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圖10 江蘇同里“三合一”電子公路
哈爾濱工業(yè)大學(xué)針對分段導(dǎo)軌式的動(dòng)態(tài)無線供電系統(tǒng)研究，提出基于多發(fā)射繞組并聯(lián)的供電方式及相應(yīng)的導(dǎo)軌控制策略 。針對三相電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無線供電系統(tǒng)展開研究，并搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了接收端移動(dòng)過程中穩(wěn)定功率輸出 。
2018年哈工大與中國電力科學(xué)研究院聯(lián)合建設(shè)完成一條電動(dòng)大巴移動(dòng)式無線充電實(shí)驗(yàn)路段，如圖11a所示 。路段共長180m，包含直道、彎道、上坡和靜態(tài)充電位以模擬不同應(yīng)用場合 。單個(gè)接收模塊功率達(dá)到23kW，無線傳輸距離為21cm 。2019年哈工大與宇通公司開始聯(lián)合建設(shè)電動(dòng)大巴動(dòng)態(tài)無線供電系統(tǒng)，如圖11b所示 。功率等級80kW，供電路段長100m，于2020年底完成 。
圖11 哈工大參與建設(shè)的電動(dòng)大巴動(dòng)態(tài)無線供電系統(tǒng)
西南交通大學(xué)針對用于軌道交通的動(dòng)態(tài)無線供電系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究 。研制了非接觸牽引供電軌道車實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)現(xiàn)了12cm傳輸距離下100kW功率等級的能量傳輸 。在2018年和2019年，分別提出了兩種高輸出穩(wěn)定性的三相動(dòng)態(tài)無線供電系統(tǒng) 。天津工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)了高鐵無線供電系統(tǒng)演示模型，對耦合機(jī)構(gòu)和效率分析展開系列研究 。東南大學(xué)、中科院電工所等機(jī)構(gòu)也分別搭建了動(dòng)態(tài)無線供電系統(tǒng)原理樣機(jī)或演示系統(tǒng)進(jìn)行研究 。
2 磁耦合機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn)
2.1 分類方式及特點(diǎn)
動(dòng)態(tài)磁耦合機(jī)構(gòu)一般可以根據(jù)其發(fā)射端和接收端延長度方向（車輛行進(jìn)方向）的尺寸關(guān)系被分為長軌道型（Long Track）結(jié)構(gòu)和陣列型（Short-individual Transmitter）結(jié)構(gòu) 。其中，長軌道型磁耦合機(jī)構(gòu)的發(fā)射端線圈長度大于接收端線圈，車輛行駛在發(fā)射端上方時(shí)可以持續(xù)供電，無需頻繁地切換控制 。這種結(jié)構(gòu)電路組成少，配電網(wǎng)絡(luò)和控制簡單 。
但由于開啟的發(fā)射端較長導(dǎo)致?lián)p耗增加，效率下降 。陣列型磁耦合機(jī)構(gòu)的發(fā)射端由一系列線圈組成，單個(gè)線圈長度與接收端線圈接近 。發(fā)射端線圈分別獨(dú)立供電，只有當(dāng)接收端位于其正上方時(shí)開啟工作 。因此具有高效率和漏磁場范圍小的優(yōu)點(diǎn) 。但同時(shí)會導(dǎo)致成本增加，位置檢測和切換控制的復(fù)雜性增加 。
該分類方式未考慮發(fā)射端線圈的磁場特性，不能充分反映磁耦合機(jī)構(gòu)的傳輸特性 。而靜態(tài)無線充電系統(tǒng)中磁耦合機(jī)構(gòu)通常根據(jù)磁場特性進(jìn)行區(qū)分，可以為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類提供參考：靜態(tài)無線充電系統(tǒng)中磁耦合機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)射端線圈產(chǎn)生磁場特征分為單極型線圈（Unipolar Coil，或稱為非極化線圈，Non-Polarized Pad）與雙極型線圈（Bipolar Pad，或稱為極化線圈，Polarized Pad），如圖12所示 。
圖12 靜態(tài)無線充電系統(tǒng)中磁耦合機(jī)構(gòu)分類與磁通形式
單極型的發(fā)射端線圈表面只有一個(gè)磁極方向，產(chǎn)生垂直線圈平面方向的磁通分量，如圖12a所示 。該類型的線圈結(jié)構(gòu)通常較為簡單，如圓形和矩形線圈 。圓形線圈及其產(chǎn)生磁通形式如圖12b所示 。但由于主磁通磁路的部分路徑在線圈外側(cè)，存在耦合較弱，對周圍漏磁場較大的問題 。
雙極型的發(fā)射端線圈表面產(chǎn)生兩個(gè)磁極方向，產(chǎn)生平行和垂直線圈平面方向的磁通分量，如圖12c所示 。該類型線圈結(jié)構(gòu)通常更為復(fù)雜，如Double-D線圈（DDP）、Bipolar線圈（BPP）和磁通管結(jié)構(gòu)線圈（Flux Pipe, FP） 。其中DD線圈及其產(chǎn)生的磁通形式如圖12d所示 。與單極型相比，這種結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了發(fā)射端與接收端線圈的耦合，減弱了線圈周圍的漏磁場 。
參考靜態(tài)系統(tǒng)中的分類，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)根據(jù)發(fā)射端線圈產(chǎn)生磁場的方向特性也可以分為單極型軌道和雙極型軌道 。單極型軌道在發(fā)射端線圈表面只產(chǎn)生一個(gè)磁極方向 。雙極型軌道在發(fā)射端線圈表面產(chǎn)生兩個(gè)磁極方向，其中平行于發(fā)射端線圈所在平面的磁通分量的方向與發(fā)射端的布置方式相關(guān)，與車輛行進(jìn)方向相同時(shí)稱為縱向布置，與車輛行進(jìn)方向垂直時(shí)稱為橫向布置 。

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