CN203674772U - 用于电动汽车的多负载非接触式充电器和*** - Google Patents
用于电动汽车的多负载非接触式充电器和*** Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及汽车电子技术，特别涉及一种用于电动汽车的多负载非接触式充电器以及包含该充电器的非接触式充电***。本实用新型的多负载非接触式充电器包括：全波整流电路，用于将交流电转换为直流电；与所述全部整流电路相连的高频逆变电路，用于将所述直流电逆变换为高频交变电流；与所述高频逆变电路相连的谐振电路，其由第一电感器和第一电容器组成；多个初级线圈；补偿电容器，其中，所述多个初级线圈和补偿电容器串联连接在所述第一电容器的两端，其中，所述补偿电容器的电容值Cp被设置为满足一定的关系以使流经所述多个初级线圈内的电流保持恒定。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子技术，特别涉及一种用于电动汽车的多负载非接触式充电器以及包含该充电器的非接触式充电***。
背景技术
节能和环保是汽车工业发展的目标，诸如纯电动汽车和混合动力汽车之类的电动汽车的发展在此背景下被广泛看好。电动汽车一般通过插座从电网获取电能，充电器直接与蓄电池固定连接。由于插座与电缆的存在，这种充电方式的灵活性不足。此外，较大的充电电流也构成了漏电等潜在的危险。
针对上述情况，业界已经开发了基于电磁感应的非接触式充电方法，该方法通过埋设于地表的初级线圈与固定于车辆底盘的次级线圈的电磁耦合来传输电能，以实现对蓄电池的充电。图1为典型的非接触式充电方法的原理图。如图1所示，三相工频电源经过整流滤波之后获得的直流电在逆变器中进行高频逆变，所产生的高频交变电流注入初级线圈，在邻近空间内产生高频交变磁通量，次级线圈通过耦合高频交变磁通量获取感应电动势，经过功率调整环节之后输出至负载。在上述方法中，初级线圈侧的功率输出主要是通过电流闭环来控制初级线圈的电流而实现的，但是这种控制方法非常复杂，而且不适合于多负载***。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于电动汽车的多负载非接触式充电器，其能够方便地实现初级线圈内电流的恒定。
本实用新型的上述目的可通过下列技术方案实现：
一种用于电动汽车的多负载非接触式充电器，包括：
全波整流电路，用于将交流电转换为直流电；
与所述全波整流电路相连的高频逆变电路，用于将所述直流电逆 变换为高频交变电流；
与所述高频逆变电路相连的谐振电路，其由第一电感器和第一电容器组成；
多个初级线圈；
补偿电容器，
其中，所述多个初级线圈和补偿电容器串联连接在所述第一电容器的两端。
优选地，在上述多负载非接触式充电器中，所述多个初级线圈具有相同的电感值和与次级线圈的相同的互感值。
优选地，在上述多负载非接触式充电器中，所述初级线圈为扁平线圈。
优选地，在上述多负载非接触式充电器中，所述扁平线圈呈矩形，所述矩形的角部为圆角，所述圆角的半径与所述矩形的长度和宽度满足下列关系：
r＝λ×l/w
其中r为半径，l为长度，w为宽度，λ为常数，取值范围为0.8-1。
优选地，在上述多负载非接触式充电器中，所述扁平线圈呈圆形或椭圆形。
本实用新型的还有一个目的是提供一种用于电动汽车的多负载非接触式充电***，其能够方便地实现初级线圈内电流的恒定。
本实用新型的上述目的可通过下列技术方案实现：
一种用于电动汽车的多负载非接触式充电***，包含：
充电器，包括：
全波整流电路，用于将交流电转换为直流电；
与所述全波整流电路相连的高频逆变电路，用于将所述直流电逆变换为高频交变电流；
与所述高频逆变电路相连的谐振电路，其由第一电感器和第一电容器组成；
多个初级线圈；
补偿电容器，
其中，所述多个初级线圈和补偿电容器串联连接在所述第一 电容器的两端，
受电器，包括：
次级线圈；
与所述次级线圈相连的全桥整流电路，用于将所述次级线圈感应的高频交变电流转换为直流电；
与所述全桥整流电路相连的功率控制电路，用于控制所述全桥整流电路的输出功率。
附图说明
本实用新型的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括：
图1为典型的非接触式充电方法的原理图。
