CN110707831B - 一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法及系统，充电启动过程中，高频逆变器通过初级恒流补偿电容以及充电感应侧线圈发送侧绕组和接收侧感应绕组实现负载恒流充电；在恒流充电过程中，实时的检测高频逆变器前端直流电源电压值和电流值，并通过修正整流器损耗预估负载值大小，间接获取负载充电电压值，当负载电压达到指定值，电路转为恒压充电模式；进入恒压充电模式前，在初级发送线圈的补偿电容上并联一个辅助电容，并增加一个辅助串联电感电容谐振回路。系统包括直流电源、高频逆变器等。本发明无需接收侧充电电压通信检测设施、结构简单、控制方便、性能稳定、无功损耗小、对逆变器的容量要求相对较低、装置制造成本低。

Description

一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法及系统

技术领域

本发明涉及一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法及系统，属于无线充电技术领域。

背景技术

感应式无线电能传输是一种能够安全、高效、方便地通过无导线非接触磁耦合方式将电能输送到负载中的技术，避免了由于接触式造成的接触火花以及漏电等问题。近几十年来一直受到科学界和学术界的广泛关注，并已广泛应用于许多商业领域，如内置医疗装置、消费电子产品、电动汽车、水下系统和其他工业领域，运用无线传能系统对电池充电的发展潜力巨大。为了延长电池的使用寿命和充放电次数，电池作为一种特殊的负载通常需要同时包含恒流和恒压充电两个阶段。通常情况下，在电池充电初期采用恒流充电模式，电池充电电压迅速上升；当电池充电电压上升至预设充电电压时，采用恒压充电模式，此过程电池充电电流逐渐降低至截止充电电流，完成恒压充电过程。目前，所采用的大多数针对电池充电的无线充电系统中，通常采用复杂的控制方案，通过实时的监测电池充电信息并且将信息通过无线通信模块反馈给发送侧控制器。这不仅增加了控制的复杂性，并且增加了系统损耗以及应用成本。另一种方案是采用切换拓扑结构，利用电路内部特性实现系统恒流和恒压输出。该方案通常分为两种：一、在发送侧切换拓扑结构实现恒流和恒压输出，其缺陷在于需要双边无线通信模块实时反馈电池充电信息。二、在接收侧切换拓扑实现恒流和恒压输出，其缺陷在于更多的无功元件安装在接收侧，增加了接收侧的重量以及成本，违反了接收侧紧凑型的原则。

发明内容

本发明提供一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法及系统，且该系统不需要无线通信模块，接收侧无功元件少，结构简单、造价低，无需复杂控制技术。

本发明的目的是这样实现的：

一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1、启动充电后，高频逆变器通过串联初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容及三绕组充电感应线圈发送侧绕组和接收侧感应绕组及整流器对电池负载恒流充电，其中，直流电源的输出连接高频逆变器的输入；高频逆变器输出的一端串联接入初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容和三绕组充电感应线圈发送侧绕组的一端，高频逆变器输出的另一端与三绕组充电感应线圈发送侧绕组的另一端连接，构成恒流充电发送回路；三绕组充电感应线圈接收侧绕组的一端连接串联次级补偿电容的一端，串联次级补偿电容的另一端连接整流器输入端的一端，三绕组充电感应线圈接收侧绕组的另一端连接整流器输入端的另一端，构成接收回路；整流器输出端连接电池负载，实现感应式无线恒流充电；

步骤2、在恒流充电阶段，实时检测高频逆变器前端直流电源的电压值和电流值，预估电池负载的阻值，并通过负载阻值，获取负载上的充电电压值，其中，检测高频逆变器输入直流电流值，包括：通过电流传感器和控制器，实时数据采集高频逆变器输入直流电流瞬时值；初步计算负载电阻值；计算整流器损耗对预估电阻值进行修正，并进一步估计负载上的充电电压值；

