一種電動(dòng)汽車的無線充電電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，包括電動(dòng)汽車的車載電路與地下電路；其中地下電路包括高頻交流電源的產(chǎn)生電路、第一電容的下極板、第二電容的下極板和初次側(cè)第一諧振電路；第一電容的下極板、高頻交流電源的產(chǎn)生電路和第二電容的下極板依次連接；電動(dòng)汽車的車載電路包括第一電容的上極板、第二電容的上極板、第三電容、第二全橋式二極管整流電路、LC濾波電路、車載蓄電池和二次側(cè)第一諧振電路；二次側(cè)第一諧振電路并聯(lián)在車載蓄電池兩端利用電容的通高頻特性，利用電動(dòng)汽車的車載電路與地下電路形成一個(gè)充電回路，對(duì)車載蓄電池進(jìn)行充電。該發(fā)明電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，能取代部分場(chǎng)合的無線充電設(shè)備，一定程度上提高了無線充電的效率。
【專利說明】—種電動(dòng)汽車的無線充電電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車充電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電動(dòng)汽車的無線充電電路。

【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車(EV)是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。由于對(duì)環(huán)境影響相對(duì)傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好，但當(dāng)前技術(shù)尚不成熟，其中急需解決的問題之一是電動(dòng)汽車的充電問題，目前電動(dòng)汽車的充電樁也主要以有線形式進(jìn)行充電，為了使電動(dòng)汽車充電更加方便，不僅實(shí)現(xiàn)無線充電，甚至通過合理的布置，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)式充電，即充電時(shí)不一定要停止行駛。
[0003]因此，本發(fā)明通過巧妙的電容結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)，使電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)無線充電。
[0004]所謂電容，就是容納和釋放電荷的元件。電容主要應(yīng)用在以下幾種重要的場(chǎng)合中。電源電路:旁路、去耦、濾波和儲(chǔ)能的作用；信號(hào)處理電路:耦合和震蕩的作用。
[0005]電容在交流電路中的容抗與頻率的大小成反比，即頻率越小，容抗越大；反之，頻率越高，電容本身對(duì)電流的阻礙作用也就越小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，對(duì)車載蓄電池或車載電容電池進(jìn)行充電。
[0007]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0008]一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，其包括:電動(dòng)汽車的車載電路與地下電路；其中地下電路包括高頻交流電源的產(chǎn)生電路、第一電容的下極板、第二電容的下極板和初次側(cè)第一諧振電路；第一電容的下極板、高頻交流電源的產(chǎn)生電路和第二電容的下極板依次連接；電動(dòng)汽車的車載電路包括第一電容的上極板、第二電容的上極板、第三電容、第二全橋式二極管整流電路、LC濾波電路、車載蓄電池和二次側(cè)第一諧振電路；第一電容的上極板、第二全橋式二極管整流電路、第二電容的上極板依次連接；初次側(cè)第一諧振電路和二次側(cè)第一諧振電路耦合連接；第三電容、LC濾波電路以及車載蓄電池順次連接，第三電容的兩端并聯(lián)在第二全橋式二極管整流電路兩端，二次側(cè)第一諧振電路并聯(lián)在車載蓄電池兩端。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)化的，全橋可控高頻逆變電路的第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的門控極，均接有一路PWM波形，這四路PWM的波形兩兩相同，第一 IGBT和第四IGBT門控極所接入的PWM波形相同，第二 IGBT和第三IGBT門控極所接入的PWM波形相同；第一 IGBT的集電極、第三IGBT的集電極和第四電容的正端連接；第一 IGBT的發(fā)射極、第二IGBT的集電極連接；第三IGBT的集電極、第四IGBT的集電極連接；第二 IGBT的發(fā)射極、第四IGBT的發(fā)射極、第四電容的負(fù)端連接；從第二 IGBT的集電極和第四IGBT的集電極各引出一根線作為的高頻交流電源產(chǎn)生電路兩端；其中一端接第一電容的下極板，另一端接第二電容的下極板。