1．目的及意义

1.1 目的及意义

中国高校、对无线电能传输技术及应用的研究也有很大发展工作，就在10月2011年，中国科协资助在天津工业大学举办了“无线电能传输关键技术问题与应用前景”学术沙龙，这是中国在“无线电能传输领域”的第一次学术会议，2012年在重庆举也办了“无线电能传输技术研讨会”、2013 年在贵阳举也办了“无线电能传输关键技术与应用学术研讨会”、然后2014年在南京举办了“无线电能传输技术与应用国际学术会议”、2015 年在武汉也举办了一个会议“无线电能传输技术及应用学术会议”，展示了中国国内无线电能传输技术非常棒的发展态势和前景。中国国内早开展与动态无线电能传输技术相

关于研究的高校主要包括的“东南大学、天津工业大学、重庆大学、中科院电工所、西南交通大学、哈尔滨工业大学等。这些高校前期研究主要集中在大功率电力电子电能变换与拓扑设计、磁耦合机构优化设计、系统建模优化与控制、系统复杂动力学行为分析与控制、能量和信息同步传输、负载识别与异物检测、电磁兼容与电磁屏蔽等技术方面，相关理论、技术难点以及关键问题的研究已经取得一定成果，并且已经研制出原理样机。

而东南大学对动态无线能量传输的原副边线圈尺寸对传输效率以及侧移的影响进行深入的研究，并提出基于频率控制的方法达到系统能量传输效率最优。天津工业大学基于耦合模理论基础，分析了运动状态下的高速列车无线供电系统发射线圈与接收线圈固有谐振频率的变化对系统传输效率的影响，提出了一种可调节发射端功率因数的频率跟踪控制技术，并于2013年提出将动态无线能量传输技术应用于高速铁路列车充电的设想，建立了高铁充电沙盘模型，受到广泛关注。重庆大学提出了参数识别理论，以改善原边控制时副边参数难以调整的问题，在此基础上建立了系统的能量流动模型。文献［１４］提出了一种基于能量传输通道的非法负载检测方法，通过对负载以给定的频率进行通断调制和原边解调判断其负载的合法性。此外文献［15］提出了针对分段式供电导轨系统的非线性规划数学模型，对分段导轨长度及导轨快速切换等问题进行分析，得到较优的规划与控制结果。中科院电工所通过电路和有限元仿真分析了电动汽车无线充电系统在车体内及充电装置周围产生的电磁场， 提出在发射装置外沿加装水平屏蔽带的磁屏蔽方法［16］。西南交通大学提出了一种基于多逆变器并联的无线电能传输系统，利用改变逆变器输出电压脉宽与移相角控制方法对逆变器进行控制，有效地消除初级线圈电流的３次谐波［17］。

虽然世界各国研究机构仍在不断深入研究电动汽车动态无线供电技术，并且不断推进相关理论和技术研究的发展，但是其中依旧存在一定的关键技术需要研究，其中包括磁耦合机构设计与优化、系统鲁棒控制技术、电磁兼容技术研究，以便最大限度提升系统工作性能，保证系统的安全、可靠、稳定、高效运行。

多年来，感应式电力传输（IPT）已被用于充电电动牙刷和电磁炉等应用中。 IPT的进步包括感应式移动电话和摄像机充电，感应加热和电磁电路推进列车。随着更多便携式电子设备的开发，充电需求也随之增加。很多公司已经开发出自己的收费解决方案，但趋势是倾向于在所有市场上收费的标准化。使用电动汽车是减少今天大约80％的不可再生能源的世界消费量的一种方法[3]。电动车辆通常具有带有连接到电网的插头的车载充电器。这种解决方案有几个缺点，例如破坏风险，暴露在天气中，固定充电以及每次需要充电时插入充电器的不适感[4]。

感应充电具有许多有前途的特性，如易于使用，电动车辆无电缆充电以及在停止或移动过程中在道路上充电。这是许多应用中充电和电力传输的有前途的解决方案，因为它可以轻松实现自动化和标准化。 在这个项目中使用感应电能传输将包括小型和轻型电动车辆感应充电器的开发和原型设计。该车辆有一个小型电池，需要比全尺寸电动车更频繁地充电。 由于较小的车辆将使用较小的设计，所以IPT在较小的车辆上进行测试以对该技术有基本的了解。

在过去的几十年中，该领域已经进行了大量的研究和开发，并且IPT系统在工业中被用于例如车辆组装和洁净室。 与传统的导电充电相比，IPT系统具有优势，因为系统受天气的影响较小，例如没有突出的移动部件或电缆。这些好处特别适用于电动车。 电动车辆在静止时甚至在带有内置充电装置的道路上行驶时都可以充电。随着技术的进步，重点一直在改进电源设计，以在高开关频率和功率水平下实现高效率。磁路的改进也已经被实现，以实现更高的效率和更宽的操作范围，并且具有更高的不对准容差。 这些焊盘已从传统圆形焊盘发展到具有两个或三个绕组的更复杂的焊盘，从而为大致相同尺寸的电源焊盘提供更大的工作面积和更高的功率输出。根据Frost＆Sullivan于2014年进行的市场分析，预计电动汽车感应充电市场将以2012年至2020年的复合年增长率（CAGR）为126.6％增长[5]。欧洲将在2020年之前成为IPT解决方案的市场领导者，其次是美国，主要是因为电动汽车的采用率，而且由于沃尔沃汽车公司，宝马股份公司，庞巴迪和高通等原始设备制造商正在实现该领域的技术进步。目前市场上有几种售后市场产品可供选择，Frost＆Sullivan预测，2015年内置IPT的第一款电动汽车将上市，大多数原始设备制造商应在2016年后提供IPT汽车。他们还预测IPT固定应用的解决方案将很受欢迎，动态充电将在2020年后在公共交通领域受欢迎。IPT系统的功率水平设定为3.3 kW，但趋势倾向于6.6 kW，主要用于动态充电的更高功率水平更大的车辆。原始设备制造商还正在联合开发标准SAE J2954，以确定最低效率，并制定电动车无线充电的安全标准。他们通过评估技术来开发标准，并将其编译为标准。

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2. 研究的基本内容与方案

{title}文献研究将通过使用在线资源和印刷资源进行。文献研究将成为能够执行设计决策的基础知识。将进行计算和模拟以确定设计的详细尺寸和参数。整流器，逆变器和谐振电路设计将根据效率，成本，复杂性和易用性进行评估。根据对不同设计的研究，将选择最佳的垫设计。

系统将通过测量进行评估以发现效率和功率传输。将对所产生的磁场进行估算，以确保达到安全标准并实现良好的分配和利用。模拟和计算也将在系统组装完成后进行，以查看是否可以找到更好的解决方案并改进系统的某些部分。原型充电器的测试将在功率电阻器上作为负载和电动汽车使用的实际电池进行。