CN115583169A - 电场耦合式电动汽车动态无线充电系统及其参数设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车动态无线充电技术领域，具体公开了一种电场耦合式电动汽车动态无线充电系统及其参数设计方法，该系统采用双边LC谐振补偿，以一种分段式导轨作为电能发射端，对行驶中的电动汽车进行无线充电。该参数设计方法根据实际应用需求对耦合机构的尺寸和补偿网络的参数进行了分析和设计，以满足系统的输出功率需求以及具备一定的抗偏移能力，并结合有限元仿真计算出系统的理论输出功率，之后对汽车运行在导轨之间动态过程中系统输出功率变化问题进行了分析，以此为依据设计相邻两段导轨之间间距。最后通过MATLAB仿真软件验证所提系统的可行性及参数设计的合理性。

Description

电场耦合式电动汽车动态无线充电系统及其参数设计方法

技术领域

本发明涉及电动汽车动态无线充电技术领域，尤其涉及一种电场耦合式电动汽车动态无线充电系统及其参数设计方法。

背景技术

电动汽车的续航能力是评估电动汽车性能好坏的一项重要指标。现有的电动汽车行驶动力来自于电池组供电，由于目前比较成熟的电池技术已经发展到了瓶颈期，更大的电池容量就意味着更大的电池体积和重量，电池自重耗能且充电时间较长。如果能在道路下铺设能进行无线充电的轨道，让带有小容量电池的电动汽车在这种道路上边充电边行驶，即可从根本上解决电动汽车续航里程短、充电不便的问题，而动态无线充电技术为解决电动汽车续航能力提供了了新的思路。

目前在电动汽车无线充电方面主流方法是采用磁耦合的方式进行充电。相比于常见的磁耦合式动态无线电能传输方式(Magnetic-field Coupled Power Transfer,MCPT)系统，电场耦合式电能传输(Electric-field Coupled Power Transfer,ECPT)系统在动态充电应用中有以下优点：1)系统的耦合极板简易轻薄且形状易变，成本低，施工更加方便；2)在工作状态中，电场耦合机构的绝大部分电通量分布于电极之间，对周围环境的电磁干扰很小；3)当电场耦合机构之间或周围存在金属导体时，导体产生的涡流损耗很小。

目前使用电场耦合的方式对电动汽车进行动态无线充电的研究较少，且都是采用长导轨的运行方式，这种情况下，在接收端运动过程中，系统的耦合电容看作近似不变。然而实际应用中，不可能只通过在道路上一段长导轨为来往的汽车进行供电，一是因为导轨过长本身的损耗较大，汽车行驶至与电能接入点较远的位置，激励电压会受影响；二是由于极板上电压很高，发射极板长度越长，安全性隐患越大；三是多负载情况下，系统的输出特性会受到影响，甚至超出逆变器能承受的功率范围，因此有必要采用分段式导轨供电并根据实际情况对导轨及车载极板尺寸进行设计。

发明内容

本发明提供电场耦合式电动汽车动态无线充电系统及其参数设计方法，解决的技术问题在于：如何对导轨及车载极板尺寸进行设计，以满足系统的输出功率需求以及具备一定的抗偏移能力。

为解决以上技术问题，本发明提供电场耦合式电动汽车动态无线充电系统，包括多对发射极板以及与多对所述发射极板一一对应连接的多个原边谐振补偿网络，还包括一对接收极板以及与一对所述接收极板连接的副边谐振补偿网络；每一对所述发射极板作为一段发射导轨，多段所述发射导轨沿着道路方向等距离铺设，每一对所述发射极板并排铺设在道路上。

优选的，所述原边谐振补偿网络包括与其对应的所述发射极板串联的原边谐振补偿电感L₁和并联的原边谐振补偿电容C_ex1，所述副边谐振补偿网络包括与一对所述接收极板串联的副边谐振补偿电感L₂和并联的副边谐振补偿电容C_ex2。

优选的，在相邻的两段发射导轨之间设有位置检测传感器来检测车辆位置，所述位置检测传感器检测到位置信号并处理之后传送给该段发射导轨及下一段发射导轨的控制单元，立即停止为该段发射导轨供电以减少损耗，同时使得下一段发射导轨导通为汽车进行供电。

