專利名稱：一種電動(dòng)汽車無線充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車無線充電領(lǐng)域，尤其涉及一種大功率、高效率的電動(dòng)汽車無線充電設(shè)備。
背景技術(shù)：
發(fā)展電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)意義重大，能徹底解決傳統(tǒng)接觸式充電易磨損，易觸電，多次插拔后可能造成電能傳輸不可靠等缺點(diǎn)。但電動(dòng)汽車無線充電至少需要數(shù)KW的輸出功率，傳輸距離要求也較遠(yuǎn)，這給電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)造成了很大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的無線充電產(chǎn)品普遍采用電磁感應(yīng)方式進(jìn)行電力傳 輸，這類產(chǎn)品具有功率小，效率不高，傳輸距離近等特點(diǎn)，主要用于便攜式電子產(chǎn)品充電。這些特點(diǎn)導(dǎo)致了利用電磁感應(yīng)原理的無線充電裝置很難應(yīng)用于電動(dòng)汽車充電。2006年11月美國麻省理工學(xué)院(MIT)物理系助理教授Marin Soljacic研究小組提出了磁耦合諧振技術(shù)，并于2007年6月進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，相隔2. 16m隔空將一只60W燈泡點(diǎn)亮，效率為40%。但60W的功率傳輸仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電動(dòng)汽車充電KW級(jí)的功率需求，而且文章中所提到的IOMHz左右的工作頻率也也給無線電力傳輸裝置中的大功率開關(guān)電源功率的設(shè)計(jì)帶來了困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種輸出功率大，效率高，傳輸距離遠(yuǎn)的電動(dòng)汽車無線充電裝置，以解決現(xiàn)有無線充電裝置大多存在的傳輸距離過小，傳輸功率小，效率低，設(shè)計(jì)困難等缺點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)汽車無線充電裝置，該電動(dòng)汽車無線充電裝置包括與工頻電源相連的發(fā)射端和與電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)相連的接收端。所述發(fā)射端由工頻整流單元、功率因數(shù)校正單元、逆變單元、阻抗變換單元、發(fā)射線圈單元、第一通信單元和第一控制單元構(gòu)成。所述的工頻整流單元、功率因數(shù)校正單元、逆變單元、阻抗變換單元和發(fā)射線圈單元按照此順序串聯(lián)連接，第一通信單元和第一控制單元串聯(lián)連接，第一控制單元控制逆變單元的輸出。所述的接收端由接收線圈單元、負(fù)載補(bǔ)償單元、高頻整流濾波單元、DC-DC變換單元、第二通信單元和第二控制單元構(gòu)成。接收線圈單元、負(fù)載補(bǔ)償單元、高頻整流濾波單元、DC-DC變換單元照此順序串聯(lián)連接，DC-DC變換單元輸出的電能供電池系統(tǒng)使用。第二通信單元和第二控制單元串聯(lián)連接，電池系統(tǒng)的反饋信號(hào)作為第二控制單元輸入，第二控制單元的輸出控制DC-DC變換單元。所述的電池系統(tǒng)的反饋信號(hào)包括電池的電流，電壓，溫度等信息。所述發(fā)射立而中所述的工頻整流單元為二極管全橋整流。所述的功率因數(shù)校正單元為功率因數(shù)校正單元，可以采用有源功率因數(shù)校正拓?fù)?