CN109474081B - 基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于无线电能传输系统恒流‑恒压输出特性的充电方法，采用LC/S补偿拓扑，将频率等于逆变器开关频率的正弦电压源替代LC/S补偿拓扑中的直流输入电压源和逆变器，忽略电感和电容的寄生电阻，松耦合变压器用互感模型代替，得到等效互感模型电路；将全桥整流电路用等效负载电阻RE替代，一次侧并联补偿电容C1拆分成电容C1′和C1″，构成LC、CL及串联谐振腔，得到简化电路；定义互导增益Gi和电压增益Gv，得到无线电传输系统具有恒流输出特性和恒压输出特性时的频率点；将系统处于得到的频率点下进行恒流‑恒压分段充电。本发明方法通过同一补偿拓扑变换工作频率点实现无线电能传输恒流或恒压输出特性，从而实现电池分段充电。
Description
技术领域
本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法。
背景技术
无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种安全、可靠、便利的电能传输方法。无线电能传输技术的出现使得用电设备摆脱电缆的束缚成为可能，未来这种“能量Wifi”技术的普及将为人们的生活带来极大的便利。该技术的发展与进一步突破将在电动汽车、医疗、工业、电子等领域产生深远的影响。
无线电能传输主要针对移动用电设备进行充电，而移动用电设备是建立在电池应用的基础上，因此，无线电能传输系统对移动用电设备供电也是给蓄电池充电。蓄电池较长的使用寿命在很大程度上取决于正确的充电方法，无数事实已经证明再好的蓄电池在不恰当的充电方式下，很容易出现蓄电池容量下降过快、循环使用寿命缩短等严重问题。随着充电技术的发展和应用，对蓄电池充电技术提出了高安全性、高可靠性及高效率等需求，使得蓄电池充电技术面临更高的挑战。恒流-恒压分段式充电方式是目前动力电池充电的主要方式，恒流-恒压分段式充电法即在对电池进行充电的过程中，首先采用设定好的固定电流对电池进行充电，当电池的电压达到阈值时，转为恒压充电，直至充电电流达到设定值，充电过程结束。恒流-恒压分段式充电法结合了恒流(CC)和恒压(CV)两种充电方式的优点，克服了恒流充电易过充和充电不足的问题，避免了恒压充电初期电流过高对电池的损伤。
在实际充电过程中蓄电池的等效负载电阻随电池荷电状态(SOC)变化在不断变化，因此对于蓄电池充电所设计的无线电能传输系统应当具有输出电流和输出电压与负载无关的特性。
发明内容
本发明的目的是提供基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，能够通过同一补偿拓扑变换工作频率点实现恒流或恒压特性，从而实现对蓄电池进行恒流-恒压分段充电。
本发明所采用的技术方案是，基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，采用无线电能传输LC/S补偿拓扑，通过基波等效原理，将频率等于逆变器开关频率的正弦电压源替代LC/S补偿拓扑中的直流输入电压源和逆变器，忽略电感和电容的寄生电阻，松耦合变压器用互感模型代替，得到LC/S补偿拓扑等效互感模型电路；
步骤2，将全桥整流电路用等效负载电阻RE替代，一次侧并联补偿电容C1拆分成电容C′1和电容C″1，电容C′1和电容C″1并联连接，即：
C′1+C″1＝C1 (2)
则，一次侧串联补偿电感L0和电容C′1构成一个LC谐振腔，一次侧线圈自感L1和电容C″1构成一个CL谐振腔，二次侧线圈自感L2和二次侧串联补偿电容C2构成一个串联谐振腔，得到LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路；
步骤3，根据步骤2得到LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路，计算LC谐振腔、CL谐振腔和串联谐振腔的系统谐振角频率ω0，逆变器输出电压的基波分量U1，LC谐振腔、CL谐振腔和串联谐振腔三个网孔的电流值，逆变器标幺化开关频率ωn和原副边线圈耦合系数k；
步骤4，根据步骤2得到LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路定义LC/S补偿拓扑的互导增益Gi和电压增益Gv，得到无线电传输系统具有恒流输出特性和恒压输出特性时的频率点；
步骤5，将无线电能传输系统处于步骤4得到的频率点下对蓄电池进行恒流-恒压分段充电。
