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？
How to achieve efficient and reliable application of wireless power transfer technology in electric vehicle batteries?
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。