，也可以采用無源功率因數(shù)校正拓?fù)?。所述的逆變電路單元的作用是將?jīng)過工頻整流單元和功率因數(shù)校正單元得到的直流電壓逆變成高頻交流電壓，供發(fā)射線圈單元使用。逆變單元的拓?fù)淇梢圆捎肊類放大器或雙E類放大器，也可以采用全橋逆變電路。在本發(fā)明中，逆變后的電壓頻率在20KHZ至500KHZ之間，逆變電路的輸出由所屬第一控制單元控制。阻抗變換單元為電感和電容組成的T型網(wǎng)絡(luò)，所述T型網(wǎng)絡(luò)中包括串聯(lián)連接的兩個(gè)電感，感抗分別為Xsi和Xs2，一個(gè)連接在兩電感之間的并聯(lián)電容，容抗為xP，通過調(diào)節(jié)感抗Xsi, Xs2,以及容抗XP，可以改變逆變單元輸出側(cè)連接電路的等效阻抗，在輸出功率能滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，本裝置的傳輸效率達(dá)到最大。以下說明T型網(wǎng)絡(luò)電感電容參 數(shù)的設(shè)計(jì)方法。加入阻抗變換單元前，逆變器輸出側(cè)連接電路的等效阻抗為\ = RL+jXL,公式中&和\分別為等效阻抗和電抗，j為虛數(shù)單位；加入T型阻抗變換單元后，逆變單元輸出側(cè)所連接電路等效阻抗為z； =JXsi - l J{X; + = Riltl + JXeq,以上公式中，Req 和 Xeq 為經(jīng)阻抗變
kL +JKaL +^S2 ~ap)
換后等效負(fù)載電阻和電抗的大?。回?fù)載能得到的功率滿足P =} +j(xs+X )]2^，由于該公式中Us為輸入
電壓的模值，Rs和Xs分別為逆變單元輸出阻抗的電阻和電抗值，P為設(shè)計(jì)的輸出功率，未知參數(shù)只有R6q和X6q，可以通過調(diào)節(jié)Xsi、XS2、Xp得到一組R6q和X6q的對(duì)應(yīng)值能滿足功率輸出要求；
Req
tool ] 取這組對(duì)應(yīng)值中Rai最大的一組參數(shù)即可滿足輸出效率n=R +qRs最大，此時(shí)根
據(jù)所得的Rpq和X6q和所述阻抗變換單元的品質(zhì)因數(shù)要求選擇一組XS1、XS2、Xp的值為Xslm、X 、根據(jù)逆變器輸出電壓的頻率，求出此時(shí)對(duì)應(yīng)的電感電容大小。所述的發(fā)射線圈單元埋設(shè)于地下或者安裝在地面上，所述的接收線圈單元固定于電動(dòng)汽車的底部。所述的發(fā)射線圈單元由發(fā)射線圈和發(fā)射端放大線圈構(gòu)成，發(fā)射線圈和發(fā)射端放大線圈的半徑大小相同，平行放置，中心位于同一軸線上，從空間位置看，發(fā)射端放大線圈位于發(fā)射線圈之上，兩線圈之間的空隙小于10mm。所述的接收線圈單元由接收端放大線圈和接收線圈構(gòu)成，兩個(gè)線圈大小相同，平行放置，中心位于同一軸線上，從空間位置看，接收線圈位于接收端放大線圈之上，使得所述的發(fā)射端放大線圈和接收端放大線圈相鄰。所述發(fā)射線圈、發(fā)射端放大線圈、接收端放大線圈和接收線圈四個(gè)線圈均并聯(lián)有可變的諧振補(bǔ)償電容，使發(fā)射端線圈和接收端線圈工作于固有諧振點(diǎn)或者接近于固有諧振點(diǎn)時(shí)，發(fā)射線圈單元和接收線圈單元傳輸距離為100mm-500mmo發(fā)射線圈單元向接收線圈單元傳輸能量時(shí),發(fā)射線圈單元的中心軸線與接收線圈的中心軸線并不需要嚴(yán)格對(duì)齊，當(dāng)兩中心軸線的距離不超過發(fā)射線圈的半徑時(shí)，發(fā)射線圈單元向接收線圈單元傳輸能量的最大傳輸功率和效率均能滿足電動(dòng)汽車的充電需求，但兩中心軸線距離越近，所述電動(dòng)汽車無線充電裝置的最大傳輸功率越大，效率越高。