摘要：无线充电技术具有非接触、自动化以及易维护的供能特性,可以有效解决未来智能物联网(AIoT)在大规模应用时的能量供应难题.在现有无线充电技术中,磁共振无线充电技术在能量传输效用与空间自由度上有着更为均衡的技术优势,已成为当今无线充电领域的研究热点,拥有更为广阔的应用前景.为此,大致回顾了磁共振无线充电技术的发展历程并对其相关背景概念进行了简要概述.对近年的磁共振无线充电技术相关研究进行了系统梳理,并基于设计动机和技术实现从反馈通信、优化调度、感知应用、安全保障4个角度出发,详细总结了对应工作的基本原理、实施方法等核心内容,为后续的研究提供了有效参考.其中,根据传输方式将反馈通信方面工作分为两大类,根据系统结构将优化调度方面工作分为两大类,根据应用场景从三大类介绍感知应用方面工作,根据保障对象将安全保障方面工作分为三大类.最后在上述工作的基础上,讨论了磁共振无线充电技术现有工作的可改进之处,并对未来研究方向进行了展望.

摘要：针对无线充电过程中高频电源的超负荷运行会导致设备损坏、降低高频电源的运行稳定性问题,设计无线充电用高频电源超负荷运行功率测量系统。分别设计高频激励模块、运行功率采集模块、超负荷测量单元,完成无线充电用测量系统的应用部件设计。在超负荷测量单元中建立高频换能有效面,确定功率脉冲辐射力的实际数值水平,实现高频电源超负荷运行功率的测量。实验结果表明,设计系统可以实现5%、10%、15%、20%、25%五类超负荷运行功率的测量,测量结果曲线与超负荷情况下的电量曲线基本一致,在解决高频电源超负荷运行所带来的充电设备损坏问题方面具有较好的应用价值。

摘要：通过补偿元件的参数优化设计,实现电动汽车无线充电系统中逆变器零电压开通,有效提高了系统效率。分析双LCC补偿拓扑中各补偿元件参数调整对系统输入阻抗角和输出电流的影响,给补偿元件的参数优化设计提供依据。在不同输出电压和耦合系数的条件下,分析优化元件参数与软开关实现条件之间的定量关系,并据此进行具体参数设计。3.3kW无线充电系统样机验证了参数优化设计方案的有效性。实验结果表明,优化系统始终能够实现软开关,额定功率下效率达95.2%,输出电压和耦合系数均降低一半时,效率仍高于93%。

摘要：在电动汽车无线充电系统中,为实现较大范围内对小型金属异物的有效检测,提出一种金属异物检测线圈电磁特性的分析方法.基于谐振电路在受到金属异物干扰后会产生失谐现象,论述金属异物检测的基本原理;分析检测线圈电磁特性的主要影响因素,给出将若干个PCB(Printed Circuit Board)型小线圈通过串并联构成线圈组的线圈设计方案;用Maxwell软件仿真分析金属异物进入检测线圈上方对线圈磁场的影响,得到不同的线圈结构参数和线圈连接方式对检测线圈电磁特性的影响规律;在无线充电环境下,用检测线圈组的感应特性仿真实例验证所提出的检测线圈组设计方案的可行性.结果表明:本文提出的设计方案能够有效抑制电动汽车无线充电过程中环境磁场引起检测线圈的感应电压噪声,金属异物检测线圈电磁特性的分析方法能够为电动汽车无线充电系统中金属异物检测线圈的设计提供指导.

摘要：基于磁耦合谐振原理,设计一套基于弧形线圈和二次侧控制的无线充电系统,对水下自主航行器(AUV)无线充电技术有一定的借鉴意义。首先,提出一种可适应AUV特殊圆弧外形且接收端体积小、质量轻的磁耦合装置,利用有限元分析和实际测试对磁耦合装置进行性能分析,得知磁耦合装置具有良好的磁场自约束能力和耦合系数高达0.53的耦合能力;其次,对能量传输与控制系统进行设计和分析,设计系统运行可靠、二次侧独立控制的能量传输和控制拓扑,分析接收侧Buck变换器对充电电压和电流的调节作用,得到占空比与充电电压和电流的关系,并完成闭环环路设计;最后,搭建实验系统对方案进行验证。测试结果表明:该系统可实现对48V电池组(恒流阶段设定11A,恒压阶段设定54.1V)正常充电,系统最大充电功率600W,对应效率88.3%。