本发明的特点还在于，
步骤2中的等效负载电阻RE为：
式(1)中，RL为阻性负载。
LC谐振腔、CL谐振腔和串联谐振腔的系统谐振角频率ω0为：
式(3)中，L0为一次侧串联补偿电感，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感；
设定L0＝L1，即C′1＝C″1＝C1/2，可得到：
根据基尔霍夫定律可得，逆变器输出电压的基波分量U1，即激励电源电压值为：
式(5)中，I0、I1、I2为LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路中三个网孔的电流，Zr为二次侧阻抗折算到一次侧的折射阻抗，Z2为二次侧串联阻抗，ωs为电压源角频率等于逆变器开关频率，M为互感；
其中，一次侧阻抗Z1、二次侧阻抗折算到一次侧的折射阻抗Zr、二次侧串联阻抗Z2分别为：
则三个网孔的电流分别为：
根据电压源角频率ωs和系统谐振角频率ω0，则逆变器标幺化开关频率ωn为：
原副边线圈耦合系数k为：
步骤4的过程如下：
(1)定义互导增益Gi：等效负载电阻RE上的电流值I2与激励电源电压值U1的比值，即：
式(10)中，k为原副边线圈耦合系数，ωn为开关频率，RE为等效负载电阻，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，C2为二次侧串联补偿电容；
当ωn＝1时，互导增益Gi在互感M为定值，等效负载电阻RE不同时相等，即在ωn＝1频率点处无线电能传输系统具有恒流输出特定；
(2)定义电压增益Gv：等效负载电阻RE上的电压值U2与激励电源电压值U1的比值，即：
式(16)中，k为原副边线圈耦合系数，ωn为开关频率，RE为等效负载电阻，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，C2为二次侧串联补偿电容；
则在ωn＝1处的两侧分别得到频率点ωnA和频率点ωnB，在频率点ωnA和频率点ωnB处，电压增益Gv在等效负载电阻RE不同时相等，即在频率点ωnA和频率点ωnB处无线电能传输系统具有恒压输出特性。
无线电能传输系统输出电流具有负载无关特性，具体如下：
公式(10)的分母实部为0时，即：
得到副边输出电流I2：
通过式(13)计算高频逆变器输出方波交流电压有效值U1v，即
式(13)中，Ud为直流电压源电压；
由公式(1)和公式(12)计算全桥整流等效负载电阻RE上的平均功率
即：
式(14)中，RL为阻性负载；
则通过公式(14)得到阻性负载RL的电流为：
无线电能传输系统输出电压具有负载无关特性，具体如下：
公式(16)的分母虚部为0时，即：
得到频率点ωnA和频率点ωnB的频率为：
则得到二次侧输出电压U2为：
步骤5中将无线电能传输系统在ωn＝1频率点处对蓄电池进行恒流充电，当电池SOC达到阈值时，无线电能传输系统频率跳变到频率点ωnB处对蓄电池进行恒压充电，直至蓄电池充满，则完成对蓄电池的恒流-恒压分段充电。
本发明的有益效果是，
(1)本发明为基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，通过加入LC/S补偿拓扑实现了系统工作在谐振频率点时，在不同负载下能够实现恒流输出，跳变到高工作频率点时，在不同负载下能够实现恒压输出；
(2)本发明为基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，实现无线电能传输系统对移动设备的蓄电池恒流-恒压分段充电，系统加入LC/S补偿拓扑后能够实现稳定输出，几乎没有波动，较二阶补偿拓扑跳频实现恒流-恒压输出鲁棒性强。
附图说明
图1是本发明充电方法的无线电能传输LC/S补偿拓扑图；
图2是本发明充电方法的LC/S补偿拓扑等效互感模型电路图；
图3是本发明充电方法的LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路图；
图4是本发明充电方法中互感M一定RE不同时互导增益曲线图；
图5是本发明充电方法中互感M一定RE不同时电压增益曲线图；
图6是本发明充电方法的LC/S补偿拓扑仿真电路图；
图7是本发明充电方法的恒流模式输入电压、输入电流波形图；
图8是本发明充电方法的恒流模式输出电压、输入电流波形图；
图9是本发明充电方法的恒压模式输入电压、输入电流波形图；
