【综述】中国矿业大学夏晨阳，等：电动汽车无线充电系统研究综述

yeshuheng 2020-09-14

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精品文章推荐理由

电动汽车无线充电技术可以有效解决传统有线充电带来的不方便、不灵活、易漏电等不足，已经取得了较大发展并逐渐开始应用。然而电动汽车无线充电仍然无法持续扩大推广并产业化生产，究其原因还是由于相关技术标准不统一，依然有相当一部分关键技术问题亟待攻克。基于此本文对相关问题进行了综合分析。文章发表在《广东电力》2018年11期。欢迎广大读者阅读。

电动汽车无线充电系统研究综述

夏晨阳，赵书泽，杨颖，向付源

（江苏省煤矿电气与自动化工程实验室(中国矿业大学）

摘要：电动汽车在未来有着良好的应用前景，而电动汽车无线充电技术可以有效解决传统有线充电带来的不方便、不灵活、易漏电等不足，已经取得了较大发展并逐渐开始应用。目前对于电动汽车无线充电技术的研究主要集中在电路-磁路设计、最优功率传输、效率优化等方面，同时在磁路互操作性分析、异物检测、电磁屏蔽、电能与信号同步传输、动态无线充电路径导引等方面也取得了较大进展。文章主要就目前国内外在电动汽车无线充电系统的电路-磁路设计领域进行分析与总结。在电路设计和应用上，首先介绍了几种常用高频逆变器电路拓扑，并对其进行了对比；之后就目前几种较为常用的谐振补偿拓扑的补偿方式及特性进行了总结；在磁路设计和应用上，对国内外提出的一些典型磁路进行了总结与对比，最后对电动汽车无线充电未来的发展前景进行了展望。

关键词：电动汽车；无线充电；磁路机构；电路拓扑

基金项目：国家自然科学基金项目（51777210）；江苏省自然科学基金项目（BK20171190）

作者简介：

夏晨阳（1982），男，江苏泰兴人，副教授，工学博士，主要研究方向为无线电能传输技术、高性能电力电子变换器与先进控制技术、开关电源技术、EMC电磁兼容等。

赵书泽(1994)，男，河北衡水人，在读硕士研究生，主要研究方向为无线电能传输技术及其应用。

杨颖(1994)，女，江苏沛县人，在读硕士研究生，主要研究方向为无线电能传输技术及其应用。

向付源（1998），男，河南郑州人，在读本科生，主要研究方向为无线电能传输技术及其应用。

引文信息

★夏晨阳，赵书泽，杨颖，等. 电动汽车无线充电系统研究综述[J]. 广东电力，2018，31(11)：1-12.

★XIA Chenyang, ZHAO Shuze, YANG Ying, et al. Research Review on Electric Vehicle Wireless Charging System[J]. Guangdong Electric Power，2018，31(11)：1-12.

研究背景

为减少对化石能源的消耗，降低其使用带来的空气污染和温室效应，大力推广电动汽车的使用是非常有必要的。目前，电动汽车的电池存在电能储存容量小、充电时间长、体积大、质量大等问题，这些问题限制了电动汽车的推广进度。由于无线充电摆脱了充电电缆的限制，充电过程中能量发射机构与能量拾取机构可产生相对运动，因此，可以满足电动汽车的静态无线高效充电甚至动态充电。目前，电动汽车无线充电技术发展迅速，并逐步在实际应用中成熟应用。在电动汽车动态无线充电领域，全球很多地区已经研制了不同规格电动汽车动态无线充电试验机，且试运行成功。

存在问题

然而，在电动汽车无线充电技术发展迅速的情况下，电动汽车无线充电仍然无法持续扩大推广并产业化生产，究其原因还是由于相关技术标准不统一，依然有相当一部分关键技术问题亟待攻克。目前制定无线充电标准的工作组织单位有：SAE（美国机动车工程师学会）、IEC（国际电工委员会）、ISO（国际标准化组织）、中国电力企业联合会标准化管理中心、中国汽车技术研究中心汽车标准化研究所。目前已经制定的相关标准：SAEJ2954、IEC 61980(TC69)、ISO19363(TC22/SC37)等。然而，由于对电动汽车无线充电的关键技术的问题研究侧重点不同，成熟度不同等，造成目前不同标准的电动汽车无线充电系统兼容性较差，甚至不兼容，因此，一个固定而又完善的电动汽车无线充电标准就显得格外重要。可以预见，在这场无线充电标准之争中，当其中某一标准得到公认时，电动汽车无线充电技术将会在短时间内得到普及。

目前常用的无线充电技术主要有3种：磁场耦合式、电场耦合式和电磁辐射式。目前，电动汽车无线充电技术主要采用磁场耦合式，其原理是利用埋在路面下的发射线圈产生高频交变磁场，由路面上安装在行驶车辆上的拾取线圈拾取能量，从而为车载储能设备进行充电，这可以大大减少车辆搭载的电池组数量，并延长其续航里程数。针对电动汽车无线充电的方式可以分为电动汽车静态无线充电和电动汽车动态无线充电，2种充电方式的工作原理和系统参数设计方法均相同，其不同之处仅在磁路机构的设计上。而电动汽车动态无线充电技术按照磁路机构又可细分为线圈阵列式、分段导轨式和长导轨式3种。

本文研究内容

本论文首先按照充电方式的不同对电动汽车无线充电技术进行了简单的介绍；随后就电动汽车无线充电系统的电路机构和磁路机构进行了详细介绍，电路部分主要介绍了一些常见的高频逆变器和谐振补偿网络，而磁路部分主要针对奥克兰大学和韩国KAIST研发的历代磁路进行了介绍并总结归纳；最后就电动汽车无线充电技术的未来发展进行了展望与总结。

文章结构

★1 电动汽车无线充电系统原理及关键技术综述