电动汽车谐振式无线充电系统研究.pdf

分类号:TM724
10710-2015125035


硕 士 学 位 论 文


电动汽车谐振式无线充电系统研究

田迪



导师姓名职称 程博 副教授
申请学位类别 硕士 学科专业名称 机械制造及其自动化
论文提交日期 2018 年 4 月 5 日 论文答辩日期 2018 年 5 月 14 日
学位授予单位 长安大学
Research on electric vehicle resonant wireless charging
system


A Thesis Submitted for the Degree of Master



Candidate: Tian Di

Supervisor: . Cheng Bo





Chang’an University, Xi’an, China
摘 要
电动汽车的普及对解决目前日益严重的环境问题以及能源问题具有重要的推动性。
而限制电动汽车发展的一个重要因素就是充电问题，电动汽车无线充电技术的实现及应
用对于电动汽车的大面积推广有重要推动作用。谐振式无线电能传输是实现汽车无线充
电的主流方式。
本文从谐振式无线能量传输原理的角度出发对无线电能传输的拓扑结构进行详细
的分析，针对可能的拓扑形式进行理论推导，并用 Matlab 对推导结果进行计算，进一
步将计算结果与电动汽车的电池特点相互结合，最终选择最适合车用的原副边均串联的
拓扑形式做为电路的基本拓扑结构。
根据理论推导结合设计指标设计硬件电路，并选择适合的元器件。随后在绘制好原
理图的基础上对硬件电路进行封装及印制电路板的设计制作，并将文件发给制版厂进行
电路实现。
根据闭环系统的需要设计各信号检测电路，并根据实际工况设计大规模电池组监测
方案。选择 TMS320F2812 为主控芯片，设计软件控制流程图及驱动电路的主要配置程
序，并通过对控制策略的简要分析选择调压控制为主要控制策略。在对线圈的电感值进
行分析之后，利用 Maxwell 软件在相同线圈材料情况下对不同的线圈结构进行电磁场分
析，根据磁场分布及耦合系数的仿真结果确定均匀间距的圆形平面线圈耦合程度最佳。
结合 Matlab 和 PSpice 仿真软件对系统的补偿电容即工作频率和耦合系数的特性做
仿真研究。搭建实验平台对系统的负载、距离即耦合系数和异物干扰进行实验验证。将
仿真分析及实验研究的结果与前述理论分析对比，证明了理论分析的正确性。结果表明
在松耦合情况下可以实现高效的无线电能传输。负载阻值与传输功率成正比，传输功率
随着耦合系数的增大先增大后减小，