摘要：为了解决无线充电中恒流充电模式向恒压充电模式切换过程复杂、控制电路设计难度系数高的问题,该文基于双边LCL拓扑设计一种变补偿参数的磁耦合谐振式无线充电系统,该系统仅需投切副边额外增加的电感即可完成恒流充电向恒压充电的平滑转换,省去原、副边之间的通信,降低控制电路设计的复杂性,提高无线充电系统整体的效率和稳定性。该文首先对双边LCL变补偿拓扑进行理论分析,推导得到系统原边恒流、副边恒流恒压的条件;然后通过对系统恒流向恒压切换过程进行瞬态分析,实现切换的平滑过渡;最后对所设计的无线充电系统进行仿真与实验验证。结果表明:该系统可以实现恒流向恒压的平滑切换,且在恒流3A和恒压60V的充电条件下充电电流偏差和充电电压偏差较低,分别为1.65%和1.8%,均满足电池充电要求;并在恒压充电模式下,系统副边谐振网络输出电流波形得到明显改善,波形畸变率由15.43%降到1.24%。

摘要：基于电动汽车无线充电的非对称DD线圈与LCC-SP拓扑,优化设计了一种新型磁芯结构,以解决发射端磁芯的非均匀磁通所导致的磁芯高磁损耗与低利用率问题。首先,针对参考线圈组建立了其等效电路模型与等效磁路模型,分别为磁芯损耗的剥离计算与磁芯结构的排布设计提供理论支撑。同时,提出磁芯磁通均匀性的评价指标CV(B),并建立了其与磁芯损耗及磁芯体积的定量关系,为磁芯优化提供了优化方向及优化边界。然后,基于线圈组等效模型提出了新型发射端磁芯结构,并对其关键结构参数进行敏感性分析,以期减小优化变量复杂度。最后,以最大耦合系数与最小均匀系数作为优化目标,采用COMSOL与Matlab联合仿真完成了基于NSGA-II多目标优化算法的新型磁芯结构优化。结果表明,优化后磁芯利用率及效率得到改善,优化磁芯体积仅占原参考磁芯的60%,线圈传输效率提升至98.117%,磁芯损耗减小约10 W,证明了所提优化方法的有效性。

摘要：为了解决目前边境巡逻多旋翼无人机续航能力不足、巡航范围受限的问题,研究了一种应用于沿边境巡逻,具有辅助对准功能的无人机无线充电方案,为无人机执行远距离边境巡逻任务提供保障。设计了中继电能补给站供电和辅助降偏矫正系统,无人机降落后自动对准,开启供电系统实施充电;设计了无人机机载电能接收及充电系统,对发射电能实施有效接收,并转换为可控的恒流及恒压能量流输送至机载电池;搭建了微缩化实验样机,测试结果表明辅助对准系统可实现无人机精确对准,无线充电系统实现了71.3 W能量传输,对应整机充电效率84.6%,机载的电能接收机构仅重28 g。

摘要：针对无人机有线充电不便利、需要人工干预的问题,采用磁耦合谐振式无线充电技术,设计一种无人机无线充电系统。提出一种适用于无人机无线充电耦合装置,其发射装置具有双极性磁场特性,接收装置采用在小型铁氧体条上绕制线圈的方式,接收装置装设在起落架底端。利用有限元分析方法分析耦合装置磁场分布,发现磁场被约束在接收装置附近,避免无线充电系统对无人机产生漏磁干扰。根据系统恒压输出要求选择原边LCL—副边串联补偿拓扑,建立系统电路数学模型,获得输入输出电压关系,以指导系统参数设计。搭建样机系统,结果表明:系统实测与电路模型计算理论值一致;所设计系统可以在错位30mm的范围内对80W无人机正常充电。

摘要：电动汽车无线充电系统中,接收端定位技术能够辅助进行停车路径引导,解决停车偏移造成的充电功率和效率跌落等问题。但由于电磁定位法所用到的磁场幅值有限且空间分布形式复杂,现有的电磁定位技术难以实现大偏移范围内接收端的精准定位。该文设计了一种采用非中心对称线圈结构的接收端位置检测装置,并提出接收端在离散二维空间内位置坐标的行迹递推算法,能够实时获取大偏移范围内接收端的高精度二维位置信息。仿真和实验结果表明,该方法的最大定位范围为±800 mm,在±600 mm范围内定位精度小于20 mm,±600~±800 mm范围内定位精度小于50 mm,定位准确率不小于96%。