根据双LCC的电动汽车多阶段恒流无线充电技能

作者 / 朱国平 匡洪海 张瀚超 王建辉 湖南工业大学 电气与信息工程学院(湖南 株洲 412000)

朱国平(1993-)，男，硕士，研讨方向：新能源并网操控战略。

摘要：针对电动轿车无线充电多为恒流充电，且恒流充电对动力电池存在着较大危害的问题，提出了一种根据双LCC的电动轿车多阶段恒流无线充电技能。该技能将动力电池的充电阶段划分为若干个恒流充电阶段，不同阶段的充电电流不同，且剩下电量越多充电电流越小，从而使得动力电池的充电电流更挨近于动力电池的最佳充电曲线，从而下降对动力电池的危害，延伸动力电池的运用寿命。终究，经过仿真和试验验证了该技能的可行性。

0 导言

　　电动轿车作为一种新能源轿车，以其污染小、噪音低一级长处，得到世界和国内社会的广泛认可和支撑，跟着社会的不断发展和科技的不断进步，电动轿车的充电方法也从传统的有线充电形式向无线充电形式过渡^[1]。相较于有线充电方法，无线充电具有便利、安全、操作简略及无机械磨损等长处^[2]，得到广泛重视和研讨。可是，现在电动轿车的无线充电多为恒流充电，而恒流充电赶快能够较为快速的为动力电池弥补能量，可是在充电的后期会形成电池严峻的极化现象，从而缩短动力电池的运用寿命。针对这个问题，本文提出了根据LCC的电动轿车多阶段恒流无线充电技能，跟着动力电池的电量的上升，减小动力电池的充电电流的巨细，从而使得动力电池的充电电流较为挨近动力电池的最佳充电曲线，从而能够削减对动力电池的危害，延伸其运用寿命，下降电动轿车的运用本钱，且能够下降动力电池的替换频率，从而对环境更友爱。

1 电动轿车无线充电技能原理

　　图1为电动轿车无线充电体系框图^[3]。三相交流电或许单相交流电经工频整流滤波电路和功率因数校对电路变换成直流电，经高频逆变电路变换成高频交流电，注入到由谐振补偿电路和原边线圈构成的谐振网络，在原边线圈周围发生高频交变磁场，副边线圈在高频交变磁场中感应出高频交流电，经谐振补偿电路和整流滤波电路之后为电动轿车充电。

2 多阶段恒流充电

　　多阶段恒流充电示意图如图2所示，从图中能够看出充电进程分为若干个阶段，且从初始阶段到终究阶段电流是顺次减小的，且电流越大，充电时刻越短;电流越小，对应的阶段充电时刻越长。将动力电池的充电阶段分的越多，动力电池的充电电流便越挨近于最佳充电曲线，对电池的危害便越小，更有利于延伸动力电池的运用寿命。若动力电池为锂电池，终究阶段的电流一般为电池组容量的0.05倍，当电池电压到达截止电压便能够中止充电。

3 双LCC谐振补偿拓扑

　　如图3所示L₁是原边线圈感值，L₂是副边线圈感值，C₁、C_f1和L_f1是原边补偿电感和电容，C₂、C_f2和L_f2是副边补偿电感和电容，U_AB是逆变器的输出电压和U_ab是副边补偿拓扑的输出电压，M是原副边线圈互感。i₁、i₂、i_f1和i_f2分别是线圈L₁、L₂、L_f1、L_f2的电流。

　　电动轿车无线充电体系中的磁路组织是一个松耦合变压器，故可将图3中的副边电感电容折算到原边[4]，得到如图4所示的等效电路图。为了简化剖析，疏忽电感电容的内阻，且只考虑逆变器输出电压的基波。界说松耦合变压器的变比n为：

(1)

　　图4中的变量可由公式(2)表达：

(2)

　　其间L_m为折算到原边的励磁电感。关于如图2所示的高阶体系，其谐振频率有多个，本文要点研讨LCC的电压电流特性，不研讨其频域特性，故本文将体系的作业频率设定为一个固定的谐振频率。电路谐振状态下，逆变器的输出电压和输出电流是同相位的，由公式(3)可计算电路的谐振频率。

(3)

　　此处的ω₀是补偿电路的固有谐振角频率，从式(3)中可看出角频率只与电路中的电感%&&&&&%有关，而与负载、原副边的互感无关。下文设定的频率均为固定的谐振角频率。