隨著電動汽車無線充電技術的發展，出現了矩形、DD型線圈等不同的線圈類型，串聯、并聯和LCC等不同的補償拓撲，以及不同的控制方法等多種技術路線并存的現狀。作為系統核心，線圈更吸引了研究者們的關注。自2011年開始，新西蘭奧克蘭大學對矩形線圈外形布局、圓盤尺寸、線圈寬度、磁芯尺寸和配置方式等方面進行優化設計，形成了不同應用環境下矩形線圈的設計方法。

為提升矩形線圈不對準情況下的系統性能，研究團隊提出了具有單側磁通特性的DD型線圈，它與矩形線圈不同之處在于發射磁通由豎直變為水平。若接收線圈也采用DD型線圈，耦合系數能顯著增加，漏磁量減小，磁通正交方向的抗偏移能力也明顯提升。在此基礎上，又有研究者對DD型線圈進行改進，DDQ型和BP型線圈陸續問世。

上述線圈在耦合系數、抗偏移能力、電磁泄漏水平、制作工藝等方面各有優勢，也被不同技術路線的產品分別使用。

然而，由于線圈結構參數和電氣參數存在較大差別，加之不同線圈對磁通的需求各異，不同線圈間難以實現互操作。如圖1所示，在實際情況中，不同廠家生產的無線充電系統線圈結構存在多種組合方式，會造成電能發射與接收裝置不匹配，影響充電效率甚至不能充電，導致不同技術路線的產品間不能互聯互通，阻礙電動汽車無線充電產業的規模化發展。

圖1 不同線圈互操作性

為準確評價不同技術路線間的互操作性，國外學術和工業界近年來開展了電動汽車無線充電產品間的互操作性測試，采用的方法通常有以下幾種：

1）“功率-效率”評價法

基于功率、效率進行互操作性評價是最基本的方法。若系統輸出功率和傳輸效率滿足標準要求，則認為互操作性被驗證。有學者介紹了法國雷諾汽車公司對不同廠商生產的車輛側設備進行的互操作測試結果，但缺點很明顯：不同產品的發射機與接收機的交叉測試工作量較大；測試結果無法表明系統參數對互操作性的影響；電壓與電流相位差難以準確測量，可能導致測量結果不準確等。

2）“耦合系數-品質因數”評價法

耦合系數和線圈品質因數決定了線圈間傳輸功率和效率，二者是否達標是判斷互操作性的重要依據，但該方法不適用于存在復雜補償拓撲或變換器的情況。另外，耦合系數和品質因數難以準確測量，不利于推廣應用。

3）阻抗和基礎互感值評價法

有學者提出一種基于阻抗和基礎互感值的互操作性評價方法。一方面，該方法首次引入了參考線圈，通過參考線圈相應端口阻抗的測量結果評價互操作性，不需進行產品車輛側和地面側設備的交叉測試。

另一方面，提出了如圖2所示的量規設備（Gauge Device, GD）。量規設備由三個相互獨立的單匝量規線圈、磁芯和鋁板構成。將量規設備與地面側線圈間的基礎互感值是否達標作為地面側參考線圈的選取依據。該方法具有測試工作量小、測試結果可視化程度高等優點。

圖2 量規設備結構

表1 量規設備參數

綜上所述，阻抗和基礎互感值評價法是目前較先進的互操作性評價方法。然而，其中用到的量規設備設計方法尚不明確，只能按照固定的一套標準參數進行制作，缺乏各參數的最優化考慮和自主設計方案，不利于在國內大規模推廣。

因此，哈爾濱工業大學等單位的研究人員針對SAE J2954標準中用于互操作性評價的量規設備參數選取方法不明的問題，研究了量規設備關鍵參數優化設計方法，并得到以下結論：

圖3 互操作性測試平臺

1）相比于傳統研究中關注的線圈間互感，基礎互感值與匝數無關，僅與線圈結構和相對位置有關，可以反映系統輸出功率和傳輸效率等指標，更適合作為互操作性評價判據。

2）基礎互感值在實際測試中不易準確測得，但其直接體現為接收線圈感應電壓這一電氣參量，可保證較高的測量精度，故采用量規設備開路電壓可準確測得基礎互感值

3）量規設備尺寸、線圈個數和磁芯結構影響基礎互感測量結果。為達到較高的測量精度，量規設備尺寸應接近標準接收線圈；線圈個數不應低于3個；磁芯可采用基本平鋪式結構。

以上研究成果發表在2020年《電工技術學報》增刊2上，論文標題為“用于電動汽車無線充電線圈互操作性評價的量規設備研究”，作者為楊光、宋凱 等。