图2为按照本实用新型一个实施例的用于电动汽车的多负载非接触式充电器的电路原理图。
图3为图2所示多负载非接触式充电器中的初级线圈的平面示意图。
图4为按照本实用新型一个实施例的用于电动汽车的多负载非接触式充电***的示意图。
图5为可应用于图4所示受电器的功率控制电路的原理图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述具体实施方式来阐述本实用新型。但是需要理解的是，这些具体实施方式仅仅是示例性的，对于本实用新型的精神和保护范围并无限制作用。
在本说明书中，“耦合”一词应当理解为包括在两个单元之间直接传送能量或信号的情形，或者经一个或多个第三单元间接传送能量或信号的情形，而且这里所称的信号包括但不限于以电、光和磁的形式存在的信号。
“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本实用新型的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。再者， 诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。
以下借助附图描述本实用新型的具体实施例。
图2为按照本实用新型一个实施例的用于电动汽车的多负载非接触式充电器的电路原理图。
如图2所示，按照本实施例的用于电动汽车的多负载非接触式充电器包括全波整流电路110、高频逆变电路120、谐振电路130、初级线圈组140和补偿电容器Cp。
全波整流电路110可以采用整流桥堆的形式，其将将诸如三相工频交流电源提供的交流电转换为直流电。高频逆变电路120与全波整流电路110相连，其将全波整流电路110输出的直流电逆变换为高频交变电流。
谐振电路130与高频逆变电路120相连，如图2所示，其由第一电感器L1和第一电容器C1组成。谐振电路130的谐振频率ω0由下式确定：
其中，L1和C1分别为第一电感器的电感值和第一电容器的电容值。
参见图2，初级线圈组140由多个串联连接的初级线圈Lpi组成，每个都可以独立地向一个负载充电。为了进行电感补偿，本实施例的充电器10还引入补偿电容器Cp，该补偿电容器与串联连接的初级线圈Lpi相连之后被连接在第一电容器C1的两端。
在本实施例中，初级线圈的形状可以是扁平线圈，其形状例如可以包括但不限于矩形、圆形或椭圆形等。当初级线圈为矩形时，可以如图3所示使矩形的角部为圆角以使磁力线的密度在角部区域平滑过渡。优选地，圆角的半径与矩形的长度和宽度满足下列关系：
r＝λ×l/w （2）
其中r为半径，l为长度，w为宽度，λ为实验确定的常数，取值范围为0.8-1。
图4为按照本实用新型一个实施例的用于电动汽车的多负载非接触式充电***的示意图。
如图4所示，按照本实施例的用于电动汽车的多负载非接触式充电***1包含充电器10和受电器20，其中，充电器10采用如上结合图2和3所述实施例的原理和结构，因此不作详述。
在一个典型的应用场景下，充电器10处于固定位置（例如充电站内），而受电器20被安装在电动汽车上。
在本实施例中，受电器20包括次级线圈210、全桥整流电路220和功率控制电路230。当次级线圈210与初级线圈组140的其中一个初级线圈邻近时，在二者之间发生能量传输。
如图4所示，全波整流电路220与次级线圈210相连，其将次级线圈210感应的高频交变电流转换为直流电。功率控制电路230与全桥整流电路220相连，其用于控制全桥整流电路220的输出功率。
图5为可应用于图4所示受电器的功率控制电路的原理图。图5所示的功率控制电路230包括电感器Ls、二极管D、电容器Cs、功率开关管T1和比较器A1，其中，电感器Ls、二极管D、电容器Cs串联在全波整流电路220的两个输出端之间，功率开关管T1的源极连接在电感器Ls与二极管D的共接点，漏极与全波整流电路220的其中一个输出端相连，栅极与比较器A1的输出端相连。在工作时，电感器Ls主要对全波整流电路220的输出电流进行平波，二极管D的作用是实现充电功率的单向传输，防止功率开关管T1导通时负载短接。电容器Cs为缓冲电容器，当功率开关管T1关断时，全波整流电路220的输出电流经电感器Ls和二极管D流入电容器Cs，而当功率开关管T1导通时，电容器Cs对负载放电。另一方面，功率开关管T1的导通和关断采用下列方式实现：比较器A1将采样自电容器Cs两端的电压与参考电压进行比较，如果前者大于后者，则输出高电平以使功率开关管T1导通，否则则使功率开关管T1关断。
