本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)汽車(chē)磁共振式無(wú)線充電電路。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著全球電動(dòng)汽車(chē)保有量的迅速增加，充電樁、充電站等電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備的需求也越來(lái)越大，目前電動(dòng)汽車(chē)的充電方式主要是有線充電方式，但有線充電方式存在很多不足：充電設(shè)備引線過(guò)長(zhǎng)；占地面積和占用空間大；人工操作繁瑣，操作過(guò)程中會(huì)帶來(lái)設(shè)備的過(guò)度磨損以及不安全性問(wèn)題。電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電技術(shù)可以很好地解決上述問(wèn)題，從而得到了廣泛關(guān)注。

目前常見(jiàn)的電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電方案主要包括磁感應(yīng)式無(wú)線充電和磁共振式無(wú)線充電。其中，磁感應(yīng)式無(wú)線充電技術(shù)線圈間互感較大，近距離傳輸效率高，但整個(gè)系統(tǒng)對(duì)線圈的相對(duì)水平位移非常敏感，不適合用于遠(yuǎn)距離的無(wú)線充電。相比于磁感應(yīng)式，磁共振式無(wú)線傳輸?shù)碾娐吠負(fù)渚哂姓{(diào)諧網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)互感補(bǔ)償和頻率調(diào)諧，可以實(shí)現(xiàn)中等距離電能傳輸，因此，近幾年磁共振式無(wú)線充電成為電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于為了克服常規(guī)有線充電技術(shù)的不足，提出一種電動(dòng)汽車(chē)磁共振式無(wú)線充電電路。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種電動(dòng)汽車(chē)磁共振式無(wú)線充電電路包括基建側(cè)部分和車(chē)載側(cè)部分，基建側(cè)包含第一整流濾波電路、高頻逆變電路和一次側(cè)串聯(lián)諧振電路；車(chē)載側(cè)包含二次側(cè)并聯(lián)諧振電路、第二整流濾波電路和DC-DC變換器；

所述第一整流濾波電路的輸入端連接至電網(wǎng)，用于將電網(wǎng)電壓整流成直流電壓；

所述高頻逆變電路的輸入端連接至所述第一整流濾波電路的輸出端，用于將所述第一整流濾波電路輸出的直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓方波；

所述一次側(cè)串聯(lián)諧振電路的輸入端連接至所述高頻逆變電路的輸出端；

所述二次側(cè)并聯(lián)諧振電路的輸出端連接至所述第二整流濾波電路的輸入端；

所述第二整流濾波電路的輸入端連接至所述二次側(cè)并聯(lián)諧振電路的輸出端，用于將所述二次側(cè)并聯(lián)諧振電路輸出的交流電壓整流成直流電壓；

所述DC-DC變換器的輸入端連接至所述第二整流濾波電路，用于將所述第二整流濾波電路的直流輸出電壓變換成車(chē)載動(dòng)力電池充電所需的額定電壓；

所述一次側(cè)串聯(lián)諧振電路與二次側(cè)并聯(lián)諧振電路對(duì)稱(chēng)設(shè)置，通過(guò)耦合實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線傳輸。

所述一次側(cè)串聯(lián)諧振電路包括依次串聯(lián)連接的發(fā)射線圈l₁和交流電容C₁，連接至高頻逆變電路的輸出端；所述二次側(cè)并聯(lián)諧振電路包括并聯(lián)連接的接收線圈l₂和電子電容電路；連接至第二整流濾波電路的輸入端；所述發(fā)射線圈L₁與所述接收線圈L₂通過(guò)高頻磁共振方式，電能從發(fā)射線圈L₁傳遞到接收線圈L₂，所述一次側(cè)發(fā)射線圈L₁與二次側(cè)接收線圈L₂對(duì)稱(chēng)設(shè)置，通過(guò)耦合實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線傳輸。