图10是本发明充电方法的恒压模式输入电压、输入电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法应用无线电能传输LC/S补偿拓扑，即一次侧为由一个电容和一个电感构成的反L形网络，二次侧由一个电容组成串联补偿；具体结构为：直流输入电压Uin的正极连接全桥逆变器两个上桥臂的共联节点，直流输入电压Uin的负极连接全桥逆变器两个下桥臂的共联节点，一次侧串联补偿电感L0的一端连接全桥逆变器的一个上、下桥臂，一次侧并联补偿电容C1的一端连接全桥逆变器的另一个上、下桥臂及一次侧线圈自感L1，一次侧串联补偿电感L0(对应LC/S补偿拓扑中的L)的另一端连接一次侧并联补偿电容C1(对应LC/S补偿拓扑中的C)的另一端及一次侧线圈自感L1的另一端，全桥逆变器包括S1、S2、S3、S4 4个用来产生高频交流电的MOSFET；
二次侧线圈自感L2的一端连接二次侧串联补偿电容C2(对应LC/S补偿拓扑的S)的一端，二次侧串联补偿电容C2的另一端连接整流二极管的一个上、下桥臂，二次侧线圈自感L2的另一端连接整流二极管的另一个上、下桥臂，滤波电容Cd的一端连接整流二极管的两个上桥臂的共联节点，滤波电容Cd的另一端连接整流二极管两个下桥臂的共联节点，阻性负载RL并联在滤波电容Cd的两端，其中整流二极管包括D1、D2、D3、D44个整流二极管。
本发明基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，采用无线电能传输LC/S补偿拓扑，通过基波等效原理，将频率等于逆变器开关频率的正弦电压源替代LC/S补偿拓扑中的直流输入电压源和逆变器，忽略电感和电容的寄生电阻，松耦合变压器用互感模型代替，得到LC/S补偿拓扑等效互感模型电路；
步骤2，将全桥整流电路用等效负载电阻RE替代，则等效负载电阻RE为：
式(1)中，RL为阻性负载；
将一次侧并联补偿电容C1拆分成电容C′1和电容C″1，电容C′1和电容C″1并联连接，即：
C′1+C″1＝C1 (2)
则，一次侧串联补偿电感L0和电容C′1构成一个LC谐振腔，一次侧线圈自感L1和电容C″1构成一个CL谐振腔，二次侧线圈自感L2和二次侧串联补偿电容C2构成一个串联谐振腔，得到LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路，该简化电路中U1为逆变器输出电压的基波分量，U2为整流器中点输入电压的基波分量，L0为一次侧串联补偿电感，L1为一次侧线圈的自感，L2为二次侧线圈的自感，M为两个线圈之间的互感，C2为二次侧串联补偿电容；
步骤3，根据步骤2得到LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路，计算LC谐振腔、CL谐振腔和串联谐振腔的系统谐振角频率ω0，逆变器输出电压的基波分量U1，LC谐振腔、CL谐振腔和串联谐振腔三个网孔的电流值，逆变器标幺化开关频率ωn和原副边线圈耦合系数k，即：
LC谐振腔、CL谐振腔和串联谐振腔的系统谐振角频率ω0为：
式(3)中，L0为一次侧串联补偿电感，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，C2为二次侧串联补偿电容；
设定L0＝L1，即C′1＝C″1＝C1/2，可得到：
式(4)中，L0为一次侧串联补偿电感，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，C2为二次侧串联补偿电容，C1为一次侧并联补偿电容；
通过直流输入电压经过全桥逆变电路斩波成电压源角频率为ωs的方波信号，再根据基尔霍夫定律可得，逆变器输出电压的基波分量U1，即激励电源电压值为：
式(5)中，I0、I1、I2为LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路中三个网孔的电流，Zr为二次侧阻抗折算到一次侧的折射阻抗，Z2为二次侧串联阻抗，ωs为电压源角频率等于逆变器开关频率，M为互感；
其中，一次侧阻抗Z1、二次侧阻抗折算到一次侧的折射阻抗Zr、二次侧串联阻抗Z2分别为：
式(6)中，j为虚单位，
ωs为电压源角频率，L0为一次侧串联补偿电感，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，M为互感，C1为一次侧并联补偿电容，C2为二次侧串联补偿电容，RE为等效负载电阻，Z1为一次侧阻抗，Z2为二次侧串联阻抗；
则LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路中三个网孔的电流分别为：
