[发明专利]一种电动汽车无线充电装置及其输出控制方法

权利要求书

1.一种电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的无线充电装置包括连接在工频电源的发射端和与电动汽车电池系统相连的接收端；所述发射端由工频整流单元、功率因数校正单元、逆变单元、发射线圈单元、第一通信单元和第一控制单元构成；所述的工频整流单元、功率因数校正单元、逆变单元和发射线圈单元依次顺序串联连接；所述的第一通信单元和第一控制单元串联连接，第一控制单元的输出控制逆变单元；所述接收端由接收线圈单元、负载补偿单元、高频整流滤波单元、BOOST升压变换单元、第二通信单元和第二控制单元构成；接收线圈单元、高频整流滤波单元，BOOST升压变换单元依次顺序串联连接；BOOST升压变换单元的输出连接电动汽车电池系统；第二通信单元和第二控制单元串联连接；电池系统的反馈信号作为第二控制单元的输入，第二控制单元的输出控制BOOST升压变换单元；所述的发射端的第一通信单元和接收端的第二通信单元通过无线信号进行通信。

2.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述的发射端的发射线圈单元由发射线圈和发射端放大线圈组成；发射线圈的半径和发射端放大线圈的半径相同；发射线圈和发射端放大线圈平行放置；发射线圈和发射端放大线圈的中心位于同一轴线上；发射线圈和发射端放大线圈之间距离小于10mm；所述的发射线圈单元埋设于地下或者放置在地面上。

3.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述的接收端的接收线圈单元由接收线圈和接收端放大线圈组成；接收线圈的半径和接收端放大线圈的半径相同；接收线圈和接收端放大线圈平行放置；接收线圈和接收端放大线圈的中心位于同一轴线上，接收线圈和接收端放大线圈之间距离小于10mm，所述的接收线圈单元固定于电动汽车的底部。

4.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述的发射端的发射线圈单元中心轴线和接收端的接收线圈单元中心轴线的距离不超过发射线圈单元的半径（r）；发射线圈单元与接收线圈单元垂直距离在100mm至500mm之间；所述的发射线圈单元和接收线圈单元之间进行无线电力传输。

5.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述的发射线圈单元中的发射线圈串联有第一可变谐振补偿电容（C1）；接收线圈单元的串联有第四可变谐振补偿电容（C4）发射端放大线圈并联有第二可变谐振补偿电容（C2）；接收端放大线圈并联有第三可变的谐振补偿电容（C3）；通过调节所述的谐振补偿电容的值能够改变四个所述的线圈对磁场的放大倍数。

6.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述接收端的负载补偿单元为由电感和电容串联组成；所述电感和电容在逆变器输出电压频率下处于谐振状态，所述负载补偿单元的电感电容参数取值满足在所述接收端的接收线圈单元输出电压的一个周期内，所述的高频整流滤波单元中每个二极管有正向电流流过的时间占整个周期的50%。

7.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述第一通信单元与第二通信单元通过无线信号通信的内容至少包括所述电动汽车无线充电装置接收端充电请求、充电停止、SOC、充电状态，发射端充电允许、计费信息，输入的电压和电流，以及输出的电压和电流，以此协调所述第一控制单元与第二控制单元工作，使无线充电装置的输出电压电流满足电池系统的充电需求。

8.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的逆变单元为全桥逆变电路，逆变单元输出电压的典型工作频率在20KHZ至500KHZ之间。

9.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的BOOST升压变换单元由电感（L）、第一全控型功率器件（V1）、第一二极管（VD1）、电容（C）、第二二极管（VD2）和第二全控型功率器件(V2)构成；其中电感（L）、第一二极管（VD1）、第二二极管（VD2）、电池系统和第二全控型功率器件（V2）依次顺序串行连接，第一全控型功率器件（V1）的高压端连接于电感（L）和第一二极管（VD1）之间，电容（C）的高压端连接于第一二极管（VD1）和第二二极管（VD2）之间，第一全控型功率器件（V1）和电容（C）的低压端共同连接于第二全控型功率器件（V2）的低压端。

10.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置的输出控制方法，其特征在于所述的无线充电装置工作时，所述的发射端自动适应负载大小的变化，逆变单元采用固定PWM占空比控制，所述的发射端根据接收端的充电请求开启发射端的功率输出，根据接收端的充电停止或检测发射端工频整流单元电流小于设定值后自动关闭发射端的功率输出；当所述的第二控制单元准备接受发射端传递过来的电能给电池系统充电时，打开第二全控型功率器件（V2），在充电期间所述的接收端的BOOST升压变换单元采用调节PWM占空比控制第一全控型功率器件（V1），根据电池系统剩余电量、温度等状态信息和充电要求对充电装置进行输出恒流或恒压控制，即接收端监测电池系统剩余电量SOC值和其他状态信息，监测高频整流单元输出的电压值和电流值，监测BOOST升压变换单元输出的电压值和电流值，按照设定的充电曲线通过闭环控制调节BOOST升压变换单元的PWM占空比来实现无线充电装置的输出恒流或恒压控制，以满足电动汽车电池系统的充电需求，当充电结束或者需要停止充电时，第二控制单元关闭第二全控型功率器件（V2），并使第一全控型功率器件（V1）的占空比为0，即可停止对电池系统充电。