【《无线电能传输技术在纯电动汽车BEV领域的发展现状文献综述》2900字】

无线电能传输技术在纯电动汽车BEV领域的发展现状文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u26372无线电能传输技术在纯电动汽车BEV领域的发展现状文献综述 140121.1无线电能传输技术发展概述 1137541.2WPT在BEV领域的国外研究发展现状 2323021.3WPT技术在BEV领域的国内发展现状 525840参考文献 61.1无线电能传输技术发展概述19世纪末，天才电气工程师尼古拉特斯拉正式提出无线电能传输（英文WirelessPowerTransform，简称WPT，后文均用WPT代称）这一构想，拉开了人们对于WPT探索的序幕，但因当时技术条件所限，WPT停留在构想阶段，未具有实际应用价值，但特斯拉仍然做了大量相关的实验研究，为日后这一技术的实现奠定基础。电磁波理论取得重大发展后，以古博（Goubau）为代表的一系列科学家从理论出发，推算了自由空间波束导播传输能量的实际可行性。二十世纪初，以日本的H.Yagi为代表的一系列科学家发明了八木——宇田天线，这是一种可以将电能转化为微波，定向进行电能无线传输的天线。以雷声公司（Raytheon）的布朗（W.C.Brown）为代表的一系列电气工程师在此基础上进行相关接受微波能量的研究，发明出一种半导体二极管整流天线，能够将微波能以较高的效率接收，并转化为直流电，且结构相对简单。从此微波无线电能传输技术（MicrowaveWirelessPowerTransformTechnology，简称MWPTT）正式实现应用价值，已经实现了较大距离，较大功率的无线电能传输，标志着WPT技术正式登上历史舞台。 目前主流的WPT实现方式主要包括：电磁感应，电磁谐振耦合，微波，激光，永磁，电场耦合等，他们的使用距离与频率如下图所示。图1-1 几种WPT技术传输功率与距离频率1.2WPT在BEV领域的国外研究发展现状国外对于WPT的研究发展较早，自WPT正式问世以来，就有关于各种低压设备（如手机）的较小功率的WPT技术供电研究。新能源汽车特别是BEV问世以来，也开展了很多大功率高电压的WPT技术研究，投入了大量资金，目前技术已相对成熟，技术已经应用于部分实际产品中，有一定商用价值。二十世纪九十年代，新西兰奥克兰大学的John.T.Boys教授研究团队开始研究MWPTT外的新型WPT技术，成为了WPT技术的先驱者之一。因其悠久的研究历史与积累的丰富技术经验，奥克兰大学制作出了很多完成度较高的WPT样机。在BEV出现后，奥克兰大学将WPT技术最早的应用于BEV的充电领域，发明出一种双极型导轨型线圈，这种结构能够极大地降低两个线圈之间的互感，成为了WPT技术在BEV领域实现应用的领路人。传输距离符合国际标准（ICNIRP）使用现有的车载充电器或专用的快充能量管理策略汽车传输距离符合国际标准（ICNIRP）使用现有的车载充电器或专用的快充能量管理策略汽车WPT系统及其传输与定位装置图1-2 奥克兰大学的BEV-WPT系统二零零九年日本TheuniversityofTokyo大学研制出小型BEV的WPT装置，对副边最大效率进行优化，设计其控制策略，实现了WPT系统最大效率的控制。日本东京大学的BEV-WPT装置见下图。图1-3 东京大学BEV-WPT系统韩国的KAIST学院在同年运用WPT技术，通过电路等效模型的建立，并对其进行分析，优化其结构，设计出运用WPT进行充电的BEV大巴，在其校园大巴上进行试验，并在二零一三年成功制作出世界第一台WPT充电大巴，见下图。非接触式动力电轨非接触式动力电轨非接触式动力电轨非接触式动力电轨（a） 混凝土下的EV非接触式动力电轨 （b） 运行中的DWC-WV图1-4 KAIST研制的WPT大巴二零一四年，丰田公司将WPT技术开始进行实际应用测试，通过以普锐斯等BEV以及几款HV作为测试对象。通过丰田公司发布的视频来看，当EV停靠在特定位置，使车位与充电线圈对齐时，就可以实现BEV与HV汽车的WPT充电。图1-5 日本丰田公司BEV-WPT系统同年六月，奥迪公司推出BEV发展过程中标志性的一款产品，SUVQ8e-tron，这是一辆纯电动BEV，且采用电磁感应式WPT充电技术，通过车内次级线圈接收到充电板又交变磁场产生的3.3kw交变电流，次级线圈将电流经过逆变后输入车内充电线路中。该充电装置效率较高，功率与电缆充电相近，且具有较为智能的控制系统，在电池组充满电时可自动停止，用户也可以选择在充电过程中随时中断，奥迪公司的这款产品标志着WPT技术正式在BEV领域实现商业化实际应用。图1-6 奥迪公司BEV-WPT系统实物演示1.3WPT技术在BEV领域的国内发展现状国内对于WPT技术在BEV充电领域研究起步较晚，多集中于理论层面，实际应用较少，一般为高校研究课题或企业项目，各个研究课题之间交流较少，重视程度不高，资金投入相对匮乏，与国外相比仍有较大差距。但随着近几年国内研究水平与国家重视程度的不断提高，以及国内方兴未艾的BEV车企投入研发资金不断增多，国内也已取得了成果喜人的研究进展。重庆大学孙跃教授团队是国内研究BEV-WPT充电课题较早的团队之一，经过多年的研究与技术积累，成功研制出了BEV-WPT装置，并制作出实物投入试用，目前在国内仍处于领先地位。