電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)反饋非接觸充電電路設計

摘要：給出一種具有無(wú)線(xiàn)反饋全橋非接觸電動(dòng)汽車(chē)充電電路。非接觸充電電路初級線(xiàn)圈向電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)上的次級線(xiàn)圈傳遞電能。無(wú)線(xiàn)反饋電路將負載電壓的取樣信號無(wú)線(xiàn)反饋到非接觸充電電路中初級電路的控制端，通過(guò)系統自動(dòng)調節，改變初級電路全橋變換器的占空比，使輸出功率穩定在設定值。此外，該電路還具有智能檢測電池電量、自動(dòng)投入充電、浮充和停充功能。仿真與實(shí)驗證明了電路的可行性。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；非接觸供電；無(wú)線(xiàn)反饋

1 引言
電動(dòng)汽車(chē)采用的非接觸充電系統(InductivelyCoupled Power Transfer，簡(jiǎn)稱(chēng)ICFT)，以電磁感應方式使初級線(xiàn)圈向次級線(xiàn)圈傳輸電能。將次級線(xiàn)圈安裝在汽車(chē)底盤(pán)上，初級線(xiàn)圈安裝在停車(chē)位的地面下，當電動(dòng)汽車(chē)?？康接泄潭ㄜ?chē)位的供電線(xiàn)圈裝置上時(shí)，受電線(xiàn)圈即可接受電能，對電池充電。一般電動(dòng)汽車(chē)可在3～6 h內完成充電。
與有線(xiàn)充電方式相比，非接觸充電系統具有充電智能化，且無(wú)需專(zhuān)人值守充電現場(chǎng)；充電不受天氣、環(huán)境影響的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗表明，非接觸充電系統耦合系數較低，通常在0．13～0．2之間，負載兩端的電壓波動(dòng)較大。這里給出一種具有無(wú)線(xiàn)反饋穩壓功能的非接觸供電電路，在不改變耦合系數的前提下，調節非接觸供電電路H橋占空比，改變初級電路的輸出功率，達到穩定輸出電壓的目的。

2 非接觸供電電路原理
非接觸電路原理圖如圖1所示。該電路包括非接觸供電電路和無(wú)線(xiàn)反饋電路兩部分。非接觸供電電路包括初級電路和次級電路；無(wú)線(xiàn)反饋電路包括檢測及發(fā)射電路和接收及反饋觸發(fā)電路，可同時(shí)實(shí)現智能控制和穩壓功能。

圖1中，初級電路由功率開(kāi)關(guān)管VS1～VS4構成全橋變換器電路，采用PWM控制芯片SG3525控制推挽電路產(chǎn)生控制脈沖，分別交替控制VS1，VS4和VS2，VS3的柵極，使L11兩端產(chǎn)生交流電流，頻率設定為30 kHz。
L11，L12組成非接觸耦合變換器。C1，C4為初、次級線(xiàn)圈的補償電容，初級電源、初級變換器和初級線(xiàn)圈L31安裝在地面下；次級線(xiàn)圈L12、次級變換器安裝在汽車(chē)底盤(pán)內。初、次級之間電氣隔離。
VD1，VD2和C2，C3構成二倍壓整流電路，經(jīng)L2，C5濾波后給負載供電。
在圖1的等效電路中，全橋變換器H橋以前的電路可視為一個(gè)方波電壓源，其內阻RS主要是供電電網(wǎng)計費電表以前的等效內阻?？梢?jiàn)，使RL獲得最大傳輸功率的必要條件是使初、次級電路處于諧振狀態(tài)。根據此規律，通過(guò)理論計算和Pspice仿真，得到L11=10μH，L12=112μH，C1=1 nF和C4=0．1 nF。

3 無(wú)線(xiàn)反饋穩壓及通訊電路原理
3．1 無(wú)線(xiàn)信號發(fā)射電路
無(wú)線(xiàn)信號發(fā)射電路如圖2所示。該電路由含有單片機的無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊NRF24E1和外圍電路構成。R1，R2構成電阻分壓電路，R2兩端的取樣電壓信號送入NRF24E1的模擬量輸入端AIO，此端口具有A／D轉換功能，將轉換得到的數字信號發(fā)射給接收電路。當負載電壓設定在24 V時(shí)，通過(guò)精確選擇R1，R2比值，設定取樣電壓信號幅度為1 V。