[发明专利]一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置及其控制方法

权利要求书

1.一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置，包括电能发送装置和电能接收装置，其特征在于：所述的电能发送装置包括基座、铝盘屏蔽层、垫片、铁氧体屏蔽层、第一线圈和端盖，基座位于下部，铝盘屏蔽层设在基座上，垫片设在铝盘屏蔽层上，铁氧体屏蔽层包括数片铁氧体片，每片铁氧体片设在垫片镂空处，铁氧体片呈中心对称均匀设置，第一线圈设在铁氧体屏蔽层上，端盖盖在上端；所述的电能接收装置位于电能发送装置上方，包括基座、铝盘屏蔽层、垫片、铁氧体屏蔽层、第一线圈和端盖，基座位于上部，铝盘屏蔽层设在基座下方，垫片设在铝盘屏蔽层下，铁氧体屏蔽层包括数片铁氧体片，每片铁氧体片设在垫片镂空处，铁氧体片呈中心对称均匀设置，第一线圈设在铁氧体屏蔽层下方，端盖盖在下端；

所述的铁氧体屏蔽层的铁氧体片为轴对称的三段阶梯状，第一段和第二段的厚度相同，第三段的厚度大于第一段和第二段；

所述的铁氧体片尺寸通过如下过程计算：

先确定铝盘屏蔽层内缘的半径R₄和第一线圈的线径d₀，根据线径和电流、电压、互感值、额定谐振圆频率确定线圈的匝数、内径R₂和外径R₃，再确定铁氧体屏蔽层的内径R₁；

设第一段的宽度为2d₁，长度为d₂，厚度为h₁，第二段的宽度为2d₃，长度为d₄，厚度为h₁，第三段的宽度为2d₅，长度为d₆，厚度为h₂：

d₁＝s₀R₁sinangle，其中s₀取0.7～0.8；

d₂＝R₂-R₁；

d_3max＝R₂tanangle，其中B₁、B₃分别为R₁、R₃处的磁场强度；

d₄＝s₁(R₃-R₂)，其中s₁取1.1～1.2；

d_5max＝(R₂+d₄)tanangle＝d₃+d₄tanangle，其中B₂、B₄分别为R₂、R₄处的磁场强度；

其中s₂取0.8～0.9；

s₀、s₁、s₂为尺寸修正系数，其中k为铁氧体屏蔽层中铁氧体片的数量；

h₁取值5～8mm，h₂大于或等于h₁+d₀；

同一水平面上，铁氧体屏蔽层面积与第一线圈最大外径形成的圆面积比不少于40％；

还包括一次侧补偿电路、二次侧补偿电路、滤波器和整流器，所述的一次侧补偿电路设在电能发送装置基座上，一次侧补偿电路一端与电能发送装置中的第一线圈相连，另一端与供电电路相连；所述的二次侧补偿电路设在电能接收装置基座上，二次侧补偿电路一端与电能接收装置中的第一线圈相连，另一端与滤波器相连，滤波器另一端与整流器相连，整流器另一端经过功率调节器与车载电池组相连；

还包括控制器，所述的控制器设在电能发送装置上，与一次侧补偿电路相连，同时与供电电路相连，与车载控制系统ECU无线连接；

由于电压相较磁场更容易直观测量，以电压为控制率，采用逻辑门限控制，其阈值为：

其中θ₀为正常充电时，两侧线圈的电压相位差，θ₁为两侧线圈的电压最小相位差，θ₂为两侧线圈的电压最大相位差，I₁和I₂分别为电能发送装置和电能接收装置的交流电的均方根值，R₁、R₂分别是电能发送装置和电能接收装置第一线圈绕组电阻，R_Le是等效的负载电阻；

当电能发送装置和电能接收装置之间存在金属类异物时，感应磁场将发生相位畸变，电压随之改变，当控制器检测到相位差小于θ₁时，立即控制供电电路断开以保证安全，同时发出报警信息；当检测到相位差大于θ₂时，发出报警信息，提示驾驶员检查充电情况以排出异物。