CN107097670A - 一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置，即基于磁共振原理进行的一个逆变整流装置对应多个并联原边绕阻的无线电能传输装置，解决了所需的多个电源高压电整流逆变和充电过程中的随载变流问题，包括逆变器、地面***感应线圈、随载变流装置、汽车底盘副边绕阻、负载、负载检测装置。其中，逆变器从电厂接收电能，通过逆变将电能传输到并联的多个感应线圈中，经过负载检测装置检测对应输出的汽车数量及电池负载状态，发射控制信号，经过安装在每个并联原边上的随载变流装置调整输出电流，经地面***感应线圈与汽车底盘副边绕阻共振传输到负载中。本发明能够实现***的自体调节，并且针对电动汽车无线充电***一个原边只能对应一个副边带来的效率低等问题进行优化，提高了***的稳定性和高效性。

Description

一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其涉及一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置。
背景技术
电动车无线电能传输装置其功能是通过埋设于地表的线圈与固定于车辆底盘的二次线圈的电磁耦合来传输电能，对动力电池进行充电，具有安全环保、全自动、免维护等一系列优点。充电装置的输入端与交流电网220V连接，输出端都装有充电插头用于为负载电池充电。
无线充电技术虽然具有灵活方便的使用特点，但从电能转换效率相对较低及能源损耗较大的角度看，还需要对装置的具体实施进行进一步研究，以推进该技术的实用化和产业化应用为此我们设计出一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在装置复杂繁琐，而提出的一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置，包括逆变器(1)、地面***感应线圈(2)、随载变流装置(3)、汽车底盘副边绕阻(4)、负载(5)、负载检测装置(6)，控制器、信号发射及接收设备。装置的一侧通过电源发射端从电网获取电能后经过整流滤波获得直流电，进入逆变器中进行高频逆变，产生的高频交变电流在信号控制下注入多个并联的原边绕组。位于汽车底盘的副边绕组在靠近原边绕组空间通过感应耦合高频交变磁通获取感应电动势，同时在信号控制下经过整流滤波以及功率调节，从而实现为车载电池提供电能。
装置主体的内部设置有地面***感应线圈，所述的地面***感应线圈采用市电220V交流为供电电源，先整流，再高频逆变，送入能量发射线圈，经过整流模块和斩波模块。控制原边电流保持恒频恒流，恒流需控制整流斩波输出的直流电压，此直流电压需具有较高的分辨率。采用LCCL拓扑结构使其获得最大效率，给出充电平台的最优设计方案。依据电路的工作频率，适当选择补偿电容，使能量传输电路工作在LCCL谐振状态或准谐振状态。
装置主体的内部设置有负载检测装置和信号发射接收装置，所述检测处理装置包括处理模块，作为检测处理装置的功能处理器，处理装置所检测到的信息，通过等效电路，在直流信号的条件下，对同一个电池而言，在频率不同、信号强度不同以及温度不同时，E、R、C、的数值是不同的，测取电池两端的电压降，得到电池的内阻抗Z，即R和XC的复数和。存储模块用于存储装置检测的实时信息，负载检测装置用于检测和判断负载电池充电状态，充电方式切换模块用于控制开关管的关断，保护模块在电池充电异常时立即断开开关管保护无线充电设备。
装置主体的内部设置有随载变流装置，所述的随载变流装置通过开关管与电感串联，根据负载电阻变化和充电情况调节开关管关断，反馈信号采样于负载端的电压电流，经无线传输至原边，原边相应处理电路根据反馈值做出响应，从而调节原边能量发射端的传输功率，影响负载电路状态，实现实时精准控制。
本发明还提出了一种多原边绕组并联的电动汽车无线充电装置的使用方法，包括如下步骤：
S1、当***启动时，主控程序根据***配置程序完成各通信模块的加载，完成用户信息的采集，充电流程控制，计量计费功能；
S2、启动检测装置，具备通信功能，能够把充电过程的实时数据，充电记录等信息送到远方后台；
S3、人机交互模块主要可有：欢迎界面，连接确认界面，充电界面，结账界面，将用户信息和实时数据进行展示；
S4、安全模块由SAM读卡器，数据加密，解密组成，对用户卡与充电设备交互的过程采用加密处理，将生成的密钥存储在CPU中，解密对用户识别和扣费进行操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将解决现有技术中存在装置复杂繁琐，而提出的一种简化装置原边并联的电动汽车无线充电装置及方法，即一个逆变整流装置对应多个并联原边装置的无线电能传输装置，解决了所需的多个电源高压电整流逆变和充电过程中的随载变流问题，提高了***的稳定性和效率。
附图说明
图1为本发明一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置***拓扑图。图中1为逆变器，2为随载变流装置，3为地面***感应线圈，4 为汽车底盘副边绕阻、5为负载、6为负载检测装置。
图2为本发明一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置，包括逆变器(1)、地面***感应线圈(2)、随载变流装置(3)、汽车底盘副边绕阻(4)、负载(5)、负载检测装置(6)，控制器、信号发射及接收设备。输入为工频220V交流电源，负载为电动汽车电池。采用全桥不控整流滤波电路，电压型逆变器(1)，地面***感应线圈(2)，副边侧同样采用全桥整流滤波电路，并经过二极管，滤波电感为电池充电。原边侧构成原边线圈回路LCCL阻抗匹配电路，对逆变器出输出功率进行调节。逆变器工作时对其等效负载的大小和感性/容性存在一定要求，一般要求逆变器输出接感性负载，且具有续流能力。当采用随载变流装置(3)，L可根据逆变器续流要求进行取值。当采用频率控制时，可根据频率调节范围，进行L的取值。检测负载(5)的变化情况，发射信号交由控制器处理和人机交互模块，安全模块，改变电感大小，进而改变输出功率，使汽车电池完成充电。

Claims (5)

1.一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置，包括逆变器(1)、地面***感应线圈(2)、随载变流装置(3)、汽车底盘副边绕阻(4)、负载(5)、负载检测装置(6)，控制器、信号发射及接收设备；其特征在于，逆变器从电厂接收电能，通过逆变将电能传输到并联的多个感应线圈中，经过负载检测装置检测对应输出的汽车数量及电池负载状态和充电程度，发射控制信号，经过随载变流装置调整输出电流，经无线充电装置传输到负载中。
2.如权利要求1所述的一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置，逆变器(1)和地面***感应线圈(2)内部设置采用LCCL谐振模式，***采用全桥不控整流滤波电路，包括一个电压型逆变器和多个地面***感应装置并联而成；提高无线传输效率，同时需要满足逆变器工作条件，综合***输入电压、输出功率和逆变器负载要求等指标，使一次整流逆变完成多次无线传输功能。
3.根据权利要求1所述的一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述的随载变流装置(3)采用开关管和电感并联，用于调整负载电池在不同状态下所需的不同电流，保障电池能够独立安全的完成充电任务；在充电开始时，随载变流模块开关管关闭用于正常的充电模式，在充电即将完成时，开关管断开，并联电感接入电路使输出频率变低，保护负载电池以及无线充电装备。
4.根据权利要求1所述的一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述负载检测模块采集无线充电在直流传输下的实时阻抗数据，直流传输下的实时阻抗数据，且直流检测模块和交流监测模块将采集到的数据发送给控制器处理。
5.根据权利要求1所述的一种多原边绕阻并联的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述控制器和信号接收及处理装置通过接口与随载变流装置相连，处理装置所检测到的信息，所述处理模块电性连接有存储模块、负载阻抗信号监测模块、保护模块和充电方式切换模块，控制其开关管的关断。
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