[发明专利]基于AC/DC变换器多源无线充电的互感估计法及系统

说明书

本文公开了一种基于AC/DC变换器多源无线充电的互感估计法及系统，发射线圈由n个拥有相同谐振频率的线圈组成，每一个发射线圈都有一个独立交流电压源提供电能，每个电压源都可以产生任意幅值和相位的交流电；每个发射线圈上装有一个MOS开关管，用于将电压源与发射线圈连接或者切断；每个发射线圈上均都装有电压/电流检测探头，用于实时监控每个发射线圈上的电压/电流的值；接收线圈的谐振频率与发射线圈相同；接收线圈与一个双向AC/DC调压变换器相接，然后再与电池组连接。本系统的优势是快速、准确并且安全的对收/发线圈之间的互感做出估计，使得多发射端/单接收端无线充电系统对电动车的高效充电成为了可能。

技术领域

本发明涉及电动汽车的静态无线充电领域，特别是涉及一种可用于对静止中的纯电动汽车进行无线充电的互感估计法及系统。

背景技术

现有的纯电动汽车无线充电技术中，通常单个发射线圈固定安装在地面停车位上，电动汽车必须准确停在规定位置，使电动汽车底盘上的接收线圈与地面的发射线圈处于正对位置后才能进行充电。然而这种一对一的无线充电系统对线圈间的相对位置非常敏感。当两线圈未同轴正对时，传输功率以及传输效率都将大打折扣。

因此越来越多的无线系统开始使用多个发射线圈来为接收线圈供电。多个线圈的共同作用使得传输的功率有了大幅升高的可能，但也使收/发线圈之间的耦合情况变得复杂(如多个发射线圈之间也会产生互相耦合)。为了使所有发射线圈发出的电磁波在在接收线圈上能正向叠加增强，那么必须先要计算出每个发射线圈与接收线圈之间的互感，然后再用已得出的互感通过一定的算法得出每个发射线圈的最佳驱动电压幅值和相位，使得传输系统功率达到最大。主流的互感估计方式有两种：一是使用经验公式进行计算，但这种计算公式通常是在理想环境中得出，因此实际应用时的误差很大；二是通过复杂的检测与通信系统，将发射线圈以及接受线圈中的所有电信息收集起来，再进行计算。这种计算虽然更精确，但是使得无线传输系统的结构变得更加复杂，增加了故障率，也不利于小型化。

同时，传统的互感估计方式都是利用发射线圈通电产生电磁波，再对接收线圈进行耦合，最后通过耦合的关系计算出互感。然而，发射线圈的内阻很小，在收/发线圈间欠耦合时，发射线圈上即使加载很小的电压也有可能产生很大的电流，造成发射线圈过载，产生安全隐患。在汽车无线充电中，当汽车远离充电位置时，发射线圈处于空载状态，收/发线圈此时处于零耦合状态，此时如果盲目加入发射线圈驱动电压，就会产生过载电流，烧坏电路，引起安全事故。

发明内容

1、本发明的目的

为了克服现有技术的不足，本发明公开了一种基于双向AC/DC调压变换器多发射端/单接收端无线充电系统以及相应的互感估计法。

2、本发明所采用的技术方案

本发明提出的基于AC/DC变换器多源无线充电的互感估计系统，发射线圈由n个拥有相同谐振频率的线圈组成，每一个发射线圈都有一个独立交流电压源提供电能，每个电压源都可以产生任意幅值和相位的交流电；每个发射线圈上装有一个MOS开关管，用于将电压源与发射线圈连接或者切断；

每个发射线圈上均都装有电压/电流检测探头，用于实时监控每个发射线圈上的电压/电流的值；接收线圈的谐振频率与发射线圈相同；接收线圈与一个双向AC/DC调压变换器相接，然后再与电池组连接；

AC/DC调压变换器包括两部分组成：

第一部分为四桥臂双向AC/DC调压变换器，每个桥臂由两个IGBT开关管反向联结构成，通过控制不同IGBT开关管实现电流的整流与逆变；

第二部分为双向导通的Buck-Boost斩波电路，该电路可以通过PWM信号对电路中开关管的控制进行双向升降压变换；双向AC/DC调压变换器分为两种工作模式：