[發明專利]用于電動車輛的無線電力傳輸系統

在審

• 申請號: 202010079820.X
• 申請日: 2020-02-04
• 公開（公告）號: CN111516515A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: F·岡薩雷斯·埃斯平;C·拉姆勒;D·迪施爾
• 申請（專利權）人: 馬勒國際有限公司
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B60L53/122;H02J50/10
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所 11410
• 代理人: 鐘錦舜;童劍雄

用于電動車輛EV的無線電力傳輸WPT(400)系統，其包括地面組件GA(401)和車輛組件VA(402)，GA(401)包括GA傳輸線圈(407)，VA(402)包括磁耦合到GA傳輸線圈(407)的VA接收線圈(408)，WPT(400)系統包括：補償策略級(406)、(409)，其包括并聯串聯補償網絡，以在VA接收線圈(408)中獲得與GA傳輸線圈(407)中的有效電流I_{p_rms}成正比的電壓V_VA；整流器(410)，其在VA(402)中，以獲得連續電壓V_{dc_VA}；以及控制策略級(445)，其具有電壓控制回路(450)和電流控制回路(455)，其中，控制策略級(445)提供控制命令，以調節VA(402)中的電壓，從而基于參考DC鏈路電壓調整連續電壓V_{dc_VA}，在EV的感應充電過程中，利用經調整的連續電壓V_{dc_VA}調節EV的導電充電器的DC鏈路。

技術領域

本發明涉及用于電動車輛(EV)的無線電力傳輸系統。

背景技術

利用磁共振的無線電力傳輸(WPT)是可以使人們擺脫惱人的電線的技術。實際上，WPT采用已經開發了至少30年的相同的基本理論，即術語感應功率傳輸。WPT技術近年來發展迅速。在千瓦功率水平下，傳輸距離從幾毫米增加到幾百毫米，并且電網的負載效率超過90％。這些進步使WPT在靜態和動態充電場景中都對電動車輛(EV)充電應用非常有吸引力。通過在電動車輛中引入WPT，可以輕松減輕充電時間、續航里程和成本方面的障礙，并且電池技術在電動車輛市場中將不再那么重要。

常規地，在功率轉換中，當AC被轉換為低壓DC，或者從一個頻率的AC轉換為另一頻率時，AC通常被整流和平滑以獲得固定頻率的固定電壓。一旦完成，電力便被按路線發送到逆變器，以獲得具有可變電壓和可變頻率的最終輸出。被饋送到逆變器中的DC電壓被稱為DC鏈路。顧名思義，兩個源通過濾波電容器鏈接在一起。

在電動車輛(EV)應用中，DC鏈路電容器用作負載平衡儲能設備。可以將DC鏈路電容器放置在DC電池和AC之間，即，電壓逆變器的負載側。電容器與電池和DC-DC(DC-to-DC)電池充電器并聯放置，從而跨逆變器而保持穩定的電壓。DC鏈路電容器有助于保護逆變器網絡免受瞬時電壓峰值、浪涌和EMI的影響。

圖1示出了用于EV 120的已知的WPT系統100，其中用于感應充電的基本功能塊在地面組件(GA)101和車輛組件(VA)102之間共享。

WPT系統100的GA 101包括具有功率因數校正(PFC)的AC/DC轉換器104，該功率因數校正將單相或三相電源103轉換為經調節的DC電源。WPT系統100的GA 101還包括DC到高頻(HF)AC轉換器105，其產生具有幾乎恒定的頻率和占空比的方波電壓。GA 101包括一次補償電路106，該一次補償電路是無源電路網絡，其補償傳輸線圈電感以減少由DC到HF AC轉換器105輸送的無功功率的量。

WPT系統100包括感應充電線圈組件112，該感應充電線圈組件包括在接地側GA101的傳輸GA線圈107以及位于車輛側VA 102的接收VA線圈108。

VA 102包括二次補償電路109，該二次補償電路109是無源電路網絡，其補償接收線圈電感以在電諧振時最大化所傳遞的功率。VA 102包括AC/DC整流器110和/或DC/DC電池充電器205(如圖2所示)(可能包括也可能不包括電池充電算法/充電策略)以及高壓電池111。

高壓電池111的充電可以潛在地由WPT系統100的GA 101和VA 102這兩個組件來處理，其設計可以確定最佳的WPT架構。

通常，在不考慮EV中潛在的現有導電充電器的情況下設計WPT系統的VA感應充電。因此，WPT中的充電模塊沒有在成本、體積和重量方面進行優化，因為VA 102中的充電模塊的一些基本功能可能會在EV 120的導電和感應充電級中重復出現。