所述预估电池负载的充电电压是根据在恒流充电过程中，高频逆变器输入直流电流瞬时值与负载等效阻值存在函数关系，预估电池负载的阻值，并进一步预估负载电压值；

步骤3、判断电池负载的充电电压是否满足从恒流到恒压转变过程的切换条件，切换条件由式(1)确定；

式(1)中，I_IN为高频逆变器H输入直流电流值，U_D为直流电源电压， R_P为三绕组充电感应线圈发送侧绕组的等效寄生电阻，R_S为三绕组充电感应线圈接收侧感应绕组的等效寄生电阻,M_PS为三绕组充电感应线圈的互感值，ω为角频率，R_B为负载电阻值；当不满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，继续步骤2恒流阶段直至满足切换条件，转到步骤4；

步骤4、当满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，自动切换到恒压充电回路，实现恒压充电，恒压充电回路，包括主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路；主要串联恒压充电回路由初级串联补偿电感L_R和初级恒流补偿电容C_PA的连接点和高频逆变器H的另一端；且切换开关S₂的控制端与控制器相连；串联恒压充电回路由初级恒压补偿电容C_PB与切换开关S₂串联，并联在初级恒流补偿电容C_PA上，且切换开关S₂的控制端与控制器相连；辅助串联回路通过切换开关S₁的控制端与控制器相连；辅助串联恒压充电回路由初级恒压补偿电容C_T与切换开关S₁串联，串联在辅助电感L_T上；

所述自动切换到恒压充电回路是当负载预估电压设定值满足式(1)时，控制器将主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S₁和S₂，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变。

一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电系统，其特征在于，包括直流电源、高频逆变器、发送单元、三绕组充电感应线圈、接收单元、电流传感器、控制器、整流器和电池负载，其中，

高频逆变器将输入的直流电源逆变输出为高频交流电源，通过发送单元和三绕组充电感应线圈向接收单元无线感应耦合传输高频交流电能，经过整流器变换为直流给电池负载恒流充电；电流传感器和控制器实时检测高频逆变器输入直流电流瞬时值，预估电池负载的初步阻值，通过修正整流器损耗预估的负载电阻值，进一步预估负载电压值，当负载电压值满足式(1)时，控制器将主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路接通, 即：闭合切换开关S₁和S₂，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变；

发送单元包括恒流充电回路、主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路；接收单元包括依次连接的接收回路，整流器D和等效为内电阻 R_B和理想电压源U_B串联的电池负载；

所述三绕组充电感应线圈，包括发送侧绕组自感参数为L_P、电阻参数为 R_P和接收侧绕组自感参数为L_S、电阻参数为R_S，辅助绕组自感参数为L_T、电阻参数为R_T，三绕组充电感应线圈的互感参数为M_PS,M_PT,M_ST由式(2) 确定；

式中，I_B为设定的恒定充电电流，ω为谐振角频率；

所述恒流充电回路由初级充电感应线圈发送侧绕组L_P和初级恒流补偿电容C_PA串联而成，首尾分别连接高频逆变器输出的两端；

所述的初级补偿电容C_PA由式(3)所示；

所述主要串联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容C_PB与切换开关S₂串联；并联在初级恒流补偿电容C_PA上；初级恒流补偿电容C_PA一端连接初级充电感应线圈发送侧绕组L_P；充电感应线圈发送侧绕组L_P的另一端连接高频逆变器输出的另一端；且切换开关S₂的控制端与控制器K相连的而成；

所述的初级恒压补偿电容C_PB由式(4)所示；

所述辅助串联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容C_T与切换开关S₁串联；两端串联接初级充电感应线圈辅助绕组L_T；且切换开关S₁的控制端与控制器K相连而成；

所述的初级恒压补偿电容C_T由式(5)所示；

所述接收回路由次级补偿电容C_S与充电感应线圈接收侧绕组的自感参数为L_S、电阻参数为R_S串联后，并联连接到整流器的输入端而成；

所述次级补偿电容C_S由式(6)所示；

在上述的一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电系统，电流传感器和控制器配合控制切换开关S₁和切换开关S₂的闭合和断开，实现恒流充电过程与恒压充电过程的转换，以及充电结束控制；

所述切换开关S₁和切换开关S₂由电力电子开关器件和触发控制驱动电路构成；

所述电流传感器在检测高频逆变器输出的MHz级高频电流时不失真；所述控制器包括模拟量输入电路、模数转换电路、电物理量计算程序、检测与控制程序、开关量输出电路、隔离及与触发控制驱动电路的接口电路。