本发明还提供一种电场耦合式电动汽车动态无线充电系统的参数设计方法，电场耦合式电动汽车动态无线充电系统耦合机构的参数满足：

其中，l₁表示与道路方向一致的所述发射极板的长度，l₂表示所述接收极板的长度，w₁表示所述发射极板的宽度，w₂表示所述接收极板的宽度，d₂表示一对所述接收极板的间距，d₁表示一对所述发射极板的间距，x_mis表示汽车充电时允许的抗横向偏移距离，d表示所述发射极板与所述接收极板间的距离，l_shafts表示汽车轴距，l_wheels表示汽车前后轮距，x_{mis_min}表示汽车允许的最小抗横向偏移距离，d_{1_min}表示允许的d₁最小值。

优选的，l₁＝20m，l₂＝1.8m，x_mis＝0.2m，(w₁-w₂)/2＝x_mis，2w₂+d₂＝1.2m。

优选的，d₂＝45cm，d₁＝5cm。

优选的，w₁＝77.5cm，w₂＝37.5cm。

优选的，假定d_r为相邻两段发射导轨G₁、G₂之间间距，导轨断电前最大移出距离为l_max，则发射导轨G₁通电时正上方接收极板最小长度为l₂-l_max，当导轨切换到发射导轨G₂导通时，此时在发射导轨G₂正上方的接收极板长度也应为l₂-l_max，此时还有d_r＝2l_max-l₂；

假定接收极板移出距离为l，在汽车行驶出导轨的过程中，随着l的增大，系统的输出功率先增大，而后迅速减小为0，因此在输出功率的下降过程中，当输出功率等于谐振状态下输出功率时，对应的接收极板移出距离l即设置为l_max。

优选的，l_max为117.5cm，d_r＝55cm。

优选的，电场耦合式电动汽车动态无线充电系统补偿网络的参数满足：

其中，C₁＝C_ex1+C_in1，

ω表示系统的工作角频率，C_in1、C_in2、C_M表示一对所述发射极板P₁、P₂和一对所述接收极板P₃、P₄所组成的四极板耦合机构的等效电路模型中的三个等效电容，C_ij表示极板P_i与极板P_j之间的互电容，i,j＝1,2,3,4，且i≠j。

本发明提供的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统及其参数设计方法，采用双边LC谐振补偿，以一种分段式导轨作为电能发射端，对行驶中的电动汽车进行无线充电，并采用该参数设计方法根据实际应用需求对耦合机构的尺寸和补偿网络的参数进行了分析和设计，以满足系统的输出功率需求以及具备一定的抗偏移能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的电动汽车ECPT系统结构框图；

图3是本发明实施例提供的电动汽车动态充电俯视图；

图4是本发明实施例提供的平行板耦合机构示意图；

图5是本发明实施例提供的四极板耦合机构电路模型图；

图6是本发明实施例提供的双边LC补偿的ECPT系统电路原理图；

图7是本发明实施例提供的等效电容值C_in1、C_in2、C_M与接收极板间距d₂关系曲线图；

图8是本发明实施例提供的接收极板在相邻导轨之间运行示意图；

图9是本发明实施例提供的谐振状态下逆变输出电压电流波形图(a)和负载电压波形图(b)；

图10是本发明实施例提供的移出距离0.6m时逆变输出电压电流波形图(a)和负载电压波形图(b)；

图11是本发明实施例提供的移出距离1.6m时逆变输出电压电流波形图(a)和负载电压波形图(b)；

图12是本发明实施例提供的仿真情况下动态过程系统输出电压波形图；

图13是本发明实施例提供的接收极板移出距离与输出功率关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

电场耦合式电动汽车动态无线充电系统如图1所示，系统发射端由工频电网、整流滤波模块、DC-DC变换器、逆变器及控制单元、原边补偿网络组成；地面上两条金属导轨及汽车上两块金属极板构成四极板耦合机构；接收端由副边补偿网络、整流器以及电池负载组成。系统的原理框图如图2所示。

如图2所示，工频电网电压输入初级电能变换器，经过整流、滤波后，输入DC-DC变换模块，经过斩波后输给逆变器，逆变成系统需要的高频电压，注入谐振网络。谐振网络允许H桥的基波通过，滤掉高次谐波。发射端谐振补偿电路后得到高频高压交流电，在其作用下，耦合机构的两对极板之间形成交互电场，在交互电场的作用下产生位移电流“流过”发射极板，再经过接收端的谐振补偿电路和整流滤波电路后变换为负载需要的电能形式，最终实现电能的无线传输。

