[发明专利]电动汽车三相无线充电系统及其充电方法

权利要求书

1.一种电动汽车三相无线充电系统，其特征是：无线充电系统由原边供电装置、副边充电装置和数字控制单元构成，原边供电装置安装在地面下，数字控制单元的输出端与原边供电装置连接，副边充电装置安装在汽车上；

所述的原边供电装置包括：供电单元、原边磁能发射阵列式线圈和线圈电流检测单元；供电单元的输出端与原边磁能发射阵列式线圈连接，原边磁能发射阵列式线圈上串联连接有线圈电流检测单元； 

所述的副边充电装置包括：副边磁能拾取机构、车载充电器、车载电池和副边谐振补偿电路；副边磁能拾取机构通过串联的副边谐振补偿电路与车载充电器连接，车载充电器的输出端与车载电池连接；

所述的数字控制单元的输入端与原边磁能发射阵列式线圈电流检测单元的输出端连接，数字控制单元的输出端与分别与DC-DC变换电路和高频逆变电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车三相无线充电系统，其特征在于：所述的供电单元包括输入交流电源、整流滤波电路、DC-DC变换电路、高频逆变电路和原边谐振补偿电路；交流电源、整流滤波电路、DC-DC变换电路和高频逆变电路顺序连接，高频逆变电路的输出端通过串联的原边谐振补偿电路与原边磁能发射阵列式线圈连接。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车三相无线充电系统，其特征在于：所述的原边磁能发射阵列式线圈由3组，共3N个独立的六边形平面螺线管线圈在平面内呈矩阵阵列分布，构成大面积磁能供电区域；每个六边形平面螺线管线圈都由单独的供电单元供电；原边磁能发射阵列式线圈中任意三个两两毗邻的线圈由不同组的线圈（A_x、B_y、C_z）呈“品”字形分布混合组成；所有3N个平面螺线管线圈的绕线材料、粗细、电感、螺线管半径、匝数等参数完全相同；所述的3组分别为A组、B组和C组，C组线圈的螺旋方向与A组线圈和B组线圈的螺旋方向相反；每组各有N个线圈，分别为A₁-A_n，B₁-B_n，C₁-C_n，共有3N个线圈。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车三相无线充电系统，其特征在于：所述的副边磁能拾取机构是一个六边形平面螺线管线圈，安装在充电电动汽车底部，跟随电动汽车在原边矩阵阵列式线圈上方自由移动。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车三相无线充电系统，其特征在于：所述的车载充电器是一个宽电压输入开关电源充电器，电压范围为85VAC~264VAC，保证拾取电压在规定范围内波动时，车载电池的正常充电。

6.一种电动汽车三相无线充电方法，其特征在于：数字控制单元采用高性能DSP数字控制芯片，其充电方法如下：

（1）开通所有线圈供电电路：电动汽车进入充电区域充电，DSP芯片发出频率相同(20kHz)、相位分别相差0^o、120^o、240^o三路PWM控制脉冲分别触发A组、B组和C组所有原边线圈供电单元中的高频逆变电路开通工作，并给所有线圈供电单元中的DC-DC变换器高电平信号，同时给矩阵分布式排列的所有原边线圈供电；

（2）最接近副边磁能拾取机构的三个原边线圈识别：基于副边磁能拾取机构与原边磁能发射阵列式线圈中各个线圈位置的不相同，原、副边线圈位置越近，互感耦合系数越大，副边反射阻抗越大，原边线圈中流过的电流越小，流过原边磁能发射阵列式线圈各个线圈的电流不同，通过线圈电流检测单元，检测原边磁能发射阵列式线圈中所有线圈的电流并送入DSP芯片，经过计算比较，保留开通电流最小的三个两两毗邻的原边线圈Ax、By、Cz供电电路中的DC-DC开通信号，关闭其他所有线圈供电电路中的DC-DC开通信号；

（3）三线圈恒流控制：再次通过线圈电流检测单元检测保留的三个线圈Ax、By、Cz中的电流，基于数字控制单元分别产生三线圈Ax、By、Cz供电电路中的DC-DC变换电路开关PWM脉冲控制信号和三路逆变电路控制脉冲，保证三线圈中通过幅值相等、相位分别相差0^o、120^o、240^o的同频交流电，任一时刻只有与副边磁能拾取机构最接近的三个两两毗邻的原边线圈Ax、By、Cz组成的供电小组供电，实现为电动汽车高效灵活充电。