前短导轨充电 区域为前提。因此，检测动态车辆是动态供电系统必不可少的环节。 动态车辆检测的难点在于车辆行驶速度、充电车辆数目均为非确定因素，并且 检测动态车辆的系统容易受到大功率能量传输系统建立的强磁场干扰。鉴于以上 难点，本文基于反向绕制式八字形线圈，提出动态车辆检测方案。该检测方案能消 除来自能量传输系统中的强磁场干扰，精准实现动态车辆检测功能。另外，通过车 辆检测系统将车辆ID 传输至导轨切换控制器，导轨切换控制器根据车辆 ID 为车 辆提供相应功率等级的能量传输。 本文结合MC-WPT 系统的特点，以全天候工况下顺利完成车辆有无检测和车 辆ID 检测任务，减少信号误判为目标，展开研究工作。针对车辆检测系统，本文 基于SP 谐振补偿网络建立信号线圈与能量线圈多耦合模型，利用交流阻抗法分析 影响车辆检测系统原边电流的因素，结果表明系统原边电流不会因为空载或带载 状态改变而受到影响。同时，考虑到能量发射线圈激发的强磁场会干扰系统信号的 接收，本文确定采用反向绕制式八字形线圈，以抑制能量磁场对信号传输的干扰， 并从八字形线圈互感值和感应电压等因素考虑，给出其设计方案。为实现动态车辆 有无检测和车辆ID 检测功能，给出了基于磁耦合技术的信号调制解调电路的设计 方法和约束条件。 最后，本文借助MATLAB/Simulink 软件平台建立系统仿真模型，验证车辆检 测系统的信号传输功能不受能量磁场影响；基于功率为 11KW 的MC-WPT 系统， 搭建车辆检测系统实验装置，验证了大功率能量传输情况下，车辆检测系统的有效 性。 关键词：MC-WPT 系统；车辆检测；SP 谐振补偿网络；八字形线圈 I 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 Abstract Magnetic Coupling Wireless Power Transfer (MC-WPT) can realize the charging function of electric vehicle while driving, and solve the problem of insufficient endurance of electric vehicle. At present, most of the electric vehicles are powered by segmented guideways, which can not only improve the efficiency of energy transmission, but also reduce electromagnetic radiation and ensure personal safety. The power supply mode brings a new problem —— dynamic vehicle detection. In short, the piecewise dynamic power supply system needs to detect the dynamic vehicle in real time and judge whether