[發明專利]一種無線充電移動導軌裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201711138424.4
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107785973A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 劉貴云;蔣文俊;李致富;趙志甲;藍雪婧;馬鴿
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J50/12;H02J50/70
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 劉巧霞,裘暉

技術領域

本發明涉及無線充電研究領域，特別涉及一種無線充電移動導軌裝置及其控制方法。

背景技術

隨著化石能源的日益緊張和短缺，以及日益惡化的生態環境，尋找生態環保、便捷可再生資源成為了人類社會生活中亟待解決的重大問題。其中，電動導軌式汽車成為各國研究和發展的熱點。電動導軌汽車技術中無線充電技術一直是各大研究機構研究的關鍵，其中無線充電技術包括非接觸式無線電能傳輸技術、磁諧振無線電電能傳輸技術以及電容耦合無線電能耦合技術等，另外無線電能傳輸技術還可以利用微波、激光以及震動等技術。

非接觸式無線電能傳輸技術是現今最成熟和應用比較廣的無線電能傳輸技術之一，目前實現非接觸電能傳輸的基本原理主要包括電磁感應型(electromagnetic induction type)、無線電接收型(radio reception type)、共振型(resonance type)。電磁感應型非接觸電能傳輸的原理主要是原級側線圈和次級側線圈在原級側線圈中施加高頻交流電流來產生相應的交變電流生成交變磁場，以交變電磁場作為傳輸媒介在次級側線圈感應出電動勢。在次級側生成的感應交變電流經過整流濾波穩壓，從而實現無線電能傳輸。

非接觸式電能傳輸技術應用了諧振變換技術、軟開關切換技術，借助現代控制理論和方法，實現了電能從靜止電源設備向移動設備的非接觸傳遞。相比傳統的導線接觸式電能傳輸，非接觸電能傳輸有一些無可比擬的優勢。它可以工作于其他不方便物理接觸的電能傳輸領域。另外，相比于傳統的接插式接觸，非接觸電能傳輸不會產生污染物，并且由于不會產生拔插插座時的強烈電涌也不會有漏電等安全問題。目前，該技術已受到了國內外科研機構的廣泛關注，國內的許多科研機構已開始此項技術的研究，據此研制的設備也已在多個領域投入使用，與此同時國外相關研究機構對該技術進行研究和產品化的功率級別也已經從幾個千瓦發展到幾百個千瓦。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種無線充電移動導軌裝置，該裝置具有電能傳輸效率高的優點，尤其是在次級繞組線圈與原級繞組線圈在發生側移時仍能保持較高的電能傳輸效率。

本發明的另一目的在于提供一種基于上述無線充電移動導軌裝置的控制方法。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：一種無線充電移動導軌裝置，包括供電模塊、受電模塊和信號控制模塊，其中供電模塊包括依次相連的直流電壓源、逆變電路、用于利用產生的相應交變電流和交變磁場進行電能無線傳輸的耦合機構，受電模塊包括整流電路、DC-DC濾波電路以及負載和儲能電源；耦合機構包括原級繞組線圈電路和并聯的兩個次級繞組線圈電路，原級繞組線圈電路由若干個RLC串聯諧振電路構成，與供電模塊中的逆變電路相連，并聯的兩個次級繞組線圈電路是由兩個RLC諧振回路并聯構成，次級繞組線圈電路與受電模塊中的整流電路相連；信號控制模塊包括采集電路和比較器電路，采集電路采集受電模塊中的交變電流信息并傳送到比較器電路，比較器電路用于生成控制逆變電路動作的控制信號。

本發明耦合機構中原級繞組線圈電路和次級繞組線圈電路均采用RLC諧振網絡電路，在工作時，開關承受的反壓很小，對逆變電路中開關切換有較好的保護作用。同時，本發明中通過設置信號控制模塊，可建立一反饋機制，可自適應的切換實現原級繞組線圈連續不斷與次級繞組線圈進行電磁耦合能量傳輸，從而實現原次級繞組發生側移偏時仍能夠高效率耦合電能傳輸。

優選的，所述直流電壓源處并聯一電容，該電容的容量與直流電壓源相當。因此從直流側輸出的電壓電流基本無脈動，由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波。

優選的，所述逆變電路采用高頻全橋逆變電路，包括4個MOS管，兩兩一組組成兩組橋臂，通過控制脈沖信號電平來控制MOS管開關導通截止與否，進而控制相應橋臂構成回路的通斷。通過采用上述MOS開關管切換控制實現了零電壓開關切換，使得交變電流回路變化速度更快，且無相應電能損失。

更進一步的，所述4個MOS管分別為V1、V2、V3、V4，V1、V4組成一組橋臂，V2、V3組成一組橋臂，在V1、V2基極加有一對相反的控制脈沖電壓信號，同時在V3、V4基極的控制脈沖相位也相反，其中V3基極的控制脈沖電壓相位落后V1的偏移角為θ角。從而可以控制全橋逆變電路中MOS管導通截止狀態，形成電壓電流方向相反的電路回路。

優選的，所述整流電路采用二極管單相整流電路。

一種基于上述無線充電移動導軌裝置的控制方法，包括步驟：