一種電動汽車無線充電系統的製作方法
2023-07-22 20:33:41
一種電動汽車無線充電系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種電動汽車無線充電系統，包括電能變換發射裝置和電能變換接收裝置，電能變換發射裝置包括分別與發射線圈兩端連接的高頻逆變電源和補償電容，高頻逆變電源與補償電容相連；電能變換發射裝置包括分別與接收線圈兩端連接的補償電容和分別與負載線圈兩端連接的AC／DC變換裝置。與現有技術相比，本發明提供的一種電動汽車無線充電系統，不僅克服了電動汽車的電池能量密度低的問題，還能更好的體現電動汽車充電時與電網進行互動，減弱電動汽車的充電行為對電網的影響。
【專利說明】—種電動汽車無線充電系統【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種無線充電系統，具體涉及一種電動汽車無線充電系統。
【背景技術】
[0002]隨著收入的提高，汽車產業將繼續保持高速增長態勢，當面臨石油短缺的嚴峻挑戰時，電動汽車日益成為發展電動汽車的重要趨勢。
[0003]目前電動汽車的充電方式主要包括:有線方式的快速充電、有線方式的慢充電、採用換電池的方式。①:有線方式的慢充電只適合面向用戶停車後的時間段和服務覆蓋範圍較小的分散式布局:有線方式的快速充電需要瞬時強大的電功率，常規電網無法滿足，必須建立專用充電網絡，然而建立專用充電網絡涉及整個國家電網的改造，耗資巨大，從討論、立項到成網，非一朝一夕能實現；③:採用換電池的方式需要對電動汽車的電池標準、充電站的建設等進行統一的規劃，需要政府、企業等各方面的努力才能完成。
[0004]因此提供一種能夠克服上述三種充電方式的不足，解決電動汽車的電池能量密度低的問題，還能更好的體現與電網進行互動，減弱電動汽車的充電行為對電網的影響的無線充電系統顯得尤為重要。
【發明內容】
[0005]為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種電動汽車無線充電系統，所述系統包括電能變換發射裝置和電能變換接收裝置，所述電能變換發射裝置包括分別與發射線圈兩端連接的高頻逆變電源和補償電容，所述高頻逆變電源與所述補償電容相連；所述電能變換發射裝置包括分別與接收線圈兩端連接的補償電容和分別與負載線圈兩端連接的AC / DC變換裝置；所述電能變換發射裝置放置在電動汽車停車位上，所述電能變換接收裝置放置在電動汽車底盤進行能量接收。
[0006]優選的，所述高頻逆變電源包括整流穩壓裝置與逆變電路；所述整流穩壓裝置通過全橋整流電路將輸入的220V交流電壓轉換成直流電壓；所述逆變電路採用全橋逆變電路，將所述直流電壓轉換為高頻交流電壓；所述全橋逆變電路中的LC諧振槽路由所述發射線圈和所述補償電容串聯組成；
[0007]優選的，所述AC / DC變換裝置包括串聯連接的不控橋式整流電路與DC / DC變換器，用於將所述負載線圈接收的高頻交流電流轉換成直流電流發送到蓄電池進行充電；
[0008]優選的，所述發射線圈、所述接收線圈和所述負載線圈均為矩形平面的盤式結構線圈；
[0009]優選的，所述發射線圈與所述接收線圈的線圈半徑、線圈材料和線圈匝數均相同；所述發射線圈與所述接收線圈的最大軸向偏移距離為所述線圈半徑的長度；
[0010]優選的，所述負載線圈與所述接收線圈為同軸線圈；
[0011]優選的，所述電能變換發射裝置和所述電能變換接收裝置中的補償電容均為高頻真空陶瓷電容。[0012]與最接近的現有技術相比，本發明的優異效果是:
[0013]1、本發明技術方案中，發射線圈、接收線圈和負載線圈基於磁諧振無線電能的傳輸原理，通過將電能變換發射裝置置於電動汽車停車位表面，電能變換接收裝置放置在電動汽車底盤部位進行能量接收，可實現電動汽車的無線充電，使電動汽車充電拜託線纜的束縛，提高了用戶的便捷性和充電的安全性；
