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第27卷 第2期 石家庄铁道大学学报 (自然科学版) Vo1．27N。．2 2014年6月 JOURNALOFSHIJIAZHUANGTIEDAOUNIVERSITY(NATURALSCIENCE) Jun．2014 电动汽车无线充电原理分析 曲振江 ， 王小平 ， 刘 娜 (1．沧州师范学院物理与电子信息系，河北 沧州 061001； 2．石家庄铁道大学 电气与电子工程学院，河北 石家庄 050043) 摘要：就一款主、副边互感线圈均为串联谐振感应耦合的电动汽车无线充 电原理 电路进行 了深入分析，经对电动汽车的蓄电池 电压与输入交流电源电压之比的优化，得出了它在稳态工 作时电路的输出功率、传输效率与电路参数的关系，并得到了与互感线圈对应的补偿电容上的 电压与输入交流电源电压、蓄电池电压及互感线圈互感量间的关系。通过仿真，对以上结果进 行了验证，此结果可以为电动汽车在行进 中充电打下基础 。 关键词：谐振感应耦合；无线充电；互感线圈；耦合系数；传输功率；传输效率 中图分类号：TM832 文献标志码 ：A 文章编号：2095—0373(2014)02—0096 05 0 引言 对于采用谐振感应耦合的无线电能传输电路的探讨已有不少文章，在对其进行分析时均以电阻作为 无线电能传输电路的负载 。但对于电动汽车的无线充电电路，它的负载则不是电阻负载而是蓄电池， 既反电势负载，这种负载和电阻负载相比具有一定的特殊性。由于文献 [5]通过对各种谐振感应耦合电 路的分析，指出与其他拓扑方式相比，主、副边互感线圈均采用串联谐振感应耦合的拓扑方式时，负载可 以从电源端获得最大的功率。所以本文就一款主、副边互感线圈均为串联谐振感应耦合的电动汽车无线 充电原理电路进行分析，得出了这种 电路在稳态工作时输出功率和传输效率与电路参数的关系，经对蓄 电池 电压与交流电源电压之比 的优化得出了经优化后的电路输出功率和传输效率与电路参数的关 系，并通过仿真实验进行了验证。此结果可以为电动汽车在行进中充电打下基础。 1 充电电路的传输功率及效率分析 本款电动汽车无线充电原理电路拓扑如图1所示，为分析方便，假定其电源U为正弦交流电源，另外 ￡、 为有互感的两个线圈，其互感量为 ， 、：为线 圈导线电阻，c、C：为两个互感线圈的补偿电容,joJMI 『 + ! ． D1 和． 分别为电流 ，l、，2在对方线圈中产生的感应电 三 ／， 动势，其 中 为正弦交流电源 的角频率，同时也是互 o 感线圈 、 回路的谐振角频率， 为感应耦合回路的 )／ D 输出电压，E为电动汽车蓄电池的电压，R。为蓄电池的 一 ll 内电阻，D 一D 构成一桥式整流电路，它把电流，2整流 成直流为蓄电池 E充电。 图1 串联谐振感应耦合的充电电路 由于线圈 、：所在回路稳定工作时均处于谐振 状态，故电流 ，、，2都为正弦电流，又由于蓄电池内阻 。的影响，感应耦合回路的输出电压 的波形如图 2所示，并与 ，2同相位，其瞬时值可用式(1)表示 DOI：10．13319／j．cnki．sjztddxxbzrb．2014．02．21 收稿 日期：2013—06—21 作者简介：曲振江 男 1955年出生 副教授 第2期 曲振江等：电动汽车无线充 电原理分析