一种电动汽车无线充电装置及其输出控制方法

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一种电动汽车无线充电装置及其输出控制方法

时间:2019-12-11本站浏览次数:116

       

一种电动汽车无线充电装置及其输出控制方法

一种电动汽车无线充电装置及其输出控制方法,包括与工频电源相连的发射端和与电动汽车电池系统相连的接收端。所述发射端由工频整流单元、功率因数校正单元、逆变单元、发射线圈单元、第一通信单元和第一控制单元构成;所述接收端由接收线圈单元、负载补偿单元、高频整流滤波单元、BOOST升压变换单元、第二通信单元和第二控制单元构成;所述输出控制方法为发射端仅对输出功率进行开启和关闭控制,接收端则根据电池系统要求对输出电压或电流进行连续闭环控制。所述的发射线圈单元和接收线圈单元通过相互耦合进行无线能量传输,所述的第一通信单元和第二通信单元进行通过无线方式进行通信。

Description

所述的高频整流滤波单元为二极管全桥整流电路,它将接收线圈单元输出的高频电压整流为直流电压。在加入了负载补偿单元后,高频整流滤波单元在一个输入电压周期内,每个二极管有正向电流流过的时间为电压周期的50%。

所述的发射线圈单元由发射线圈和发射端放大线圈构成,发射线圈和发射端放大线圈可采用圆形或多边形结构,发射线圈和发射端放大线圈的半径大小相同,平行放置,发射线圈和发射端放大线圈的中心位于同一轴线上,发射线圈单元的半径即为发射线圈单元中心轴线与边之间的最短距离,当发射线圈单元为圆形结构时即为圆的半径。从空间位置看,发射端放大线圈位于发射线圈之上,两线圈之间的空隙小于10mm。

所述的接收线圈单元由接收端放大线圈和接收线圈构成,接收端放大线圈和接收线圈可为圆形结构或多边形结构,两个线圈大小相同,平行放置。接收端放大线圈和接收线圈的中心位于同一轴线上,接收线圈单元的半径即为接收线圈单元中心轴线与边之间的最短距离,当接收线圈单元为圆形结构时即为圆的半径。从空间位置看,接收线圈位于接收端放大线圈之上,使得所述的发射端放大线圈和接收端放大线圈相邻。

所述的接收线圈单元由接收端放大线圈和接收线圈构成,接收端放大线圈和接收线圈可为圆形结构或多边形结构,两个线圈大小相同,平行放置。接收端放大线圈和接收线圈的中心位于同一轴线上,接收线圈单元的半径即为接收线圈单元中心轴线与边之间的最短距离,当接收线圈单元为圆形结构时即为圆的半径。从空间位置看,接收线圈位于接收端放大线圈之上,使得所述的发射端放大线圈和接收端放大线圈相邻。

如图1所示,本装置的发射端由工频整流单元、功率因数校正单元、逆变单元、发射线圈单元、第一通信单元和第一控制单元构成。所述的工频整流单元、功率因数校正单元、逆变单元和发射线圈单元按照此顺序串联连接,第一通信单元和第一控制单元串联连接,第一控制单元控制逆变单元的输出。本装置的接收端由接收线圈单元、负载补偿单元、高频整流滤波单元、BOOST升压变换单元、第二通信单元和第二控制单元构成。所述的接收线圈单元、负载补偿单元、高频整流滤波单元、BOOST升压变换单元照此顺序串联连接,BOOST升压变换单元输出的电能供电池系统使用。第二通信单元和第二控制单元串联连接,电动汽车电池系统的反馈信号作为第二控制单元输入,第二控制单元的输出控制BOOST升压变换单元。所述的发射线圈单元与接收线圈单元进行无线电力传输,所述的第一通信单元和第二通信单元进行无线通信,发射端与接收端之间没有电线的连接。

线圈放大倍数提高将增加线圈的电流和并联电容的电压,给本发明的绝缘安全带来威胁,为此提出了在满足功率传输要求的前提下,通过降低各线圈的放大倍数,降低各线圈的电流和电压。可以根据发射线圈与接收线圈的距离d,谐振补偿电容的耐压值来调节四个谐振补偿电容,使本发明的最大传输功率,效率值,谐振补偿电容Cl,C2,C3,C4上的电压值达到设计要求。

本发明涉及一种电动汽车无线充电设备,尤其涉及一种大功率、高效率、中距离的电动汽车无线充电装置及其输出控制方法。

图3是本发明的发射线圈单元和接收线圈单元的结构图;

所述的负载补偿单元为LC串联结构,能够使高频整流滤波的输入电流连续,降低接收端变流装置对无线能量传输环节的影响,保证发射单元和接收单元能量传输连续。为了使LC上的电压尽量小,保证输出到负载上的电压足够大,所述LC在接收线圈输出基波电压频率下处于谐振状态。

4、发射端具有对输出功率的自适应能力,仅需对输出功率进行开启或关闭控制;通过调节接收端BOOST升压变换单元占空比就可实现无线充电装置的输出电压、电流和功率的灵活有效控制,可以满足不同的充电需求。




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