[發明專利]基于PT對稱原理具有恒流特性的電動汽車無線充電系統

在審

• 申請號: 201910078721.7
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109693560A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 張波;吳理豪;江彥偉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種基于PT對稱原理具有恒流特性的電動汽車無線充電系統，包括發射端和接收端；所述發射端包括串聯連接的負電阻和發射模塊，所述負電阻為系統提供能量；所述接收端包括串聯連接的接收模塊和等效負載；所述發射模塊包括串聯連接的發射線圈、第一調諧電容和第一等效內阻；所述接收模塊包括串聯連接的接收線圈、第二調諧電容和第二等效內阻；所述等效負載包括串聯連接的高頻整流模塊和電池，所述高頻整流模塊與接收模塊相連接。本發明系統能量由負電阻提供，無需接收端反饋信息便能實現系統輸出電流的恒定，且在等效負載固定時能實現恒效率、恒功率輸出，整個系統結構簡單，具有很強的抗偏移能力和負載適應性。

技術領域

本發明涉及電動汽車的技術領域，尤其是指一種基于PT對稱原理具有恒流特性的電動汽車無線充電系統。

背景技術

近年來隨著經濟的快速發展，汽車保有量持續攀升。在給人們帶來便捷的同時，傳統燃油汽車因需消耗化石燃料、會產生大量尾氣等也給環境和資源帶來了巨大的壓力，為此世界各國都加大了對新能源電動汽車的研究。大力發展電動汽車，能夠加快燃油替代，對保障能源安全、促進節能減排、防治大氣污染具有重要意義。而完善的充電基礎設施體系又是電動汽車普及的重要保障，因而電動汽車充電技術的發展就變得至關重要。

與傳統有線充電比起來，無線充電沒有電氣連接，具有操作便捷、安全、環境適應性強、占地面積小等優點，必將成為電動汽車充電的發展方向。目前電動汽車無線充電系統主要是基于感應和諧振無線電能傳輸技術，但是兩者存在的瓶頸問題卻尚未解決，如感應耦合無線電能傳輸的距離很短，諧振無線電能傳輸的距離中等，但諧振頻率高，傳輸功率低等。因此，應用新型的無線電能傳輸技術對電動汽車無線充電的發展至關重要。當前電動汽車無線充電系統亟待解決的問題主要有：抗偏移能力、負載適應性以及環境敏感性等問題。Bender.C.M教授創立的宇稱-時間(PT)對稱量子理論為解決這些問題提供了嶄新的途徑，該理論已被成功應用到光學、材料學等多個領域并展現出了巨大的優勢，本發明將PT對稱原理應用到電動汽車無線充電系統設計中。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出了一種基于PT對稱原理具有恒流特性的電動汽車無線充電系統，系統能量由負電阻提供，無需接收端反饋信息便能實現系統輸出電流的恒定，即系統輸出電流對發射線圈與接收線圈之間的耦合系數以及等效負載的大小不敏感，并且在等效負載固定時能實現恒效率、恒功率輸出，即系統效率、功率對發射線圈與接收線圈之間的耦合系數不敏感，整個系統結構簡單，具有很強的抗偏移能力和負載適應性，解決了電動汽車無線充電系統實際應用中由于車型不一致、車輛停靠位置不準確而造成系統性能降低的問題。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：基于PT對稱原理具有恒流特性的電動汽車無線充電系統，包括發射端和接收端；所述發射端包括串聯連接的負電阻和發射模塊，所述負電阻為系統提供能量；所述接收端包括串聯連接的接收模塊和等效負載；所述發射模塊包括串聯連接的發射線圈、第一調諧電容和第一等效內阻；所述接收模塊包括串聯連接的接收線圈、第二調諧電容和第二等效內阻；所述等效負載包括串聯連接的高頻整流模塊和電池，所述高頻整流模塊與接收模塊相連接；所述發射模塊的固有諧振頻率為所述接收模塊的固有諧振頻率為需滿足PT對稱條件：

式中，-R_N為負電阻阻值，R_L為負載電阻值，R₁為第一等效內阻的阻值，R₂為第二等效內阻的阻值，L₁和L₂分別為發射線圈和接收線圈的電感值，C₁和C₂分別為第一調諧電容和第二調諧電容的電容值，k為發射線圈和接收線圈之間的耦合系數。