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电动大巴动力电池组的谐振分组式无线充电_宋显锦

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微型电动汽车动态无线充电技术的研究

微型电动汽车动态无线充电技术的研究

第41卷第2期辽宁工业大学学报(自然科学版)V ol.41, No.2 2021年4 月Journal of Liaoning University of Technology(Natural Science Edition)Apr. 2021收稿日期：2020-08-11基金项目：福建省中青年教师教育科研项目(JZ181027)作者简介：邱兴阳(1981-)，男，福建仙游人，讲师，硕士。

DOI:10.15916/j.issn1674-3261.2021.02.007微型电动汽车动态无线充电技术的研究邱兴阳，梁锋林，郑维清，郑德山（湄洲湾职业技术学院自动化工程系，福建莆田351119）摘 要：研究了基于无线充电技术的微型电动汽车动态充电系统。

当微型电动汽车需要充电时经无线充电模块发出充电请求信号，信号经充电控制器采集并通过ZigBee模块传送至后台协同管理中心，由后台协同控制管理软件分析处理实时控制充电控制器的充电状态，完成微型电动汽车的无线充电。

相对于有线充电，无线充电更加安全和灵活，具有重要的研究意义。

关键词：电动汽车；动态；无线充电中图分类号：TN99 文献标识码：A文章编号：1674-3261(2021)02-0099-06Research on Dynamic Wireless Charging Technologyfor Micro Electric VehicleQIU Xing-yang, LIANG Feng-lin, ZHENG Wei-qing, ZHENG De-shan （Department of Automation Engineering, Meizhouwan V ocational Technology College, Putian 351119, China）Abstract:The paper studies the dynamic charging system for micro electric vehicles based on wireless charging technology. When the micro electric vehicle needs to be charged, the wireless charging module sends out a charging request signal, the signal is collected by the charging controller and transmitted to the background collaborative management center through ZigBee module, and the charging state of the real-time controller is analyzed and processed by the background collaborative control management software, so as to complete the wireless charging of the micro electric vehicle. Compared with wired charging, wireless charging is safer and more flexible, which has important research significance.Key words: electric vehicle; dynamic; wireless charging随着社会的发展和科技的进步，能源问题与环保问题显得越来越突出，发展和普及电动汽车等新能源汽车的呼吁也越来越多，电力驱动车辆成为汽车工业研究、开发和使用的热点[1]。

210977183_AGV无线充电全波同步整流尖峰电压抑制方法

210977183_AGV无线充电全波同步整流尖峰电压抑制方法

电气传动2023年第53卷第3期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.3摘要：自动导引运输车（AGV ）电池组的无线充电要求是低压大电流，全波同步整流（FWSR ）可以提高效率并降低成本。

首先详细介绍了AGV 无线充电拓扑和工作原理，其次针对实验过程发现的同步整流管电压尖峰问题，进行了理论建模和过程原因分析，并提出了有效的抑制措施和吸收电路设计，最后设计了一台样机，通过实验验证了方案的有效性。

