[发明专利]电动汽车无线充电系统和车载充电系统的集成结构

说明书

本发明提出一种电动汽车无线充电系统和车载充电系统的集成结构，将车载充电系统的变压器替换为：电网侧的车载充电发射线圈和电池侧的车载充电接收线圈，并与地面的无线充电发射线圈两两构成耦合。通过复用部分功率变换环节，可以提高充电系统的功率密度和降低成本。

技术领域

本发明属于电动汽车、无线充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车无线充电系统和车载充电系统的集成结构。

背景技术

化石能源的使用，带来了诸多的环境问题，如温室效应和空气污染等。在当前人们对环境问题越来越重视的背景下，发展和使用清洁能源、实现节能减排和推动可持续发展成为了必然的选择。

充电问题是电动汽车发展急需解决的问题之一。目前电动汽车的充电技术，主要可以分为有线充电和无线充电两种方案。有线充电方案包含车载充电机，其典型拓扑图如说明书附图1所示。功率变换环节包括整流、高频逆变、补偿网络、变压器、补偿网络、整流，最终给电动汽车上的电池充电。

无线充电技术是当前研究和应用的热点技术。具有自动化、便利性和安全性、适用于恶劣天气条件等优势，得到了越来越多的关注。典型的电动汽车无线充电系统的拓扑图如说明书附图2所示。

发明内容

在电动汽车的充电系统中，会装有车载充电和无线充电两套系统。两套系统具有整流、高频逆变、变压器和整流等相同的功率变换环节，最终都连接到电池上给电池充电。车载充电系统的变压器为紧耦合变压器，整套环节均在车上；无线充电系统的变压器为发射线圈和接收线圈，接收线圈之后环节在车上。

考虑电动汽车无线充电系统中的发射线圈和接收线圈，可以看做一个松耦合的变压器。从图1和图2可以看出，电动汽车上会有两套充电系统，经历类似的功率变换环节。而这两套系统，会增加电动汽车的成本和重量。

有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电动汽车无线充电系统和车载充电系统的集成结构，通过复用部分功率变换环节，可以提高充电系统的功率密度和降低成本。

基于以上研究和设计，本发明具体采用以下技术方案：

一种电动汽车无线充电系统和车载充电系统的集成结构，其特征在于：将车载充电系统的变压器替换为：电网侧的车载充电发射线圈和电池侧的车载充电接收线圈，并与地面的无线充电发射线圈两两构成耦合。

进一步地，从电网到直流的整流器采用三相整流桥，高频逆变器采用全桥逆变器，从高频交流到直流的整流器采用二极管整流器，补偿网络采用串联谐振；车载充电系统的隔离型DC/DC变换器采用的是CLLC的DAB，无线充电系统采用的是S-S拓扑、LCL-S拓扑或者LCC-S拓扑。

进一步地，车载充电系统中原边设置有继电器作为开关：当车载充电系统工作时，继电器闭合，电网通过车载充电系统给电池充电；当无线充电系统工作时，继电器打开，此时无线充电系统通过地面的发射线圈给车载的接收线圈供能，进而给汽车里的电池充电，以防止无线充电系统的发射线圈通过与车载充电系统的发射线圈的耦合而出现的能量倒灌。

进一步地，所述车载充电发射线圈和车载充电接收线圈为上下堆叠设置，车载充电发射线圈的上方设置有铁氧体；所述无线充电发射线圈与车载线圈相距无线充电系统的充电距离且下方也设置有铁氧体。

进一步地，所述车载充电发射线圈和车载充电接收线圈采用两股并绕的形式，构成两个紧耦合的线圈。

与现有技术相比，本发明及其优选方案可以减小电动汽车充电系统的成本和重量，有助于提高电动汽车的能效。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有车载充电系统的典型拓扑图；