从图1可以看到，电场耦合式电动汽车动态无线充电系统包括多对发射极板以及与多对发射极板一一对应连接的多个原边谐振补偿网络，还包括一对接收极板以及与一对接收极板连接的副边谐振补偿网络；每一对发射极板作为一段发射导轨，多对发射极板沿着道路方向等距离铺设，每一对发射极板并排铺设在道路上。

逆变器采用全桥式逆变器，原因是电动汽车充电所需功率较大，采用全桥式逆变器能更好地满足充电需求；整流桥采用简单高效的桥式不可控整流器；原副边谐振网络采用结构简单输出特性良好的双边LC补偿；耦合机构采用平行板电容结构，两段长导轨平行铺于地面上方，作为发射端，接收极板也由两块平行极板组成，位于汽车底盘，接收极板始终保持在发射极板上方。这样，一个典型的ECPT系统已经构建完成，其结构如图2所示。

除此之外，在相邻的两段发射导轨之间增设了位置检测传感器来检测车辆位置。当检测到位置信号并处理之后传送给该段发射导轨及下一段发射导轨的控制单元，立即停止为该段发射导轨供电以减少损耗，同时使得下一段发射导轨导通为汽车进行供电。检测器通过检测信号的变化来判断通行车辆状态，同时这个信号的开始和结束之间的时间间隔又可以用来测量汽车的移动速度。

ECPT系统的传输能力与耦合电容大小紧密相关，因此需要设计合理的耦合机构及其尺寸获得最佳的传输性能。平行板式耦合机构互电容较大，且双边LC谐振网络可以额外并联一个电容来补充自电容，这使得耦合系数能设定在一个合适的范围，既保证了系统的输出性能又使得参数敏感性不至于过高，因此非常适合于电动汽车的动态充电，充电过程俯视图如图3所示。

针对电动汽车动态过程的输出功率要求，一要设计合理的极板尺寸满足稳定工作时的输出功率需求，二是要保证在相邻两段导轨之间运行时，尽可能地保证恒功率输出。在接收极板移出导轨的过程，由于发射端与接收端正对面积的变化，导致耦合电容发生变化，进而影响了系统的输出功率，而相邻导轨之间距离的设置对于汽车行驶过程中系统恒功率输出控制及降低系统成本具有重要意义。

图1所提出的无线充电系统采用的平行板耦合机构如图4所示，P₁、P₂为发射极板，长度为l₁，宽度为w₁；P₃、P₄为接收极板，长度为l₂，宽度为w₂。d₁为发射极板间距，d₂为接收极板间距。汽车底盘与地间距在15cm左右，因此将传输距离d设定为15cm。

平行四极板电路模型如图5(a)所示，四块极板两两之间形成六个耦合电容。图5(b)所示是其在电路中的等效电流源模型。其中，

C_in1、C_in2、C_M表示发射极板P₁、P₂和接收极板P₃、P₄所组成的四极板耦合机构的等效电路模型中的三个等效电容，C_ij表示极板P_i与极板P_j之间的互电容，i,j＝1,2,3,4，且i≠j。

双边LC谐振结构简单，在ECPT系统中有着良好的输出特性，因此在ECPT系统广泛应用，其电路原理图如图6所示。在这里，原边谐振补偿网络包括与其对应的发射极板串联的原边谐振补偿电感L₁和并联的原边谐振补偿电容C_ex1，副边谐振补偿网络包括与一对接收极板串联的副边谐振补偿电感L₂和并联的副边谐振补偿电容C_ex2。

结合图5、图6，令C₁＝C_ex1+C_in1,C₂＝C_ex2+C_in2,在恒流工作模式下，用基波近似法得到系统的参数配置方法如式(2)所示，

令U_in为u_in的有效值，U_p为u_in的基波分量u_p的有效值，则

不考虑元件内阻的情况下，系统的输出功率P_out和耦合电容之间的关系式为：

其中R_eq为整流电路及负载电阻R_L的等效电阻，

以一般轿车为例，通常汽车所需功率等级为P₀，直流输入电压为E_dc，汽车轴距为l_shafts，前后轮距近似相等，设为l_wheels，根据所需功率和汽车尺寸，需要设计合理的耦合机构尺寸保证输出功率需求，P_out略大于P₀为宜，同时还需要降低参数敏感度以尽量减少导轨之间行驶时的输出功率变化。为了简化问题分析，不考虑相邻导轨极板之间的影响。

平行板耦合电容满足C₁₃＝C₂₄，C₁₄＝C₂₃，因此式(3)可改写为：

P_ouf＝U_p(ωΓ)²R_eg (4)

