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摘要
将无线电能传输技术集成到路面结构中是解决电动汽车充电难的有效途径，是有线充电方式的重要补充，能够加速电动汽车保有量增长，助力道路交通行业实现净零碳排放。针对原边线圈嵌入路面结构后耦合线圈之间的距离增大，耦合程度减弱的问题，对线圈结构进行优化，以实现大距离传输下无线电能的传输。该文通过电磁有限元仿真对线圈的内径、外径和匝数进行优化，提出了以耦合系数为优化目标的线圈结构参数优化流程，同时在Simulink中搭建了无线充电系统的电路仿真平台，对采用优化后线圈结构的无线充电系统性能进行测试。结果表明，线圈内径增加，耦合系数先增大，达到峰值后迅速减小；随着线圈外径增大，耦合系数逐渐增大；在不同外径下，线圈的最优匝数均为9匝；三个参数中，增大外径是提高线圈耦合程度最有效的方式；最终优化后线圈的参数为外径480 mm，内径210 mm，匝数9匝，可以实现300 mm距离的电能传输，系统输出功率保持在2.96 kW～3.7 kW之间，传输效率达到86.54%。随后对该线圈结构进行抗偏移性能测试，线圈的容许偏移距离可达60 mm。研究为电动汽车无线充电技术落地应用提供理论支撑，具有较强的工程实用价值。
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单位北京航空航天大学; 北京路桥瑞通养护中心有限公司
