基于电磁感应的新能源汽车低温充放电技术

摘要：伴随着科技的进步和发展，传统的新能源汽车已经不能够满足现阶段的需求，目前的低温充放电技术不能满足续航要求，因此，必须基于电磁感应原理深入挖掘低温充放电技术。通过使用电磁感应的新能源汽车低温充放电技术，有效地利用电耦合变压器，对新能源汽车低温充放金属进行深入的研究，并对相关的设计进行了充分的分析，最后通过实验对基于电磁感应的新能源汽车低温充放电技术进行检验。

关键词：电磁感应；新能源汽车；低温充放电技术

中图分类号：U469.7  收稿日期：2023-03-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.006

1 前言

伴随着经济全球化的发展，人们对资源的开发利用越来越普遍，造成了严重的资源浪费和环境污染，使不可再生能源不断减少。在这一背景下，很多国家开始重视新能源技术的有效开发和使用，以期降低不可再生能源的消耗。汽车是全球较大的消耗品，无论是制造汽车的材料，还是汽车消耗的燃料，都造成了很大的资源消耗，并且排放的尾气对于环境的污染也比较严重。通过使用新能源驱动的新型汽车可以有效地改善上述问题，进而减少对不可再生能源的消耗。电磁感应低温充放电技术，主要的原理就是电磁能量进行动态电磁场的转化，实现低温充电，进而促进新能源汽车行业的进步发展，为同行业工作者提供参考性的意见。

2 电磁感应低温充放电技术的设计

2.1 低温充放电耦合变压器

新能源汽车内部能量的转化，主要是通过放电耦合变压器进行的电力传输，在这一转换过程中，整体充放电效果受到耦合变压器使用性能的影响。因此，为了进一步实现新能源汽车的长续航效果，需要对耦合变压器的性能进一步升级优化。在低温状态下，耦合变压器具有良好的使用性能，图１所示为常见的耦合变压器。

在实际应用过程中，电能转换中的耦合变压器敏感性较低，因此经常会出现频率不合适的状况。如果要进一步提升其使用性能，就可以将内部的磁芯材料用敏感性较高的材料来替代。如果在实际应用过程中频率出现了异常情况，就需要立即进行磁芯材料的更换，以保障新能源汽车处于最佳的使用状态。通过对低温充放电耦合变压器的实际放电测试发现，一旦电耦合器中输送的电压与二次侧电压之间存在较大的差距，就很容易使电池内阻对整体的穿电效果造成影响，这时就需要进一步计算压降参数，公式为：

[IP=NFNE]

式中，[NF]是表充电压；[NE]是内阻差值。

同时，还可以使用有效的变压器磁芯来提升耦合变压器的使用效率，可以通过如下公式计算：

[?B=K1?K2]

式中，[K1]是磁感输出量；[K2]是磁感变化权重。

在此基础上，可促进低温充放电技术的有效应用，尽量避免在电源运作过程中出现超负荷情况，进而难以控制耦合变压器内部的磁感变化。在实际的运行过程中很容易出现严重的故障，因此实际使用时一定要提前设计好耦合内部线路，以保障正常的流程，更好地实现充放电工作。在低温充放电耦合变压器优化后，可以进行实际操作，对实际的数据结果进行验证，在此基础上机械能才为新能源汽车在低温充放电空间实现转化[1]。

2.2 低温充放电补偿计算

在以往的新能源汽车充放电中，电能输出时很容易出现气隙，无法达到耦合变压器的使用需求。为了进一步延长充放电波，可以运用电磁感应技术，该技术能够明显地缓解低温充放电气隙。

在实际的应用中使用电磁感应技术，有助于提升新能源汽车的低温充放电的效率。新能源汽车进行充放电时，如果产生较大无效功率，就会导致输出功率增加，造成不必要的浪费，进而导致不能满足正常的供电需求。对于这种情况就需要使用充放电补偿，进而有效缓解该问题。通过使用Ｓ型结构，能够有效控制电动汽车磁耦的实际输出功率，避免在实际运行过程中出现大范围的波动，这也是低温充放电的有效补偿方式。在计算Ｓ型补偿拓扑时使用的公式为：

[Z=j+1CP]

式中，ｊ是输出功率；[CP]是补偿阻抗。

在实际的计算过程中，可以推算出精准的补偿数值。在结合实际情况进行有效补充的时候，本身在实际运行过程中会产生谐振因子，这种状况在实际运行中是不能进行补偿的，必须是在静止的状态下才能够进行补偿。因此需要有效运用新能源汽车谐振参数的实际运行规律，推算出电磁感应阻抗Ｆ，使用的计算公式为：

[F=ωZ2R]

式中，[ω]是谐振变化频率；Ｒ是代表的新能源汽车综合负载。

在实际运行过程中使用的初级谐振电流为Ｍ，其计算公式为：

[M=1F2UJ+UE]

式中，[UJ]是负载电压；[UE]是耦合变化压差。

结合实际的初級谐振电流以及电磁感应阻抗，可以分析放电功率和电流之间存在的数据关系。在功率不断提升时，其谐振就会不断下降，所以在实际运行过程中，可以结合参数的变化进行有效的补充，进而提升其实用效果[2]。

通过补偿可以起到提升谐振频率的作用，使用时需要避免电流波动。事实上在实际的应用过程中是避免不了电路耐压的干扰的，因此会出现小的波动。这种情况就需要使用电压进行滤波处理，其中滤波后电压波动的变化计算式为：

[Q=2Uin（15-25%）]

