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一种智能无线电动汽车充电桩设计

殷建峰

（苏州经贸职业技术学院，苏州215009）

摘要：

相对于目前无线充电过程中发射和接收线圈位置偏差而导致传输性能下降的问题，本文提出了一种车位自适应优化设计

方案，将发射线圈设计为可移动且旋转的。采用HC-SR04超声波测距模块识别车辆位置，设计了基于嵌入式控制器，通过两个两相

四线步进电机控制一种X-Y轴平台的移动实现发射线圈与接收线圈校准的自适应无线充电车位系统。

关键词：电动汽车；发射线圈；

接收线圈；充电桩

DOI:10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2018.23.119

0引言

随着地球资源的紧张，电动汽车的出现，解决了石油

资源的不足。但随知而来电动汽车充电成为面对的问题，

充电难制约电动汽车的快速发展和普及。无线充电技术相

比于插入式传导充电方式，无线充电意味着非接触式充

电。无线充电模式下，只要汽车停入相应的位置，即可实现

自动充电，相对于传统的有线充电，无线充电更为便利。无

线充电桩也是当前智能电网的主要部分之一。

图互感耦合电路

1电动汽车无线充电模型2

电动汽车无线充电系统主要由高频电源、电磁耦合机

以减小发射端线圈和接收端线圈的水平横向错位距离为

构（能量发射装置、能量接收装置）、整流稳压控制电路和

主，从而提高系统的传输效率。本系统采用嵌入式控制器，

电池等几部分组成，能量发射装置和高频电源连接，通过

主要由超声波传感器模块、可移动载物台、电机驱动模块

交变的磁场将电能从发射装置无线传输到接收装置，并由

和控制中心等部分构成，系统构成如图3所示。

相应的控制电路将接收到的交流电转变成直流电对电池

进行充电，如图1所示。

图无线充电方框图

3

图电动汽车无线充电示意思图

1能量发射线圈和超声波传感器模块安装在一种十字

型可移动载物平台上，通过控制步进电机的转动实现载物

利用互感原理实现是无线传输的关键。互感等效电路

平台的移动，方案设计示意图如图4所示。

如图2所示，LT和LR是初线和次级线圈的自感；互感线圈

发射线圈LT接入频率为f的正弦交流电压Uin时，RT和

RR分别为两线圈的等效电阻；CT和CR分别是两线圈在高

频下的分布式电容；IT和IR为两线圈中的电流；RL和M为

载和两线圈间的互感。

表明两线圈的互感越大，传输功率与传输效率也越

大。而互感主要取决于两传输线圈的尺寸、材料与相对位

置关系。就电动汽车的静态充电和动态充电，其影响互感

的主要因素为两线圈的相互位置关系。

2系统的硬件设计

图无线充电桩示意图

若车位上有待充电车辆时，4