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化的，初次側(cè)第一諧振電路包括并聯(lián)連接的第一耦合電感的初次側(cè)和第五電容；二次側(cè)第一諧振電路包括第一耦合電感的二次側(cè)，第五電容兩端的電壓為端子CD間電壓。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)化的，第二全橋式二極管整流電路的輸出經(jīng)LC濾波電路后，連接至車載蓄電池的兩端，二次側(cè)第一諧振電路并接在車載蓄電池上，用于車載蓄電池電壓的實(shí)時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)化的，高頻交流電源的產(chǎn)生電路包括第一全橋式二極管整流電路、第四電容、全橋可控高頻逆變電路、PWM控制電路及四路PWM驅(qū)動(dòng)電路；市電經(jīng)過第一全橋式二極管整流電路后，再經(jīng)第四電容的兩端得到直流電，第四電容兩端的電壓為端子AB間的電壓；該直流電經(jīng)過由四個(gè)IGBT開關(guān)管即第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT組成的全橋可控高頻逆變電路，得到高頻的交流電源；其中全橋可控高頻逆變電路中的第一IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的門控級(jí)，均分別接入到四路PWM驅(qū)動(dòng)電路的輸出端。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選的，PWM控制電路采用TMS320F2812芯片，四路PWM驅(qū)動(dòng)電路采用分立元件來組成，TMS320F2812芯片輸出的PWM波形串接四路PWM驅(qū)動(dòng)電路，該四路PWM驅(qū)動(dòng)電路的輸出分別連接第一 IGBT至第四IGBT的門控級(jí)。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的無線充電電路還包括AD轉(zhuǎn)換模塊電路，AD轉(zhuǎn)換模塊電路是由運(yùn)算放大器組成的兩個(gè)求和電路，將端子AB間電壓和端子CD間電壓轉(zhuǎn)換到(Γ3.3V，供PWM控制電路采樣。PWM控制電路對(duì)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換模塊電路轉(zhuǎn)換后的端子AB間電壓和端子CD間電壓進(jìn)行比例換算后，得到的數(shù)值來產(chǎn)生四路不同占空比的PWM波形。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)巧妙，用電容隔直通交、通高頻和阻低頻的特性，巧妙地將車載蓄電池的充電系統(tǒng)分割為兩個(gè)部分，通過兩個(gè)電容極板之間的電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)能量的傳輸。本發(fā)明基于電容通高頻原理，利用功率器件產(chǎn)生一個(gè)變頻電路，利用閉環(huán)控制，使得車載蓄電池或車載電容電池能夠穩(wěn)定高效快速地充電。提高了充電的安全性，便于維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有良好的市場(chǎng)前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是高頻交流電源產(chǎn)生電路的原理圖。
[0017]圖2是全橋式二極管整流電路及LC濾波電路的原理圖。
[0018]圖3是無線充電的系統(tǒng)連接圖。
[0019]圖4是無線充電的系統(tǒng)的仿真充電波形。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)不限于此，以下若有未特別詳細(xì)說明的過程，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