所述電子電容電路包括第一MOSFET開(kāi)關(guān)管、第二MOSFET開(kāi)關(guān)管、第三MOSFET開(kāi)關(guān)管、第四MOSFET開(kāi)關(guān)管和直流電容C₂；其中，第一MOSFET開(kāi)關(guān)管的漏極與直流電容C₂的正極相連，第一MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極與第三MOSFET開(kāi)關(guān)管的漏極相連；第二MOSFET開(kāi)關(guān)管的漏極與第一直流電容C₁的正極相連，第二MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極與第四MOSFET開(kāi)關(guān)管的漏極相連；第三MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極與直流電容C₂的負(fù)極相連；第四MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極與直流電容C₂的負(fù)極相連；電子電容電路的兩端分別從第一MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極和第二MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極引出。

一種基于上述的無(wú)線充電電路的控制方法，包括下述步驟：

S1、根據(jù)一次側(cè)的發(fā)射線圈L₁和交流電容C₁，設(shè)置高頻逆變電路初始工作角頻率使得一次側(cè)串聯(lián)諧振電路工作在諧振狀態(tài)；

S2、調(diào)節(jié)二次側(cè)的電子電容電路，使得一次側(cè)串聯(lián)諧振電路和二次側(cè)并聯(lián)諧振電路工作在磁共振狀態(tài)。

步驟S2中，所述調(diào)節(jié)二次側(cè)的電子電容電路是通過(guò)移相角控制法實(shí)現(xiàn)的，具體如下：

(1)根據(jù)諧振角頻率獲得諧振工作點(diǎn)的電子電容電路的等效電容值C_eq2；根據(jù)獲得控制關(guān)閉角α；

(2)由鎖相環(huán)測(cè)得電壓相位，采用移相角控制法控制所述電子電容電路，控制關(guān)閉角為α，控制電子電容電路的四個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

本實(shí)用新型基于電磁共振和電子電容電路的等效原理，將電子電容電路等效為一個(gè)可變電容，根據(jù)不同車(chē)況，通過(guò)改變車(chē)載側(cè)諧振電容等效值，實(shí)現(xiàn)一次側(cè)諧振電路和二次側(cè)諧振電路磁共振，提高充電效率；此方案無(wú)需要求基建側(cè)和車(chē)載側(cè)之間的通信，該電路不僅節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，而且提高了效率，具有良好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是電動(dòng)汽車(chē)磁共振式無(wú)線充電電路的建設(shè)方案圖；

圖2是電動(dòng)汽車(chē)磁共振式無(wú)線充電的總體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是電子電容電路的控制圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。

圖1給出了本實(shí)用新型的電動(dòng)汽車(chē)磁共振式無(wú)線充電電路的建設(shè)方案圖，其中，基建側(cè)和車(chē)載側(cè)分離，基建側(cè)安裝在地面下方，發(fā)射線圈L₁靠近地面，當(dāng)車(chē)載側(cè)的接收線圈L₂處于發(fā)射線圈L₁上方時(shí)，可進(jìn)行無(wú)線充電。

圖2給出了電動(dòng)汽車(chē)磁共振式無(wú)線充電的總體結(jié)構(gòu)圖，基建側(cè)包含第一整流濾波電路、高頻逆變電路和一次側(cè)串聯(lián)諧振電路；車(chē)載側(cè)包含二次側(cè)并聯(lián)諧振電路、第二整流濾波電路和DC-DC變換器；

其中，所述第一整流濾波電路的輸入端連接至電網(wǎng)，用于將電網(wǎng)電壓整流成直流電壓；

其中，所述高頻逆變電路的輸入端連接至所述第一整流濾波電路的輸出端，用于將所述第一整流濾波電路輸出的直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓方波；

其中，所述一次側(cè)串聯(lián)諧振電路的輸入端連接至所述高頻逆變電路的輸出端；

其中，所述二次側(cè)并聯(lián)諧振電路的輸出端連接至所述第二整流濾波電路的輸入端；

其中，所述第二整流濾波電路的輸入端連接至所述二次側(cè)并聯(lián)諧振電路的輸出端，用于將所述二次側(cè)并聯(lián)諧振電路輸出的交流電壓整流成直流電壓；