式(7)中，U1为逆变器输出电压的基波分量，Z1为一次侧阻抗，Z2为二次侧串联阻抗，Zr为二次侧阻抗折算到一次侧的折射阻抗，ωs为电压源角频率，C1为一次侧并联补偿电容，M为互感，L1为一次侧线圈自感；
根据电压源角频率ωs和系统谐振角频率ω0，则逆变器标幺化开关频率ωn为：
原副边线圈耦合系数k为：
式(9)中，M为互感，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感；
步骤4，根据步骤2得到LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路定义LC/S补偿拓扑的两个增益特性，即互导增益Gi和电压增益Gv，得到无线电传输系统具有恒流输出特性和恒压输出特性时的频率点，具体过程如下：
(1)定义互导增益Gi：等效负载电阻RE上的电流值I2与激励电源电压值U1的比值，即：
式(10)中，k为原副边线圈耦合系数，ωn为开关频率，RE为等效负载电阻，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，C2为二次侧串联补偿电容；
无线电能传输系统的输出特性曲线在互感M一定时随开关频率ωn与等效负载电阻RE的变化如图4所示，得出，当ωn＝1时，互导增益Gi在互感M为定值，等效负载电阻RE不同时相等，即在ωn＝1频率点处无线电能传输系统具有恒流输出特定；
无线电能传输系统输出电流具有负载无关特性，具体如下：
公式(10)的分母实部为0时，即：
式(11)中，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，RE为等效负载电阻，k为原副边线圈耦合系数，ωn为开关频率；
得到副边输出电流I2：
式(12)中，L2为二次侧线圈自感，k为原副边线圈耦合系数，M为互感，ω0为系统谐振角频率，C1为一次侧并联补偿电容，U1为逆变器输出电压的基波分量；
通过式(13)计算高频逆变器输出方波交流电压有效值U1v，即
式(13)中，Ud为直流电压源电压；
由公式(1)和公式(12)计算全桥整流等效负载电阻RE上的平均功率
即：
式(14)中，RL为阻性负载，U1v为高频逆变器输出方波交流电压有效值，ω0为系统谐振角频率，M为互感；
则通过公式(14)得到阻性负载RL的电流为：
式(15)中，U1v为高频逆变器输出方波交流电压有效值，ω0为系统谐振角频率，M为互感；
(2)定义电压增益Gv：等效负载电阻RE上的电压值U2与激励电源电压值U1的比值，即：
式(16)中，k为原副边线圈耦合系数，ωn为开关频率，RE为等效负载电阻，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，C2为二次侧串联补偿电容，U2为整流器中点输入电压的基波分量；
无线电能传输系统的输出特性曲线在互感M一定时随开关频率ωn与等效负载电阻RE的变化如图5所示，得出，在ωn＝1处的两侧分别得到频率点ωnA和频率点ωnB，在频率点ωnA和频率点ωnB处，电压增益Gv在等效负载电阻RE不同时相等，即在频率点ωnA和频率点ωnB处无线电能传输系统具有恒压输出特性(高工作频率点处ωnB可使无线电能传输系统输出为感性，一般选高工作频率点)；
无线电能传输系统输出电压具有负载无关特性，具体如下：
公式(16)的分母虚部为0时，即：
式(17)中，k为原副边线圈耦合系数，ωn为开关频率；
得到频率点ωnA和频率点ωnB的频率为：
式(18)中，k为原副边线圈耦合系数；
则得到二次侧输出电压U2为：
式(19)中，k为原副边线圈耦合系数，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，U1为激励电源电压值；
步骤5，将无线电能传输系统在ωn＝1频率点处对蓄电池进行恒流充电，当电池SOC达到阈值时，无线电能传输系统频率跳变到频率点ωnB处对蓄电池进行恒压充电，直至蓄电池充满，则完成对蓄电池的恒流-恒压分段充电。
本发明研究方法能够得到，当系统频率工作在ωn＝1的谐振频率点处，无线电能传输系统能够获得恒流输出特性；当系统频率工作在频率点ωnA或ωnB点处(高工作频率点处ωnB可使系统输出为感性，一般选高工作频率点)，无线电能传输系统能够获得恒流输出特性。
实际应用中当无线电能传输系统对蓄电池进行恒流-恒压分段充电时，可通过系统工作在ωn＝1的谐振频率点使系统工作于恒流模式对电池进行充电；当电池SOC达到一定阈值，系统频率跳变到高工作频率点ωnB使系统工作于恒压模式对电池进行充电，直到电池充满为止。
