電動汽車無線充電系統(tǒng)設(shè)計方法研究

　　系統(tǒng)的開關(guān)器件采用IGBT(FGL60N100BNTD)來實現(xiàn)，并設(shè)計了RCD吸收電路并聯(lián)在IGBT兩極間，為寄生電感產(chǎn)生的反向電流提供泄放回路，能夠有效抑制關(guān)斷浪涌電壓，達到保護IGBT的目的。ARM產(chǎn)生的互補的PWM方波通過專用IGBT驅(qū)動模塊來控制IGBT的開關(guān)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)整體充電流程如圖5所示，采用三段式充電方法對電動汽車進行充電，三段式充電結(jié)合了恒流與恒壓兩種充電方式的優(yōu)點，按照蓄電池的特性曲線充電，不僅充電效率高，而且對蓄電池有了很好的保護。

　　充電過程中有最高和最低充電電壓及恒流階段的最高充電電流和預(yù)充電流等。預(yù)充時的充電電流很小，只有蓄電池容量的0.1C(C是蓄電池的容量)，在預(yù)充階段，當電壓恢復到最低充電電壓時，此時開始進行恒充，恒充包括兩個階段，最大恒流充電與恒壓充電，當兩個階段充電完畢，即蓄電池容量達到其額定容量，此時電流會降到蓄電池容量的0.02C，即進入到涓流充電階段，直至充電結(jié)束。

5 實驗結(jié)果與分析

　　本系統(tǒng)為中惠創(chuàng)智無線供電技術(shù)有限公司搭建的理論樣機平臺，并且已經(jīng)實現(xiàn)了對電動汽車進行無線充電的實際展示，樣機平臺主要包括：電能發(fā)射模塊、能量耦合平臺、接收端整流模塊以及車載電池組成。其中電能發(fā)射模塊包括：整流濾波電路、DC-DC降壓斬波電路和高頻全橋逆變電路三部分。系統(tǒng)采用220V市電作為供電電源，能量耦合平臺采用平板磁芯結(jié)構(gòu)，發(fā)射端與接收端通過藍牙模塊進行通信。

　　樣機平臺參數(shù)如下：

　　1) 輸入電壓：單相220V AC;

　　2) 輸出電壓：動力電池電壓范圍70~420V;

　　3) 輸出功率： 3.7KW;

　　4) 通信協(xié)議：BMS協(xié)議《GB T 27930-2015》;

　　5) 線圈原邊尺寸： 60 cm×60cm;

　　6) 線圈副邊尺寸： 40 cm×40cm;

　　7) 機械氣隙：20±5cm。

　　圖7為主電部分測試過程得到的實驗波形，其中CH1為DC-DC斬波電路輸出電流，CH2為DC-DC斬波電路開關(guān)管開通關(guān)斷電壓波形，CH3為全橋逆變電路輸出電流波形， CH4為全橋逆變電路輸出電壓波形。當輸出電流期望值改變時，控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)DC-DC斬波電路IGBT占空比，使系統(tǒng)的輸出電流值穩(wěn)定在期望值附近。

　　以上實驗中，設(shè)定不同電池充電電流期望值，系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)DC-DC斬波電路IGBT占空比使得輸出電流很好地跟隨期望值。在不同的期望輸出電流情況下，最終系統(tǒng)穩(wěn)定下來的DC-DC斬波電路輸出電壓V_in、輸入電流I_in、輸出電池充電電壓V_out、電池充電電流I_out、系統(tǒng)輸入功率W_in、系統(tǒng)輸出功率W_out和系統(tǒng)充電效率η如表1所示。

　　表1所示的實驗結(jié)果證明了該系統(tǒng)特別適合電動汽車無線充電，其較高的充電效率和較大的充電功率完全能夠滿足目前電動汽車的充電要求。

6 結(jié)論

　　本文提出了一種大功率、高效率電動汽車無線充電系統(tǒng)的設(shè)計方法。系統(tǒng)基于磁耦合諧振原理，實現(xiàn)電能的無線傳輸;采用電池三段式充電方式，同時根據(jù)汽車電池充電需求，實現(xiàn)充電電流的自動調(diào)節(jié)。通過實際電動汽車動力電池組充電實驗驗證了該系統(tǒng)優(yōu)異的充電性能，具有很高的應(yīng)用價值。

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　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第7期第51頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。