由于環(huán)境污染和能源短缺，電動汽車越來越受到重視。隨著電動汽車的不斷普及，傳統(tǒng)的接觸式充電方式存在較多安全隱患和充電限制，車載電池的容量與成本問題也凸顯出來，這些都制約著電動車的發(fā)展與推廣。電動車無線供電技術(shù)基于無線電能傳輸（wireless power transfer, WPT）技術(shù)以非接觸方式完成電能的傳遞，可以為行駛狀態(tài)的電動車進行實時能量供給，延長了續(xù)航里程。

電動車無線供電技術(shù)的優(yōu)越性使得相關(guān)技術(shù)的研發(fā)相當(dāng)活躍。

• 有學(xué)者提出一種用于電動車無線充電的電磁耦合機構(gòu)；
• 有學(xué)者對于無線供電導(dǎo)軌的切換進行了研究；
• 有學(xué)者提出一種初級繞組并聯(lián)的無線供電方法，提升系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎托剩?/li>
• 有學(xué)者提出了DD型和DDQ型線圈結(jié)構(gòu)，增大了系統(tǒng)的充電區(qū)域；
• 有學(xué)者提出一種I型供電導(dǎo)軌，實現(xiàn)了電動車的無線供電；
• 有學(xué)者提出一種線圈陣列耦合機構(gòu)，實現(xiàn)了電動車的無線供電。

為了實現(xiàn)電動車無線供電，需要鋪設(shè)較長距離的供電導(dǎo)軌。電動車無線供電系統(tǒng)供電導(dǎo)軌運行時，會出現(xiàn)多輛車集中在一段導(dǎo)軌上取電的現(xiàn)象，即一個供電側(cè)對應(yīng)多個負(fù)載設(shè)備，此時存在多個拾取回路。在這種模式下，存在多個原副邊能量傳輸通道，不同于傳統(tǒng)一對一傳輸模式。

此外該模式下負(fù)載的變化以及投切的隨機性，使得系統(tǒng)原邊電路的阻抗參數(shù)發(fā)生動態(tài)變化，從而導(dǎo)致系統(tǒng)工作頻率的漂移，進而大大降低傳輸?shù)墓β屎托省?/p>

針對上述問題，有學(xué)者提出了多負(fù)載系統(tǒng)實現(xiàn)最大傳輸效率、最大輸出功率的條件；有學(xué)者基于惟一諧振點的條件，推導(dǎo)出了多負(fù)載系統(tǒng)的穩(wěn)定條件；有學(xué)者提出采用型諧振網(wǎng)絡(luò)、補償電感、開關(guān)電容陣列來增加多負(fù)載系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。同時，多負(fù)載供電模式下，系統(tǒng)功率容量增大，使得諧振電流較大，當(dāng)供電導(dǎo)軌自感較大時，會導(dǎo)致線圈兩端的諧振電壓過高，易擊穿線圈，從而引發(fā)安全事故。

以上研究多集中在多負(fù)載系統(tǒng)的輸出功率、傳輸效率以及負(fù)載變化對頻率穩(wěn)定性的影響等方面，但未對多負(fù)載系統(tǒng)中負(fù)載個數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響以及多負(fù)載系統(tǒng)供電導(dǎo)軌安全性進行深入研究。因此，本文首先給出了多負(fù)載系統(tǒng)的等效電路模型；其次，分析了負(fù)載個數(shù)的邊界條件，同時提出了一種適用于大功率的供電導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)；最后，通過仿真和實驗驗證了理論分析的正確性。

圖3 耦合機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

總結(jié)

本文針對電動車無線供電系統(tǒng)多負(fù)載工作模式下系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，重點研究了負(fù)載數(shù)量對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，得到了負(fù)載個數(shù)的邊界條件；針對多負(fù)載模式中大功率供電引發(fā)的導(dǎo)軌擊穿問題，提出一種L型線圈和T型磁心結(jié)構(gòu)，在保證激發(fā)磁場強度的前提下有效地降低了導(dǎo)軌自感，保證了系統(tǒng)的安全性。仿真和實驗結(jié)果證明了理論分析的正確性。本文研究結(jié)果對于電動車無線供電系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的參考價值。