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无线充电技术可为电动汽车动力电池提供安全便捷的充电,‘提高电动汽车的用户接受度,推动电动汽车发展。由于无线充电系统的线圈偏移会引起系统电能输出功率和传输效率下降等问题,电动汽车充电时须将车辆准确地定位并引导至工作位置。本文针对电动汽车无线充电系统的定位需求,基于磁场感应原理设计了定位系统,引导电动汽车移动至与无线充电系统地面线圈对准的位置。 本文所做具体工作有: (1)系统地总结了国内外电动汽车无线充电系统的定位技术,分析了各种定位技术在电动汽车无线充电中的适用性。 (2)从理论和仿真的角度分别就磁感应耦合和磁谐振耦合无线电能传输系统线圈发生偏移时情况进行分析。首先通过试验研究并验证线圈偏移时的互感计算方法。然后基于MATLAB/Simulink建立磁感应耦合和磁谐振耦合无线电能传输系统电路仿真模型,系统分析了线圈偏移状态下各电路参数与线圈偏移距离的关系。分析结果表明:线圈发生偏移时,磁感应耦合无线电能传输系统会出现线圈电流增大,可能引起系统不稳定;而磁谐振耦合无线电能传输系统的各电路参数则较为稳定。此外,线圈偏移时磁谐振耦合无线电能传输系统工作频率应不低于系统的额定频率。 (3)设计电动汽车无线充电系统定位系统和定位算法。仿真研究发现,接收端为阻性负载时,负载电流与偏移距离之间有较强的相关性,可作为无线充电系统线圈位置计算的依据。首先在无线充电系统的地面端和车载端原有电路之中增加定位用电源和负载;然后设计了分区域的状态切换式定位算法,以解决利用负载电流进行定位时存在非单调对应和电动汽车移动时速度可能过快导致系统误判的问题。最后,在MATLAB/Simulink环境进行了分工况仿真测试,结果表明定位算法能在车辆慢速移动、换档及快速跨区域移动时完成正确的区域计算和车辆位置计算。研究的基于阻性负载电流的定位系统和算法可适用于磁感应耦合和磁谐振耦合无线充电系统的定位。 (4)电动汽车无线充电系统定位技术试验研究。根据电动汽车无线充电系统工作需求,设计了射频通信方案,并通过优化算法降低无线通信的丢包率,提高通信系统稳定性。在装有基于磁谐振耦合无线充电系统的电动汽车上进行定位技术试验。在不同工况的试验结果验证了电动汽车无线充电系统的定位方案有效性。试验结果表明:电动汽车无线充电系统的定位可满足定位需求,实现准确定位。