試論同步整流在電動汽車無線充電中的運(yùn)用

陳寧寧

【摘 要】電動汽車是未來重要交通工具之一，為了降低污染，保證交通的順利運(yùn)行，無線充電方式是一種必然。同步整流技術(shù)是將靠低功率和低導(dǎo)通電阻的MOSFET作為主體充電系統(tǒng)，來降低電路整體的損耗，進(jìn)而提高運(yùn)行效率，在電動汽車無線充電中具有重要作用，文章將其作用和具體的應(yīng)用進(jìn)行分析如下。

【關(guān)鍵詞】同步整流；電動汽車；無線充電；運(yùn)用

電動汽車充電方式分為有線和無線兩種，有線充電是以往使用的方式，對于運(yùn)行中的電動汽車，有線充電麻煩，且存在較多的安全隱患，應(yīng)用范圍受到影響。而無線充電方式則不受范圍的影響，并且充電效率和安全性均要高于有線充電。因此成為了國內(nèi)外重點(diǎn)研究的對象。在環(huán)境破壞日益嚴(yán)重的當(dāng)下，電動汽車的出現(xiàn)顯然成為一種必然，當(dāng)然，這一充電方式還需要一定的技術(shù)支持，比如同步整流技術(shù)就是當(dāng)下重點(diǎn)研究的技術(shù)之一。

1 電動汽車無線充電系統(tǒng)

電動后汽車無線充電系統(tǒng)是人類以環(huán)境保護(hù)為目標(biāo)的基礎(chǔ)上研究的一種交通方式。而實(shí)現(xiàn)無線充電則可以大量的節(jié)約資源，保證電動汽車的安全，目前這一技術(shù)正在研究之中，還具有一定的技術(shù)困難，比如電池技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及高成本，都是目前需要考慮的問題。可見，電動汽車的發(fā)展技術(shù)尚不能成熟，未來，在電動汽車的研究中，應(yīng)將無線電能的傳輸方式，使用安全性上入手，實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)，推動電動汽車的發(fā)展。無線電能傳輸主要有四種方式，根據(jù)安全性和傳輸距離等方式考慮，可以將耦合無線電能傳輸技術(shù)作為電動車的主要技術(shù)，其主要原理為同步整流技術(shù)。將該系統(tǒng)以高頻逆變技術(shù)為主，即將直流電轉(zhuǎn)化為高頻的交流電，并將其發(fā)送到接收線圈，來完成整個(gè)充電過程。本文主要研究本副邊整流技術(shù)，同步整流技術(shù)是近年來使用的充電整流技術(shù)，與傳統(tǒng)的二極管整流技術(shù)相比，具有更高的效率。利用無線傳輸技術(shù)，則可以將電能轉(zhuǎn)化為無線傳播形式，再由接收端將其轉(zhuǎn)化為電能形式。一般來說，無線傳輸方式具有兩種類型，分別為輻射式和近場耦合式。其中耦合式的應(yīng)用較為廣泛，目前該技術(shù)的研究深度要高于后者，這一模式的主要技術(shù)表現(xiàn)為射頻技術(shù)和微波的無線傳輸技術(shù)，而近場耦合傳輸則主要表現(xiàn)為磁感應(yīng)傳輸和磁諧振的傳輸技術(shù)，磁感應(yīng)傳輸也將成為未來電動汽車充電技術(shù)研究中的重點(diǎn)之一。

2 基于同步整流的電動汽車無線充電系統(tǒng)