所述的負(fù)載補(bǔ)償單元為LC串聯(lián)結(jié)構(gòu)，能夠使高頻整流濾波的輸入電流連續(xù)，降低接收端變流裝置對(duì)無線能量傳輸環(huán)節(jié)的影響，保證發(fā)射單元和接收單元能量傳輸連續(xù)。為了使LC上的電壓盡量小，保證輸出到負(fù)載上的電壓足夠大，所述LC在接收線圈輸出基波電壓頻率下處于諧振狀態(tài)。所述的高頻整流濾波單元為二極管全橋整流電路，它將接收線圈單元輸出的高頻電壓整流為直流電壓。在加入了負(fù)載補(bǔ)償單元后，高頻整流濾波單元在一個(gè)輸入電壓周期內(nèi)，每個(gè)二極管有正向電流流過的 時(shí)間為電壓周期的50%。所述的DC-DC變換單元是為了將本發(fā)明的輸出電壓轉(zhuǎn)換為可供電池系統(tǒng)充電的合適電壓值，DC-DC變換單元與第二控制單元和電池系統(tǒng)形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以根據(jù)電池狀態(tài)和充電方式的不同來控制DC-DC變換的輸出。所述第一通信單元和第二通信單元為無線通信模塊，相互以全雙工或半雙工的方式進(jìn)行無線通信。通信內(nèi)容包括所述電動(dòng)汽車無線充電裝置的輸入電壓，輸入電流，輸出電壓，輸出電流，發(fā)射線圈、發(fā)射端放大線圈、接收端放大線圈、接收線圈并聯(lián)的諧振補(bǔ)償電容的電壓和電流等信息。所述的第一控制單元和第二控制單元為發(fā)送端逆變單元和接收端DC-DC變換單元的控制電路，分別控制逆變單元和DC-DC變換單元，其控制依據(jù)為所述的第一通信單元和第二通信單元無線通信所得到的信息，并根據(jù)這些信息來協(xié)調(diào)第一控制單元和第二控制單元同步工作，使無線充電裝置的輸出電壓電流滿足電池系統(tǒng)的充電需求。與現(xiàn)有的無線充電技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明傳輸功率大，傳輸效率高。2.與現(xiàn)有基于磁感應(yīng)耦合原理的無線充電裝置相比，本發(fā)明大大增大了無線傳輸?shù)木嚯x，達(dá)到100mm-500mm，傳輸?shù)墓β屎托室脖痊F(xiàn)有的基于磁感應(yīng)耦合原理的無線充裝
置高很多。3.與現(xiàn)有的基于磁耦合諧振原理的無線充電裝置相比，本發(fā)明將磁耦合諧振技術(shù)常用的數(shù)MHz甚至數(shù)十MHz的頻率降低到了 20KHZ-500KHZ，在這個(gè)頻率段，開關(guān)電源便于設(shè)計(jì)，效率高，大大降低了本發(fā)明的設(shè)計(jì)難度。4.通過控制逆變單元和DC-DC單元能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的靈活有效控制，可以滿足不同的充電需求。


圖I是本發(fā)明所示的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的使用示意圖；圖3是本發(fā)明的發(fā)射線圈單元和接收線圈單元的結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明的阻抗匹配單元電路原理圖；圖5a是本發(fā)明的負(fù)載補(bǔ)償單元電路原理圖；圖5b是不加負(fù)載補(bǔ)償單元時(shí)接收線圈輸出的電壓電流波形；圖5c是加上負(fù)載補(bǔ)償單元后接收線圈輸出的電壓電流波形。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)行進(jìn)一步說明本發(fā)明。本發(fā)明電動(dòng)汽車無線充電裝置包括與工頻電源相連的發(fā)射端和與電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)相連的接收端。所述發(fā)射端由工頻整流單元、功率因數(shù)校正單元、逆變單元、阻抗變換單元、發(fā)射線圈單元、第一通信單元和第一控制單元構(gòu)成。所述的工頻整流單元、功率因數(shù)校正單元、逆變單元、阻抗變換單元和發(fā)射線圈單元按照此順序串聯(lián)連接，第一通信單元和第一控制單元串聯(lián)連接，第一控制單元控制逆變單元的輸出。
