頻率跟蹤式電動汽車無線充電系統的研究

陳保帆

摘要：隨著電動汽車產業的不斷推廣和發展，方便、實用的電動汽車充電系統需求更加迫切。本文基于諧振耦合無線傳輸機理，實現無線傳輸電能的設計。通過對LC諧振電路傳輸過程中出現諧振失諧導致傳輸效率下降現象的分析，提出一種頻率跟蹤式諧振無線傳輸電能模型，實現高效充電的目的。通過實驗對模型數據比較分析，頻率跟蹤式諧振無線充電系統的輸出電壓、負載能力、傳輸效率等主要參數，比無跟蹤式諧振電路高出很多。文中以諧振頻率為Im的無線傳輸電能系統為實驗樣機，通過實驗數據驗證模型的高效性。

關鍵詞：無線充電；諧振耦合；頻率跟蹤；諧振式無線傳輸電能

DOl：10.3969/j.issn.1005-5517.2016.1.014

引言

電動汽車廣泛使用的前提是解決電池供電的延續問題，要求能陜速、方便地實現電池的充電。目前、其充電方法主要有兩種：有線充電（接觸式充電）和無線充電（非接觸式充電），電路結構不同，轉換效率也不同，有線充電能量轉換率近100%，無線充電能量轉換率達40%-92%。無線充電系統主要類型有：感應式、諧振式和微波無線電能傳輸。感應式屬于松散式耦合結構，類似于分離變壓器，系統能耗達40%左右，轉換率太低，消費者和電網公司均不能接受。諧振式無線電能傳輸利用近磁場共振耦合，能實現中距離有效傳輸，效率可達70%-92%；微波電能傳輸是一種遠場輻射能量傳輸，易發散，效率低，易對人體產生危害。文中將以串聯諧振電路為基礎，建立LC諧振耦合無線電能傳輸模型，推導能量傳輸效率與線圈電感變化量的關系。……