华南理工大学吴理豪、张波：电动汽车静态无线充电技术研究综述
华南理工大学电力电子系统分析与控制团队现有教授、博士生导师4名，副教授2名，讲师1名，博士7名，硕士研究生48名，团队长期从事电力电子系统非线性分析及控制、无线电能传输技术、新能源高效电能变换、先进电气传动技术等方面研究。
课题组先后获得2项国家自然科学基金重点项目、15项国家自然科学基金面上项目、1项国家重点研发计划项目课题、1项国家科技支撑计划、1项国家863项目、2项广东省战略性新兴产业专项资金项目、2项粤港关键领域重点突破项目、1项广东省自然科学基金团队项目、2项广东省自然科学基金重点项目、10项广东省自然科学基金面上项目及1项广东省重大攻关项目在内的30多个项目支持。
发表SCI、EI检索论文700余篇，获得美国专利授权3项，国内发明专利授权155项，国内实用新型专利授权294项。获得国家技术发明二等奖1项、中国专利优秀奖3项、广东省科技进步一等奖、中国机械工业科学技术发明一等奖1项、教育部技术发明二等奖1项、广东省技术发明二等奖1项，以及其他省部级科学技术奖励8项。
吴理豪，男，1994年生，博士研究生，主要从事无线电能传输机理及应用方面的研究。
张波，男，华南理工大学的二级教授，中达学者、国务院特殊津贴专家、广东省丁颖科技奖获得者、广东省杰出发明人奖。现任中国电源学会副理事长、中国电工技术学会无线电能传输技术专业委员会副主任、广东省电源学会理事长、广东省电源行业协会副会长。主要从事新能源高效电能变换及无线电能传输技术的研究。
近年来先后主持过2项国家自然科学基金重点项目、4项国家自然科学基金面上项目、1项国家重点研发计划项目课题、1项国家科技支撑计划、1项国家863项目、1项广东省战略性新兴产业专项资金项目、1项粤港关键领域重点突破项目、1项广东省自然科学基金团队项目、2项广东省自然科学基金重点项目、2项广东省自然科学基金面上项目及1项广东省重大攻关项目在内的30多个项目。
在国际知名出版社Wiley、Springer、科学出版社出版英文专著6部、中文专著2部，在国内外重要刊物发表学术论文500多篇，其中SCI收录130多篇，EI收录230多篇；授权发明专利130项，其中美国发明专利3项；获得国家技术发明二等奖1项、中国专利优秀奖3项、广东省科技进步一等奖、中国机械工业科学技术发明一等奖1项、教育部技术发明二等奖1项、广东省技术发明二等奖1项，以及其他省部级科学技术奖励8项。
本文分上、下两篇，综述了多年来国内外有关电动汽车静态无线充电技术的主要研究成果。
上篇介绍了国内外科研机构和相关企业的研究情况以及产业的发展现状，并对国内外电动汽车无线充电的相关标准以及电磁安全性研究的进展进行了论述，讨论了电动汽车静态无线充电技术在商业化过程中亟待解决的问题及今后产业的发展趋势。
下篇针对电动汽车静态无线充电的关键技术，从磁耦合机构、补偿网络、电力电子变换器以及系统建模与优化控制等方面进行了详细分析，指出了现有电动汽车无线充电技术存在的问题，并对未来该领域的研究提出了相关建议。
上篇 DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.190106
下篇 DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.190107
大力发展新能源电动汽车，能够加快燃油替代，减少汽车尾气排放，对保障能源安全、促进节能减排、防治大气污染具有重要意义。但由于车载电池容量的限制，续航里程成为了制约新能源电动汽车发展的主要瓶颈。
传统有线充电方式插拔时容易产生火花存在安全隐患、占地面积大、需要人工操作，而无线充电技术具有安全、便捷、智能等优点是电动汽车供电技术未来发展的趋势之一。开展电动汽车无线充电技术的研究对加快电动汽车的推广应用具有重要意义。
① 电动汽车无线充电技术研究成果及产业现状
本文从工作频率、装置尺寸、传输距离、偏移容忍度、效率和输出功率等方面对近年来国内外主要科研机构和企业研发的电动汽车静态无线充电系统的性能进行了评估与比较。
② 电动汽车无线充电标准
标准的制定对于电动汽车无线充电技术的实际应用和商业化具有至关重要的作用。本文详细归纳了国内外关于电动汽车无线充电的相关标准。
③ 电磁安全性研究
电磁暴露关系到人体的健康，对系统进行电磁安全性评估必不可少，本文总结对比了国内外电磁暴露的安全限值，并综述了国内外学者关于电动汽车无线充电系统对人体健康的影响和电磁屏蔽的研究。
① 磁耦合机构
磁耦合机构的研究主要侧重在提高线圈之间耦合、提高抗偏移能力、减小线圈体积、减少成本等方面，本文对应用于电动汽车无线充电的各类型磁耦合机构的特性进行了概括与对比。
② 补偿网络
补偿网络的选择需要考虑系统性能、负载特性、系统稳定性、抗干扰能力等几方面的要求，本文深入分析了4种基本补偿网络和高阶补偿网络的输出特性，并给出了相应的工作条件。
③ 电力电子变换器
在工业应用场合，由于只能获得工频的交流电，功率变换器需要将其变换成几十kHz的高频交流电。本文系统归纳和比较了现有两种实现方式（AC-DC-AC多级变换器和AC-AC单级变换器）的优缺点。
④ 系统建模与优化控制
论述了系统稳态模型和动态模型的建模方法和适用场合，并针对电动汽车无线充电时常见的负载变化、耦合系数变化、失谐等几种状况，对现有的系统优化与控制方法进行了总结。
综合国内外电动汽车静态无线充电技术的研究现状，可以看到：
① 在研究成果、商业化方面，目前国内外高校、科研机构对于电动汽车静态无线充电系统的研发大多处于工程样机阶段，而各大企业侧重在提供解决方案上，仍有不少问题尚待解决：
1）促进科研成果转换。加强产学研的有机结合，充分利用各大高校、科研机构掌握的前沿核心技术，并发挥企业创新主体的作用；
2）完善标准制定。为产业发展提供基本保障、应用条件、推广基础和服务准则；
3）加强电磁安全性研究。深入研究高频磁场对人体健康影响以及规避其对人体可能的危害。
② 在关键技术方面，已经得到了较为充分的研究，但仍有以下几个方面需要进一步提高：
1）系统的抗偏移能力。目前主要是从磁耦合机构设计、闭环控制等技术层面上来提高系统的抗偏移能力，但改善效果有限，有必要从机理上寻求突破。
2）系统的环境敏感度。电动汽车无线充电应用场合较为复杂，系统内阻、谐振频率等参数易受到影响，采用磁屏蔽等传统方式，会增加系统成本与体积，需要进一步从原理上对系统抗谐振频率等固有参数变化的能力进行研究；
3）系统结构的优化。传统结构多是基于多级变换器，成本高、效率低，研究级联数少高效的电力电子变换器，有利于系统性能的整体提升；
4）系统动态模型的建立与鲁棒性控制。当前对于无线充电系统特性的分析与控制，大都是基于系统的稳态模型，对于系统暂态响应、非线性特性的分析还较为缺乏。
吴理豪, 张波. 电动汽车静态无线充电技术研究综述（下篇）[J]. 电工技术学报, 2020, 35(8): 1662-1678. Wu Lihao, Zhang Bo. Overview of Static Wireless Charging Technology for Electric Vehicles：Part Ⅱ. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(8): 1662-1678.