[0014]2、本發明技術方案中，發射線圈、接收線圈和負載線圈採用平面的矩形的盤式結構，優化了系統中由發射線圈、接收線圈和負載線圈組成的諧振器的空間結構，提高了系統的傳輸效率和輸出功率，縮少了諧振器放置空間；
[0015]3、本發明技術方案中，電能變換發射裝置和電能變換接收裝置採用高頻真空陶瓷電容，能夠承受發射線圈和接收線圈的高頻電壓，從而保證系統安全、高效的正常運行；
[0016]4、本發明提供的一種電動汽車無線充電系統採用磁耦合諧振原理進行能量傳輸，克服了有線充電方式的局限性，通過諧振器的優化設計使得空間形成諧振場，有效提高了能量的無線傳輸距離，滿足一般電動汽車底盤與路面之間的距離要求，即滿足電動汽車地盤與路面距離不超過30cm下實現2000W功率的傳輸；
[0017]5、本發明提供的一種電動汽車無線充電系統，不僅克服了電動汽車的有線充電方式帶來的接觸安全、導線裸露等問題，通過該系統還可以更好的實現電動汽車與電網的互動，具體表現為電動汽車採用無線充電可以通過無線方式隨時在停車位與電網進行連接與斷開，避免了人為的操作，提高了與電網交互的效率；同時該系統不僅可以減小電動汽車充電對電網物理連接時的衝擊，而且在電動汽車大規模應用後，還可以減弱電動汽車的充電行為對電網的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0019]圖1是:本發明實施例中電動汽車無線充電系統的模型圖；
[0020]圖2是:本發明實施例中電動汽車無線充電系統的等效電路圖；
[0021]圖3是:本發明實施例中電能變換發射裝置的原理圖；
[0022]其中，11:電能變換發射裝置；12:電能變換接收裝置；111:高頻逆變電源；112:補償電容；113:發射線圈；121:接收線圈；122:補償電容；123:負載線圈；124:AC / DC變換裝置；13:蓄電池；21:理想電壓源；22:等效電源內阻；23:發射線圈等效電感；24:發射線圈等效內阻；25:接收線圈等效電感；26:接收線圈等效內阻；27:負載線圈等效電感；28:負載線圈等效電阻；29:AC / DC變換裝置和蓄電池的等效電阻；1111:整流穩壓裝置；1112:逆變電路；1113:發射線圈等效電感。
【具體實施方式】
[0023]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0024]本發明提供了一種電動汽車無線充電系統不僅克服了電動汽車的有線充電方式帶來的接觸安全、導線裸露等問題，還能更好的實現電動汽車與電網的互動，減小了電動汽車充電對電網物理連接時的衝擊。如圖1所示該系統包括電能變換發射裝置11、電能變換接收裝置12和蓄電池13 ;其中電能變換發射裝置11由高頻逆變電源111、補償電容112和發射線圈113組成，放置於電動汽車停車位表面；電能變換接收裝置12由接收線圈121、補償電容122、負載線圈123和AC / DC變換裝置124組成，放置在電動汽車底盤部位，從而保證蓄電池接收電能變換發射裝置輸出的電能。
[0025]高頻逆變電源111與發射線圈113的一端連接，補償電容112與發射線圈113的另一端連接後高頻逆變電源111與補償電容112相連；補償電容122分別與接收線圈121的兩端相連，AC / DC變換裝置124分別與負載線圈123兩端相連；AC / DC變換裝置124直接與蓄電池13連接。
[0026]如圖1所示:①:發射線圈113、接收線圈121和負載線圈123的結構均為平面的矩形的盤式結構:發射線圈113與接收線圈121的線圈半徑、線圈材料和線圈匝數均相同，從而保證發射線圈113與接收線圈121中的電感和電容的一致:發射線圈113與接收線圈121的最大軸向偏移距離為上述線圈半徑的長度:負載線圈123與接收線圈121為同軸線圈，負載線圈123的匝數依據行動裝置的需要進行人工設定。
