[發(fā)明專利]一種地面和車載可調(diào)LCC諧振無線充電系統(tǒng)

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• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN110971015A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊國勛;羅嗣錦;許笒瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江萬安億創(chuàng)電子科技有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J7/00;B60L53/12;B60L53/126
• 代理公司: 杭州宇信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 王健

1.一種地面和車載可調(diào)LCC諧振無線充電系統(tǒng)，其特征是：包括地面單元和車載單元，所述地面單元包括依次耦接的全橋電路、地面可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)和地面發(fā)射單元，以及耦接所述全橋電路和地面可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)的地面控制單元，所述全橋電路用于耦接外部電源；所述車載單元包括依次耦接的車載接收單元、車載可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)、同步整流電路，以及耦接車載可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)和同步整流電路的車載控制單元，所述同步整流電路用于耦接負(fù)載電池充電，所述地面/車載可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)包括至少一個基于功率管調(diào)節(jié)其容值的可變電容，所述地面/車載控制單元基于充電過程中的參量變化，通過控制所述地面/車載可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)功率管的占空比改變所述可變電容的容值，進(jìn)而調(diào)節(jié)地面/車載可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)的容抗使地面/車載單元工作在磁耦合諧振狀態(tài)，其中所述充電過程中的參量變化包括外部電源、負(fù)載電池的電壓和/或線圈偏移量的變化；所述地面控制單元還用于調(diào)節(jié)所述全橋電路的移相角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電系統(tǒng)，其特征是：所述地面可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)包括電感Lp1、電容Cp1、可變電容Cp2和功率管Qp1、Qp2，電感Lp1的一端和電容Cp1的一端耦接地面發(fā)射單元的一個輸入端，電感Lp1的另一端耦接全橋電路的一個輸出端，電容Cp1的另一端耦接可變電容Cp2的一端和功率管Qp1的漏極，可變電容Cp2的另一端和功率管Qp2的漏極耦接全橋電路的另一個輸出端和地面發(fā)射單元的另一個輸入端，功率管Qp1和Qp2的源極耦接，功率管Qp1和Qp2的柵極耦接地面控制單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電系統(tǒng)，其特征是：所述車載可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)包括電感Ls1、電容Cs1、可變電容Cs2和功率管Qs1、Qs2；電感Ls1的一端和電容Cs1的一端耦接車載接收單元的一個輸出端，電感Ls1的另一端耦接同步整流電路的一個輸入端，電容Cs1的另一端耦接可變電容Cs2的一端和功率管Qs1的漏極，可變電容Cs2的另一端和功率管Qs2的漏極耦接車載接收單元的另一個輸出端和同步整流電路的另一個輸入端，功率管Qs1和Qs2的源極耦接，功率管Qs1和Qs2的柵極耦接車載控制單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線充電系統(tǒng)，其特征是：所述地面發(fā)射單元包括地面線圈和地面補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述地面補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括串接于地面線圈兩端的電容Cp3和Cp4；所述地面控制單元基于外部電源的電壓、負(fù)載電池的電壓和線圈偏移量變化調(diào)節(jié)地面可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)的容抗，使得：

其中，ω＝2πf，f為諧振頻率；ωLp1為電感Lp1的阻抗；為電容Cp1和Cp2串聯(lián)后的阻抗；ωLp為地面線圈的阻抗；為地面線圈阻抗減去電容Cp3和Cp4串聯(lián)后的阻抗。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線充電系統(tǒng)，其特征是：所述車載接收單元包括車載線圈和車載補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述車載補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括串接于車載線圈兩端的電容Cs3和Cs4；所述車載控制單元基于負(fù)載電池的電壓變化調(diào)節(jié)車載可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)的容抗，使得：

其中，ω＝2πf，f為諧振頻率；ωLs1為電感Ls1的阻抗；為電容Cs1和Cs2串聯(lián)后的阻抗；ωLs為車載線圈的阻抗；為車載線圈阻抗減去電容Cs3和Cs4串聯(lián)后的阻抗。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述地面線圈由多股利茲線串聯(lián)或并聯(lián)，環(huán)繞在圓形或方形絕緣盤中。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述車載線圈由多股利茲線串聯(lián)或并聯(lián)，環(huán)繞在圓形或方形絕緣盤中。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的無線充電系統(tǒng)，其特征是：所述全橋電路包括四個功率管和四個電容，組成移相全橋電路，所述功率管內(nèi)部集成二極管，所述地面控制單元耦接所述功率管的柵極，通過調(diào)節(jié)所述功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷調(diào)節(jié)所述移相全橋電路的移相角。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述同步整流電路包括功率管Qs3、Qs4，電感Ls2、Ls3和電容Ce1，電感Ls2的一端和功率管Qs3的漏極耦接車載可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)的一個輸出端，電感Ls2的另一端耦接電感Ls3的一端和電容Ce1的一端，用于耦接負(fù)載電池的正極；功率管Qs3的源極耦接功率管Qs4的源極和電容Ce1的另一端，用于耦接負(fù)載電池的負(fù)極,功率管Qs4的漏極和電感Ls3的另一端耦接車載可調(diào)LCC諧振網(wǎng)絡(luò)的另一個輸出端，所述功率管Qs3和Qs4的柵極耦接車載控制單元。