[发明专利]用于电动车辆的无线电力传输系统

说明书

用于电动车辆EV的无线电力传输WPT(400)系统，其包括地面组件GA(401)和车辆组件VA(402)，GA(401)包括GA传输线圈(407)，VA(402)包括磁耦合到GA传输线圈(407)的VA接收线圈(408)，WPT(400)系统包括：补偿策略级(406)、(409)，其包括并联串联补偿网络，以在VA接收线圈(408)中获得与GA传输线圈(407)中的有效电流I_{p_rms}成正比的电压V_VA；整流器(410)，其在VA(402)中，以获得连续电压V_{dc_VA}；以及控制策略级(445)，其具有电压控制回路(450)和电流控制回路(455)，其中，控制策略级(445)提供控制命令，以调节VA(402)中的电压，从而基于参考DC链路电压调整连续电压V_{dc_VA}，在EV的感应充电过程中，利用经调整的连续电压V_{dc_VA}调节EV的导电充电器的DC链路。

技术领域

本发明涉及用于电动车辆(EV)的无线电力传输系统。

背景技术

利用磁共振的无线电力传输(WPT)是可以使人们摆脱恼人的电线的技术。实际上，WPT采用已经开发了至少30年的相同的基本理论，即术语感应功率传输。WPT技术近年来发展迅速。在千瓦功率水平下，传输距离从几毫米增加到几百毫米，并且电网的负载效率超过90％。这些进步使WPT在静态和动态充电场景中都对电动车辆(EV)充电应用非常有吸引力。通过在电动车辆中引入WPT，可以轻松减轻充电时间、续航里程和成本方面的障碍，并且电池技术在电动车辆市场中将不再那么重要。

常规地，在功率转换中，当AC被转换为低压DC，或者从一个频率的AC转换为另一频率时，AC通常被整流和平滑以获得固定频率的固定电压。一旦完成，电力便被按路线发送到逆变器，以获得具有可变电压和可变频率的最终输出。被馈送到逆变器中的DC电压被称为DC链路。顾名思义，两个源通过滤波电容器链接在一起。

在电动车辆(EV)应用中，DC链路电容器用作负载平衡储能设备。可以将DC链路电容器放置在DC电池和AC之间，即，电压逆变器的负载侧。电容器与电池和DC-DC(DC-to-DC)电池充电器并联放置，从而跨逆变器而保持稳定的电压。DC链路电容器有助于保护逆变器网络免受瞬时电压峰值、浪涌和EMI的影响。

图1示出了用于EV 120的已知的WPT系统100，其中用于感应充电的基本功能块在地面组件(GA)101和车辆组件(VA)102之间共享。

WPT系统100的GA 101包括具有功率因数校正(PFC)的AC/DC转换器104，该功率因数校正将单相或三相电源103转换为经调节的DC电源。WPT系统100的GA 101还包括DC到高频(HF)AC转换器105，其产生具有几乎恒定的频率和占空比的方波电压。GA 101包括一次补偿电路106，该一次补偿电路是无源电路网络，其补偿传输线圈电感以减少由DC到HF AC转换器105输送的无功功率的量。

WPT系统100包括感应充电线圈组件112，该感应充电线圈组件包括在接地侧GA101的传输GA线圈107以及位于车辆侧VA 102的接收VA线圈108。

VA 102包括二次补偿电路109，该二次补偿电路109是无源电路网络，其补偿接收线圈电感以在电谐振时最大化所传递的功率。VA 102包括AC/DC整流器110和/或DC/DC电池充电器205(如图2所示)(可能包括也可能不包括电池充电算法/充电策略)以及高压电池111。

高压电池111的充电可以潜在地由WPT系统100的GA 101和VA 102这两个组件来处理，其设计可以确定最佳的WPT架构。

通常，在不考虑EV中潜在的现有导电充电器的情况下设计WPT系统的VA感应充电。因此，WPT中的充电模块没有在成本、体积和重量方面进行优化，因为VA 102中的充电模块的一些基本功能可能会在EV 120的导电和感应充电级中重复出现。