实验结果表明，该系统实现了3kW 的运行功率，效率可达91%以上，采用同步整流有效提高了系统功率密度。

关键词：感应耦合式无线充电；全波同步整流；谐振；漏感中图分类号：TM724文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd24200Suppression Method of Spike Voltage of AGV Wireless Charging by Full -waveSynchronous RectificationTONG Zhan 'anxin ，SU Jianhui ，ZHANG Jian ，DU Yan（Education Ministry Engineering Research Center of Photovoltaic System ，School of Electrical Engineeringand Automation ，Hefei University of Technology ，Hefei 230009，Anhui ，China ）Abstract:The requirements for wireless charging of automated guided vehicle （AGV ）batteries are low voltageand high current ，full -wave -synchronous -rectification （FWSR ）can improve efficiency and reduce costs.Firstly ，AGV wireless charging topology and working principle were introduced in detail.Secondly ，aiming at the problem of voltage spike of synchronous rectifier tube found in the experimental process ，theoretical modeling and process cause analysis were carried out ，and the effective suppression measures and absorption circuit design were proposed.Finally ，a prototype was designed to verify the effectiveness of the scheme through experiments.Experimental results show that the system achieves 3kW operating power ，and the efficiency can reach more than 91%，meanwhile ，the power densityof the system is remarkably improved by synchronous rectifier.Key words:inductive coupling wireless charging ；full-wave-synchronous-rectification （FWSR ）；resonance ；leakage inductance基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFB2601403）作者简介：童湛安心（1996—），男，硕士研究生，Email ：****************AGV 无线充电全波同步整流尖峰电压抑制方法童湛安心，苏建徽，张健，杜燕（合肥工业大学电气与自动化工程学院光伏系统教育部工程研究中心，安徽合肥230009）目前常见的自动导引运输车（automated guided vehicle ，AGV ）的电池充电一般采用接触式充电方式，由于其电压低电流大（24V 或48V/80~150A ），其存在维护成本高、环境适应性差、供电安全性低等缺点，无线电能传输技术的发展带来了充电效率极大提高及成本竞争优势，使得AGV 引入感应耦合式无线电能传输（inductive coupled power transfer ，ICPT ）技术成为可能，同时采用同步整流（synchronous -rectification ，SR ）技术，对于提高工作效率具有重要作用。

用于电动汽车动态供电的多初级绕组并联无线电能传输技术_宋凯

用于电动汽车动态供电的多初级绕组并联无线电能传输技术_宋凯

第35卷第17期中国电机工程学报V ol.35 No.17 Sep. 5, 20152015年9月5日Proceedings of the CSEE ©2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. 4445 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.17.020 文章编号：0258-8013 (2015) 17-4445-09 中图分类号：TM 76用于电动汽车动态供电的多初级绕组并联无线电能传输技术宋凯，朱春波，李阳，郭尧，姜金海，张剑韬(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江省哈尔滨市 150001)Wireless Power Transfer Technology for Electric Vehicle Dynamic ChargingUsing Multi-parallel Primary CoilsSONG Kai, ZHU Chunbo, LI Yang, GUO Yao, JIANG Jinhai, ZHANG Jiantao(School of Electrical Engineering & Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China)ABSTRACT: The conventional wireless charging technology for electric vehicles (EV) has the disadvantages of non-running charging, long charging time and frequent charging, etc. To solve the above problems, a novel wireless power transfer (WPT) for road-embedded running EV charging using multi-parallel primary coils is proposed in this paper. Firstly, a coupling model is utilized to analyze the circuit topology of this proposed coupling structure. Then, electromagnetic field simulation is done to obtain the physical characteristics and the magnetic field distribution of energy transfer process, respectively. Finally, a three-axis magnetic sensor is employed to locate the secondary coil by detecting the magnetic field intensity in the EV running direction. Both simulation and experimental results demonstrate that the proposed strategy can improve the output power by 25% and transfer efficiency by 7%, compared with the traditional single Tx/Rx circuits in the primary series and secondary parallel structure.KEY WORDS: wireless power transfer; wireless charging; electric vehicle (EV); dynamic charging摘要：传统的电动汽车无线充电技术存在停车后充电、单次充电时间长、充电频繁等问题，严重影响电动汽车的续航里程。

电动汽车无线充电时的电磁环境及安全评估

电动汽车无线充电时的电磁环境及安全评估

电动汽车无线充电时的电磁环境及安全评估陈琛;黄学良;谭林林;闻枫;王维【摘要】近来,无线电能传输技术受到了越来越广泛的关注,同时,该技术也被尝试应用于电动汽车以实现电动汽车的无线充电.与能量在自由空间传播相比,电动汽车无线充电时的电磁环境有很大不同,而电磁安全问题也变得日益突出.基于上述问题,首先分析了该领域的安全限制与标准问题;其次通过仿真分析了电动汽车充电时的参数变化、电磁环境以及对人体的影响;最后通过电动汽车试验来验证仿真结果,系统实现了约为3.5 kW的能量传输.该研究可为无线充电电动汽车的优化设计提供理论依据.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)019【总页数】7页(P61-67)【关键词】电磁场;电动汽车;无线电能传输;谐振【作者】陈琛;黄学良;谭林林;闻枫;王维【作者单位】东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212000;东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212000;东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212000;东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212000;东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212000【正文语种】中文【中图分类】TM154;TM46随着能源危机和环境污染问题的日益加深，发展电动汽车(EV)被世界公认为解决方法之一[1]。

