電動汽車無線充電技術(shù)PPT課件

2020/5/25，1，電動汽車無線充電技術(shù)概述，組長：組員：曾金華，任遠，遲浩，邁克，徐策，李，DSP課外研究課題，2020/5/25，2，主要內(nèi)容，2020/5/25，3，電動汽車無線充電技術(shù)的研究背景，中國新能源汽車政策進程，2020/5/25，4、電動汽車無線充電技術(shù)研究背景，新能源汽車(乘用車、輕型商用車)示范推廣補貼標(biāo)準(zhǔn)(萬元/車)，2020/5/25，5，電動汽車無線充電技術(shù)研究背景，10米以上城市公共汽車示范推廣補貼標(biāo)準(zhǔn)(萬元/車)，2020/5/25，6，電動汽車無線充電技術(shù)的研究背景，傳統(tǒng)汽車與純電動汽車節(jié)能減排對比的研究背景，2020/5/25，7、燃料電池技術(shù)瓶頸：1。H2的制造、儲存和運輸問題。2.催化劑選擇困難，成本太高。目前，純電動汽車大多是發(fā)展中的電動汽車，電動汽車的研究背景和電動汽車的無線充電技術(shù)，2020/5/25，2020/8，電動汽車無線充電技術(shù)的研究背景，傳統(tǒng)電動汽車的充電方式及其存在的問題，2020/5/25，2020/9，同時充電的車輛數(shù)量有限，室外有線充電堆脆弱，專用充電站建設(shè)占用大量土地。摘要：采用無線充電模式，電動汽車無線充電技術(shù)的研究背景，充電樁充電模式的不足及其解決方案，2020/5/25，10，電動汽車充電站和充電樁，電動汽車無線充電技術(shù)研究背景，2020/5/25，11，無線充電站，電動汽車無線充電技術(shù)研究背景，2020/5/25，12，無線充電停車場，電動汽車無線充電技術(shù)研究背景，2020/5/25，13、電動汽車無線充電技術(shù)的工作原理，無線充電的發(fā)展歷史邁克爾法拉第在19世紀(jì)30年代發(fā)現(xiàn)，周圍磁場的變化會在電線中產(chǎn)生電流。2.19世紀(jì)90年代，愛迪生光譜輻射能研究項目的助手尼古拉特斯拉提出了無線電力傳輸?shù)南敕ā?.幾年前，香港城市大學(xué)電子工程系的徐淑媛教授成功開發(fā)了“無線電池充電平臺”。它要求產(chǎn)品與充電器接觸。它主要利用近場電磁耦合原理。4.2007年，麻省理工學(xué)院的MarinSoljacic等人在無線電力傳輸方面取得了新的進展。他們點燃了一個60瓦的燈泡，電源離地面兩米遠。最近，幾家公司生產(chǎn)了無線充電手機、mp3播放器和便攜式電腦。2020/5/25，14、電動汽車無線充電技術(shù)的工作原理，無線傳輸，同頻共振耦合現(xiàn)象，電流振蕩：7 MHz范圍：1米傳輸效率：80%，2020/5/25，15、電子產(chǎn)品充電，電動汽車無線充電技術(shù)的工作原理，松下產(chǎn)品，無線電源聯(lián)盟，2020/5/25，16，電動汽車無線充電技術(shù)的工作原理，磁共振型，無線電波型，三種無線充電模式，2020/5/25，17、電磁感應(yīng)式充電，電動汽車無線充電技術(shù)的工作原理，電磁感應(yīng)初級線圈產(chǎn)生一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級線圈時鐘中產(chǎn)生一定電流，從而將能量從發(fā)射端傳遞到接收端，2020/5/25，18，電磁感應(yīng)式充電系統(tǒng)及應(yīng)用框圖，電動汽車無線充電技術(shù)的工作原理，2020/5/25，19、無線電波充電和電動汽車無線充電技術(shù)的工作原理，基本原理類似于早期使用的晶體接收器，主要由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成。如圖所示，接收電路可以捕獲從墻壁反彈回來的無線電波能量，并在隨負載調(diào)整時保持穩(wěn)定的DC電壓。