本系统具有下列技术特点和优越性：

1.本发明只需在发送侧引入两个切换开关，便能改变发送侧的电路拓扑结构，从而组成恒流恒压切换电路，其电路结构简单，成本低。工作时只需简单的控制开关切换，无需复杂的控制电路，操作简单、方便，可靠。

2.本发明的电路拓扑在系统恒流输出和恒压输出时，逆变器输出电压和电流基本同相位，可以让逆变器几乎不注入无功功率，故系统损耗较小，并且对逆变器的容量要求降低。

3.本发明能在同一频率下输出与负载无关的恒定电流和恒定电压，满足电池初期恒流充电、后期恒压充电的要求。系统工作在一个频率点下，不会出现频率分叉现象，保证系统稳定工作。

4.本发明通过实时地检测高频逆变器输入直流电流值，在恒流充电阶段对系统充电电压进行实时评估，无需从接收侧到发送侧的充电信息实时通信反馈，因此，无线通信模块可以消除。不仅节省了成本，并且避免通信干扰对充电过程所造成的不利影响。

5.本发明接收侧仅有一个电容元件，简单、轻便，非常适合一些特殊的应用场景，例如：生物医疗、消费电子等。

附图说明

图1是本发明涉及的方法实施例流程图。

图2是本发明涉及的系统实施例系统结构电路原理图。

图3是本发明涉及的系统实施例恒流输出电路原理图。

图4是本发明涉及的系统实施例恒压输出电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法

图1所示发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法实施例流程图，由图1可见：

所述步骤一、启动充电后，高频逆变器通过串联初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容及三绕组充电感应线圈发送侧绕组和接收侧感应绕组及整流器对电池负载恒流充电(1)：

所述直流电源的输出连接高频逆变器的输入；高频逆变器输出的一端串联接入初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容和三绕组充电感应线圈发送侧绕组的一端，高频逆变器输出的另一端与三绕组充电感应线圈发送侧绕组的另一端连接，构成恒流充电发送回路；三绕组充电感应线圈接收侧绕组的一端连接串联次级补偿电容的一端，串联次级补偿电容的另一端连接整流器输入端的一端，三绕组充电感应线圈接收侧绕组的另一端连接整流器输入端的另一端，构成接收回路；整流器输出端连接电池负载，实现感应式无线恒流充电。

所述步骤二、在恒流充电阶段，实时检测高频逆变器前端直流电源的电压值和电流值，预估电池负载的阻值，并通过负载阻值，获取负载上的充电电压值(2)：

检测高频逆变器输入直流电流值，包括：通过电流传感器和控制器，实时数据采集高频逆变器输入直流电流瞬时值；初步计算负载电阻值；计算整流器损耗对预估电阻值进行修正，并进一步估计负载上的充电电压值；

所述预估电池负载的充电电压是根据在恒流充电过程中，高频逆变器输入直流电流瞬时值负载等效阻值存在函数关系，预估电池负载的阻值，并进一步预估负载电压值，当预估电压值达到设定值时进行切换。

所述步骤三、判断电池负载的充电电压是否满足从恒流到恒压转变过程的切换条件(3)：

所述从恒流到恒压转变过程的切换条件由式(1)确定。

式(1)中，I_IN为高频逆变器H输入直流电流值，U_D为直流电源电压，R_P为三绕组充电感应线圈发送侧绕组的等效寄生电阻，R_S为三绕组充电感应线圈接收侧感应绕组的等效寄生电阻,M_PS为三绕组充电感应线圈的互感值，ω为角频率，R_B为负载电阻值。

所述步骤四、当满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，自动切换到恒压充电回路，实现恒压充电(4)：

所述恒压充电回路，包括主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路。主要串联恒压充电回路由初级串联补偿电感L_R和初级恒流补偿电容 C_PA的连接点和高频逆变器H的另一端；且切换开关S₂的控制端与控制器相连；串联恒压充电回路由初级恒压补偿电容C_PB与切换开关S₂串联，并联在初级恒流补偿电容C_PA上，且切换开关S₂的控制端与控制器相连；辅助串联回路通过切换开关S₁的控制端与控制器相连；辅助串联恒压充电回路由初级恒压补偿电容C_T与切换开关S₁串联，串联在辅助电感L_T上；

