國(guó)網(wǎng)寧波供電公司、重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院、北京智芯微電子科技有限公司的研究人員王漢豐、唐春森、左志平、吳新剛、許巍，在2019年第8期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，電動(dòng)車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多輛車(chē)集中在一段導(dǎo)軌取電的現(xiàn)象，即多負(fù)載工作模式。
針對(duì)多負(fù)載模式下系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題，本文重點(diǎn)分析了多負(fù)載系統(tǒng)中負(fù)載數(shù)量對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，得到了負(fù)載個(gè)數(shù)的邊界條件；同時(shí)，針對(duì)多負(fù)載模式下大功率供電易引起線圈擊穿的問(wèn)題，提出了一種L型線圈結(jié)構(gòu)和T型磁心結(jié)構(gòu)，在保證功率傳輸?shù)那疤嵯拢行У亟档土斯╇妼?dǎo)軌的自感，確保了多負(fù)載系統(tǒng)的安全性。仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。
由于環(huán)境污染和能源短缺，電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越受到重視。隨著電動(dòng)汽車(chē)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(chē)載電池的容量與成本問(wèn)題也凸顯出來(lái)，這些都制約著電動(dòng)車(chē)的發(fā)展與推廣。電動(dòng)車(chē)無(wú)線供電技術(shù)基于無(wú)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(dòng)車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)能量供給，延長(zhǎng)了續(xù)航里程。
電動(dòng)車(chē)無(wú)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(dòng)車(chē)無(wú)線充電的電磁耦合機(jī)構(gòu)；有學(xué)者對(duì)于無(wú)線供電導(dǎo)軌的切換進(jìn)行了研究；有學(xué)者提出一種初級(jí)繞組并聯(lián)的無(wú)線供電方法，提升系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎托剩挥袑W(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(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車(chē)的無(wú)線供電；有學(xué)者提出一種線圈陣列耦合機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車(chē)的無(wú)線供電。為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)無(wú)線供電，需要鋪設(shè)較長(zhǎng)距離的供電導(dǎo)軌。電動(dòng)車(chē)無(wú)線供電系統(tǒng)供電導(dǎo)軌運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多輛車(chē)集中在一段導(dǎo)軌上取電的現(xiàn)象，即一個(gè)供電側(cè)對(duì)應(yīng)多個(gè)負(fù)載設(shè)備，此時(shí)存在多個(gè)拾取回路。在這種模式下，存在多個(gè)原副邊能量傳輸通道，不同于傳統(tǒng)一對(duì)一傳輸模式。
此外該模式下負(fù)載的變化以及投切的隨機(jī)性，使得系統(tǒng)原邊電路的阻抗參數(shù)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，從而導(dǎo)致系統(tǒng)工作頻率的漂移，進(jìn)而大大降低傳輸?shù)墓β屎托省?/p>
針對(duì)上述問(wèn)題，有學(xué)者提出了多負(fù)載系統(tǒng)實(shí)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(diǎn)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(bǔ)償電感、開(kāi)關(guān)電容陣列來(lái)增加多負(fù)載系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。同時(shí)，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(shí)，會(huì)導(dǎo)致線圈兩端的諧振電壓過(guò)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(duì)頻率穩(wěn)定性的影響等方面，但未對(duì)多負(fù)載系統(tǒng)中負(fù)載個(gè)數(shù)對(duì)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(jìn)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(gè)數(shù)的邊界條件，同時(shí)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(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。
圖3 耦合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖
總結(jié)本文針對(duì)電動(dòng)車(chē)無(wú)線供電系統(tǒng)多負(fù)載工作模式下系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題，重點(diǎn)研究了負(fù)載數(shù)量對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，得到了負(fù)載個(gè)數(shù)的邊界條件；針對(duì)多負(fù)載模式中大功率供電引發(fā)的導(dǎo)軌擊穿問(wèn)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(chǎng)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了理論分析的正確性。本文研究結(jié)果對(duì)于電動(dòng)車(chē)無(wú)線供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