Powercast開發(fā)了一種接收設(shè)備，2020/5/25，21、磁場共振充電應(yīng)用，電動汽車無線充電技術(shù)的工作原理，2020/5/25，22，三種充電模式的比較，2020/5/25，23、電動汽車無線充電系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)和原理圖，電動汽車無線充電技術(shù)的工作原理，該系統(tǒng)由位于車外的主電路和位于車內(nèi)的次級電路、整流器和驅(qū)動系統(tǒng)組成。通常在充電時，帶有扁平鐵芯的初級線圈，即耦合器，被手動插入次級鐵芯的間隙中，以便能量可以從布置在底層的初級電路傳遞到電池。2020/5/25，24、電動汽車無線充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理圖，電動汽車無線充電技術(shù)工作原理，2020/5/25，25日，電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用實例，感應(yīng)充電觀光巴士，韓國首爾一家游樂園試運行新型電車。這種有軌電車在鋪有感應(yīng)條的路面上行駛時，可以“無線”充電，這與傳統(tǒng)有軌電車不同，傳統(tǒng)有軌電車需要通過軌道或架空電線獲得電力。2020/5/25，26歲的印度無線充電車(REVANXG)是電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用的一個例子，REVANXG是一款雙門跑車，帶玻璃車頂，最高時速為130公里，每次充電的連續(xù)行駛速度為200公里。該車預(yù)計將于2011年上市。2020/5/25，27、日產(chǎn)魔方電動車，電動車無線充電技術(shù)的應(yīng)用實例，采用電磁感應(yīng)方式，在供電線圈和受電線圈之間供電。一個受電線圈裝置安裝在車輛底盤上，另一個供電線圈裝置安裝在地面上。當(dāng)電動車行駛到供電線圈裝置時，受電線圈可以接收供電線圈的電流，從而給電池充電。目前，該套裝置的額定輸出功率為10kW，普通電動汽車可在7-8小時內(nèi)完成充電。2020/5/25，28、電動汽車無線充電技術(shù)的應(yīng)用實例、日本無線充電混合動力公交車、電磁感應(yīng)式和供電線圈嵌入在充電平臺的混凝土中。汽車安裝在充電平臺上后，當(dāng)汽車線圈與電源線圈對齊(重疊)時，汽車儀表板上的指示燈將點亮，駕駛員按下充電按鈕開始充電。2020/5/25，29，電動汽車無線充電技術(shù)的應(yīng)用實例，日本無線充電混合總線結(jié)構(gòu)，2020/5/25，基于電磁感應(yīng)原理的非接觸電能傳輸系統(tǒng)的分析與設(shè)計。新型感應(yīng)耦合非接觸電能傳輸系統(tǒng)主要由三大部分組成，即能量傳輸端、非接觸變壓器和能量接收端。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。能量傳輸端主要由整流濾波電路、高頻逆變器和控制電路(調(diào)節(jié)逆變器頻率和脈寬)組成。它的主要功能是產(chǎn)生交流電，并通過一個獨立的電力變壓器將其傳輸?shù)侥芰拷邮掌?。能量接收端與變壓器的次級相連，具有運動靈活的特點。能量接收端由輸出整流濾波環(huán)節(jié)和控制電路組成，提供負載所需的電能。發(fā)射器和接收器相對獨立(無機械和電氣連接)，但磁場通過非接觸式變壓器的耦合具有能量相關(guān)性。當(dāng)系統(tǒng)工作時，工頻交流電在輸入端被整流和濾波，然后由逆變器轉(zhuǎn)換成高頻交流電，提供給變壓器的初級繞組。輸入能量經(jīng)變壓器電感耦合后，次級端口輸出高頻電流，并根據(jù)負載的具體要求調(diào)整接收能量以滿足負載的要求。