五二極管、第六二極管、第七二極管和第八二極管均反并聯(lián)在第五IGBT開(kāi)關(guān)管、第六IGBT開(kāi)關(guān)管、第七IGBT開(kāi)關(guān)管和第八IGBT開(kāi)關(guān)管的兩端；從第五IGBT開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極和第六IGBT開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極各引出一根線(xiàn)作為電子電容電路的兩端。
[0028]PWM控制電路采用DSP芯片及外圍電路構(gòu)成，八路PWM驅(qū)動(dòng)電路采用分立元件來(lái)組成，DSP芯片輸出的PWM波形串接八路PWM驅(qū)動(dòng)電路，該八路PWM驅(qū)動(dòng)電路的輸出PWM1、PWM2.PWM3和PWM4分別連接第一 IGBT至第四IGBT的門(mén)控級(jí)。
[0029]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(xiàn)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。
[0030]電子電容電路與第一電容的下極板和第二電容的下極板并聯(lián)，其基本工作原理為:第五IGBT和第八IGBT的門(mén)控極所接入的PWM波形相同，第六IGBT和第七IGBT的門(mén)控極所接入的PWM波形相同，第五IGBT和第七IGBT的門(mén)控極所接入的PWM波形互補(bǔ)，第六IGBT和第八IGBT的門(mén)控極所接入的PWM波形互補(bǔ)；假設(shè)首先第六IGBT與第七IGBT的門(mén)控極有觸發(fā)信號(hào)，第二電容兩端的電壓為0，第五二極管與第六IGBT、第七IGBT與第八二極管導(dǎo)通，電子電容電路運(yùn)行于并行旁路模式；經(jīng)過(guò)一個(gè)移相角后第五IGBT與第八IGBT的門(mén)控極接入觸發(fā)信號(hào)，第五二極管與第八二極管導(dǎo)通，電子電容電路運(yùn)行于充電模式；當(dāng)?shù)诙娙輧啥说碾妷哼_(dá)到最大時(shí)，電流流向改變，第五IGBT與第八IGBT導(dǎo)通，電子電容電路運(yùn)行于放電模式；當(dāng)?shù)诙娙輧啥穗妷夯謴?fù)為O時(shí)，第六二極管與第五IGBT、第八IGBT與第七二極管導(dǎo)通，電子電容電路再次運(yùn)行于并行旁路模式；經(jīng)過(guò)相同的移相角后，電子電容電路兩端電壓方向改變，電子電容電路循環(huán)上述旁路一充電一放電一旁路的工作過(guò)程，通過(guò)調(diào)整移相角的大小，達(dá)到使電子電容電路等效為可變電容并改變第二全橋式二極管整流電路的輸入電壓的目的。等效電容值與第二電容以及移相角均成正相關(guān)；
[0031]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間電壓轉(zhuǎn)換到0—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間電壓進(jìn)行比例換算后(可參照現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn))，產(chǎn)生全橋可控高頻逆變電路所需的PWMUPWM2、PWM3和PWM4四路PWM波形；DSP控制電路還根據(jù)蓄電池電壓信號(hào)產(chǎn)生PWM5、PWM6、PWM7和PWM8四路占空比均為50%的PWM波形，通過(guò)調(diào)整第五至第八IGBT的觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)刻改變移相角，從而改變電子電容電路兩端的電壓。
[0032]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；第三電容C3，LC濾波電路以及車(chē)載蓄電池順次連接，第三電容的兩端并聯(lián)在第二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(chē)載蓄電池的兩端。蓄電池電量反饋無(wú)線(xiàn)通信模塊連接在車(chē)載蓄電池上，用于車(chē)載蓄電池電壓的實(shí)時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0033]圖3是無(wú)線(xiàn)充電的系統(tǒng)連接圖。高頻交流電源經(jīng)過(guò)第一電容和第二電容對(duì)電動(dòng)汽車(chē)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(chē)的車(chē)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；蓄電池電量反饋無(wú)線(xiàn)通信模塊對(duì)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載蓄電池的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將電壓信號(hào)傳遞至地下DSP控制芯片，芯片中的控制程序可根據(jù)電壓信號(hào)判斷蓄電池處于哪個(gè)充電階段，當(dāng)蓄電池電壓小于最大值的90%左右時(shí)，蓄電池處于恒流充電階段，端電壓需要平滑上升，控制程序減小電子電容電路的移相角。移相角的范圍是O— 40°，當(dāng)移相角為40°時(shí)，等效容抗最??；隨著移相角的減小，等效容抗增大，使得蓄電池端電壓上升；當(dāng)移相角為O時(shí)，等效容抗與第五電容的容抗值相等。當(dāng)蓄電池電壓超過(guò)最大值的90%時(shí)，蓄電池處于恒壓充電階段，蓄電池兩端電壓基本保持不變。
[0034]圖4是蓄電池室溫下充電的電壓電流波形圖(虛線(xiàn)為電流波形)。在低電量階段采用恒流充電提高充電速度；在達(dá)到一定電量后采用恒壓充電延長(zhǎng)電池壽命；通過(guò)閉環(huán)控制調(diào)整電子電容電路的等效電容值以實(shí)現(xiàn)此充電過(guò)程。
