电动汽车无线充电系统设计方法研究

　　系统的开关器件采用IGBT(FGL60N100BNTD)来实现，并设计了RCD吸收电路并联在IGBT两极间，为寄生电感产生的反向电流提供泄放回路，能够有效抑制关断浪涌电压，达到保护IGBT的目的。ARM产生的互补的PWM方波通过专用IGBT驱动模块来控制IGBT的开关。

4 系统软件设计

　　系统整体充电流程如图5所示，采用三段式充电方法对电动汽车进行充电，三段式充电结合了恒流与恒压两种充电方式的优点，按照蓄电池的特性曲线充电，不仅充电效率高，而且对蓄电池有了很好的保护。

　　充电过程中有最高和最低充电电压及恒流阶段的最高充电电流和预充电流等。预充时的充电电流很小，只有蓄电池容量的0.1C(C是蓄电池的容量)，在预充阶段，当电压恢复到最低充电电压时，此时开始进行恒充，恒充包括两个阶段，最大恒流充电与恒压充电，当两个阶段充电完毕，即蓄电池容量达到其额定容量，此时电流会降到蓄电池容量的0.02C，即进入到涓流充电阶段，直至充电结束。

5 实验结果与分析

　　本系统为中惠创智无线供电技术有限公司搭建的理论样机平台，并且已经实现了对电动汽车进行无线充电的实际展示，样机平台主要包括：电能发射模块、能量耦合平台、接收端整流模块以及车载电池组成。其中电能发射模块包括：整流滤波电路、DC-DC降压斩波电路和高频全桥逆变电路三部分。系统采用220V市电作为供电电源，能量耦合平台采用平板磁芯结构，发射端与接收端通过蓝牙模块进行通信。

　　样机平台参数如下：

　　1) 输入电压：单相220V AC;

　　2) 输出电压：动力电池电压范围70~420V;

　　3) 输出功率： 3.7KW;

　　4) 通信协议：BMS协议《GB T 27930-2015》;

　　5) 线圈原边尺寸： 60 cm×60cm;

　　6) 线圈副边尺寸： 40 cm×40cm;

　　7) 机械气隙：20±5cm。

　　图7为主电部分测试过程得到的实验波形，其中CH1为DC-DC斩波电路输出电流，CH2为DC-DC斩波电路开关管开通关断电压波形，CH3为全桥逆变电路输出电流波形， CH4为全桥逆变电路输出电压波形。当输出电流期望值改变时，控制系统通过调节DC-DC斩波电路IGBT占空比，使系统的输出电流值稳定在期望值附近。

　　以上实验中，设定不同电池充电电流期望值，系统通过调节DC-DC斩波电路IGBT占空比使得输出电流很好地跟随期望值。在不同的期望输出电流情况下，最终系统稳定下来的DC-DC斩波电路输出电压V_in、输入电流I_in、输出电池充电电压V_out、电池充电电流I_out、系统输入功率W_in、系统输出功率W_out和系统充电效率η如表1所示。

　　表1所示的实验结果证明了该系统特别适合电动汽车无线充电，其较高的充电效率和较大的充电功率完全能够满足目前电动汽车的充电要求。

6 结论

　　本文提出了一种大功率、高效率电动汽车无线充电系统的设计方法。系统基于磁耦合谐振原理，实现电能的无线传输;采用电池三段式充电方式，同时根据汽车电池充电需求，实现充电电流的自动调节。通过实际电动汽车动力电池组充电实验验证了该系统优异的充电性能，具有很高的应用价值。

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　　本文来源于《电子产品世界》2017年第7期第51页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。