所述的接收端由接收線圈單元、負(fù)載補(bǔ)償單元、高頻整流濾波單元、DC-DC變換單元、第二通信單元和第二控制單元構(gòu)成。接收線圈單元、負(fù)載補(bǔ)償單元、高頻整流濾波單元、DC-DC變換單元照此順序串聯(lián)連接，DC-DC變換單元輸出的電能供電池系統(tǒng)使用。第二通信單元和第二控制單元串聯(lián)連接，電池系統(tǒng)的反饋信號(hào)作為第二控制單元輸入，第二控制單元的輸出控制DC-DC變換單元。所述的電池系統(tǒng)的反饋信號(hào)包括電池的電流，電壓，溫度等信息。如圖I所示，本裝置的發(fā)射端由工頻整流單元、功率因數(shù)校正單元、逆變單元、阻抗變換單元、發(fā)射線圈單元、第一通信單元和第一控制單元構(gòu)成；本裝置的接收端由接收線圈單元、負(fù)載補(bǔ)償單元、高頻整流濾波單元、DC-DC變換單元、第二通信單元和第二控制單元構(gòu)成。所述的發(fā)射線圈單元與接收線圈單元進(jìn)行無線電力傳輸，所述的第一通信單元和第二通信單元進(jìn)行無線通信，發(fā)射端與接收端之間沒有電線的連接。如圖2所示，當(dāng)安裝有接收線圈的車輛停在安裝有所述發(fā)射端的地面上，使所述發(fā)射線圈單元和接收線圈單元中心軸線的距離不超過發(fā)射線圈的半徑，本發(fā)明能啟動(dòng)充電，發(fā)射線圈與接收線圈中心軸線距離越近，本發(fā)明所能提供的最大輸出功率越大，傳輸效率越高，所述的發(fā)射線圈單元與接收線圈單元距離可以相距100mm-500mm，這個(gè)距離段能適合大部分的車型充電。如圖3所示，按空間上從下向上依次為發(fā)射線圈，發(fā)射端放大線圈，接收端放大線圈和接收線圈，四個(gè)線圈上均并聯(lián)有可變的諧振補(bǔ)償電容Cl，C2，C3，C4 :發(fā)射線圈并聯(lián)有電容Cl，發(fā)射端放大線圈并聯(lián)C2，接收端放大線圈并聯(lián)電容C3，接收線圈并聯(lián)電容C4。發(fā)射線圈將所述的逆變單元輸出的電能轉(zhuǎn)化為磁場能量，并通過磁場耦合原理將能量傳遞至發(fā)射端放大線圈，發(fā)射端放大線圈利用其低阻抗的特性，將磁場放大并傳遞至接收端放大線圈，接收端放大線圈利用其低阻抗的特性，將接收到的磁場進(jìn)一步放大，并通過磁場耦合傳遞給接收線圈，接收線圈將磁場能量轉(zhuǎn)化為電能輸出至負(fù)載。發(fā)射線圈和發(fā)射端放大線圈利用各自的諧振補(bǔ)償電容，有效提高相互間的耦合程度，并將電能轉(zhuǎn)化為磁場能發(fā)射出去。接收端放大線圈和接收線圈利用各自的諧振補(bǔ)償電容，有效接收到的磁場能并轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)射線圈、發(fā)射端放大線圈、接收端放大線圈、接收線圈均起到了磁場放大作用，各自的放大倍數(shù)可以通過各個(gè)并聯(lián)諧振電容Cl，C2，C3，C4進(jìn)行調(diào)整，并聯(lián)諧振電容與線圈電感的固有諧振頻率與電源頻率越接近，線圈對(duì)磁場的放大倍數(shù)越高。線圈放大倍數(shù)提高將增加線圈的電流和并聯(lián)電容的電壓，給本發(fā)明的絕緣安全帶來威脅，為此提出了在滿足功率傳輸要求的前提下，通過降低各線圈的放大倍數(shù)，降低各線圈的電流和電壓?？