其中，所述DC-DC變換器的輸入端連接至所述第二整流濾波電路，用于將所述第二整流濾波電路的直流輸出電壓變換成車(chē)載動(dòng)力電池充電所需的額定電壓。

其中，所述一次側(cè)串聯(lián)諧振電路包括依次串聯(lián)連接的發(fā)射線圈L₁和交流電容C₁；所述發(fā)射線圈L₁不與交流電容C₁相連的一端與高頻逆變電路輸出端的負(fù)極相連，所述交流電容C₁不與發(fā)射線圈L₁相連的一端與高頻逆變電路輸出端的正極相連；所述二次側(cè)并聯(lián)諧振電路包括并聯(lián)連接的接收線圈L₂和電子電容電路，連接至第二整流濾波電路的輸入端；所述發(fā)射線圈L₁與所述接收線圈L₂通過(guò)高頻磁共振方式，電能從發(fā)射線圈L₁傳遞到接收線圈L₂。

其中，所述電子電容電路包括第一MOSFET開(kāi)關(guān)管Q₁、第二MOSFET開(kāi)關(guān)管Q₂、第三MOSFET開(kāi)關(guān)管Q₃、第四MOSFET開(kāi)關(guān)管Q₄和直流電容C₂；其中，第一MOSFET開(kāi)關(guān)管的漏極與直流電容C₂的正極相連，第一MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極與第三MOSFET開(kāi)關(guān)管的漏極相連；第二MOSFET開(kāi)關(guān)管的漏極與第一直流電容C₁的正極相連，第二MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極與第四MOSFET開(kāi)關(guān)管的漏極相連；第三MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極與直流電容C₂的負(fù)極相連；第四MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極與直流電容C₂的負(fù)極相連；第一MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極連接至第二整流濾波電路的正輸入端和接收線圈L₂一端，第二MOSFET開(kāi)關(guān)管的源極連接至第二整流濾波電路的負(fù)輸入端和接收線圈L₂另一端。

本實(shí)用新型控制方法的具體實(shí)施過(guò)程如下：

S1、根據(jù)一次側(cè)的發(fā)射線圈L₁和交流電容C₁，設(shè)置高頻逆變電路初始工作角頻率使得一次側(cè)串聯(lián)諧振電路工作在諧振狀態(tài)；

S2、調(diào)節(jié)二次側(cè)的電子電容電路，使得一次側(cè)串聯(lián)諧振電路和二次側(cè)并聯(lián)諧振電路工作在磁共振狀態(tài)。

所述S2中電子電容電路的控制方法采用移相角控制法，控制圖如圖3所示，具體步驟如下：

S21、根據(jù)諧振角頻率獲得諧振工作點(diǎn)的電子電容電路的等效電容值C_eq2；根據(jù)獲得控制關(guān)閉角α，其中，C₂為電子電容內(nèi)直流電容值。

S22、由鎖相環(huán)測(cè)得電壓相位，采用移相角控制法控制所述電子電容電路，控制關(guān)閉角為α，控制電子電容電路的四個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)管。

本實(shí)用新型電路的整個(gè)工作過(guò)程為：市電首先經(jīng)過(guò)第一整流濾波電路將交流AC轉(zhuǎn)化為直流電壓，接著經(jīng)過(guò)高頻逆變電路輸出高頻電壓方波，然后通過(guò)一次側(cè)串聯(lián)諧振電路實(shí)現(xiàn)一次側(cè)高頻諧振，根據(jù)不同的車(chē)況，調(diào)節(jié)車(chē)載側(cè)的電子電容電路，使二次側(cè)并聯(lián)諧振電路同時(shí)實(shí)現(xiàn)諧振，從而將一次側(cè)的電能高效地傳輸?shù)蕉蝹?cè)，最后通過(guò)第二整流濾波電路和DC-DC變換器得到車(chē)載動(dòng)力電池充電所需的充電電壓給車(chē)載動(dòng)力電池充電。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。