[发明专利]一种电动汽车无线充电装置

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电领域，尤其涉及一种大功率、高效率的电动汽车无线充电设备。

背景技术

发展电动汽车无线充电技术意义重大，能彻底解决传统接触式充电易磨损，易触电，多次插拔后可能造成电能传输不可靠等缺点。但电动汽车无线充电至少需要数KW的输出功率，传输距离要求也较远，这给电动汽车无线充电技术造成了很大的挑战。

现有的无线充电产品普遍采用电磁感应方式进行电力传输，这类产品具有功率小，效率不高，传输距离近等特点，主要用于便携式电子产品充电。这些特点导致了利用电磁感应原理的无线充电装置很难应用于电动汽车充电。

2006年11月美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授Marin Soljacic研究小组提出了磁耦合谐振技术，并于2007年6月进行了实验验证，相隔2.16m隔空将一只60W灯泡点亮，效率为40%。但60W的功率传输仍然远远不能满足电动汽车充电KW级的功率需求，而且文章中所提到的10MHz左右的工作频率也也给无线电力传输装置中的大功率开关电源功率的设计带来了困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提出一种输出功率大，效率高，传输距离远的电动汽车无线充电装置，以解决现有无线充电装置大多存在的传输距离过小，传输功率小，效率低，设计困难等缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车无线充电装置，该电动汽车无线充电装置包括与工频电源相连的发射端和与电动汽车电池系统相连的接收端。

所述发射端由工频整流单元、功率因数校正单元、逆变单元、阻抗变换单元、发射线圈单元、第一通信单元和第一控制单元构成。所述的工频整流单元、功率因数校正单元、逆变单元、阻抗变换单元和发射线圈单元按照此顺序串联连接，第一通信单元和第一控制单元串联连接，第一控制单元控制逆变单元的输出。

所述的接收端由接收线圈单元、负载补偿单元、高频整流滤波单元、DC-DC变换单元、第二通信单元和第二控制单元构成。接收线圈单元、负载补偿单元、高频整流滤波单元、DC-DC变换单元照此顺序串联连接，DC-DC变换单元输出的电能供电池系统使用。第二通信单元和第二控制单元串联连接，电池系统的反馈信号作为第二控制单元输入，第二控制单元的输出控制DC-DC变换单元。所述的电池系统的反馈信号包括电池的电流，电压，温度等信息。

所述发射端中：

所述的工频整流单元为二极管全桥整流。

所述的功率因数校正单元为功率因数校正单元，可以采用有源功率因数校正拓扑，也可以采用无源功率因数校正拓扑。

所述的逆变电路单元的作用是将经过工频整流单元和功率因数校正单元得到的直流电压逆变成高频交流电压，供发射线圈单元使用。逆变单元的拓扑可以采用E类放大器或双E类放大器，也可以采用全桥逆变电路。在本发明中，逆变后的电压频率在20KHZ至500KHZ之间，逆变电路的输出由所属第一控制单元控制。

阻抗变换单元为电感和电容组成的T型网络，所述T型网络中包括串联连接的两个电感，感抗分别为X_S1和X_S2，一个连接在两电感之间的并联电容，容抗为X_P，通过调节感抗X_S1，X_S2，以及容抗X_P，可以改变逆变单元输出侧连接电路的等效阻抗，在输出功率能满足设计要求的前提下，本装置的传输效率达到最大。以下说明T型网络电感电容参数的设计方法。

加入阻抗变换单元前，逆变器输出侧连接电路的等效阻抗为Z_L＝R_L+jX_L，公式中R_L和X_L分别为等效阻抗和电抗，j为虚数单位；加入T型阻抗变换单元后，逆变单元输出侧所连接电路等效阻抗为：