[發明專利]電動汽車三相無線充電系統及其充電方法

有效

• 申請號: 201210381720.8
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102856964A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 夏晨陽;伍小杰;賈娜;劉志遠;林俊杰;于月森;李森;李國瑞;左蘭
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J17/00;B60L11/18
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種無線電能傳輸系統及方法，具體地說，是一種電動汽車三相無線充電系統及其充電方法。

背景技術

現代城市汽車保有量的快速增加，不僅造成城市道路堵塞、產生大量噪聲，而且尾氣排放量的持續增加必將造成嚴重的溫室效應和大氣污染。隨著能源危機的日益加劇以及人類對居住環境要求的不斷提高，除了大力推進傳統汽車節能減排以外，發展噪聲小、零污染排放的電動汽車無疑是減輕汽車對城市大氣造成的污染具有積極的意義。

目前電動汽車充電主要有兩種充電方式，???????????????????????????????????????????????普通交流電直接充電模式：在這種充電模式下，充電時間長，充電效率低；快速直流電充電模式：在這種充電模式下，充電時間短，充電效率高，但充電負荷大，不適合多個汽車同時充電。雖然目前世界許多國家都投入了大量的資金用于大型高效電動汽車充電站的建設，但縱觀目前國內外電動汽車充電技術發展與充電站的建設，依然存在以下幾個方面的問題：電動汽車充電站充電時間較長，需浪費消費者大量時間；一個充電站同時充電汽車數量有限；戶外有線充電樁易受到侵害；建專用充電站占用大量用地等。

還有一種利用無線電能傳輸技術通過電磁感應耦合原理，實現了電能的近距離無線傳輸，基于該技術可實現電動汽車在家用車庫、公共停車位甚至街道邊等地點的方便靈活充電。而利用傳統的單相單原邊發射線圈無線電能傳輸系統對電動汽車實現無線充電，存在的一個明顯缺陷是：原邊磁能發射線圈產生的磁場不均衡，線圈中央位置磁場強度大，周邊磁場強度小。為保證電動車充電效率，安裝于電動汽車上的拾取線圈機構需要位于原邊磁能發射機構的絕對正上方。否則將造成能量的大量流失，不利于電池的高效充電。而為了高效充電，除需要電動汽車加裝昂貴的磁能發射機構定位裝置外，還需要汽車用戶具有較高的停車技術。

發明內容

本發明的目的就是針對傳統的單相單原邊發射線圈無線充電存在的電動汽車定位精度高、停車技術難的缺陷，提供一種電動汽車無線充電系統及其充電方法，既保證電動汽車在大范圍內的靈活停車，又實現電動汽車高效可靠的充電。

本發明的目的是這樣實現的：電動汽車充電包括無線充電系統和充電方法；無線充電系統由原邊供電裝置、副邊充電裝置和數字控制單元構成，原邊供電裝置安裝在地面下，數字控制單元的輸出端與原邊供電裝置連接，副邊充電裝置安裝在汽車上；

所述的原邊供電裝置包括：供電單元、原邊磁能發射陣列式線圈和原邊磁能發射陣列式線圈電流檢測單元；供電單元的輸出端與原邊磁能發射陣列式線圈連接，原邊磁能發射陣列式線圈上串聯連接有線圈電流檢測單元；?

所述的副邊充電裝置包括：副邊磁能拾取機構、車載充電器、車載電池和副邊諧振補償電路；副邊磁能拾取機構通過串聯的副邊諧振補償電路與車載充電器連接，車載充電器的輸出端與車載電池連接；

所述的數字控制單元的輸入端與原邊磁能發射陣列式線圈電流檢測單元的輸出端連接，數字控制單元的輸出端與分別與DC-DC變換電路和高頻逆變電路連接。

所述的供電單元包括輸入交流電源、整流濾波電路、DC-DC變換電路、高頻逆變電路和原邊諧振補償電路；交流電源、整流濾波電路、DC-DC變換電路和高頻逆變電路順序連接，高頻逆變電路的輸出端通過串聯的原邊諧振補償電路與原邊磁能發射陣列式線圈連接。

所述的原邊磁能發射陣列式線圈由3組，共3N個獨立的六邊形平面螺線管線圈在平面內呈矩陣陣列分布，構成大面積磁能供電區域；每個六邊形平面螺線管線圈都由單獨的供電單元供電；原邊磁能發射陣列式線圈中任意三個兩兩毗鄰的線圈由不同組的線圈（A_x、B_y、C_z）呈“品”字形分布混合組成；所有3N個平面螺線管線圈的繞線材料、粗細、電感、螺線管半徑、匝數等參數完全相同；所述的3組分別為A組、B組和C組，C組線圈的螺旋方向與A組線圈和B組線圈的螺旋方向相反；每組各有N個線圈，分別為A₁-A_n，B₁-B_n，C₁-C_n，共有3N個線圈。

所述的副邊磁能拾取機構是一個六邊形平面螺線管線圈，安裝在充電電動汽車底部，跟隨電動汽車在原邊矩陣陣列式線圈上方自由移動。

所述的車載充電器是一個寬電壓輸入開關電源充電器，電壓范圍為85VAC~264VAC，保證拾取電壓在規定范圍內波動時，車載電池的正常充電。