[發明專利]一種電動汽車無線充電裝置

有效

• 申請號: 201210510534.X
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN102969776A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 廖承林;王麗芳;鄧凱;李均鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J17/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及電動汽車無線充電領域，尤其涉及一種大功率、高效率的電動汽車無線充電設備。

背景技術

發展電動汽車無線充電技術意義重大，能徹底解決傳統接觸式充電易磨損，易觸電，多次插拔后可能造成電能傳輸不可靠等缺點。但電動汽車無線充電至少需要數KW的輸出功率，傳輸距離要求也較遠，這給電動汽車無線充電技術造成了很大的挑戰。

現有的無線充電產品普遍采用電磁感應方式進行電力傳輸，這類產品具有功率小，效率不高，傳輸距離近等特點，主要用于便攜式電子產品充電。這些特點導致了利用電磁感應原理的無線充電裝置很難應用于電動汽車充電。

2006年11月美國麻省理工學院(MIT)物理系助理教授Marin?Soljacic研究小組提出了磁耦合諧振技術，并于2007年6月進行了實驗驗證，相隔2.16m隔空將一只60W燈泡點亮，效率為40%。但60W的功率傳輸仍然遠遠不能滿足電動汽車充電KW級的功率需求，而且文章中所提到的10MHz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電源功率的設計帶來了困難。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足之處，提出一種輸出功率大，效率高，傳輸距離遠的電動汽車無線充電裝置，以解決現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，設計困難等缺點。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種電動汽車無線充電裝置，該電動汽車無線充電裝置包括與工頻電源相連的發射端和與電動汽車電池系統相連的接收端。

所述發射端由工頻整流單元、功率因數校正單元、逆變單元、阻抗變換單元、發射線圈單元、第一通信單元和第一控制單元構成。所述的工頻整流單元、功率因數校正單元、逆變單元、阻抗變換單元和發射線圈單元按照此順序串聯連接，第一通信單元和第一控制單元串聯連接，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、負載補償單元、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成。接收線圈單元、負載補償單元、高頻整流濾波單元、DC-DC變換單元照此順序串聯連接，DC-DC變換單元輸出的電能供電池系統使用。第二通信單元和第二控制單元串聯連接，電池系統的反饋信號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。所述的電池系統的反饋信號包括電池的電流，電壓，溫度等信息。

所述發射端中：

所述的工頻整流單元為二極管全橋整流。

所述的功率因數校正單元為功率因數校正單元，可以采用有源功率因數校正拓撲，也可以采用無源功率因數校正拓撲。

所述的逆變電路單元的作用是將經過工頻整流單元和功率因數校正單元得到的直流電壓逆變成高頻交流電壓，供發射線圈單元使用。逆變單元的拓撲可以采用E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型網絡，所述T型網絡中包括串聯連接的兩個電感，感抗分別為X_S1和X_S2，一個連接在兩電感之間的并聯電容，容抗為X_P，通過調節感抗X_S1，X_S2，以及容抗X_P，可以改變逆變單元輸出側連接電路的等效阻抗，在輸出功率能滿足設計要求的前提下，本裝置的傳輸效率達到最大。以下說明T型網絡電感電容參數的設計方法。

加入阻抗變換單元前，逆變器輸出側連接電路的等效阻抗為Z_L＝R_L+jX_L，公式中R_L和X_L分別為等效阻抗和電抗，j為虛數單位；加入T型阻抗變換單元后，逆變單元輸出側所連接電路等效阻抗為：