所述自动切换到恒压充电回路是当负载预估电阻设定值满足式(1)时，控制器将主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S₁和S₂，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变。所述发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电系统，其特征在于，包括直流电源、高频逆变器、发送单元、三绕组充电感应线圈、接收单元、电流传感器、控制器、整流器和电池负载。

高频逆变器将输入的直流电源逆变输出为高频交流电源，通过发送单元和三绕组充电感应线圈向接收单元无线感应耦合传输高频交流电能，经过整流器变换为直流给电池负载恒流充电；电流传感器和控制器实时检测高频逆变器输入直流电流瞬时值，预估电池负载的电压值大小满足式(1) 时，控制器将并联恒压充电回路和串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S₁和S₂，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变。

二、发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电系统

图2所示发明涉及的系统实施例系统结构电路原理图，由图2可见：

系统结构包括：直流电源、高频逆变器、发送单元、三绕组充电感应线圈、接收单元、电流传感器、控制器、整流器和电池负载。

工作原理：高频逆变器将输入的直流电源逆变输出为高频交流电源，通过发送单元和三绕组充电感应线圈向接收单元无线感应耦合传输高频交流电能，经过整流器变换为直流给电池负载恒流充电；电流传感器和控制器实时检测高频逆变器输入直流电流瞬时值，通过修正逆变器损耗预估电池负载的电阻值，进一步预估负载电压值，当预估负载电压值满足式(1) 时，控制器将并联恒压充电回路和串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S₁和S₂，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变。

所述发送单元包括恒流充电回路、主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路；

所述接收单元包括依次连接的接收回路，整流器D和等效为内电阻R_B和理想电压源U_B串联的电池负载。

所述三绕组充电感应线圈，包括发送侧绕组自感参数为L_P、电阻参数为 R_P和接收侧绕组自感参数为L_S、电阻参数为R_S，辅助绕组自感参数为L_T、电阻参数为R_T，三绕组充电感应线圈的互感参数为M_PS,M_PT,M_ST由式(2) 确定；

式中，I_B为设定的恒定充电电流，ω为谐振角频率；

所述恒流充电回路由初级充电感应线圈发送侧绕组L_P和初级恒流补偿电容C_PA串联而成，首尾分别连接高频逆变器输出的两端；

所述的初级补偿电容C_PA由式(3)所示；

所述主要串联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容C_PB与切换开关S₂串联；并联在初级恒流补偿电容C_PA上；初级恒流补偿电容C_PA一端连接初级充电感应线圈发送侧绕组L_P；三绕组充电感应线圈发送侧绕组L_P的另一端连接高频逆变器输出的另一端；且切换开关S₂的控制端与控制器K相连的而成；

所述的初级恒压补偿电容C_PB由式(4)所示；

所述辅助串联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容C_T与切换开关S₁串联；两端串联接初级充电感应线圈辅助绕组L_T；且切换开关S₁的控制端与控制器K相连而成；