虽然已经展现和讨论了本实用新型的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到：可以在不背离本实用新型原理和精神的条件下 对上述方面进行改变，因此本实用新型的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。
Claims (10)
1.一种用于电动汽车的多负载非接触式充电器，其特征在于，包括：
全波整流电路，用于将交流电转换为直流电；
与所述全波整流电路相连的高频逆变电路，用于将所述直流电逆变换为高频交变电流；
与所述高频逆变电路相连的谐振电路，其由第一电感器和第一电容器组成；
多个初级线圈；
补偿电容器，
其中，所述多个初级线圈和补偿电容器串联连接在所述第一电容器的两端。
2.根据权利要求1所述的多负载非接触式充电器，其中，所述多个初级线圈具有相同的电感值和与次级线圈的相同的互感值。
3.根据权利要求1所述的多负载非接触式充电器，其中，所述初级线圈为扁平线圈。
4.根据权利要求3所述的多负载非接触式充电器，其中，所述扁平线圈呈矩形，所述矩形的角部为圆角，所述圆角的半径与所述矩形的长度和宽度满足下列关系：
r＝λ×l/w
其中r为半径，l为长度，w为宽度，λ为常数，取值范围为0.8-1。
5.根据权利要求3所述的多负载非接触式充电器，其中，所述扁平线圈呈圆形或椭圆形。
6.一种用于电动汽车的多负载非接触式充电***，包含：
充电器，包括：
全波整流电路，用于将交流电转换为直流电；
与所述全波整流电路相连的高频逆变电路，用于将所述直流电逆变换为高频交变电流；
与所述高频逆变电路相连的谐振电路，其由第一电感器和第一电容器组成；
多个初级线圈；
补偿电容器，
其中，所述多个初级线圈和补偿电容器串联连接在所述第一电容器的两端，
受电器，包括：
次级线圈；
与所述次级线圈相连的全桥整流电路，用于将所述次级线圈感应的高频交变电流转换为直流电；
与所述全桥整流电路相连的功率控制电路，用于控制所述全桥整流电路的输出功率。
7.根据权利要求6所述的多负载非接触式充电***，其中，所述多个初级线圈具有相同的电感值和与次级线圈的相同的互感值。
8.根据权利要求6所述的多负载非接触式充电***，其中，所述初级线圈为扁平线圈。
9.根据权利要求8所述的多负载非接触式充电***，其中，所述扁平线圈呈矩形，所述矩形的角部为圆角，所述圆角的半径与所述矩形的长度和宽度满足下列关系：
r＝λ×l/w
其中r为半径，l为长度，w为宽度，λ为常数，取值范围为0.8-1。
10.根据权利要求8所述的多负载非接触式充电***，其中，所述扁平线圈呈圆形或椭圆形。
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|---|---|---|---|---|
| CN105811592A (zh) * | 2014-12-30 | 2016-07-27 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种感应电能传输***的补偿拓扑电路 |
| CN106532980A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-03-22 | 西南交通大学 | 一种轨道交通列车非接触式动态供电***线圈 |
| JP2018207774A (ja) * | 2014-11-01 | 2018-12-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 送電装置、送電装置を搭載した車両及び無線電力伝送システム |
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| CN106532980B (zh) * | 2016-12-13 | 2018-11-20 | 西南交通大学 | 一种轨道交通列车非接触式动态供电***线圈 |
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