其中，

由于附加电容C_ex1、C_ex2值恒定不变，Γ是一个关于C₁₂、C₁₃、C₂₃的函数，显然Γ恒正。对Γ进行求偏导可得，

式(6)表明了在恒流工作模式下，各个耦合电容对输出功率的影响，对应了电动汽车端在导轨上方行驶时，接收极板与导轨完全正对情况下该系统的输出功率。

设计导轨长度时需要考虑几个因素：①由于一个逆变器向一段导轨供电，导轨的段数增加成本相应增加②为了避免多负载对充电性能造成影响，需要保证一段导轨上只有一个负载③导轨长度与耦合机构损耗及电磁辐射成正相关关系。综合以上几点，结合道路交通安全法的安全距离要求，发射极板长度设置在20～30m。同时结合轿车大小可以将两块接收极板在设定一个最大面积为l_shafts*l_wheels的矩形空间内，即：

l₂＜＜1.8m (7)

2w₂+d₂＜＜1.2m (8)

由式(3)可知，增大C₁、C₂的值可以提升系统输出功率，由于双边LC通常会并联电容C_ex1、C_ex2，改变并联电容可以调节C₁、C₂的大小，因此只需增大C_M来提高系统传输性能。同时由于C₁₄、C₂₃远远小于C₁₃、C₂₄，由式(1)可以认为当接收极板发生偏移时，只要接收极板在竖直方向可以完全投影在发射极板上，耦合电容值/系统输出功率保持不变。由图4可知，汽车充电时允许的偏移距离x_mis＝(d₂-d₁)/2，当(w₁-w₂/2≥x_mis时即可满足设计需求，设定汽车允许的最小抗横向偏移距离为x_{mis_min}。同时较大的d₂可以减小交叉耦合电容。需要注意的是，当发射极板间距d₁过小会大大增加自电容C_in1，造成耦合系数

过小，不利于提升系统传输性能，设d₁最小值为d_{1_min}。

综合以上几点及式(7)(8)，耦合机构总体参数要求需满足式(9)：

由式(9)设定l₁＝20m，l₂＝1.8m，x_mis＝0.2m，(w₁-w₂)/2＝x_mis，2w₂+d₂＝1.2m。以接收极板间距d₂为变量，可以得到耦合机构其他关于d₂变化的参数。通过MAXWELL仿真得到等效电容值C_in1、C_in2、C_M与d₂的关系曲线如图7所示。由图7可知，相比对C_in1的影响，接收极板间距d₂对C_in2、C_M影响并不明显。这是由于d₂较大的原因，导致C₃₄也很小，C_in2主要由C₁₃和C₂₄决定，因此C_in2和C_M十分相近。为了获得较大的C_M，d₂的值不应过大。

如图1所示的汽车驶出某段导轨时，发射端接收端的正对面积发生变化，此时系统处于失谐状态。对于图6所示的系统，不考虑系统元件的内阻，流经等效负载电流i_out的表达式如式(10)所示。

其中Y_C1＝jωC₁，Y_C2＝jωC₂，Y_CM＝jωC_M，

当电动汽车运行时，耦合电容发生改变，即

其中

在接收极板移出过程中，系统输入电压和负载阻抗以及电感元件的值均保持不变，系统的输出功率P_out表达式为：

I_out表示i_out的有效值，当系统完全谐振时，B＝0，i_out滞后u_in相角90°。

如图8所示，假定d_r为相邻两段导轨G₁、G₂之间间距，接收极板移出距离(发射端与接收端非正对部分的长度)为l，导轨断电前最大移出距离为l_max，则导轨G₁通电时正上方接收极板最小长度为l₂-l_max。当导轨切换到G₂导通时，为了保证负载端的功率保持不变，此时在G₂正上方的极板长度也应为l₂-l_max，位置检测线圈也置于此处，当检测到车辆到达的位置信号立即变送给控制器，关断G₁，开启G₂。在此区域行驶时系统输出功率变化呈对称性。

当接收极板随着汽车驶出导轨即系统输出功率大于谐振输出功率的过程，可以将整流桥换成可控整流桥或增加BUCK电路，降压以实现系统的恒功率输出。当汽车运行至下一段导轨对应位置时，位置信号检测单元将检测信号传送至控制器，控制该段导轨供电立即关断及下一段导轨开通，对于单个汽车来说，整个衔接过程只有一段导轨为其供电。