所述的初级恒压补偿电容C_T由式(5)所示；

所述接收回路由次级补偿电容C_S与三绕组充电感应线圈接收侧绕组的自感参数为L_S、电阻参数为R_S串联后，并联连接到整流器的输入端而成；

所述次级补偿电容C_S由式(6)所示；

电流传感器和控制器配合控制切换开关S₁和切换开关S₂的闭合和断开，实现恒流充电过程与恒压充电过程的转换，以及充电结束控制。

所述切换开关S₁和切换开关S₂由电力电子开关器件和触发控制驱动电路构成。

所述电流传感器在检测高频逆变器输出的MHz级高频电流时不失真。

所述控制器包括模拟量输入电路、模数转换电路、电物理量计算程序、检测与控制程序、开关量输出电路、隔离及与触发控制驱动电路的接口电路。

图3所示本发明涉及的系统实施例恒流输出电路原理图，由图3可见：

为了简化，R_P和R_S非常小而可以忽略，且电路参数可以被简化由式(7) 所示。

其中，X_P和X_S分别代表发送侧和接收侧电路的等效电抗。

根据基尔霍夫电压定律(KVL)列写方程组：

将式(9)代入式(10)可得解：

显然，式(10)当X_P＝0时，系统输出电流

与时变的负载电阻值无关，即：

进一步，系统总输入阻抗可以推导：

根据式(9)，当满足X_P＝0和X_S＝0时，系统即可以实现恒流输出。

当忽略互感的影响时，满足纯阻性输入负载的条件如式(12)所示。

图4所示本发明涉及的系统实施例恒压输出电路原理图，由图4可见：

当图2中的切换开关S₁和S₂闭合时，图4电路进入恒压充电模式。

由于R_T,R_P和R_S非常小，为了简化，可以忽略，其简化电路参数由式 (13)所示。

根据基尔霍夫电压定律(KVL)列写方程组：

将式(13)代入式(14)可得解：

系统输出电压可以推导：

可以看出，当A＝0时，系统输出电压

与时变的负载电阻值无关，即：

若式(15)中满足：

将(19)代入到(18)中得：

Y_PL+Y_PC＝2jY_PSY_PT/Y_ST (20)

根据式(17)和式(20)，系统输出电压可以推导：

进一步，系统总输入阻抗可以推导：

根据式(22)，当系统满足式(18)，式(19)和式(20)系统总输入阻抗表现为纯阻性。

综上得出，当式(12)满足时，图3拓扑可获得稳定的恒流输出，且能实现纯阻性输入阻抗；当式(18)，式(19)和式(20)满足时，图4电路可获得稳定的恒压输出，且能实现纯阻性输入阻抗。

逆变器的输出电压基波有效值和其输入直流电压的关系为：

整流滤波电路的输入电压U_O、电流I_O的基波有效值和输出电压U_B、电流I_B的关系为：

将式(23)和(24)代入式(13)，求出互感值M_PS,M_PT,M_ST；

所述的初级补偿电容C_PA由式(26)所示；

所述的初级恒压补偿电容C_PB由式(27)所示；

所述的初级恒压补偿电容C_T由式(28)所示；

所述次级补偿电容C_S由式(29)所示；

总的来讲，当控制器控制S₁和S₂同时断开时，系统工作在恒流充电模式；当控制器控制S₁和S₂同时接通时，系统工作在恒压充电模式。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1、启动充电后，高频逆变器通过串联初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容及三绕组充电感应线圈发送侧绕组和接收侧感应绕组及整流器对电池负载恒流充电，其中，直流电源的输出连接高频逆变器的输入；高频逆变器输出的一端串联接入初级串联补偿电感、初级恒流补偿电容和三绕组充电感应线圈发送侧绕组的一端，高频逆变器输出的另一端与三绕组充电感应线圈发送侧绕组的另一端连接，构成恒流充电发送回路；三绕组充电感应线圈接收侧绕组的一端连接串联次级补偿电容的一端，串联次级补偿电容的另一端连接整流器输入端的一端，三绕组充电感应线圈接收侧绕组的另一端连接整流器输入端的另一端，构成接收回路；整流器输出端连接电池负载，实现感应式无线恒流充电；

步骤2、在恒流充电阶段，实时检测高频逆变器前端直流电源的电压值和电流值，预估电池负载的阻值，并通过负载阻值，获取负载上的充电电压值，其中，检测高频逆变器输入直流电流值，包括：通过电流传感器和控制器，实时数据采集高频逆变器输入直流电流瞬时值；初步计算负载电阻值；计算整流器损耗对预估电阻值进行修正，并进一步估计负载上的充电电压值；

所述预估电池负载的充电电压是根据在恒流充电过程中，高频逆变器输入直流电流瞬时值与负载等效阻值存在函数关系，预估电池负载的阻值，并进一步预估负载电压值；

步骤3、判断电池负载的充电电压是否满足从恒流到恒压转变过程的切换条件，切换条件由式(1)确定；

式(1)中，I_IN为高频逆变器H输入直流电流值，U_D为直流电源电压，R_P为三绕组充电感应线圈发送侧绕组的等效寄生电阻，R_S为三绕组充电感应线圈接收侧感应绕组的等效寄生电阻,M_PS为三绕组充电感应线圈的互感值，ω为角频率，R_B为负载电阻值；当不满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，继续步骤2恒流阶段直至满足切换条件，转到步骤4；

