[發明專利]電動汽車非接觸性充電系統

無效

• 申請號: 201210437405.2
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102916476A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李翠
• 申請（專利權）人: 沈陽創達技術交易市場有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術領域

本發明屬于電磁感應技術領域，特別涉及一種電動車非接觸充電系統。

背景技術

隨著經濟的快速發展，汽車已成為人民出行必不可少的工具，但汽車尾氣的排放對空氣造成很大污染，影響人們的生活質量。電動汽車是以自載電池為電源，依靠大功率電動機提供動力的新型交通工具，具有清潔無污染、噪聲低、動力源多樣化、能量轉換效率高、結構簡單、使用維修方便等優點，在環保和節能上具有不可比擬的優勢，被稱為“21世紀的綠色環保汽車”。由于受接觸式充電系統應用不便及存在安全隱患的限制，電動汽車還不能廣泛應用，所以研究非接觸性充電系統具有很大的現實意義。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種基于電磁感應原理非接觸電能傳輸技術。綜合利用現代電力電子能量變換技術、磁場耦合技術、大功率高頻變換技術，借助現代控制理論和方法，實現電能從靜止電網向存在一定距離或移動設備的非接觸供電，實現了移動設備靈活、安全、高效的供電問題，從而消除了接觸性充電系統存在的安全隱患。

本發明的技術方案是這樣實現的：包括整流濾波電路、高頻逆變電路、高頻交變磁場、功率變換電路和超級電容器組；利用電磁感應原理通過非接觸的耦合方式進行能量傳遞的充電方式。交流電經過整流濾波電路之后通過高頻逆變電路經高頻交變磁場轉換成高頻交流電，通過功率變換電路的耦合線圈把交流電由感應耦合線圈初級耦合到次級，經過整流濾波后變換為直流，再經過DC-DC變換后為超級電容器組充電。非接觸充電方式，即利用電磁感應原理通過非接觸的耦合方式進行能量傳遞的充電方式。交流電經過整流濾波之后通過諧振逆變器單元轉換成高頻交流電，然后通過耦合線圈把交流電由感應耦合線圈初級耦合到次級，經過整流濾波后變換為直流，再經過DC-DC變換后為超級電容器組充電。

本發明的優點：非接觸電能傳輸技術與傳統的電源供電技術相比最大的優勢就是能夠實現電能的非接觸傳遞，而實現這一過程主要是通過原邊線圈中的高頻交流電流向副邊通過空氣隙輻射電磁波的形式實現的，可等效地看成一種松耦合變壓器，原邊線圈與副邊拾取機構有較大的空氣磁路，這也是與傳統變壓器之間的區別。根據磁路的奧姆定律和安培環路定律，考慮到空氣的磁阻遠大于磁芯的磁阻，因此磁路的磁動勢降主要分布在空氣磁路上，隨著空氣磁路磁阻的增加，就需要在原邊線圈中產生較大的激勵電流，而激勵電流的增大一方面會增大電磁機構的體積和質量，另一方面會降低電磁能量傳輸機構的傳輸效率。為了提高系統的電能傳輸效率，減小器件的體積，提高功率密度，就需要在電磁能量傳輸機構的原邊線圈中通過高頻電流，通過高頻化來提高整個系統的功率密度，減小器件體積，提高電能傳輸效率。因此需要在原邊回路加入整流及高頻逆變環節，提高電磁能量傳輸機構的原邊線圈電流頻率，達到減小系統體積、提高系統的傳輸功率密度和效率的目的。

附圖說明

圖1為本發明結構框圖；

圖2采用無線通訊的非接觸感應能量傳輸系統。

具體實施方式

本發明的詳細結構結合實施例加以說明。

該充電系統如圖1所示，統由工頻市電供電，經整流濾波和高頻逆變電路后在原邊線圈中產生高頻交流電流，從而在原邊線圈周圍產生高頻交變的磁場。副邊線圈與原邊線圈通過空間磁場耦合獲得能量，然后經過功率變換電路為用電設備供電，完成了整個非接觸電能傳輸過程。通常非接觸電能傳輸系統的原邊回路一組線圈可為多個拾取線圈供電，實現了為多個負載的同時供電。

非接觸電能傳輸系統的原邊回路通過高頻逆變實現電能與磁場能量的轉換，主要由整流濾波電路、高頻逆變電路和原邊線圈組成。整流濾波電路主要是將工頻交流電流轉換為平穩的直流電壓提供給后面的高頻逆變部分；高頻逆變電路將整流濾波后的直流電壓變換為高頻交流電提供給原邊線圈，以便在原邊線圈周圍產生高頻交變的磁場。其逆變器可選擇采用橋式諧振逆變器，能量注入型諧振逆變器和自激振蕩式諧振逆變等。副邊回路實現將拾取線圈中的感應電動勢轉化為負載需要的供電電壓，主要由電能拾取機構和DC-DC功率變換電路組成。電能拾取機構是原邊回路與副邊回路實現能量傳遞的橋梁，電能拾取機構利用電磁感應原理，把原邊產生的交變磁場能轉換為電能，并提供給其后的功率變換電路，它的狀態決定著整個系統的性能；功率變換電路是使副邊電路能夠適應負載的動態變化，保證能在各種情況下向負載提供穩定和高效的能量供應。

該發明專利采用單級的方案如圖2所示，利用無線通訊的方法使原邊和副邊保持通訊，實時原副邊的閉環控制。當輸出電壓增大或減小時，及時的通過無線通訊反饋到原邊，然后通過改變開關頻率的方式改變輸出電壓以保持輸出電壓的穩定。