[實用新型]一種低輻射高效的電動汽車無線充電裝置

有效

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• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN206537162U
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 陳勇;李世猛;劉啟明;唐燕玲
• 申請（專利權）人: 魯東大學
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;H02J7/02;H02J50/12;H02J50/70
• 代理公司: 煙臺上禾知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)37234
• 代理人: 劉志毅

技術領域

本實用新型涉及無線充電領域，尤其涉及一種低輻射高效的電動汽車無線充電裝置。

背景技術

無線充電是利用電感耦合將能量由供電發(fā)射端傳送至用電接收端的一種技術，也就是不借助實物連線實現(xiàn)電能的無線傳送。WPC(Wireless Power Consortium無線充電聯(lián)盟)標準定義了無線充電系統(tǒng)的三個主要方面是提供電能的電力發(fā)送器(即上述發(fā)射端)、使用電能的電力接收器(即上述接收端)以及這兩種設備之間的通信協(xié)議。其中，電力發(fā)送器的關鍵電路包括向用電端傳輸電能的原邊線圈，驅動原邊線圈的控制單元，以及通信電路。電力接收器的關鍵電路包括接收電能的副邊線圈，整流電路，充電電池以及通信電路。

具體實施時，將發(fā)射端接電源嵌入地面，將接收端安裝在汽車上，充電時只需將車開到指定充電位置，使接收線圈位于發(fā)射線圈正上方，此時發(fā)射端與接收端相當于互感變壓器的原邊和副邊，然后人為發(fā)送充電啟動和結束命令即可。

目前，應用于電動汽車的無線充電方式主要有電磁感應式和諧振耦合式。電磁感應式的無線充電利用的是電磁感應原理，原邊線圈接電源，變化的電流產(chǎn)生磁場，利用變壓器耦合將電能傳送至副邊電路。但該無線充電方式的電能傳輸距離較短，且對原邊線圈和副邊線圈的位置偏差很敏感，因此不適合用于電動汽車的無線充電。諧振耦合式的無線充電技術與電磁感應式的不同之處只是諧振耦合式的無線充電技術在原邊線圈的電感上并聯(lián)電容形成諧振回路，同時在用電接收端也組成同樣諧振頻率的接受回路，利用兩諧振體之間形成的強磁耦合來實現(xiàn)高效率的電能傳輸。諧振耦合式的無線充電技術電能傳輸距離較遠，傳輸效率較高，更適合用于電動汽車的無線充電。但這種技術還存在很多問題，如當原邊線圈與副邊線圈的相對位置偏差較大(也簡稱這種情況為對不準)時，發(fā)射端電路將不處于諧振狀態(tài)，傳輸效率下降，產(chǎn)生的較強輻射會損害乘車人員的身體健康，對周圍的電磁信號造成干擾。

發(fā)射端和接收端電路固有頻率都為：

其中的L為總電感量即電路本身的電感量與互感量的疊加。控制信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生的矩形波信號是由基波和許多多次諧波組成的，基波頻率與發(fā)射端電路的固有頻率相同，則發(fā)射端電路達到諧振狀態(tài)，與固有頻率相同的基波被保留，其他的多次及高次諧波被抑制，實現(xiàn)了選頻，產(chǎn)生波形較好的正弦波用于傳輸電能。然而實際情況下，原邊線圈與副邊線圈的位置偏差不可避免，此時互感減小，①式中的L減小，固有頻率提高，若控制單元產(chǎn)生的信號頻率不變，則發(fā)射端電路不滿足諧振狀態(tài)，基波信號得到一定程度的抑制，發(fā)射端電路充電效率降低，對諧波的抑制減弱，這些沒有被抑制掉的諧波散射到空中形成輻射，損害乘車人員的身體健康，對周圍空氣中的其他電磁信號造成干擾。因此，提高無線充電的效率成為了近年來研究的熱點,但降低充電時產(chǎn)生的輻射還沒有引起人們的重視，如果輻射問題不解決，將嚴重影響無線充電技術的實用性，阻礙該技術的普及。

目前，有些學者提出通過安裝定位裝置的方法，即原邊電路上安裝磁傳感器，接收副邊線圈的磁信號以判斷原邊線圈與副邊線圈之間的位置偏差，根據(jù)此位置偏差移動原邊線圈直到與副邊線圈對準，以減小原邊線圈和副邊線圈之間的位置偏差，達到提高充電效率降低輻射的目的。但這種方法實現(xiàn)起來較為困難，一是，埋于地下的充電端需要位置移動，因此需要占用的地下空間較大，而且充電端電路與電源為有線連接，長期移動充電端電路同樣存在著安全隱患；二是，若想減小原、幅邊線圈之間的位置偏差，原邊電路的移動方向不止是前后左右四個方向，而是需要多向移動，所以其軌道的鋪設問題也很難解決。

基于以上所述問題，本領域急需一種低輻射高效的電動汽車無線充電裝置。

實用新型內容