如何实现无线充电技术在电动车蓄电池上的高效率可靠应用？
文章图片
文章图片
【如何实现无线充电技术在电动车蓄电池上的高效率可靠应用？】
无线电能传输（WPT）的概念是由尼古拉·特斯拉在近100年前提出的 ， 无线电能传输技术目前正成为一种为现代设备充电的研究热点 ， 其广泛应用在诸如心脏起搏器、电动汽车、太阳能卫星、自主水下航行器、无人驾驶飞行器等先进设备 。 这种安全、便捷的充电技术正成为未来电子装置的主流充电方式 。
无线电能传输技术应用在电动自行车蓄电池的充电上 ， 存在电能传输效率低、电池充放电次数少和充电安全等问题 。 基于这些问题 ， 需要对蓄电池的充电模式做出深刻的分析 。
蓄电池的传统充电方式采用恒流输出和恒压输出两阶段充电方式 。 当电池充电时 ， 恒流输出模式用于向电池施加恒定的直流电流 ， 直到充电电压达到最大额定电压 ， 然后控制器切换到恒压输出模式 ， 恒压输出模式下充电电流会逐渐降低 ， 然后一直到充电完成 ， 这种两阶段充电方式能减少充电时间 ， 延长电池使用寿命 。
目前 ， 有以下几种方式可以实现无线电能传输系统的恒流-恒压输出：第一种是通过控制系统工作频率来实现；第二种是通过控制占空比来实现；第三种是通过在副边加入一个直流斩波器来实现 ， 以上几种控制方式虽然控制精度较高 ， 但存在闭环控制系统复杂的问题；第四种是通过在原边或副边加入交流开关用于切换拓扑来实现 。 但是相关研究文献提出的方案皆存在不足 。
为了解决蓄电池充电过程中的恒流过充或恒压欠充问题 ， 安徽工业大学安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室杨云虎、贾维娜、梁大壮等学者 ， 提出一种LCC-LCC/S自切换恒流-恒压复合型无线电能传输系统 。 通过副边电力开关切换 ， 该系统不仅可实现恒流-恒压输出 ， 且能有效应对蓄电池充电过程中的各种异常工况；另外 ， 在充电完成负载移除时 ， 该系统能自动进入低功耗待机状态 。
图1 所提出的自切换系统结构
图2 所提出的自切换系统程序控制框图
他们指出 ， 通过在副边加交流开关和附加电容的方法 ， 实现由恒流切换恒压的两阶段充电 ， 有效地解决了恒流过冲和恒压欠冲的问题 ， 并验证了所提出的系统性能优于目前应用较多的S/SP复合拓扑 。
图3 实验平台
另外所提出的系统能有效应对充电过程中出现的副边缺失、负载短路、负载开路等异常工作情况 ， 并在充电完成负载移除时 ， 无需任何检测或控制装置系统便能自动进入低功耗待机状态 ， 开关切换前后电流落差仅为0.02A ， 电压落差仅为0.2V ， 最大输出电压48.92V ， 最大输出电流5.03A ， 最大输出功率为242.26W ， 效率处在86 %～92 %之间 。
研究者表示 ， 该系统具有安全性、可靠性和高效性 ， 可广泛应用于蓄电池充电 ， 为无线电能传输技术在电动车上的应用夯实了基础 。
本工作成果发表在2023年第18期《电工技术学报》 ， 论文标题为“LCC-LCC/S自切换恒流-恒压复合型无线电能传输系统” 。 本课题得到国家自然科学基金面上项目和安徽省自然科学基金面上项目的支持 。
推荐阅读
- 一文看懂！如何选购富士APS-C画幅的镜头？
- TI发布Q3财报，中国汽车市场连续两季度实现20%的增长！
- C919与ARJ21齐飞，中国商飞如何引领航空新时代？
- 小米15性能首测：全新澎湃OS体验如何？
- 魅族双11，骁龙8Gen3带IP68防水和无线充电，从4999跌至3155元
- Apple Watch S10的显示技术将在iPhone 19上实现
- 「撩HiFi」数码博主如何使用索尼专业监听耳机MDR-M1剪辑视频？
- 如何判断一个产品经理是否靠谱？
- 北京建站公司如何选择合适的域名和主机服务
- 天花板不是捅破的，而是磨破的——OPPO Enco X3旗舰真无线耳机