[0027]如圖3所示高頻逆變電源111包括整流穩壓裝置1111與逆變電路1112 ;其中整流穩壓裝置1111採用全橋整流電路將輸入的220V交流電轉化成直流電壓，並將其發送到逆變電路1112中；逆變電路1112採用全橋逆變電路，該全橋逆變電路中的LC諧振槽路由電能變換發射裝置中的發射線圈和補償電容串聯組成；
[0028]AC / DC變換裝置124包括串聯連接的不控橋式整流電路與DC / DC變換器，用於將負載線圈123接收的高頻交流信號轉換成直流電流發送到蓄電池13進行充電；
[0029]電能變換發射裝置11中的補償電容112和電能變換接收裝置12中的補償電容122均為高頻真空陶瓷電容。
[0030]圖2示出了本實施例中電動汽車無線充電系統的等效電路圖:
[0031]能量發射電路:高頻逆變電源111等效為一個理想電壓源21和等效電源內阻22的串聯結構；發射線圈113等效為一個發射線圈等效電感23和發射線圈等效內阻24的串聯結構；
[0032]能量接收電路:接收線圈121等效為一個接收線圈等效電感25和接收線圈等效內阻26的串聯結構；負載線圈123等效為一個負載線圈等效電感27和負載線圈等效電阻28的串聯結構；AC / DC變換裝置124和蓄電池13等效為一個電阻29。
[0033]最後應當說明的是:所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。
【權利要求】
1.一種電動汽車無線充電系統，所述系統包括電能變換發射裝置和電能變換接收裝置，其特徵在於，所述電能變換發射裝置包括分別與發射線圈兩端連接的高頻逆變電源和補償電容，所述高頻逆變電源與所述補償電容相連；所述電能變換發射裝置包括分別與接收線圈兩端連接的補償電容和分別與負載線圈兩端連接的AC / DC變換裝置；所述電能變換發射裝置放置在電動汽車停車位上，所述電能變換接收裝置放置在電動汽車底盤進行能量接收。
2.如權利要求1所述的一種電動汽車無線充電系統，其特徵在於，所述高頻逆變電源包括整流穩壓裝置與逆變電路；所述整流穩壓裝置通過全橋整流電路將輸入的220V交流電壓轉換成直流電壓；所述逆變電路採用全橋逆變電路，將所述直流電壓轉換為高頻交流電壓；所述全橋逆變電路中的LC諧振槽路由所述發射線圈和所述補償電容串聯組成。
3.如權利要求1所述的一種電動汽車無線充電系統，其特徵在於，所述AC/ DC變換裝置包括串聯連接的不控橋式整流電路與DC / DC變換器，用於將所述負載線圈接收的高頻交流電流轉換成直流電流發送到蓄電池進行充電。
4.如權利要求1所述的一種電動汽車無線充電系統，其特徵在於，所述發射線圈、所述接收線圈和所述負載線圈均為矩形平面的盤式結構線圈。
5.如權利要求1所述的一種電動汽車無線充電系統，其特徵在於，所述發射線圈與所述接收線圈的線圈半徑、線圈材料和線圈匝數均相同；所述發射線圈與所述接收線圈的最大軸向偏移距離為所述線圈半徑的長度。
6.如權利要求1所述的一種電動汽車無線充電系統，其特徵在於，所述負載線圈與所述接收線圈為同軸線圈。
7.如權利要求1所述的一種電動汽車無線充電系統，其特徵在於，所述電能變換發射裝置和所述電能變換接收裝置中的補償電容均為高頻真空陶瓷電容。
【文檔編號】H02J17/00GK103928961SQ201410150913
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月16日 優先權日:2014年4月16日
【發明者】李曉強, 李武峰, 嚴輝, 李索宇, 楊磊, 李凱旋, 魏剛, 柳宇航, 郭晉偉 申請人:國家電網公司, 北京國網普瑞特高壓輸電技術有限公司, 國網安徽省電力公司