梢愿鶕?jù)發(fā)射線圈與接收線圈的距離d，諧振補(bǔ)償電容的耐壓值來調(diào)節(jié)四個(gè)諧振補(bǔ)償電容，使本發(fā)明的最大傳輸功率，效率值，諧振補(bǔ)償電容Cl，C2, C3, C4上的電壓值達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如圖4所示為阻抗變換單元的電路原理圖，本單元采用兩個(gè)電感和一個(gè)電容構(gòu)成的T型阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，在加入阻抗變換單元前，從逆變器單元輸出側(cè)看負(fù)載的等效阻抗為A = ，加入阻抗變換單元后逆變器輸出側(cè)所連接的電路等效阻抗能變?yōu)?br> K=JXsl — ^-K+./(^. +^)J，其中分別為負(fù)載的等效電阻和等效電抗，XS1，XS2，
Rl +AxL +XS2 -Xp)
Xp分別為T型阻抗網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)電感的感抗和電容的容抗，等效負(fù)載的實(shí)部和虛部都能通過調(diào)節(jié)Xsi, xS2, Xp的大小來改變，以此改變本裝置的傳輸效率和最大傳輸功率， 調(diào)節(jié)阻抗匹配的原則是在負(fù)載能得到設(shè)計(jì)要求輸出功率P的前提下，傳輸效率能夠最大。逆變器的輸出阻抗Zs = Rs+jXs，從逆變器輸出端所連接電路的等效阻抗為Z' L =
Req+jxeq，則本裝置輸出的功率為P = [(i^+i )+j-(xs + x 唭中Us為輸入電壓的模
值，Rs和Xs分別為逆變單元輸出阻抗的電阻和電抗值，Req和Xeq分別為從逆變單元輸出側(cè)看入的負(fù)載等效電阻和電抗，其大小可以通過調(diào)節(jié)阻抗變換單元的參數(shù)改變，在輸出功率P
已知的情況下可以得到一組R6q和Xeq的關(guān)系曲線，要滿足本裝置傳輸效率n = RR:R只需
取滿足要求的最大R6q即可。如圖5a所示，高頻的交流電能需經(jīng)過高頻整流濾波單元變?yōu)橹绷麟妷汉蟛拍苁褂?，但?jīng)過高頻整流濾波單元會(huì)導(dǎo)致接收線圈單元電流斷續(xù)的現(xiàn)象，如圖5b所示，只有在輸出側(cè)電壓高于濾波電容上的電壓時(shí)，整流橋中才能流過電流，這就導(dǎo)致了輸出線圈流過電流的時(shí)間很短，而且流過電流的幅值很大，但發(fā)射線圈單元和接收線圈單元中只有在有電流時(shí)才能有支撐能量傳輸?shù)拇艌龃嬖?，接收線圈輸出的電流必須連續(xù)。為了達(dá)到這個(gè)目的，本裝置引入由電感和電容串聯(lián)的LC結(jié)構(gòu)作為負(fù)載補(bǔ)償單元，如圖5c所示，通過調(diào)節(jié)電感L和電容C的參數(shù)使高頻整流濾波單元中每個(gè)二極管有正向電流流過的時(shí)間均為高頻濾波單元輸入電壓周期的50%，輸入電流在整個(gè)電壓周期內(nèi)無斷流現(xiàn)象，發(fā)射線圈單元能量能連續(xù)傳輸給接收線圈，為了使電感L和電容C構(gòu)成的負(fù)載補(bǔ)償單元的引入不影響輸出電壓，調(diào)節(jié)電感L和電容C的值使負(fù)載補(bǔ)償單元在輸出線圈輸出的基波電壓頻率下處于諧振狀態(tài)，這樣負(fù)載補(bǔ)償單元上承受的電壓很小，負(fù)載能得到較大的電壓值。本發(fā)明中，輸出電壓電流的調(diào)節(jié)可以通過第一控制單元和第二控制單元實(shí)現(xiàn)，第二控制單元和DC-DC變換單元，電池系統(tǒng)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，控制DC-DC的輸出。此外，第二通信單元將電池系統(tǒng)的電壓，電流，溫度等信息傳遞給第一通信單元，根據(jù)這些信息控制逆變單元。通過兩個(gè)控制器的協(xié)調(diào)合作，能夠使本發(fā)明的輸出滿足電池系統(tǒng)的充電需求。