随着电动汽车的快速增长，必然会对电动汽车的充电方式多样化和方便性提出更高要求。

目前各国电动汽车的充电主要以充电站、充电桩或换电池的模式为主，而电池充电站的建设成为制约电动汽车发展的最大瓶颈。

无线电能传输技术(WPT)作为一项新兴技术，目前已经商业化运作，主要应用于手机、计算机、随身听等小功率设备的充电上，而基于无线电能传输技术的电动汽车也成为各大汽车厂商及科研机构的关注焦点[2]。

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2013年 电 工 技 术 学 报 Vol.28 Sup.2 第28卷增刊2 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY 2013

电动大巴动力电池组的谐振分组式无线充电 宋显锦1,2 刘国强*1 张 超1 夏 慧1 张瑞华1 徐小宇3 （1. 中国科学院电工研究所 北京 100190 2. 中国科学院大学 北京 100049 3. 中国科学院微电子研究所 北京 100029）

摘要 电动汽车是国家着力推动的新能源计划的重要组成部分，其车载电池的研究制造及管理系统的开发占据着重要的位置。目前动力电池的充电以有线整充为主。磁谐振式无线电能传输技术是基于谐振耦合现象，利用近场磁场进行非辐射性、中距离输电的新技术，据此一些高校和研究院所也针对电动车提出无线整充的方案。整充方式没有把电池能量管理和电能传输结合起来考虑，而是两个分离的系统单独运行，电池均衡过程造成充电效率不高。文章结合动力电池的电池能量管理特点，充分利用无线电能传输的特有传输方式，提出动力电池组的分组式无线充电及具体实施方案，探讨了技术实现的关键点，为电池管理设计提供新思路，开拓了无线电能传输技术的新应用。 关键词：电动大巴 电池组 无线电能传输 耦合谐振 中图分类号：TM723; TM912

Resonance Wireless Charging Technology in Separate Groups for the Power Battery Packs of Electric Buses Song Xianjin1,2 Liu Guoqiang1 Zhang Chao1 Xia Hui1 ZhangRuihua1 Xu Xiaoyu3 （1.Institute of Electrical Engineering, CAS Beijing 100190 China 2. University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China 3. Institute of Microelectronics of CAS Beijing 100029 China）

Abstract Electric vehicles are an important part of the new energy project that our country is promoting. The research and manufacture of their batteries and the development of management systems play an important role. At present, the existing solutions to power batteries charging are mainly wired whole vehicle charging. Magnetic resonant wireless power transmission technology is a new technology which carries out non-radiative, mid-range power transmission using the near magnetic fields based on coupled resonance phenomena. Many universities and research institutes have put forward some applicable solutions using wireless whole vehicle charging. Wireless whole vehicle charging doesn’t combine the battery energy management with power transmission. Two separate systems run separately on this occasion, and the charging efficiency is low due to the battery balancing process. Combining the features of battery power management and using fully the special ways of wireless power transmission, we proposes the integration of battery energy management and wireless charging systems, put forward some specific implementing plans, and discuss the key points of the application of the technology. This study provides new solutions to battery management design and develops new applications for wireless energy transmission technology. Keywords：Electric buses, battery packs, wireless power transmission, coupled resonance

国家自然科学基金（51207150）和国网甘肃电力科技（2011FW-5）资助项目。 *通讯作者。 收稿日期 2013-05-23 改稿日期 2013-10-25 第28卷增刊2 宋显锦等 电动大巴动力电池组的谐振分组式无线充电 93 1 引言 能源枯竭和环境污染已经成为当前社会急需解决的问题。电动汽车以其独特的节能环保的优势引起越来越多的国家的重视。我国对电动车的发展十分重视，在863计划和“十一五”规划中都被列为科技攻关项目。国务院关于新能源汽车2012～2020的产业规划中的发展目标明确提出，“到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。” 在电动汽车的研究和发展上，车载电池是电动车关键技术之一，也是影响汽车成本的关键因素之一，车载电池及其管理系统的研究与制造占据着重要的位置。有效地利用电池的能量，延长电池的寿命是电池管理系统研究的关键部分，从而降低电动汽车运用成本，提高车辆效率。因此电池能量管理系统(Battery Management System, BMS) 的研究越来越受到人们的关注。其中清华大学、哈尔滨工业大学和北京交通大学等院校以及中科院电工所都对电动汽车的电池管理系统进行了研究[1,2]。

