[发明专利]一种具有偏移自适应性的电动汽车无线充电拓扑结构

说明书

本发明公开了一种具有偏移自适应性的电动汽车无线充电拓扑结构，包括直流电源、逆变电路、原边串联补偿电容、原边发射线圈以及两组副边接收电路；其中副边接收部分采用两独立接收线圈的方式，且线圈输出分别独立接补偿电路及整流电路，在整流输出的直流侧进行并联，使得两个独立接收线圈既不相互影响，又可以互补工作；本发明系统在发生偏移时，一个线圈的耦合下降，另一个线圈的耦合上升，由于两者输出各自独立，仅在直流侧进行叠加，因此传输是完全互补的；再结合副边并联电容及串联电感的补偿拓扑，使得本发明系统在较大偏移范围内都可以维持稳定的功率传输。

技术领域

本发明属于电动汽车无线充电技术领域，具体涉及一种具有偏移自适应性的电动汽车无线充电拓扑结构。

背景技术

伴随着能源问题以及环境问题的日益严重，混合动力汽车和纯电动汽车以其环保、便捷等优势引起人们越来越多的关注，非接触式电能传输技术利用非接触变压器实现能量的无线传输，具有安全、操作方便简单、无接触磨损、无直接电气连接等优点。因此，这一业界广泛关注的新型电能传输形式对于未来的发展具有重大的意义，也是极其有竞争力的热点。

非接触变压器是非接触电能传输系统的核心部分，而其补偿方式及系统的拓扑结构一直以来就是非接触电能传输系统研究的关键问题。为了实现系统良好的参数适应能力、传输特性及其稳定性，就要求相应的补偿方式及系统拓扑能够实现系统参数变化时的适应性，如偏移系统及负载变化。

目前常见的非接触变换器的补偿方式为原边串联/副边串联、原边串联/副边并联、原边并联/副边串联、原边并联/副边并联，相应的拓扑结构为单发射对单接收或多发射对多接收。这些补偿方式及拓扑结构存在一定的局限性，补偿方式对电路参数变化较为敏感，如负载变化时系统的增益等特性会相应改变；在发射与接收发生偏移时无法维持较好的能量传输，甚至出现系统无法进行能量传输的情况。

现有无线充电系统的线圈结构和补偿拓扑在原副边位置发生偏移时，原副边线圈的耦合效果和系统的传输能力会迅速下降，甚至会出现功率传输为零的零耦合点，从而导致整个系统的抗偏移性能较差，应用到电动汽车无线充电时，在车辆停放位置偏移的情况下会大大影响充电效果，导致系统使用不方便。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种具有偏移自适应性的电动汽车无线充电拓扑结构，该结构能够在发射与接收线圈位置存在较大偏移时稳定地进行功率传输，系统传输特性在产生一半尺寸的偏移范围内不受影响。

一种具有偏移自适应性的电动汽车无线充电拓扑结构，包括：直流电源、逆变电路、原边串联补偿电容、原边发射线圈以及两组副边接收电路；所述逆变电路的直流侧与直流电源连接，用以将直流电源的输出直流电转换成高频交流电，逆变电路交流侧的一端与原边串联补偿电容的一端相连，原边串联补偿电容的另一端与原边发射线圈的一端相连，原边发射线圈的另一端与逆变电路交流侧的另一端相连；所述副边接收电路包括副边接收线圈、副边并联补偿电容、副边串联补偿电感以及整流电路，所述副边接收线圈与原边发射线圈通过电磁耦合，副边接收线圈的一端与副边并联补偿电容的一端以及副边串联补偿电感的一端相连，副边串联补偿电感的另一端与整流电路交流侧的一端相连，所述副边接收线圈的另一端与副边并联补偿电容的另一端以及整流电路交流侧的另一端相连；两组副边接收电路中的整流电路直流侧并联后为电动汽车电池充电。

当原副边线圈发生偏移时，在两组副边接收电路的相互配合下，本发明结构可以呈现良好的偏移自适应性能，系统可以在较大的偏移范围内维持稳定的功率传输。

进一步的，所述逆变电路采用半桥逆变结构、全桥逆变结构或推挽式逆变结构。

进一步的，所述原边发射线圈和副边接收线圈采用绕制有利兹线的磁芯，所述磁芯采用导磁材料。

进一步的，两组副边接收电路中的副边接收线圈相互解耦。

进一步的，所述副边并联补偿电容分别与副边接收线圈和副边串联补偿电感谐振匹配。