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近年來，國內汽車的電動化、智能化、網聯化、共享化已成為當今行業的趨勢性共識。隨著國內外對電動汽車的研究日益增多、電動汽車產量的逐步升溫，其充電問題逐漸凸顯，無線充電技術以其方便、運行可靠性高、適應環境能力強等優點被認為是一種潛在的解決方案。《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030年）》中要求，到2020年突破電動汽車無線充電技術，以電動汽車無線充電為突破點和應用對象，研發高效率、低成本的無線充電系統。

目前，國內外采用的電動汽車無線充電多為恒流充電，雖然恒流充電可以較為快速地為動力電池補充電能，但是持續的恒流充電會造成電池嚴重的極化現象，進而縮短動力電池的使用壽命。針對以上問題，有學者提出了可調自勵振蕩開關技術，實現電動汽車無線充電的高效率、高能量傳輸，并利用變相位技術限制電流超調，但當系統參數變化時，系統不能及時響應進而影響電池壽命，而且控制方法較為復雜。

有學者基于LCL-LCL補償拓撲結構，采集原邊輸出電流與給定電流后傳輸給控制器，控制器采用 PWM控制策略調節逆變電路開關管的占空比來實現輸出電流的控制。但此控制系統采用的是傳統PI控制方法，動態響應較慢。基于雙LCC補償拓撲的電動汽車多階段恒流無線充電，將動力電池的充電階段劃分為若干個恒流充電階段，但該方法為了避免出現過充電，將標準電流設置偏小，因此充電時間仍然較長，而且不具備自整定能力，充電過程容易出現過充電現象，對蓄電池壽命不利。

有學者分析了基于LCL-T拓撲無線充電系統的動態特性，并利用廣義狀態空間平均建模方法建立系統的大信號模型與小信號模型，并設計數字PI控制器。有學者僅考慮一次側電路，未對二次側電路進行動態分析。有學者雖考慮一次、二次側完整電路，但是推導方式過于繁瑣，而且對于電動汽車無線充電系統，雙LCC拓撲結構抗偏移性更強，且具有恒壓恒流輸出特性。

基于上述問題，針對電動汽車需要分段式恒流充電以及無線電能傳輸的輸出電流易受自身參數和環境變化影響的問題，天津工業大學的研究人員在考慮電動汽車無線充電系統結構拓撲的整體性與實用性的基礎上，分析了高階雙LCC補償拓撲的動態特性，并利用擴展函數描述（EDF）建模方法建立了反映系統擾動的小信號模型，提出了一種基于雙LCC補償拓撲結構下電流環-電流環的雙閉環控制策略。

圖1 電動汽車無線充電系統

研究人員進而設計了數字控制器，并通過仿真與實驗驗證了理論推導的正確性，提高了閉環系統的動態特性，使得輸出電流與動力電池最佳充電曲線重合，實現了電動汽車無線充電的自整定控制，進一步推動了電動汽車動力電池的智能化快速充電和均衡充電的發展。

圖2 系統仿真圖

圖3 電動汽車無線充電實驗平臺

同時，研究人員還搭建了功率等級為1.5kW的無線充電實驗平臺，該系統提高了系統的動態響應能力，響應時間為22ms（提升了60%），且超調量可忽略不計；有效減小了輸出電流的波紋系數，波紋系數減小到3%（提升了12%）。這驗證了該系統的可行性，為電動汽車動態無線充電系統優化提供了理論依據。

以上研究成果發表在2020年第23期《電工技術學報》，論文標題為“電動汽車無線充電自整定控制”，作者為張獻、任年振、楊慶新、王杰。