電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究

　　系統(tǒng)的開關(guān)器件采用IGBT(FGL60N100BNTD)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并設(shè)計(jì)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(dá)到保護(hù)IGBT的目的。ARM產(chǎn)生的互補(bǔ)的PWM方波通過(guò)專用IGBT驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)控制IGBT的開關(guān)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)整體充電流程如圖5所示，采用三段式充電方法對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)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(diǎn)，按照蓄電池的特性曲線充電，不僅充電效率高，而且對(duì)蓄電池有了很好的保護(hù)。

　　充電過(guò)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(shí)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(dāng)電壓恢復(fù)到最低充電電壓時(shí)，此時(shí)開始進(jìn)行恒充，恒充包括兩個(gè)階段，最大恒流充電與恒壓充電，當(dāng)兩個(gè)階段充電完畢，即蓄電池容量達(dá)到其額定容量，此時(shí)電流會(huì)降到蓄電池容量的0.02C，即進(jìn)入到涓流充電階段，直至充電結(jié)束。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

　　本系統(tǒng)為中惠創(chuàng)智無(wú)線供電技術(shù)有限公司搭建的理論樣機(jī)平臺(tái)，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行無(wú)線充電的實(shí)際展示，樣機(jī)平臺(tái)主要包括：電能發(fā)射模塊、能量耦合平臺(tái)、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(tái)采用平板磁芯結(jié)構(gòu)，發(fā)射端與接收端通過(guò)藍(lán)牙模塊進(jìn)行通信。

　　樣機(jī)平臺(tái)參數(shù)如下：

　　1) 輸入電壓：?jiǎn)蜗?20V AC;

　　2) 輸出電壓：動(dòng)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(jī)械氣隙：20±5cm。

　　圖7為主電部分測(cè)試過(guò)程得到的實(shí)驗(yàn)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(dāng)輸出電流期望值改變時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)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(shí)驗(yàn)中，設(shè)定不同電池充電電流期望值，系統(tǒng)通過(guò)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(lái)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(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該系統(tǒng)特別適合電動(dòng)汽車無(wú)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(dòng)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(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)基于磁耦合諧振原理，實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線傳輸;采用電池三段式充電方式，同時(shí)根據(jù)汽車電池充電需求，實(shí)現(xiàn)充電電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)。通過(guò)實(shí)際電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組充電實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)優(yōu)異的充電性能，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

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