[0021]如圖1，作為實(shí)例，高頻交流電源的產(chǎn)生電路包括第一全橋式二極管整流電路、第四電容、全橋可控高頻逆變電路、PWM控制電路及四路PWM驅(qū)動(dòng)電路；市電經(jīng)過第一全橋式二極管整流電路后，在第四電容C4的兩端得到直流電，第四電容兩端的電壓為端子AB間的電壓；該電壓經(jīng)過由四個(gè)IGBT開關(guān)管第一 IGBTVT1、第二 IGBTVT2、第三IGBTVT3和第四IGBTVT4組成的全橋可控高頻逆變電路，得到高頻的交流電源Us ;其中全橋可控高頻逆變電路中的第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的門控級(jí)，均分別接入到四路PWM驅(qū)動(dòng)電路的輸出端。
[0022]PWM控制電路采用DSP芯片及外圍電路構(gòu)成，四路PWM驅(qū)動(dòng)電路采用分立元件來組成，DSP芯片輸出的PWM波形串接四路PWM驅(qū)動(dòng)電路，該四路PWM驅(qū)動(dòng)電路的輸出(PWMl、PWM2、PWM3和PWM4)分別連接第一 IGBT至第四IGBT的門控級(jí)。
[0023]全橋可控高頻逆變電路的第一 IGBT的集電極、第三IGBT的集電極和第四電容的正端連接；第一 IGBT的發(fā)射極、第二 IGBT的集電極連接；第三IGBT的集電極、第四IGBT的集電極連接；第二 IGBT的發(fā)射極、第四IGBT的發(fā)射極、第四電容的負(fù)端連接；從第二 IGBT的集電極和第四IGBT的集電極各引出一根線作為的高頻交流電源產(chǎn)生電路兩端；其中一端接第一電容的下極板N，另一端接第二電容的下極板Q。
[0024]初次側(cè)第一諧振電路由第一耦合電感的初次側(cè)Llp和第五電容C5并聯(lián)組成；第五電容兩端的電壓為端子CD間電壓。AD轉(zhuǎn)換模塊電路是由運(yùn)算放大器組成的兩個(gè)求和電路，將端子AB間電壓和端子CD間電壓轉(zhuǎn)換到O — 3.3V，供DSP控制電路的采樣。DSP控制電路對(duì)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換模塊電路轉(zhuǎn)換后的端子AB間電壓和端子CD間電壓進(jìn)行比例換算后，得到的數(shù)值來產(chǎn)生四路不同占空比的PWM波形。
[0025]如圖2，作為實(shí)例，第一電容的上極板M、第二電容的上極板P，一個(gè)全橋式二極管整流電路VDl至VD4依次連接；初次側(cè)第一諧振電路和二次側(cè)第一諧振電路耦合連接；第三電容C3，LC濾波電路以及車載蓄電池順次連接，第三電容的兩端并聯(lián)在第二全橋式二極管整流電路兩端。第二全橋式二極管整流電路的輸出經(jīng)LC濾波電路后，連接至車載蓄電池的兩端。二次側(cè)第一諧振電路由第一稱合電感的二次側(cè)和車載電池并聯(lián)組成。二次側(cè)第一諧振電路并接在車載蓄電池上，用于車載蓄電池電壓的實(shí)時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0026]圖3是無線充電的系統(tǒng)連接圖。高頻交流電源經(jīng)過第一電容和第二電容對(duì)電動(dòng)汽車充電電路進(jìn)行充電，設(shè)計(jì)的精妙之處在于第一電容Cl和第二電容C2貌合神離，第一電容的上極板M和第二電容的上極板P屬于電動(dòng)汽車的車載電路，第一電容的下極板N和第二電容的下極板Q屬于地下電路；第一稱合電感的初次側(cè)Lip、第五電容C5和第一稱合電感的二次側(cè)Lls三者對(duì)電動(dòng)汽車車載蓄電池的電壓實(shí)時(shí)檢測(cè)，由此實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的無線充電的設(shè)計(jì)。圖3中的第一耦合電感的初次側(cè)和第一耦合電感的二次側(cè)耦合連接，實(shí)現(xiàn)車載蓄電池電壓反饋。
[0027]圖4是無線充電的系統(tǒng)的仿真充電波形。將電動(dòng)汽車的車載蓄電池或電容電池等效為一個(gè)1000F的電容，對(duì)電容進(jìn)行充電。由仿真波形得出，系統(tǒng)充電的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，基本能夠達(dá)到蓄電池的充電要求，能夠快速地對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，其特征在于包括:電動(dòng)汽車的車載電路與地下電路；其中地下電路包括高頻交流電源(Us)的產(chǎn)生電路、第一電容(Cl)的下極板(N)、第二電容(C2)的下極板(Q)和初次側(cè)第一諧振電路；第一電容的下極板、高頻交流電源的產(chǎn)生電路和第二電容的下極板依次連接；電動(dòng)汽車的車載電路包括第一電容的上極板(M)、第二電容的上極板(P)、第三電容(C3)、第二全橋