为了验证上述理论的正确性，通过MAXWELL有限元仿真得到耦合电容值，并通过MATLAB仿真软件进行电路仿真，得到系统谐振状态下输出功率以及动态过程输出功率变化情况，验证了前文方案的可行性。

以一般轿车为例，通常汽车所需功率等级P₀约为6.6kW，直流输入电压E_dc的大小限制在400V以下，轿车轴距约为2.6～3m，前/后轮距在1.6m左右。设置汽车允许的偏移距离x_mis＝20cm，两块接收极板位于一个1.8m*1.2m的矩形空间内，结合前文参数数设计原则设计耦合机构的参数如表1所示。

表1耦合机构参数

通过MAXWELL可以得到表1所示耦合机构的电容值，结合式(1)(2)得到双边LC补偿的ECPT系统参数如表2所示，为保证系统具有良好的输出特性，设置原副边并联电容C_ex1及C_ex2为300pF，耦合系数k_C＝0.078。由式(3)可以计算得在400V直流电压供电下系统谐振时理论输出功率P_out约为7.27kW，达到所需功率等级。

表2 ECPT系统主要参数

通过式(12)对移动过程中系统输出功率进行理论计算，结果表明在汽车行驶出导轨的过程中，随着移出距离l的增大，系统的输出功率先增大，而后迅速减小，因此当下降过程输出功率等于谐振状态下输出功率，对应的移出距离即设置为l_max，理论计算得出l在117.5cm时系统输出功率约为7.27kW，与谐振状态下输出功率基本相同，因此l_max为117.5cm，对应的d_r＝55cm，即相邻导轨间距设置为55cm。

通过MATLAB仿真可以得到谐振状态下逆变输出电压电流波形如图9(a)所示，从波形可以看出输入电压电流基本同相，系统处于谐振状态。输出电压波形如图9(b)所示，稳定后系统的输出电压U_out为592.9V，输出功率约为7.03kW，与理论计算值基本保持一致。

通过改变电容值可模拟汽车在导轨之间的行驶状态，图10(a)是移出距离l为0.6m时的逆变输出电流电压波形。显然，i_in略超前于u_in，系统处于失谐状态。负载电压波形如图10(b)所示，此时输出电压为779.8V，输出功率约为12.13kW。

图11(a)所示为接收极板移出距离1.6m时，系统的逆变输出电压电流波形，相较于图10(a)波形，逆变电流超前逆变电压的角度更大。由图11(b)可知此时输出电压为204.5V，输出功率为836.8W，远低于P₀。

对接收极板移出距离0～200cm时系统的输出功率进行理论计算及仿真分析。通过MAXWELL软件得到移动过程中两两极板之间的电容值并计算出等效电容C₁、C₂、C_M，并通过MATLAB仿真软件中在一定时刻改变等效电容模拟汽车在导轨间的行驶位置。整个仿真过程五次切换电容，电容值分别为40cm、80cm、120cm、160cm及200cm移动距离时的等效电容。得到的系统输出电压波形如图12所示。图12所示的输出功率出现尖峰是由于仿真是通过切换电容来实现的，相比ms级的仿真过程，实际应用是一个缓慢的连续变化的过程，不会出现尖峰电压。

根据上述分析可得到仿真输出功率及理论输出功率与接收极板移出距离的关系曲线如图13所示。从图13中可看出输出功率的理论值与仿真结果基本一致，二者都表明，汽车在行驶出一段导轨的过程中，系统的输出功率呈现出先增大后减小的趋势。仿真结果显示当l＝121.5cm时，系统输出功率为7.28kW，与谐振状态下输出功率基本相同，即l_{max_sim}＝121.5cm，d_{r_sim}＝63cm，仿真结果表明导轨间距设置63cm较为合适。对比理论结果55cm，二者相差不大，仿真结果与理论结果基本吻合。

结合前文导轨间距的设计原则可知，第二段导轨开通至完全驶入第二段导轨的过程与汽车开始驶出第一段导轨至第一段导轨停止供电的过程呈对称性，输出功率变化完全对称。在不外加任何控制的情况下，汽车从一段导轨上方行驶到另一段导轨上方的过程中，负载上的功率从谐振输出功率先增加后降低，在移出距离为121.5cm时，系统输出功率恢复到谐振输出功率附近，此时第一段导轨供电端关断同时下一段导轨供电端开启为电动汽车进行充电，系统输出功率又增加而后降低至谐振输出功率，完成了一个过渡过程。