[0035]圖5從上至下分別是第五和第八IGBT、第六和第七IGBT的PWM觸發(fā)信號(hào)波形圖以及電子電容電路兩端的電壓波形圖。兩路移相方波完全互補(bǔ)，分別控制半個(gè)周期，電子電容電路兩端的電壓維持在一個(gè)穩(wěn)定的電壓范圍內(nèi)，不斷地對(duì)內(nèi)部的第五電容進(jìn)行充放電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)充電電路，其特征在于包括電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)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)和電子電容電路；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；電子電容電路的兩端分別與第一電容的下極板和第二電容的下極板并聯(lián)；電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)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)、第二橋式二極管整流電路、LC濾波電路、車(chē)載蓄電池和蓄電池電量反饋無(wú)線(xiàn)通信模塊；第一電容的上極板、第二橋式二極管整流電路、第二電容的上極板依次連接；第三電容，LC濾波電路以及車(chē)載蓄電池順次連接，第三電容的兩端并聯(lián)在第二橋式二極管整流電路兩端，蓄電池電量反饋無(wú)線(xiàn)通信模塊連接在車(chē)載蓄電池上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)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(guò)第一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(guò)由四個(gè)IGBT開(kāi)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(mén)控級(jí)，均分別接入到四路PWM驅(qū)動(dòng)電路的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)充電電路，其特征在于，PWM控制電路采用TMS320F2812芯片及外圍電路構(gòu)成，八路PWM驅(qū)動(dòng)電路采用分立元件來(lái)組成，TMS320F2812芯片輸出的PWM波形串接八路PWM驅(qū)動(dòng)電路，該八路PWM驅(qū)動(dòng)電路的其中四路輸出PWM1、PWM2、PWM3和PWM4分別連接第一 IGBT至第四IGBT的門(mén)控級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)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(mén)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(mén)控極所接入的PWM波形相同，第二IGBT和第三IGBT門(mén)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(xiàn)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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)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(chē)載蓄電池的兩端，蓄電池電量反饋無(wú)線(xiàn)通信模塊連接在車(chē)載蓄電池上，接收電壓信號(hào)并將其傳輸至地下的DSP控制芯片，用于車(chē)載蓄電池電壓的實(shí)時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)充電電路，其特征在于，電子電容電路包括第五IGBT開(kāi)關(guān)管(VT5)、第六IGBT開(kāi)關(guān)管(VT6)、第七IGBT開(kāi)關(guān)管(VT7)、第八IGBT開(kāi)關(guān)管(VT8)、第五二極管(VD5)、第六二極管(VD6)、第七二極管(VD7)、第八二極管(VD8)和第六電容(C6);八路PWM驅(qū)動(dòng)電路的其中四路輸出PWM5、PWM6、PWM7和PWM8分別接入第五IGBT開(kāi)關(guān)管、第六IGBT開(kāi)關(guān)管、第七IGBT開(kāi)關(guān)管和第八IGBT開(kāi)關(guān)管的門(mén)控極，這四路PWM輸出波形兩兩相同，第五IGBT開(kāi)關(guān)管和第八IGBT開(kāi)關(guān)管的門(mén)控極所接入的PWM波形相同，第六IGBT開(kāi)關(guān)管和第七IGBT開(kāi)關(guān)管的門(mén)控極所接入的PWM波形相同，第五IGBT和第七IGBT的門(mén)控極所接入的PWM波形互補(bǔ)，第六IGBT和第八IGBT的門(mén)控極所接入的PWM波形互補(bǔ)；第五IGBT開(kāi)關(guān)管的集電極、第六IGBT開(kāi)關(guān)管的集電極和第六電容的正端連接；第五IGBT開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極和第七IGBT開(kāi)關(guān)管的集電極極接；第七IGBT開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極、第八IGBT開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極和第六電容的負(fù)端連接；第八IGBT開(kāi)關(guān)管的集電極和第六IGBT開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極連接；第五二極管、第六二極管、第七二極管和第八二極管均反并聯(lián)在第五IGBT開(kāi)關(guān)管、第六IGBT開(kāi)關(guān)管、第七IGBT開(kāi)關(guān)管和第八IGBT開(kāi)關(guān)管的兩端；從第五IGBT開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極和第六IGBT開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極各引出一根線(xiàn)作為電子電容電路的兩端。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)充電電路，包括電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)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電子電容電路；電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)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、第二橋式二極管整流電路、LC濾波電路、車(chē)載蓄電池和蓄電池電量反饋無(wú)線(xiàn)通信模塊。本實(shí)用新型使得車(chē)載蓄電池或車(chē)載電容電池能夠穩(wěn)定、高效、快速地充電；具有充電安全性高、便于維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有良好的市場(chǎng)前景。
【IPC分類(lèi)】H02J17-00, H02J7-10
【公開(kāi)號(hào)】CN204290454
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420649970
【發(fā)明人】康龍?jiān)? 陳凌宇, 黃志臻
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年10月31日