步骤4、当满足从恒流到恒压转变过程的切换条件时，自动切换到恒压充电回路，实现恒压充电，恒压充电回路，包括主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路；主要串联恒压充电回路由初级串联补偿电感L_R和初级恒流补偿电容C_PA的连接点和高频逆变器H的另一端；且切换开关S₂的控制端与控制器相连；串联恒压充电回路由初级恒压补偿电容C_PB与切换开关S₂串联，并联在初级恒流补偿电容C_PA上，且切换开关S₂的控制端与控制器相连；辅助串联回路通过切换开关S₁的控制端与控制器相连；辅助串联恒压充电回路由初级恒压补偿电容C_T与切换开关S₁串联，串联在辅助电感L_T上；

所述自动切换到恒压充电回路是当负载预估电压设定值满足式(1)时，控制器将主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S₁和S₂，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变。

2.采用权利要求1所述的发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电方法的系统，其特征在于，包括直流电源、高频逆变器、发送单元、三绕组充电感应线圈、接收单元、电流传感器、控制器、整流器和电池负载，其中，

高频逆变器将输入的直流电源逆变输出为高频交流电源，通过发送单元和三绕组充电感应线圈向接收单元无线感应耦合传输高频交流电能，经过整流器变换为直流给电池负载恒流充电；电流传感器和控制器实时检测高频逆变器输入直流电流瞬时值，预估电池负载的初步阻值，通过修正整流器损耗预估的负载电阻值，进一步预估负载电压值，当负载电压值满足式(1)时，控制器将主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路接通,即：闭合切换开关S₁和S₂，实现电池负载从恒流充电过程到恒压充电过程的转变；

发送单元包括恒流充电回路、主要串联恒压充电回路和辅助串联恒压充电回路；接收单元包括依次连接的接收回路，整流器D和等效为内电阻R_B和理想电压源U_B串联的电池负载；

所述三绕组充电感应线圈，包括发送侧绕组自感参数为L_P、电阻参数为R_P和接收侧绕组自感参数为L_S、电阻参数为R_S，辅助绕组自感参数为L_T、电阻参数为R_T，三绕组充电感应线圈的互感参数为M_PS,M_PT,M_ST由式(2)确定；

式中，I_B为设定的恒定充电电流，ω为谐振角频率；

所述恒流充电回路由初级充电感应线圈发送侧绕组L_P和初级恒流补偿电容C_PA串联而成，首尾分别连接高频逆变器输出的两端；

所述的初级补偿电容C_PA由式(3)所示；

所述主要串联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容C_PB与切换开关S₂串联；并联在初级恒流补偿电容C_PA上；初级恒流补偿电容C_PA一端连接初级充电感应线圈发送侧绕组L_P；充电感应线圈发送侧绕组L_P的另一端连接高频逆变器输出的另一端；且切换开关S₂的控制端与控制器K相连的而成；

所述的初级恒压补偿电容C_PB由式(4)所示；

所述辅助串联恒压充电回路，由初级恒压补偿电容C_T与切换开关S₁串联；两端串联接初级充电感应线圈辅助绕组L_T；且切换开关S₁的控制端与控制器K相连而成；

所述的初级恒压补偿电容C_T由式(5)所示；

所述接收回路由次级补偿电容C_S与充电感应线圈接收侧绕组的自感参数为L_S、电阻参数为R_S串联后，并联连接到整流器的输入端而成；

所述次级补偿电容C_S由式(6)所示；

3.根据权利要求2所述的一种发送侧切换三线圈恒流恒压感应式无线充电系统，其特征在于：电流传感器和控制器配合控制切换开关S₁和切换开关S₂的闭合和断开，实现恒流充电过程与恒压充电过程的转换，以及充电结束控制；

所述切换开关S₁和切换开关S₂由电力电子开关器件和触发控制驱动电路构成；

所述电流传感器在检测高频逆变器输出的MHz级高频电流时不失真；

所述控制器包括模拟量输入电路、模数转换电路、电物理量计算程序、检测与控制程序、开关量输出电路、隔离及与触发控制驱动电路的接口电路。

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