[发明专利]一种电动汽车无线电能传输系统优化设计方法

说明书

本发明涉及一种电动汽车无线电能传输系统优化设计方法。本发明采用磁耦合的方式测量初级线圈电流大小，相较于功率电阻取样的方式，磁耦合方式实现了测量电路与主功率电路的电气隔离。小线圈的自感，小线圈与初级线圈之间的互感相较于次级线圈而言可以忽略不计，对无线电能传输的效率影响很小。为所有无线传输应用提供了一种去反馈方案。该方案无需给系统添加新的无线通信系统，降低了系统的复杂性。能够有效去掉基于LCC拓补的电动汽车无线电能传输过程中的所需的反馈系统，利用无线电能传输过程中产生的漏磁场，将原本是损耗的漏磁作为表征初级线圈电流大小的依据，增加了系统的效率。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种电动汽车无线电能传输系统优化设计方法。

背景技术

在环境问题与能源危机愈发严峻的今天，以电动汽车为代表的新能源汽车以其安静、清洁、能源可再生等优点正在逐渐地取代传统汽车。电动汽车的充电方式可以分为有线充电与无线充电方式两种。在大功率传输电能的情况下，无线充电方式无需笨重且昂贵的充电插头，并且用户不需要直接处理高压电，从而降低了系统的成本，提高了充电的安全性。无论无线充电还是有线充电，都需要对锂电池的充电过程做精准的控制以提高充电速度与锂电池的使用寿命，具体表现为让锂电池分步骤进行恒流与恒压充电，在这一方面无线充电相较于有线充电仍然存在着缺陷。现有的很多无线充电系统中，采用的是DC-DC的来进行充电控制，但这样不可避免的增加了级联系统的个数，降低了系统的效率。

近几年有学者提出利用双侧LCC拓补两个谐振点不同的电特性来实现恒流与恒压充电系统，这些系统虽然较好的解决了无线充电的恒流恒压充电控制问题，但是也存在着较大的缺陷：这些系统要求副线圈端不间断地发送充电状态信息给原线圈端来提示控制电路改变发射频率，这就导致了在电动汽车与充电系统之间需要设计新的无线通信协议，而这将极大地限制无线充电方式的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车无线电能传输系统优化设计方法。

本发明的具体包括如下步骤：

步骤一、确定用于无线电能传输的原副线圈尺寸、大小以及匝数。

步骤二、依据线圈的尺寸、大小以及匝数信息，确定原副线圈之间的气隙长度。

步骤三、在给定线圈的尺寸、气隙的情况下，测量两个线圈的电感大小L₁、L₂以及两个线圈之间的互感系数M。

步骤四、在0-200kHz的范围内，选取LCC拓补的L_1p、L_1s、C_1p、C_2p、C_1s、C_2s的值。其中L_1p、L_1s分别为原副边LCC拓补的串联电感，C_1p、C_1s分别为原副边LCC拓补的串联电容，C_2p、C_2s分别为原副边LCC拓补的并联电容。LCC拓补恒流输出角频率点ω_CC满足：

其中原边与副边的LCC拓补参数应保持一致：

对于恒压输出角频率ω_CV而言，电路参数应该满足：

其中

通过上述计算，在确定LCC拓补各元器件值时提供大致参考，确保所选择LCC拓补能够让电路的两个频率点落在20-200KHz区间内。