式中，[Uin]代表的是电压脉动值。

这种情况下就要进行电容储存，用W代表电容总量，计算公式为：

[W=PminA?fmin]

式中，[Pmin]为最大测试功率；Ａ为交流电参数；[fmin]为最小的电流频率。

在低温充放电补偿计算时，如果低温充放电耦合变压器在运行中出现负载值，并且电源值处于稳定的状况，这不会影响到外界电流变化，也就表明充放电稳定性与负载值之间的关系是正相关。通过补偿，有助于提升实际应用的电流值，同时也能够提升输出电压值，对低温充放电有着积极的重要作用[3]。

在此基础上进行谐振数值调整，与负载电压运行进行对比，伴随着谐振数值不断的增加，输出电压值就会出现下降的情况。因此，这种情况就需要提升充放电的稳定性，对充放电进行极限电流的判断，这对谐振补偿也有一定的影响。

2.3 低温充放电频率跟踪

在实际设计中，为了有效提升低温充放电频率跟踪技术，对其进行追踪调查，虽然可以通过低温充放电补偿来提升充放电效率，但是在实际应用过程中也可能发生谐振匹配异常的情况。这时可通过追踪低温充放电频率，在一定程度上降低电容阻抗，同时，依据新能源汽车工作频率的整体运行标准进行分析，就可以进一步计算出电阻临界值。其中也会存在负载高于阻抗唯一解的情况，这容易导致充放电内发生变化，出现频率分化的现象[4]。

為保障低温充放电频率跟踪的稳定，在实际运行过程中就要选择合适的谐振电容。如果遇到了充放电工作频率高出规定的标准，此时内部的电压也会随着升高，在达到一定温度时，就会造成谐振电容损伤。在遇到这种情况时，为了避免造成更加严重的充放电损失问题，就可以通过使用绝缘电阻值大的电容，一般可以使用聚丙烯薄膜材质的电容器，它有着较强的抗压性、电性能，并且还能够降低能量损耗，在实际的运行过程中能避免短路现象，如果出现了电压超标，也可以启动自动恢复的功能。

当汽车内部的电频率处于规定的运行标准时，新能源汽车运行效果将会表现较好，这期间内的充放电效果也较好，如果在实际运行中的充放电频率高于或者低于运行标准时，就会造成比较严重的工作偏差。在实际运行过程中，为了避免出现充放电频率出现故障，可以通过锁相环进行自动的工作跟踪，进而可以成功地避免位差波动，提升充放电频率的精准度。

3 实验验证

可以通过实验进行论证，进一步了解电磁感应在新能源汽车低温充放电技术中的关键作用，下面进行相关方面的分析[5]。

3.1 实验准备

在实验前需要做好充足的准备，为了保障实验的精准性，可以使用统一的实验平台，这样能够对充放电环境的温度进行统一的把控，以便模拟真实的低温环境。通过该平台，结合实际的新能源汽车的驱动情况，有针对性地选择输出功率，最高不能超过100 kHz。除此之外，为了保障不受其他数值的干扰，就需要将参与实验过程中的其他功率进行控制。例如，可以增添液晶显示器以及电池管理系统，这将有助于辅助实验的顺利开展，进而降低实验中的偏差。实际的检测可以分为几部分，包含电路补偿、电流转化、能量传送、恒定负载转化以及逆变电路补部分。在实验开始前，要检测平台整体的电压状态，以及最高压的数值，同时还需要进行有效的功率开关器检查，进行多种状况的分析，具体如表１所示。在此基础上观察不同的充放电电路和不同温度下的实际表现情况。

3.2 实验结果

本次实验主要是对传统的新能源汽车充放电技术和基于电磁感应的新能源汽车低温充放电技术，进行充放电运行模拟，并且要对实验中的充放电电力饱指标进行记录。同时还需要进行不同温度下存放电技术的对比，在相同测试标准的情况下进行测试结果对比，对于实际的技术应用有着积极的参考价值。此外，对新能源汽车低温充放电技术的设计，即使温度不断变化，也不会影响充放电性能，从而表现出较高的可靠性[6]。

4 结语

近年来随着我国整体水平的不断进步发展，资源的消耗越来越严重，因此新能源技术的应用越来越迫切。新能源汽车是最为重要的研究项目之一，也在不断地进行技术突破和完善，传统的低温环境下存在严重的充放电问题，严重影响新能源汽车的续航。为此，在新能源汽车低温充放电技术中使用电磁感应原理设计，可以解决新能源汽车在低温下充放电技术不足的问题，可促进我国新能源汽车的快速发展。

参考文献：

[1]包宁宁，刘晓波.分时电价下电动汽车有序充放电优化策略[J].电力科学与工程，2023，39（2）：14-20.

[2]陈文颖，刘蓓迪.基于粒子群算法的电动汽车有序充放电优化[J].山东电力技术，2023，50（1）：52-58.

[3]江雪峰.基于电磁感应的新能源汽车低温充放电技术研究[J].长春工程学院学报（自然科学版），2022，23（3）：47-51.

[4]陈松.新能源汽车低温充放电技术重难点及解决措施研究[J].时代汽车，2021（20）：94-95.

[5]龚明光，朱强，范恒斌.一款电动汽车用锂离子电池循环过程中的性能研究[J].时代汽车，2021（2）：121-123.

[6]梁欣.电动汽车锂离子电池低温性能研究[J].农业装备与车辆工程，2020，58（8）：118-121.

作者简介：

武珊，男，1991年生，助理工程师，研究方向为新能源汽车、汽车检测与维修。