[發明專利]動態無線供電系統的漏磁場調控系統及方法

有效

• 申請號: 202011629742.2
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112721672B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 趙金曉;潘峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱宇龍自動化有限公司
• 主分類號: B60L53/122
• 分類號: B60L53/122
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 孫莉莉

本發明公開了一種動態無線供電系統的漏磁場調控系統及方法，其中，該系統包括：高頻逆變器用于產生高頻交變電流為地面發射線圈供電；地面發射線圈用于根據高頻交變電流產生高頻交變磁場，以向車載接收線圈傳輸能量；切換開關矩陣用于控制地面發射線圈的導通方式，令不同段地面發射線圈進入開啟或待機工作模式；發射端補償電容用于補償地面發射線圈中的無功能量；車載接收線圈安裝于車輛底部，用于拾取地面發射線圈在空間中激發的高頻交變磁場，并產生感應電壓為車載電池供電；地面雷達發射裝置用于發射信號檢測車輛的位置。該系統可實時對發射線圈產生的漏磁場進行調控，有效地消除車輛外側區域產生的漏磁輻射，提高系統的電磁兼容性和安全性。

技術領域

本發明涉及無線充電技術領域，特別涉及一種動態無線供電系統的漏磁場調控系統及方法。

背景技術

電動汽車作為新能源汽車的代表，憑借零排放，靈活的操作性和高效率的優點，逐漸成為了國內外廠商和各研究機構公認的有效解決環境污染與石油危機的主流方案。現階段，限制電動汽車大規模推廣與應用的瓶頸在于其車載電池能量密度的不足，較短的續航里程使得電動汽車無法從根本上取代傳統的內燃機汽車。動態無線充電技術的提出，使電動汽車擺脫了充電樁的束縛，同時可以實現車輛的行進中充電，并極大地提升了車輛的續航里程，為電動汽車全面取代傳統內燃機汽車提供了可能。

動態無線供電系統中，長導軌型結構具有結構簡單，成本低，逆變源使用數量少的優點，在規模化應用方面具有較大的優勢。然而，這類結構在工作的過程中，整段發射線圈同時供電，除了待充電車輛所在的區域外，整條充電公路上方均會產生高頻交變磁場。車輛下方區域的磁場一般稱為主磁場，車輛外側區域的磁場一般稱為漏磁場。一方面，整段供電的方式會產生較大的漏磁輻射，對公路附近的行人及其他生物產生嚴重的電磁輻射，同時，當路面存在金屬異物時，高頻漏磁場還會在金屬異物中產生渦流損耗，對金屬進行加熱，造成潛在威脅。因此，動態無線供電系統中，漏磁場的調控策略稱為了動態無線充電系統中亟待解決的關鍵問題。

為了解決上述不足，國內外各研究機構針對電動汽車無線充電系統中的側移問題和位置自對準方法進行了許多研究。美國橡樹嶺國家實驗室的研究團隊在文獻[Onar O C,Miller J M,Campbell S L,et al.A Novel Wireless Power Transfer for In-MotionEV/PHEV Charging[C]//Annual IEEE Applied Power Electronics Conference andExposition(APEC).NEW YORK:IEEE,2013:3073-3080.]中提出在發射線圈兩側采用1mm厚的鋁板來對發射線圈產生的漏磁場進行電磁屏蔽，然而該方法需要在沿充電道路鋪設大量的屏蔽鋁板，具有成本過高的不足。中國科學院電工研究所在文獻[朱慶偉,陳德清,王麗芳,等.電動汽車無線充電系統磁場仿真與屏蔽技術研究[J].電工技術學報,2015(S1):143-147.]中提出在發射端外沿安裝水平屏蔽帶的方式能夠更好的降低發射線圈產生的漏磁輻射。該方法同樣具有成本高的不足，同時在路面兩側鋪設屏蔽履帶的方式還會增大施工難度和施工成本。文獻[Nagendra G R,Covic G A,Boys J T.Sizing of InductivePower Pads for Dynamic Charging of EVs on IPT Highways[J].IEEE Transactionson Transportation Electrification,2017,PP(99):1.]采用陣列式發射線圈的方式來降低漏磁輻射，通過檢測車輛所在的位置，僅開通車輛下方區域的一個或多個發射線圈來進行無線供電。在系統工作過程中，車輛外側區域的發射線圈處于關閉狀態，不會產生漏磁輻射。然而該方法需要為各個發射線圈配備獨立的逆變源來進行獨立控制，使得系統所需的高頻逆變源數量過多，極大的增加了系統成本。專利CN 107786005A提出了一種雙層屏蔽的接收端裝置來降低漏磁輻射，但該方式只能屏蔽接收端所在區域的漏磁場，對車輛外側區域的漏磁場沒有起到屏蔽作用。

發明內容