综上，本发明实施例提出了一种电场耦合式电动汽车动态无线充电系统及其参数设计方法，该系统采用双边LC谐振补偿，以一种分段式导轨作为电能发射端，对行驶中的电动汽车进行无线充电。采用该参数设计方法根据实际应用需求对耦合机构的尺寸和补偿网络的参数进行了分析和设计，以满足系统的输出功率需求以及具备一定的抗偏移能力，并结合有限元仿真计算出系统的理论输出功率，之后对汽车运行在导轨之间动态过程中系统输出功率变化问题进行了分析，以此为依据设计相邻两段导轨之间间距。最后通过MATLAB仿真软件验证所提系统的可行性及参数设计的合理性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.电场耦合式电动汽车动态无线充电系统，其特征在于，包括多对发射极板以及与多对所述发射极板一一对应连接的多个原边谐振补偿网络，还包括一对接收极板以及与一对所述接收极板连接的副边谐振补偿网络；每一对所述发射极板作为一段发射导轨，多段所述发射导轨沿着道路方向等距离铺设，每一对所述发射极板并排铺设在道路上。

2.根据权利要求1所述的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统，其特征在于，所述原边谐振补偿网络包括与其对应的所述发射极板串联的原边谐振补偿电感L₁和并联的原边谐振补偿电容C_ex1，所述副边谐振补偿网络包括与一对所述接收极板串联的副边谐振补偿电感L₂和并联的副边谐振补偿电容C_ex2。

3.根据权利要求2所述的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统，其特征在于：

在相邻的两段发射导轨之间设有位置检测传感器来检测车辆位置，所述位置检测传感器检测到位置信号并处理之后传送给该段发射导轨及下一段发射导轨的控制单元，立即停止为该段发射导轨供电，同时使得下一段发射导轨导通为汽车进行供电。

4.一种如权利要求3所述的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统的参数设计方法，其特征在于，电场耦合式电动汽车动态无线充电系统耦合机构的参数满足：

其中，l₁表示与道路方向一致的所述发射极板的长度，l₂表示所述接收极板的长度，w₁表示所述发射极板的宽度，w₂表示所述接收极板的宽度，d₂表示一对所述接收极板的间距，d₁表示一对所述发射极板的间距，x_mis表示汽车充电时允许的抗横向偏移距离，d表示所述发射极板与所述接收极板间的距离，l_shafts表示汽车轴距，l_wheels表示汽车前后轮距，x_{mis_min}表示汽车允许的最小抗横向偏移距离，d_{1_min}表示允许的d₁最小值。

5.根据权利要求4所述的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统的参数设计方法，其特征在于：l₁＝20m，l₂＝1.8m，x_mis＝0.2m，(w₁-w₂)/2＝x_mis，2w₂+d₂＝1.2m。

6.根据权利要求5所述的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统的参数设计方法，其特征在于：d₂＝45cm，d₁＝5cm。

7.根据权利要求6所述的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统的参数设计方法，其特征在于：w₁＝77.5cm，w₂＝37.5cm。

8.根据权利要求7所述的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统的参数设计方法，其特征在于：假定d_r为相邻两段发射导轨G₁、G₂之间间距，导轨断电前最大移出距离为l_max，则发射导轨G₁通电时正上方接收极板最小长度为l₂-l_max，当导轨切换到发射导轨G₂导通时，此时在发射导轨G₂正上方的接收极板长度也应为l₂-l_max，此时还有d_r＝2l_max-l₂；

假定接收极板移出距离为l，在汽车行驶出导轨的过程中，随着l的增大，系统的输出功率先增大，而后迅速减小，因此在输出功率的下降过程中，当输出功率等于谐振状态下输出功率时，对应的接收极板移出距离l即设置为l_max。

9.根据权利要求8所述的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统的参数设计方法，其特征在于：l_max为117.5cm，d_r＝55cm。

10.根据权利要求4所述的电场耦合式电动汽车动态无线充电系统的参数设计方法，其特征在于，电场耦合式电动汽车动态无线充电系统补偿网络的参数满足：

其中，C₁＝C_ex1+C_in1，C₂＝C_ex2+C_in2，

ω表示系统的工作角频率，C_in1、C_in2、C_M表示一对所述发射极板P₁、P₂和一对所述接收极板P₃、P₄所组成的四极板耦合机构的等效电路模型中的三个等效电容，C_ij表示极板P_i与极板P_j之间的互电容，i,j＝1,2,3,4，且i≠j。

Images