[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

说明书

本发明涉及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，所述的电能发送装置设在地面或地面以下，电能接收装置设在汽车底盘，充电时位于电能发送装置上方，使用谐振电路，磁场耦合被最大化，并且在谐振频率处产生最高的功率传输能力，同时具有一定的抗偏移能力；本发明还提出一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置的异物检测方法和充电控制方法，可以快速充电，并可以检测电能发送装置和电能接收装置之间存在的影响充电效果的金属类异物。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车无线充电系统，特别涉及一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置及其控制方法。

背景技术

随着科技的进步与发展，汽车开始逐渐摆脱对石油的依赖，世界各国都开始了对电动汽车的研究。

纵观国内外，电动化技术在交通领域中的使用愈加广泛，电动汽车(EV)的需求迅速增长。与使用内燃机(ICE)的汽车相比，电动汽车具有易于操作、维护少、零排放和效率高的特点。但是EV的动力电池造价昂贵，续驶里程不理想，充电基础设施建设不完善。目前普遍的充电方式为有线充电，有线充电技术相对简单，但是由于电动汽车充电功率大，有线充电需要停车充电，通过充电线缆与充电桩连接，操作十分不便，插拔充电线缆容易产生电火花，非常危险。而且在雨、雪、风等恶劣环境条件下工作容易发生电击，造成人员的伤亡。有线充电必须要求汽车具备大容量电池才能保证续航里程，导致充电时间较长且提高了整车的成本。与使用导线充电相比，无线电力传输(WPT)充电系统被广泛引入EV，并且作为一种更为安全便捷的替代充电方法。WPT系统广泛用于在道路上或在停车场为电动汽车充电。WPT系统通过感应将能量从一个线圈传递到另一个线圈，从而为电动汽车供电，而无需进行有线连接。

目前国内外已经有一些相关的WPT技术方案，但是仍然存在一些如传输距离短、抗偏移能力差；对于其他电气和电子设备的抗干扰性差；结构不够紧凑和轻便，即轻量化程度差；涡流以及靠近WPT的金属部件热损耗严重；产生的辐射对环境以及人体有影响等问题。

发明内容

在各种WPT技术中，使用磁场谐振式无线电能传输(Magnetic ResonantWirelessPower Transfer,MRWPT)的技术不仅提供最高的功率传输效率，而且提供近场情况下较远距离的无线传输功率，非常适合电动汽车进行无线充电。磁谐振式无线电能传输通过两个谐振电路之间的磁场进行电能传输，每个谐振电路由连接到电容器的绕组线圈或具有内部电容的其他谐振器组成，这两个谐振电路在相同的谐振频率下谐振。在发射器和接收器中使用谐振电路，磁场耦合被最大化，并且在谐振频率处产生最高的功率传输能力，同时具有一定的抗偏移能力。

在这种具有磁场谐振的WPT系统中，低损耗电路、线圈、匹配电路和磁屏蔽结构的设计是要考虑的关键要素。通过结合这些设计理念，可以实现最大化的功率传输和最佳的谐振磁场分布。

本发明提供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，所述的电能发送装置设在地面或地面以下，其包括基座、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设在汽车底盘，充电时位于电能发送装置上方，其包括基座、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。电能发送装置和电能接收装置对称设置。

所述的基座内设有凹槽，用于放置铝盘屏蔽层；所述的铝盘屏蔽层为圆形，边缘设有一圈缘壁，内部形成凹槽，用于放置铁氧体屏蔽层，缘壁的高度不小于铁氧体屏蔽层的厚度；所述的铁氧体屏蔽层包括八片铁氧体片，八片铁氧体片在铝盘屏蔽层上呈中心对称圆周阵列，所述的端盖内侧设有与铁氧体片和线圈吻合的凹槽。