图1-7 重庆大学开发的BEV-WPT系统东南大学在电磁耦合谐振式WPT技术领域科研技术雄厚，通过对电磁耦合理论模型进行优化，并结合互感理论，提出了一套WPT系统传输功率的动态优化控制策略。目前已研制出一款传输距离30cm以内可实现3kw功率充电的BEV-WPT充电系统。对普通BEV来说，利用这套慢充设备一晚充电后已能满足车辆200公里以内的行驶需求。国内汽车产业例如比亚迪、吉利、奇瑞、江淮等传统汽车生产厂家也积极的投入到BEV-WPT技术的研发中，新兴NEV后起之秀品牌如蔚来，小鹏造车，等虽起步较晚，但其资金充足，且专门生产BEV，生产力集中，因此也在BEV-WPT充电技术上不断创新。比亚迪公司称他们的BEV-WPT技术已较为成熟，可商业化推广，并通过对其BEV的实际功能、技术、成本上进行分析，将要推出实际商用车型。二零一四年九月，襄阳WPT无线充电巴士建成，这也是国内第一条无线巴士商用线路，由中兴通讯，东风汽车，国家电网公司联手打造，路线长达20km，停靠站点30余个。如图所示。图1-8 中兴襄阳WPT大巴同年十月，国家电网成都供电公司成功开发出一套BEV-WPT系统，由国网成都供电公司与中兴科技联手打造，利用电磁感应式WPT技术，功率最大可达20千瓦，且具有较为智能的自动控制系统，充电、身份识别、支付等功能均可自动完成，并智能监控WPT全过程。参考文献Seungmin,J.,etal.SystemmodelandsimulationforoptimalparameterdesignofdynamicwirelesschargingEVs[J].2016.Piscataway,NJ,USA:IEEE.马磊.电动汽车充电设施建设的研究[D].北京：华北电力大学.2015．Garcia-Vazquez,C.A.,etal.EvaluatingDynamicWirelessChargingofelectricvehiclesmovingalongastretchofhighway[J].2016.Piscataway,NJ,USA:IEEE.Yanjie,G.,etal.EffectsofoperationfrequencyandcurrentoncoilimpedanceofEVwirelesschargingsystem[J].2016.Piscataway,NJ,USA:IEEE.张洪财等.考虑时空分布的电动汽车充电负荷预测方法[J].电力系统自动化,2014(01):13-20.胡泽春等.电动汽车接入电网的影响与利用[J].中国电机工程学报，2012(04):1-10+25.[7]焦然，陈艳霞，迟忠君．电动汽车综述[J].电气应用,2013(S2):711-714.赵争鸣，张艺明，陈凯楠.磁耦合共振式无线电能传输技术新进展．中国电机工程学报，2013-33（3）：1~13邓泽涵，范正帅，赵赫.电动汽车发展与类型[J].科技与企业,2013(08):362.王玲珑，黄妙华.轮毂式电动汽车驱动系统发展综述[J].上海汽车,2007(01):3-6.孟庆奎．手机无线充电技术的研究[D].2012,北京：北京邮电大学.章策珉．无线射频接收前端的分析和设计[D].2004,浙江：浙江大学.张建．中频磁共振式电动汽车无线充电系统设计与效率优化[D],2015,吉林：吉林大学.程鹏天．基于感应耦合电能传输方式的电动汽车充电装置研究[D],2014,北京：北京交通大学.Chen,C.,W.XinandL.Mingyu.Wirelesschargingtomultipleelectronicdevicessimultaneouslyinenclosedbox[J].2016.Piscataway,NJ,USA:IEEE.Wu,P.,etal.,AnInductivelyCoupledPowerTransferSystembasedPowerControlforMotorDrivesofRailTransitVehiclep[J].201417THINTERNATIONALCONFERENCEONELECTRICALMACHINESANDSYSTEMS(ICEMS),2014:p.202-205.熊炜等．无线充电装置在电动汽车上的应用研究综述[J].通信电源技术,2016(03):26-28+32.贾磊．电动汽车动力蓄电池的无线充电技术研究[D].西安：长安大学,2015.曹玲玲．电动汽车高效率无线充电技术的研究进展[J].电工技术学报,2012(08):1-13.Onar,O.C.,etal.Ahigh-powerwirelesschargingsystemdevelopmentandintegrationforaToyotaRAV4electricvehicle[J].2016.Piscataway,NJ,USA:IEEE.Guo,Y.,etal.,Switch-OnModelingandAnalysisofDynamicWirelessChargingSystemUsedforElectricVehicles[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2016.63(10):