式二極管整流電路、LC濾波電路、車載蓄電池和二次側(cè)第一諧振電路；第一電容的上極板、第二全橋式二極管整流電路、第二電容的上極板依次連接；初次側(cè)第一諧振電路和二次側(cè)第一諧振電路耦合連接；第三電容、LC濾波電路以及車載蓄電池順次連接，第三電容的兩端并聯(lián)在第二全橋式二極管整流電路兩端，二次側(cè)第一諧振電路并聯(lián)在車載蓄電池兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，其特征在于，全橋可控高頻逆變電路的第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的門控極，均接有一路PWM波形，這四路PWM的波形兩兩相同，第一 IGBT和第四IGBT門控極所接入的PWM波形相同，第二IGBT和第三IGBT門控極所接入的PWM波形相同；第一 IGBT的集電極、第三IGBT的集電極和第四電容的正端連接；第一 IGBT的發(fā)射極、第二 IGBT的集電極連接；第三IGBT的集電極、第四IGBT的集電極連接；第二 IGBT的發(fā)射極、第四IGBT的發(fā)射極、第四電容的負(fù)端連接；從第二 IGBT的集電極和第四IGBT的集電極各引出一根線作為的高頻交流電源產(chǎn)生電路兩端；其中一端接第一電容的下極板，另一端接第二電容的下極板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，其特征在于，初次側(cè)第一諧振電路包括并聯(lián)連接的第一耦合電感的初次側(cè)(Llp)和第五電容(C5) ;二次側(cè)第一諧振電路包括第一耦合電感的二次側(cè)(Lls)，第五電容兩端的電壓為端子CD間電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效的電動(dòng)汽車充電電路，其特征在于，第二全橋式二極管整流電路的輸出經(jīng)LC濾波電路后，連接至車載蓄電池的兩端，二次側(cè)第一諧振電路并接在車載蓄電池上，用于車載蓄電池電壓的實(shí)時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，其特征在于，高頻交流電源的產(chǎn)生電路包括第一全橋式二極管整流電路、第四電容(C4)、全橋可控高頻逆變電路、PWM控制電路及四路PWM驅(qū)動(dòng)電路；市電經(jīng)過第一全橋式二極管整流電路后，再經(jīng)第四電容的兩端得到直流電，第四電容兩端的電壓為端子AB間的電壓；該直流電經(jīng)過由四個(gè)IGBT開關(guān)管即第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT組成的全橋可控高頻逆變電路，得到高頻的交流電源(Us);其中全橋可控高頻逆變電路中的第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的門控級(jí)，均分別接入到四路P麗驅(qū)動(dòng)電路的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，其特征在于，PWM控制電路采用TMS320F2812芯片，四路PWM驅(qū)動(dòng)電路采用分立元件來組成，TMS320F2812芯片輸出的PWM波形串接四路PWM驅(qū)動(dòng)電路，該四路PWM驅(qū)動(dòng)電路的輸出分別連接第一 IGBT至第四IGBT的門控級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，其特征在于，還包括AD轉(zhuǎn)換模塊電路，AD轉(zhuǎn)換模塊電路是由運(yùn)算放大器組成的兩個(gè)求和電路，將端子AB間電壓和端子⑶間電壓轉(zhuǎn)換到(Γ3.3V，供PWM控制電路采樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電動(dòng)汽車的無線充電電路，其特征在于，PWM控制電路對(duì)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換模塊電路轉(zhuǎn)換后的端子AB間電壓和端子CD間電壓進(jìn)行比例換算后，得到的數(shù)值 來產(chǎn)生四路不同占空比的PWM波形。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104201730SQ201410395369
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】康龍?jiān)? 黃志臻, 陶思念 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)