近年來，隨著無線電能傳輸技術的不斷發展，該技術在電動汽車行業中的應用地位越發凸顯，各國科研機構與各大車企開始研究電動汽車無線充電技術。無線充電技術以其運行安全、靈活便捷和低維護成本等優點，受到廣泛關注，是未來電動汽車供電技術的發展趨勢之一。

電動汽車無線充電技術可以分為靜態和動態兩種。電動汽車靜態無線充電技術指在定點區域鋪設發射線圈，將電網的電能傳輸到帶有接收線圈的電動汽車，這種充電技術相比較傳統的有線充電技術具有充電方式靈活、安全性高、無人值守等優勢。但動態無線充電技術對于電動汽車行業的應用來說有更強的優勢，如續航里程長、車載電池攜帶量小等。為此，各國開始研究電動汽車動態無線充電技術。

新西蘭奧克蘭大學與德國康穩公司合作研制出世界上第一臺無線充電的電動汽車，功率等級為30kW，與此同時還研制出功率等級為100kW、軌道長為400m的無線供電樣機。韓國高等科學技術學院展開了在線電動汽車移動式無線充電項目，對其電動汽車在移動過程的系統能量傳輸效率、電能耦合機構的間距等熱點問題進行了深入研究，并于2015年在韓國南部龜尾市建立了一條12km長的電動汽車動態供電示范工程，可以為路上行駛的電動公交車供電。美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）等單位也都展開了相應的研究。

我國在電動汽車動態無線充電技術的研究與國外相比較晚。重慶大學針對電動汽車動態無線充電系統中的傳輸損耗問題，設計了一種高壓傳輸-低壓激勵的高效配電方案，并探討了電能耦合機構分段連續切換方法。

為解決分段導軌在切換過程中產生的尖峰電流對電力電子器件的沖擊問題和在發射線圈采用分段導軌形式的電動汽車無線供電系統中線圈切換時存在的互感急劇下降及汽車位置檢測困難的問題，重慶大學提出了一種基于能量自由振蕩模式的電動汽車無線供電導軌切換方法，實現了供電導軌的軟切換，還提出了一種對嵌式電能發射線圈以及雙線圈式車體位置檢測傳感器。

哈爾濱工業大學對電能耦合機構、控制策略、電磁兼容等方面展開了研究，并介紹了動態無線充電技術瓶頸問題的前期研究工作，利用互感耦合模型對電能耦合機構進行了電路分析，通過仿真對電動汽車動態充電系統進行了暫態分析，提出了基于磁場強度檢測的接收端定位方法。

華中科技大學對電動汽車動態無線供電系統能量傳輸過程中原邊線圈的供電管理問題進行了深入的探討，提出了一種基于副邊主動激勵探測的具有分散控制邏輯的接力方法，保證只對提出無線充電請求的電動汽車下方的原邊線圈激勵，實現了精準定位和局域供電，并針對動態無線充電過程中系統傳輸功率容易隨橫向偏移距離變化而急劇變化的問題，提出了一次側補償拓撲，增強了系統的抗偏移能力。

天津工業大學針對電動汽車無線充電技術中充電電池體積大、充電時間長、續航能力不足等問題，提出了一套發射線圈可選擇性開斷的電動汽車動態充電方案，通過探討系統電能傳輸效率與各參數之間的關系，得到了系統傳輸效率的變化規律。并針對電能耦合機構近距離、弱偏移的特點，結合諧振耦合式結構易受干擾的問題，提出了緊-強耦合協同工作機構；針對應用于高鐵的動態無線充電技術，提出了一種可調發射端功率因數的驅動器頻率同步跟蹤發射線圈固有頻率的頻率跟蹤控制技術，確保系統工作在最佳功率因數角下的諧振狀態，有效地提升了系統的輸電效率。

本文針對電動汽車動態無線供電系統供電過程中傳輸效率的波動和接收電流的波動問題，提出了一種具有自檢測步進切換功能矩形發射端和車載三線圈接收端結構，根據電動汽車動態充電的充電特性，對原邊逆變電壓與電流加以分析，提出發射端線圈的控制策略；建立其車載三線圈接收端結構模型，通過實驗分析，可得出該車載多重線圈拾取電能結構能夠有效減小電能耦合機構間的耦合系數k、系統傳輸效率、接收端電壓與電流隨電動汽車前進過程中的波動。

圖2 電動汽車動態無線供電系統整體結構

圖9 動態無線供電仿真模型

圖11 電動汽車動態無線供電系統實驗平臺

圖12 電能傳輸線圈內部結構

總結

本文針對電動汽車動態無線供電過程中，電能耦合機構間耦合系數、車載接收端電流電壓、以及系統傳輸效率的波動問題，通過分析電動汽車動態無線供電過程中供電特性，提出了一種具有自檢測步進切換功能的矩形發射端控制策略。

該方案能夠在電動汽車行進過程中實現發射端的自檢測與切換功能。構建了功率等級為5kW，軸向間距為13cm，發射線圈間距30cm的電動汽車動態無線供電實驗平臺，分析了電動汽車動態無線供電系統中對動態傳輸效率的影響因素，提出了三線圈車載接收端結構。

通過實驗驗證了該方法的有效性，在很大程度上提高了耦合機構間的動態耦合系數，傳輸效率最低點提升了36.9%，最大效率點提升了41.9%。驗證了該方案的可行性。