[发明专利]电动汽车非接触性充电系统

说明书

 

技术领域

本发明属于电磁感应技术领域，特别涉及一种电动车非接触充电系统。

背景技术

随着经济的快速发展，汽车已成为人民出行必不可少的工具，但汽车尾气的排放对空气造成很大污染，影响人们的生活质量。电动汽车是以自载电池为电源，依靠大功率电动机提供动力的新型交通工具，具有清洁无污染、噪声低、动力源多样化、能量转换效率高、结构简单、使用维修方便等优点，在环保和节能上具有不可比拟的优势，被称为“21世纪的绿色环保汽车”。由于受接触式充电系统应用不便及存在安全隐患的限制，电动汽车还不能广泛应用，所以研究非接触性充电系统具有很大的现实意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于电磁感应原理非接触电能传输技术。综合利用现代电力电子能量变换技术、磁场耦合技术、大功率高频变换技术，借助现代控制理论和方法，实现电能从静止电网向存在一定距离或移动设备的非接触供电，实现了移动设备灵活、安全、高效的供电问题，从而消除了接触性充电系统存在的安全隐患。

本发明的技术方案是这样实现的：包括整流滤波电路、高频逆变电路、高频交变磁场、功率变换电路和超级电容器组；利用电磁感应原理通过非接触的耦合方式进行能量传递的充电方式。交流电经过整流滤波电路之后通过高频逆变电路经高频交变磁场转换成高频交流电，通过功率变换电路的耦合线圈把交流电由感应耦合线圈初级耦合到次级，经过整流滤波后变换为直流，再经过DC-DC变换后为超级电容器组充电。非接触充电方式，即利用电磁感应原理通过非接触的耦合方式进行能量传递的充电方式。交流电经过整流滤波之后通过谐振逆变器单元转换成高频交流电，然后通过耦合线圈把交流电由感应耦合线圈初级耦合到次级，经过整流滤波后变换为直流，再经过DC-DC变换后为超级电容器组充电。

本发明的优点：非接触电能传输技术与传统的电源供电技术相比最大的优势就是能够实现电能的非接触传递，而实现这一过程主要是通过原边线圈中的高频交流电流向副边通过空气隙辐射电磁波的形式实现的，可等效地看成一种松耦合变压器，原边线圈与副边拾取机构有较大的空气磁路，这也是与传统变压器之间的区别。根据磁路的奥姆定律和安培环路定律，考虑到空气的磁阻远大于磁芯的磁阻，因此磁路的磁动势降主要分布在空气磁路上，随着空气磁路磁阻的增加，就需要在原边线圈中产生较大的激励电流，而激励电流的增大一方面会增大电磁机构的体积和质量，另一方面会降低电磁能量传输机构的传输效率。为了提高系统的电能传输效率，减小器件的体积，提高功率密度，就需要在电磁能量传输机构的原边线圈中通过高频电流，通过高频化来提高整个系统的功率密度，减小器件体积，提高电能传输效率。因此需要在原边回路加入整流及高频逆变环节，提高电磁能量传输机构的原边线圈电流频率，达到减小系统体积、提高系统的传输功率密度和效率的目的。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2采用无线通讯的非接触感应能量传输系统。

具体实施方式

本发明的详细结构结合实施例加以说明。

该充电系统如图1所示，统由工频市电供电，经整流滤波和高频逆变电路后在原边线圈中产生高频交流电流，从而在原边线圈周围产生高频交变的磁场。副边线圈与原边线圈通过空间磁场耦合获得能量，然后经过功率变换电路为用电设备供电，完成了整个非接触电能传输过程。通常非接触电能传输系统的原边回路一组线圈可为多个拾取线圈供电，实现了为多个负载的同时供电。

非接触电能传输系统的原边回路通过高频逆变实现电能与磁场能量的转换，主要由整流滤波电路、高频逆变电路和原边线圈组成。整流滤波电路主要是将工频交流电流转换为平稳的直流电压提供给后面的高频逆变部分；高频逆变电路将整流滤波后的直流电压变换为高频交流电提供给原边线圈，以便在原边线圈周围产生高频交变的磁场。其逆变器可选择采用桥式谐振逆变器，能量注入型谐振逆变器和自激振荡式谐振逆变等。副边回路实现将拾取线圈中的感应电动势转化为负载需要的供电电压，主要由电能拾取机构和DC-DC功率变换电路组成。电能拾取机构是原边回路与副边回路实现能量传递的桥梁，电能拾取机构利用电磁感应原理，把原边产生的交变磁场能转换为电能，并提供给其后的功率变换电路，它的状态决定着整个系统的性能；功率变换电路是使副边电路能够适应负载的动态变化，保证能在各种情况下向负载提供稳定和高效的能量供应。

该发明专利采用单级的方案如图2所示，利用无线通讯的方法使原边和副边保持通讯，实时原副边的闭环控制。当输出电压增大或减小时，及时的通过无线通讯反馈到原边，然后通过改变开关频率的方式改变输出电压以保持输出电压的稳定。