在我們使用的電子設(shè)備中，通常是以直流負(fù)載為主，但是電網(wǎng)智能提供交流電，因此這就需要我們通過一定的技術(shù)將交流電轉(zhuǎn)為化直流電，整流技術(shù)的核心就是講交流電轉(zhuǎn)化為直流電，在電動汽車充電系統(tǒng)中，交流電和直流電的轉(zhuǎn)化是一種必然，因此這一技術(shù)在電動汽車無線充電中具有重要的作用。傳統(tǒng)的整流技術(shù)主要是通過二極管來完成，二極管以單向?qū)щ姙橹鳎捎谜珜?dǎo)通，反偏截止技術(shù)來實(shí)現(xiàn)整流，這一整流技術(shù)在我國已經(jīng)有多年的應(yīng)用，集體導(dǎo)通壓降小，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。但是，隨著集成電路的出現(xiàn)，內(nèi)部芯片對于低壓的要求越來越高，運(yùn)行電流也在不斷的增大，這使得二極管的導(dǎo)通壓降制約了整流過程，造成大量的能量損耗。為此，行業(yè)技術(shù)人員研究了同步整流技術(shù)，這一技術(shù)的出現(xiàn)將解決導(dǎo)通壓以及電流增大等問題，能夠適應(yīng)電動汽車無線充電系統(tǒng)，提高其安全性和充電效率。

2.1 同步整流技術(shù)

同步整流的核心支持技術(shù)就是MOSFET技術(shù)，在以往二極管不能滿足整流需求的前提下，采用功率MOSFET技術(shù)，進(jìn)一步降低了通電阻，滿足了大電流場合。該管又可成為SR管，其工作狀態(tài)主要分為四種，分別為：飽和區(qū)、截止區(qū)、放大區(qū)和反向電阻區(qū)。在整流過程進(jìn)行時(shí)，SR管處于反向電阻區(qū)，這是由于SR管內(nèi)部是由反向并聯(lián)二極管組成，通電后，二極管導(dǎo)通并且R管的槽底將會出現(xiàn)導(dǎo)電溝槽和反向漏極電流，并與之保持線性關(guān)系。

2.2 基于同步整流的電動汽車無線充電技術(shù)

文章主要探討基于同步整流技術(shù)的電動汽車無線充電技術(shù)。他能夠具體的電動汽車無線充電系統(tǒng)進(jìn)行研究，同步整流系統(tǒng)與其他系統(tǒng)不同在于需要驅(qū)動和控制電流，也就是SR管的閉合與導(dǎo)通均要受PWM信號的控制。其基本框架是由傳統(tǒng)的二極管整流組成，包括半波、全波和橋式整流三種，同步整流技術(shù)的發(fā)展尚處于研究階段，全橋整流在三種方式中具有一定的優(yōu)勢，因此本文將全橋整流技術(shù)作為主要研究對象。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是通過IR1167芯片控制SR管的導(dǎo)通和閉合，在IR1167內(nèi)部設(shè)置三個(gè)閾值電壓，一旦SR官漏源極電壓時(shí)，IR1167就會輸出高電平并開啟MOS管。若IR1167輸出低電平，則MOS關(guān)斷，芯片恢復(fù)原位，進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)行階段。系統(tǒng)電流則通過Q1和Q4的體二極管形成兩個(gè)回路，使Q1和Q4導(dǎo)通，電流則從二極管轉(zhuǎn)移到MOS管中，經(jīng)過負(fù)半周期使芯片進(jìn)入下一周期，形成循環(huán)，這就是同步整流技術(shù)的全過程。同步整流技術(shù)也可以采用全程高頻逆變技術(shù)，將軟開關(guān)聯(lián)合使用，但該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依然處于研究之中，不作為本文研究的重點(diǎn)。

3 總結(jié)

總之，同步整流技術(shù)與以往的二極管技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)勢。在電動汽車的無線充電中，具有積極的作用。文章分析了這一技術(shù)的應(yīng)用，將二極管整流和同步整流進(jìn)行對比，體現(xiàn)了同步整流的優(yōu)勢。隨著能源消耗的增多，采用新型的電動技術(shù)對于社會發(fā)展來說無疑是有益的，在未來這一技術(shù)將一會得到進(jìn)一步的研究，我國采用無線充電的電動汽車也將在城市中得到應(yīng)用，繼而促進(jìn)城市的發(fā)展，減少資源的浪費(fèi)。本文介紹了電動汽車無線充電系統(tǒng)和同步整流技術(shù)，并具體闡述了該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程。

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[責(zé)任編輯：張濤]