1. 项目陈述
得益于技术的发展和政策的支撑，电动汽车近年来在产业化方面得到了长足的发展，而电池续驶里程不足，充电问题开始受到更广泛的关注，其中充电不便是电动汽车难以被消费者接受的障碍。目前电动汽车的充电方式主要分为有线充电和无线充电。有线充电的充电桩占用空间较大，且其裸露在外的电线也有一定的危险性。与之相比，无线充电在使用体验上有其明显的优势，如：不占用地面空间，有利于提高地面停车位数量；无裸露接头，可以方便地实现防水防尘设计；无需手动充电插拔，有利于和智能驾驶配合实现全自动车辆控制等。
基于这样背景下，根据 SAE 标准采用 85kHz 传输频率，本项目设计了一套基于磁耦合谐振原
理的电动汽车无线充电系统，详细参数如下：发射线圈的长度为600mm，宽度为450mm；接收线圈的长度为400mm，宽度300mm；实现充电距离为15cm，最大输出功率可达3KW，充电效率约 90%。由于实际车辆底盘可安装线圈的面积远远大于400mm，所以实际情况下稍对线圈进行放大，就可以实现约15-30cm的充电需求，完全可以满足目前乘用车的充电需求。本套无线充电系统采用
LCC 补偿电路实现磁谐振，负载侧可以恒压或恒流输出，同时通过对补偿电路的调节实现逆变电路的 ZVS，提升了充电效率。并在此基础上设计完成了一套完整的包括人机监测界面的充电系统
的人机系统。
在这个项目中逆变器的设计是一大关键点也是难点之一，其中核心部件MOS管我们选用了英飞凌IPW60R099P7型号的MOS管配合驱动芯片使用，在此非常感谢公司给我们一次性提供的40个MOS管加配套驱动芯片以及选型指导。
2. 项目难点及创新点
本项目设计的难点和创新点在于：
（1）场路结合的无线充电系统方案设计。利用 ANSYS MAXWELL 3D 电磁场有限元仿真软件结
合 LTSPICE 电路仿真软件，实现无线充电系统线圈及电路方案的全局仿真与优化，从而获取了适
用于本项目的合理的补偿电路结构、参数，及线圈的几何尺寸；
（2）高频高效大功率电力电子电路的设计。无线充电标准中使用的 85kHz 传输频率在逆变电
路中已属于高频，远远高于传统的 IGBT 的最高工作频率 20kHz，同时，频率升高带来的电力电子
器件损耗的增大和磁场铁耗的升高在充电系统的应用中更为敏感，需要从器件选型、线圈材料选择及电力电子器件开关过程多方面进行考虑以达到高效的无线能量传输；
（3）无线充电线圈辅助对位功能的开发。错位是无线充电在电动汽车领域应用中不可避免的
问题。但由于线圈安装于汽车底盘，驾驶员缺少足够的信息实现线圈的对正。本项目利用在接收线圈上安装摄像头并识别摄像头图像的方案，可以有效的告知驾驶员线圈当前的对位情况及是否满足高效充电的要求，从而实现了电动汽车无线充电过程中线圈的精准对位需求。本项目提出的摄像头方案，还可以在后续开发中实现无线充电系统的异物检测功能。
3.项目中的困难和解决方案
在本次项目执行过程中遇到了一些困难，具体的问题和解决方案如下：
（1） 刚开始进行设备调试时电压换向时出现尖峰，随着电压逐渐增加，出现某半桥上的 MOS 管烧毁的情况。通过调整死区时间，这个问题得到了解决。
在主线圈系统的出口处，由于线圈支撑装置的两端出口处的 liz 线之间的电压较大，由于设计时没有考虑到这个问题，导致支撑装置的出口几条线紧密的靠在一起，有时会导致主线圈出口出现火花。经过分析后发现了问题所在，在主线圈支撑装置的出口处旁边另外开了两个口，这样将线圈的两出口的 liz 线分开，就没有再出现类似情况。
（2）当进行 LCC 补偿电路的各个元件参数计算时，算出的理论结果在实际应用中缺少对应型号电容值的电容器，这里通过 LCC 补偿电路的输出功率公式，微调补偿电感的值，并且进行电容器的
串并联，得到了比较理想的结果。
4. 产品使用心得
在系统搭建好之后，我们借用来了功率分析仪，分析系统中的功率损耗，结果发现在实现
ZVS 后，使用 IPW60R099C6 型号的 MOS 管时的逆变器效率可以达到接近 99%，可以看到英飞凌的
MOS 管以及驱动芯片在高频电力电子电路中的性能十分优秀。
本项目完成后，参与项目开发的核心成员对项目进行了总结，并编撰了一本设计方案书，详细描述了（此处列举各个章节目录，以让大家大致了解从书中可以看到什么方面的内容）。完整方案设计书，请至下列链接免费下载：
https://www.infineon-autoeco.com/Public/GetDocFile/5/72