磁谐振式无线电能传输技术是基于谐振耦合现象，利用近场磁场进行非辐射性、中距离输电的新技术。由于其具有无接触，安全方便和交互能力强等特点，技术一经提出即应用在电动车领域，国内外的一些高校和研究所也提出了相应的解决方案。目前电动大巴充电方式为整充方式，此方式简单易行，但也存在功率提升、绝缘安全等问题。文章结合电池管理的特点，充分利用无线电能传输的特有传输方式，提出动力电池分组式无线充电。

2 电池管理及无线电能传输现状 2.1 电池管理研究现状 电动汽车电池管理系统研究的要点是如何掌握蓄电池组中每个电池单元的状态，并据此对蓄电池进行管理，合理分配系统进出能量以保持蓄电池的一致性，提高整个蓄电池组的寿命，从而提高电动车的整车性能，对电池组和电池单元运行状态进行动态监控，精确测量电池的剩余容量（State of Charge，SOC)，同时对电池进行充放电保护，并使电池工作在最佳状态。对此国内外都做了大量研究。 文献[3]对国内外的一些电池管理做了调查，美国Toxed大学最早提出了BMS系统。目前美国比较成熟电池管理系统有：通用公司电动汽车EVI采用的电池管理系统，Aerovironment公司开发的

SmartGuard系统，AC Propulsion公司开发的高性能电池管理系统BatOpt。在欧洲，德国是电动汽车发展较快的国家，比较成熟的电池管理系统有德国的BADICHEQ及BADICOACH系统和BATTMAN系统。其余还有日本青森工业研究中心、韩国Ajou大学和先进工程研究院和加拿大Zader研制的电池管理系统。 国内在国家“十一五”规划和863计划的推动下，也取得了很大的进展。北京交通大学、北京理工大学和北京航空航天大学较早的进行了电池管理研究，且都有实际的电池管理系统实车运行[4-6]。哈

尔滨工业大学还对车载超级电容的成组管理做了应用研究[7]。重庆大学在锂离子电池组的均衡控制和

损耗估计上做了一些研究工作[8]。电工所在电池管

理中的热管理方面也有相应的成果[9]。西安交大的

徐剑鸣等还设计了基于太阳能电池、超级电容和蓄电池3种能量源的电动汽车复合能源系统[10]。国内

汽车企业比亚迪、奇瑞、长安也都有自己的电池管理系统。目前电池管理系统大都具有检测电池电压和温度、均衡管理、热管理、过放电保护等功能。 电动大巴的运行功率较大，它的充电主要由配套的充电站来完成。根据国内外电动汽车充电站的实际情况来看，根据技术与充电方式的不同，电动汽车充电站的运营模式基本上可以分为“整车充电”与“电池更换”两种模式[11]。其基本思想是把传统

的“加油枪”换成“充电枪”。 目前动力电池组的充电方式，是供电源通过有线电缆，由充电枪对电池包充电。通过导线传送电能的接触式充电是目前电动汽车普遍使用的充电方式，然而这种充电方式有许多不便：①电池充电时需要进行插头的插拔操作，易引发安全隐患；②遇到恶劣天气时无法实现露天充电；③整个充电过程需要人工操作，不能实现自动化。无线电能传输是新型电力传输技术，充电设备和电源端没有直接的导线连接，避免了复杂的布线，不仅有效节约大部分成本，而且大大提高了安全性能。还可以一对多充电，一台无线电能传输设备可以同时满足多组电池的交互需求。它带来了三个优势，一是更高的交互频率，二是更长的交互时间，三是更多的交互数量。应用无线充电方式，无论是小区、商场或停车场包括车库都可以安装无线电能传输的设备，实现与电网的交互。考虑规模化接入，通过对电网进行互动式交互管理之后，是可以达到一定的削峰填谷，平抑可再生能源波动的能力。