实施例
对本发明的研究方法进行仿真分析，参数计算过程中，已知仿真参数有：直流电压源输出电压为100V，高频逆变器输出方波交流电压有效值U1v＝90V，谐振频率f0＝85kHz；
设定耦合器一次侧线圈的自感L1＝125μH，二次侧线圈的自感L2＝125μH，互感M＝37.5μH(即耦合系数k＝0.3)，L0＝125μH。一次侧并联电容C1＝56.09nF，二次侧串联电容C2＝28.05nF，由公式(18)可得，当耦合系数k＝0.3时，ωnB＝1.144，即高工作频率点f0B＝1.144，f0＝97kHz；不考虑电池充电过程中复杂工况应用情况，故仅考虑其内阻影响，仿真中负载选取电阻值为40Ω，在0.2s时突变为60Ω；基于以上分析，在PSIM中搭建如图6所示的LC/S补偿拓扑仿真模型，对无线电能传输LC/S补偿拓扑进行仿真分析。
当逆变器开关频率与系统谐振频率相等时，即系统工作在谐振频率点f0＝85kHz，得到如图7所示的恒流模式输入电压、输入电流波形图，输入电压和输入电流相位差接近于0，系统为弱感性，系统为准谐振状态，实现了零输入相角(ZPA)；如图8所示的恒流模式输入电压、输入电流波形图，即负载端电压电流，当负载保持40Ω阻值不变时，0.1s时输出电流和输出电压均达到稳态，当0.2s时负载突变到60Ω时，输出电压从157.67V上升为232.07V，输出电流从3.492A发生突降，0.07s后变为3.868A，输出电流变化率为1.87％。相比于电阻变化率33.3％，输出电流可近似看做恒流输出。
当逆变器开关频率工作在高工作频率点fB＝97kHz，得到如图9所示的恒压模式输入电压、输入电流波形图，输入电流滞后于输入电压，系统为感性状态；如图10所示的恒压模式输出电压、输出电流波形图，即负载端电压电流波形图，当负载保持40Ω阻值不变时，0.01s时输出电流和输出电压均达到稳态，当0.2s时负载突变到60Ω时，输出电流从1.216A突降为0.816A，输出电压从48.655V上升为48.953V，输出电流变化率为0.61％。相比于电阻变化率33.3％，输出电流可近似看做恒压输出。
仿真结果可知：LC/S补偿拓扑工作频率工作在谐振频率点f0＝85kHz时，系统为恒流模式，具有输出电流与负载无关特性，并且输出电流值满足公式(15)，符合理论分析；LC/S补偿拓扑工作频率工作在高工作频率点fB＝97kHz时，系统为恒压模式，具有输出电压与负载无关特性，并且输出电压值满足公式(19)，符合理论分析。综上所述，变换工作频率点实现LC/S补偿拓扑恒流-恒压输出具有可行性。
本发明基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，通过加入LC/S补偿拓扑实现了系统工作在谐振频率点时，在不同负载下能够实现恒流输出，跳变到高工作频率点时，在不同负载下能够实现恒压输出；实现无线电能传输系统对移动设备的蓄电池恒流-恒压分段充电，系统加入LC/S补偿拓扑后能够实现稳定输出，几乎没有波动，较二阶补偿拓扑跳频实现恒流-恒压输出鲁棒性强。
本发明基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，通过控制工作频率点变换即可实现系统恒流到恒压模式转换，在负载动态变化时保证恒流-恒压输出，能够广泛应用于移动设备蓄电池的分段充电。
Claims (6)
1.基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，采用无线电能传输LC/S补偿拓扑，通过基波等效原理，将频率等于逆变器开关频率的正弦电压源替代LC/S补偿拓扑中的直流输入电压源和逆变器，忽略电感和电容的寄生电阻，松耦合变压器用互感模型代替，得到LC/S补偿拓扑等效互感模型电路；
步骤2，将全桥整流电路用等效负载电阻RE替代，一次侧并联补偿电容C1拆分成电容C′1和电容C″1，电容C′1和电容C″1并联连接，即：
C′1+C″1＝C1 (2)
则，一次侧串联补偿电感L0和电容C′1构成一个LC谐振腔，一次侧线圈自感L1和电容C″1构成一个CL谐振腔，二次侧线圈自感L2和二次侧串联补偿电容C2构成一个串联谐振腔，得到LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路；
