[发明专利]一种市电至车载电池包的无线电能传输系统及其控制方法

摘要

本发明涉及一种市电至车载动力电池包的无线电能传输系统及其控制方法，所述的无线电能传输系统包括相互连接的能量传递装置和控制装置，所述的能量传递装置包括依次连接的交流源、准阻抗源模块、H桥逆变模块、磁能发射模块、磁能接收模块、整流滤波模块和高压动力电池模块，所述的磁能发射模块与磁能接收模块通过磁耦合的方式连接，所述的准阻抗源模块、H桥逆变模块、磁能发射模块、磁能接收模块和高压动力电池模块分别与控制装置连接。与现有技术相比，本发明具有结构简单、节省成本、节省斩波环节、提高效率、节省采样电路、降低控制复杂性、控制方式多样等优点。

主权项

一种市电至车载电池包的无线电能传输系统的控制方法，其特征在于，所述的无线电能传输系统包括相互连接的能量传递装置和控制装置，所述的能量传递装置包括依次连接的交流源（1）、准阻抗源模块（2）、H桥逆变模块（3）、磁能发射模块（4）、磁能接收模块（5）、整流滤波模块（6）和高压动力电池模块（7），所述的磁能发射模块（4）与磁能接收模块（5）通过磁耦合的方式连接，所述的准阻抗源模块（2）、H桥逆变模块（3）、磁能发射模块（4）、磁能接收模块（5）和高压动力电池模块（7）分别与控制装置连接，所述的控制装置包括相位失谐检测模块（11）、发射端数据采集模块（13）、开关驱动模块（14）以及依次连接的接收端数据采集模块（8）、无线数据发射模块（9）、无线数据接收模块（10）和控制器模块（12），所述的相位失谐检测模块（11）分别与H桥逆变模块（3）和控制器模块（12）连接，所述的发射端数据采集模块（13）分别与准阻抗源模块（2）和控制器模块（12）连接，所述的开关驱动模块（14）分别与准阻抗源模块（2）、H桥逆变模块（3）和控制器模块（12）连接，所述的接收端数据采集模块（8）分别与磁能接收模块（5）和高压动力电池模块（7）连接，所述的准阻抗源模块（2）包括第一电容C1、第二电容C2以及依次串联的第一电感L1、开关单元和第二电感L2，所述的第二电感L2与H桥逆变模块（3）连接，所述的第二电容C2一端连接到第一电感L1和开关单元之间，另一端与H桥逆变模块（3）连接，所述的第一电容C1一端连接到开关单元和第二电感L2之间，另一端与交流源（1）连接，所述的开关单元为二极管D1和三极管S；该控制方法包括以下步骤：1）系统上电后，控制器模块通过H桥逆变模块对磁能发射模块产生激励，通过接收端数据采集模块测量相应系统响应，以多次测量求平均值的方式在线估计磁能发射模块与磁能接收模块之间的互感M的大小，并制定充电策略；2）根据制定的充电策略，控制器模块通过相应的控制方式控制H桥逆变模块工作，通过设定H桥逆变模块中的同桥臂直通时间和非直通时间之比来控制准阻抗源模块中输入电感L1的电流波形，使其跟踪市电整流后的半波电压波形，并同时将电量充入高压动力电池模块中；3）系统正常工作时，发射端数据采集模块和接收端数据采集模块分别对磁能发射模块和磁能接收模块中的谐振电容电压进行采样，确保其未超过谐振电容最大耐压值，并可根据采样的谐振电容电压计算谐振腔中谐振电流大小；4）当高压动力电池模块所需充电电流变化时，控制器模块通过开关驱动模块调节H桥逆变模块，提高或者降低准阻抗源模块中输入电感L1中锯齿波电流包络线幅值，以满足高压动力电池模块充电需求；5）控制器模块通过相位失谐检测模块检测H桥逆变模块的输出方波电压及正弦波电流波形，判断是否出现相位失谐现象，若是，则提高或者降低系统工作频率直至相位失谐现象消失。