2020/5/25，31、DSP課外研究課題，首先，在非接觸電能傳輸系統(tǒng)中的拓撲選擇中，高頻變壓器的一次和二次繞組是分開的，這導(dǎo)致了較大的漏電感，從而導(dǎo)致電路中較大的功率損耗、器件應(yīng)力和開關(guān)損耗。為了解決這些問題，使用泄漏的諧振變換器被設(shè)計成，2020/5/25，32，2，非接觸式變壓器模型分析，2.1補償前非接觸式變壓器模型分析，2020/5/25，33，2，補償后的非接觸式變壓器模型分析，2.2對于普通變壓器，由于初級和次級耦合更好，初級和次級漏電感都很小，可以忽略不計。從等式(3)可以看出，系統(tǒng)的電抗分量很小，并且輸出電壓與負載無關(guān)。然而，對于非接觸式變壓器，由于空氣間隙大、耦合差以及初級和次級漏電感大，系統(tǒng)的輸出電壓和輸出功率相應(yīng)降低。為了提高系統(tǒng)的傳輸性能和效率，可以對次級進行補償。具體方法包括二次串聯(lián)電容補償和并聯(lián)電容補償。圖4示出了次級串聯(lián)電容器補償電路。2020/5/25，34、DSP課外研究課題，以上是一般分析，如果用于串聯(lián)諧振半橋變換器電路，還應(yīng)考慮開關(guān)管的初級串聯(lián)諧振電容和寄生電容。2020/5/25，35、非接觸式變壓器設(shè)計，非接觸式變壓器設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的核心部分。經(jīng)過一次諧振和二次補償，解決了一次和二次漏電感對系統(tǒng)功率傳輸?shù)挠绊憽Ｏ到y(tǒng)次級的輸出僅與初級的電壓和匝數(shù)比有關(guān)。(1)非接觸感應(yīng)輸電系統(tǒng)中松耦合變壓器鐵心材料的選擇一般有以下要求：高磁導(dǎo)率；(2)具有小矯頑力的窄磁滯回線；(3)電阻率較高；足夠的飽和磁感應(yīng)強度；(5)磁損率應(yīng)?。痪永餃囟葢?yīng)更高?？偟膩碚f，鐵氧體、鐵鎳軟磁合金和非晶合金能夠滿足非接觸感應(yīng)輸電系統(tǒng)對變壓器鐵心材料的要求。從性能上看，非晶合金的整體性能優(yōu)于其他軟磁材料，非晶合金中的鐵基微晶是最好的磁性材料。(2)氣隙尺寸氣隙尺寸是影響松耦合變壓器耦合系數(shù)的關(guān)鍵因素之一。在非接觸感應(yīng)輸電系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)變壓器氣隙的大小和變化范圍選擇合適的變壓器結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)，使變壓器在規(guī)定的氣隙變化范圍內(nèi)能夠保證較小的耦合系數(shù)變化，保持較高的耦合系數(shù)，有利于系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和效率的提高。2020/5/25，36，4?？刂撇呗?。普通半橋串聯(lián)諧振ZVS變換器一般采用PFM控制策略。輸出電壓由光耦合器隔離，電壓信號反饋給控制電路。控制電路根據(jù)反饋的電壓信號調(diào)整其輸出驅(qū)動信號的頻率，從而改變開關(guān)管的導(dǎo)通，達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。然而，在電感耦合非接觸電力傳輸系統(tǒng)中，初級和次級是完全分離的，這即使通過光耦合隔離也是不可接受的。此外，由于非接觸電能傳輸系統(tǒng)的漏感較大，頻率變化會對補償效果產(chǎn)生很大影響?；谏鲜隹紤]，我們設(shè)計了一種新型的控制方案在初級側(cè)固定控制信號的頻率和導(dǎo)通角，實現(xiàn)初級開關(guān)管的ZVS軟開關(guān)，并通過Buck型降壓電路實現(xiàn)最佳補償效果。次級采用脈寬調(diào)制控制的降壓式降壓電路來調(diào)節(jié)輸出電壓，以滿足負載的需求。由于采用兩級控