步骤3，根据步骤2得到LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路，计算LC谐振腔、CL谐振腔和串联谐振腔的系统谐振角频率ω0，逆变器输出电压的基波分量U1，LC谐振腔、CL谐振腔和串联谐振腔三个网孔的电流值，开关频率ωn和原副边线圈耦合系数k；
步骤4，根据步骤2得到LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路定义LC/S补偿拓扑的互导增益Gi和电压增益Gv，得到无线电传输系统具有恒流输出特性和恒压输出特性时的频率点；
具体过程如下：
(1)定义互导增益Gi：等效负载电阻RE上的电流值I2与激励电源电压值U1的比值，即：
式(10)中，k为原副边线圈耦合系数，ωn为开关频率，RE为等效负载电阻，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，C2为二次侧串联补偿电容；
当ωn＝1时，互导增益Gi在互感M为定值，等效负载电阻RE不同时相等，即在ωn＝1频率点处无线电能传输系统获得恒流输出特性；
(2)定义电压增益Gv：等效负载电阻RE上的电压值U2与激励电源电压值U1的比值，即：
式(16)中，k为原副边线圈耦合系数，ωn为开关频率，RE为等效负载电阻，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感，C2为二次侧串联补偿电容；
则在ωn＝1处的两侧分别得到频率点ωnA和频率点ωnB，在频率点ωnA和频率点ωnB处，电压增益Gv在等效负载电阻RE不同时相等，即在频率点ωnA和频率点ωnB处无线电能传输系统获得恒压输出特性；
步骤5，将无线电能传输系统处于步骤4得到的频率点下对蓄电池进行恒流-恒压分段充电。
2.根据权利要求1所述的基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，其特征在于，所述步骤2中的等效负载电阻RE为：
式(1)中，RL为阻性负载。
3.根据权利要求1所述的基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，其特征在于，所述步骤3中的LC谐振腔、CL谐振腔和串联谐振腔的系统谐振角频率ω0为：
式(3)中，L0为一次侧串联补偿电感，L1为一次侧线圈自感，L2为二次侧线圈自感；
设定L0＝L1，即C′1＝C″1＝C1/2，可得到：
根据基尔霍夫定律可得，逆变器输出电压的基波分量U1，即激励电源电压，则通过方程组(5)进行计算：
式(5)中，I0、I1、I2为LC/S补偿拓扑等效互感模型简化电路中三个网孔的电流，Zr为二次侧阻抗折算到一次侧的折射阻抗，Z2为二次侧串联阻抗，ωs为电压源角频率等于逆变器开关频率，M为互感；
其中，一次侧阻抗Z1、二次侧阻抗折算到一次侧的折射阻抗Zr、二次侧串联阻抗Z2分别为：
则三个网孔的电流分别为：
根据电压源角频率ωs和系统谐振角频率ω0，则逆变器标幺化开关频率ωn为：
原副边线圈耦合系数k为：
4.根据权利要求1所述的基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，其特征在于，无线电能传输系统输出电流还具有负载无关特性，具体如下：
公式(10)的分母实部为0时，即：
得到副边输出电流I2：
通过式(13)计算高频逆变器输出方波交流电压有效值U1v，即
式(13)中，Ud为直流电压源电压；
由公式(1)和公式(12)计算全桥整流等效负载电阻RE上的平均功率
即：
式(14)中，RL为阻性负载，U1v为高频逆变器输出方波交流电压有效值；
则通过公式(14)得到阻性负载RL的电流为：
5.根据权利要求1所述的基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，其特征在于，无线电能传输系统输出电压还具有负载无关特性，具体如下：
公式(16)的分母虚部为0时，即：
得到频率点ωnA和频率点ωnB的频率为：
则得到二次侧输出电压U2为：
6.根据权利要求1所述的基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法，其特征在于，所述步骤5中将无线电能传输系统在ωn＝1频率点处对蓄电池进行恒流充电，当电池SOC达到阈值时，无线电能传输系统频率跳变到频率点ωnB处对蓄电池进行恒压充电，直至蓄电池充满，则完成对蓄电池的恒流-恒压分段充电。
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