[發(fā)明專利]可共享充電樁的感應(yīng)式無線充電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710569967.5
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107528359B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何正友;寇志豪;陳陽;麥瑞坤
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J50/10
• 代理公司: 51245 成都盈信專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 張澎

本發(fā)明公開了一種可共享充電樁的感應(yīng)式無線充電系統(tǒng)，系統(tǒng)由發(fā)送部分和接收部分組成，可在接收部分設(shè)立恒流恒壓切換電路一和恒流恒壓切換電路二共同實現(xiàn)，其組成分別是：次級恒流補償電感和切換開關(guān)一串聯(lián)，且切換開關(guān)一的控制端與控制器一相連；所述的恒流恒壓切換電路二的組成是：次級恒壓補償電感和切換開關(guān)二并聯(lián)，且切換開關(guān)二的控制端與控制器一相連。本發(fā)明能輸出與負載無關(guān)的恒定電流和恒定電壓，適合于多充電系統(tǒng)共用一個逆變器，整個過程輸入阻抗均為純阻性，能避免無功功率的輸入，能提高系統(tǒng)效率，使得充電需求不同的設(shè)備可共享充電樁，提高充電樁的使用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可共享充電樁的感應(yīng)式無線充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

感應(yīng)式無線電能傳輸技術(shù)是一種利用磁場等軟介質(zhì)實現(xiàn)非接觸電能傳輸?shù)男滦凸╇娂夹g(shù)，其以供電靈活、安全、穩(wěn)定性高及環(huán)境親和力強等優(yōu)點廣泛運用于醫(yī)療、消費電子產(chǎn)品、水下供電、電動車充電和軌道交通等領(lǐng)域。其中，運用感應(yīng)式無線電能傳輸技術(shù)對電池進行無線充電，避免了傳統(tǒng)插拔系統(tǒng)存在的接觸火花和插頭老化等弊端，發(fā)展前途巨大。

為了實現(xiàn)電池安全充電，延長電池的使用壽命和充放電次數(shù)，通常主要包括恒流和恒壓兩個充電階段。即在充電初期采用恒流模式，電池電壓迅速增加；當電池電壓達到充電設(shè)定電壓時，采用恒壓模式充電，充電電流逐漸減小直至達到充電截止電流，充電完成。也即對電池進行充電的感應(yīng)式無線充電系統(tǒng)應(yīng)能提供恒定的電流和電壓。

當前市場上存在著多種規(guī)格的充電電池，其充電電流和電壓的要求也往往不盡相同，因此，常常只能使用唯一匹配的充電樁為其進行一對一感應(yīng)式無線充電，充電樁使用率很低，十分不方便，成本也較高。

現(xiàn)有的無線充電系統(tǒng)的主要構(gòu)成及工作過程為：工頻交流電經(jīng)過整流成為直流，經(jīng)過逆變器后直流電逆變成高頻交流電，高頻交變電流注入初級線圈，產(chǎn)生高頻交變磁場；次級線圈在初級線圈產(chǎn)生的高頻磁場中感應(yīng)出感應(yīng)電動勢，該感應(yīng)電動勢通過高頻整流后向負載提供電能。由于負載(電池)的等效阻抗是變動的，所以在一定輸入電壓下系統(tǒng)難以輸出負載所需的恒定電流或電壓。為解決該問題，通常的方法有兩種：一、在電路系統(tǒng)中引入閉環(huán)負反饋控制，如在逆變器前加入控制器調(diào)節(jié)輸入電壓或者采用移相控制，或者在次級線圈整流后加入DC-DC變換器；其缺陷是，增加了控制成本和復(fù)雜性，降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。二、采用變頻控制，系統(tǒng)工作在兩個不同頻率點實現(xiàn)恒流和恒壓輸出，但是該方法會出現(xiàn)頻率分叉現(xiàn)象，造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是使感應(yīng)式無線充電系統(tǒng)既能輸出恒流也能輸出恒壓，適用于對電池進行充電，特別是單個電源下多負載的充電，如對多輛電動車同時充電；且其控制方便、系統(tǒng)工作穩(wěn)定，輸入無功幾乎為零；僅通過改變次級參數(shù)即可配置輸出不同需求的電壓和電流，使得需要不同充電電流和電壓的電池共享充電樁，提高充電樁的利用率。

本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種可共享充電樁的感應(yīng)式無線充電系統(tǒng)，由發(fā)送部分和接收部分組成，高頻逆變器H的輸入端連接直流電源E，高頻逆變器H的輸出端串聯(lián)初級補償電容C_P后接入初級線圈L_P構(gòu)成所述發(fā)送部分；所述接收部分的構(gòu)成為：次級線圈L_S、次級補償器一P_e1、次級補償器二P_e2、次級補償電容二C_S3、恒流恒壓切換電路二Q₂、整流濾波電路D依次連接；次級補償電容一C_S1連接于次級補償器一P_e1與次級補償器二 P_e2連接點和次級線圈L_S與整流濾波電路D連接點之間；整流濾波電路D輸出端連接電池負載Z。所述的次級補償器二P_e2與次級補償電容二C_S3連接點和次級補償電容一C_S1與整流濾波電路D連接點之間連接有恒流恒壓切換電路一 Q₁、所述的次級補償電容二C_S3與整流濾波電路D之間串接有恒流恒壓切換電路二Q₂。