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于所述的無線充電裝置包括連接在工頻電源的發(fā)射端和與電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)相連的接收端； 所述發(fā)射端由工頻整流單元、功率因數(shù)校正單元、逆變單元、阻抗變換單元、發(fā)射線圈單元、第一通信單元和第一控制單元構(gòu)成；所述的工頻整流單元、功率因數(shù)校正單元、逆變單元、阻抗變換單元和發(fā)射線圈單元按上述順序串聯(lián)連接；第一通信單元和第一控制單元串聯(lián)連接，第一控制單元的輸出控制逆變單元； 所述接收端由接收線圈單元、負(fù)載補(bǔ)償單元、高頻整流濾波單元、DC-DC變換單元、第二通信單元和第二控制單元構(gòu)成；接收線圈單元、高頻整流濾波單元、DC-DC變換單元按上述順序串聯(lián)連接；DC-DC變換單元的輸出連接電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)；第二通信單元和第二控制單元串聯(lián)連接，電池系統(tǒng)的反饋信號(hào)作為第二控制單元的輸入，第二控制單元的輸出控制DC-DC變換單元； 所述的發(fā)射線圈單元和接收線圈單元之間進(jìn)行無線電力傳輸； 第一通信單元和第二通信單元通過無線信號(hào)連接，進(jìn)行無線信號(hào)通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于所述的逆變單元為E類放大器電路或雙E類放大器電路或全橋逆變電路，逆變單元輸出的電壓頻率在20KHZ至500KHZ 之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于所述的阻抗變換單元為電感和電容組成的T型網(wǎng)絡(luò)；所述T型網(wǎng)絡(luò)中包括串聯(lián)連接的兩個(gè)電感，感抗分別為Xsi和Xs2，一個(gè)連接在兩電感之間的并聯(lián)電容，容抗為Xp;感抗xsl，Xs2,以及容抗Xp的取值分別為Xsim、夂《 和七《，使輸出功率能滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)傳輸效率能得到最大；所述的T型網(wǎng)絡(luò)電感電容參數(shù)的設(shè)計(jì)方法為 加入阻抗變換單元前，所述逆變單元輸出側(cè)連接電路的等效阻抗為\ = ，公式中&和\分別為等效阻抗和電抗；加入T型阻抗變換單元后，所述逆變單元輸出側(cè)連接電路的等效阻抗為 Zi = f P^R.L(tJ(X"+XsA = K + JXeq，以上公式中，Req和Xeq為經(jīng)阻抗變換后 Rl +~^p)逆變單元輸出側(cè)連接電路的等效阻抗和電抗的大?。?負(fù)載能得到的功率滿足J2K，(Ks + Keq) +^eq) 該公式中US為輸入電壓的模值，Rs和Xs分別為逆變單元輸出阻抗的電阻和電抗值，P為設(shè)計(jì)的輸出功率，通過調(diào)節(jié)XS1、XS2、XP得到一組Rm和Xm的對(duì)應(yīng)值能滿足功率輸出要求； 取這組對(duì)應(yīng)值中Req最大的一組參數(shù)即可滿足輸出效率= R R:r最大，此時(shí)根據(jù)所得的Req和Xeq和所述阻抗變換單元的品質(zhì)因數(shù)要求選擇一組XS1、Xs2> Xp的值為Xsim、&、\ ^根據(jù)逆變器輸出電壓的頻率，求出此時(shí)對(duì)應(yīng)的電感電容大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于，所述的發(fā)射線圈單元由發(fā)射線圈和發(fā)射端放大線圈兩個(gè)半徑相同的線圈構(gòu)成，發(fā)射線圈和發(fā)射端放大線圈的中心位于同一軸線上，發(fā)射線圈和發(fā)射端放大線圈之間距離小于10mm，所述的發(fā)射線圈單元埋設(shè)于地下或者放置在地面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于，所述的接收線圈單元由接收線圈和接收端放大線圈兩個(gè)半徑相同的線圈構(gòu)成，兩線圈的中心位于同一軸線上，接收線圈和接收端放大線圈之間距離小于10mm，所述的接收線圈單元固定于車的底盤上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于，所述的發(fā)射線圈、發(fā)射端放大線圈、接收端放大線圈、接收線圈四個(gè)線圈均并聯(lián)有可變的諧振補(bǔ)償電容，通過調(diào)節(jié)四個(gè)所述諧振補(bǔ)償電容的值能夠改變四個(gè)所述的的線圈對(duì)磁場的放大倍數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于，所述發(fā)射線圈單元和接收線圈單元傳輸無線電能的最佳頻率在20KHz至500KHz之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于所述的負(fù)載補(bǔ)償單元為電感和電容串聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述電感和電容在逆變器輸出電壓頻率下處于諧振狀態(tài)，所述負(fù)載 補(bǔ)償單元的電感電容參數(shù)取值能滿足在所述接收線圈單元輸出電壓的一個(gè)周期內(nèi)，所述的高頻整流濾波單元中每個(gè)二極管有正向電流流過的時(shí)間占整個(gè)周期的50%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于所述第一通信單元與第二通信單元通過無線信號(hào)通信的內(nèi)容至少包括所述電動(dòng)汽車無線充電裝置輸入的電壓、電流，輸出的電壓、電流，所述發(fā)射線圈、發(fā)射端放大線圈、接收端放大線圈、接收線圈四個(gè)線圈并聯(lián)的諧振補(bǔ)償電容兩端的電壓值，以此協(xié)調(diào)所述第一控制器與第二控制器工作，使無線充電裝置的輸出電壓電流滿足電池系統(tǒng)的充電需求。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車無線充電裝置，其特征在于所述的無線充電裝置工作時(shí)，裝設(shè)有所述接收端的車輛停在安裝有所述發(fā)射端的地面上，使所述發(fā)射線圈單元和接收線圈單元中心軸線的距離不超過發(fā)射線圈單元的半徑，發(fā)射單元與接收單元垂直距離在IOOmm至500mm之間。
全文摘要
一種電動(dòng)汽車無線充電裝置，包括與工頻電源相連的發(fā)射端和與電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)相連的接收端。所述發(fā)射端由工頻整流單元、功率因數(shù)校正單元、逆變單元、阻抗變換單元、發(fā)射線圈單元、第一通信單元和第一控制單元構(gòu)成；所述接收端由接收線圈單元、負(fù)載補(bǔ)償單元、高頻整流濾波單元、DC-DC變換單元、第二通信單元和第二控制單元構(gòu)成。所述的發(fā)射線圈單元和接收線圈單元通過相互耦合進(jìn)行無線能量傳輸，所述的第一通信單元和第二通信單元進(jìn)行通過無線方式進(jìn)行通信。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102969776SQ20121051053
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者廖承林, 王麗芳, 鄧凱, 李均鋒 申請人:中國科學(xué)院電工研究所