CN103928961A - 一种电动汽车无线充电系统 - Google Patents

一种电动汽车无线充电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103928961A
CN103928961A CN201410150913.1A CN201410150913A CN103928961A CN 103928961 A CN103928961 A CN 103928961A CN 201410150913 A CN201410150913 A CN 201410150913A CN 103928961 A CN103928961 A CN 103928961A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
electrical energy
electric automobile
transformation
wireless charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410150913.1A
Other languages
English (en)
Inventor
李晓强
李武峰
严辉
李索宇
杨磊
李凯旋
魏刚
柳宇航
郭晋伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Beijing State Grid Purui UHV Transmission Technology Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Beijing State Grid Purui UHV Transmission Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, State Grid Anhui Electric Power Co Ltd, Beijing State Grid Purui UHV Transmission Technology Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201410150913.1A priority Critical patent/CN103928961A/zh
Publication of CN103928961A publication Critical patent/CN103928961A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明提供了一种电动汽车无线充电系统,包括电能变换发射装置和电能变换接收装置,电能变换发射装置包括分别与发射线圈两端连接的高频逆变电源和补偿电容,高频逆变电源与补偿电容相连;电能变换发射装置包括分别与接收线圈两端连接的补偿电容和分别与负载线圈两端连接的AC/DC变换装置。与现有技术相比,本发明提供的一种电动汽车无线充电系统,不仅克服了电动汽车的电池能量密度低的问题,还能更好的体现电动汽车充电时与电网进行互动,减弱电动汽车的充电行为对电网的影响。

Description

—种电动汽车无线充电系统技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种无线充电系统,具体涉及一种电动汽车无线充电系统。
背景技术
[0002] 随着收入的提高,汽车产业将继续保持高速增长态势,当面临石油短缺的严峻挑战时,电动汽车日益成为发展电动汽车的重要趋势。
[0003]目前电动汽车的充电方式主要包括:有线方式的快速充电、有线方式的慢充电、采用换电池的方式。①:有线方式的慢充电只适合面向用户停车后的时间段和服务覆盖范围较小的分散式布局:有线方式的快速充电需要瞬时强大的电功率,常规电网无法满足,必须建立专用充电网络,然而建立专用充电网络涉及整个国家电网的改造,耗资巨大,从讨论、立项到成网,非一朝一夕能实现;③:采用换电池的方式需要对电动汽车的电池标准、充电站的建设等进行统一的规划,需要政府、企业等各方面的努力才能完成。
[0004] 因此提供一种能够克服上述三种充电方式的不足,解决电动汽车的电池能量密度低的问题,还能更好的体现与电网进行互动,减弱电动汽车的充电行为对电网的影响的无线充电系统显得尤为重要。发明内容
[0005] 为了满足现有技术的需要,本发明提供了一种电动汽车无线充电系统,所述系统包括电能变换发射装置和电能变换接收装置,所述电能变换发射装置包括分别与发射线圈两端连接的高频逆变电源和补偿电容,所述高频逆变电源与所述补偿电容相连;所述电能变换发射装置包括分别与接收线圈两端连接的补偿电容和分别与负载线圈两端连接的AC / DC变换装置;所述电能变换发射装置放置在电动汽车停车位上,所述电能变换接收装置放置在电动汽车底盘进行能量接收。
[0006] 优选的,所述高频逆变电源包括整流稳压装置与逆变电路;所述整流稳压装置通过全桥整流电路将输入的220V交流电压转换成直流电压;所述逆变电路采用全桥逆变电路,将所述直流电压转换为高频交流电压;所述全桥逆变电路中的LC谐振槽路由所述发射线圈和所述补偿电容串联组成;
[0007] 优选的,所述AC / DC变换装置包括串联连接的不控桥式整流电路与DC / DC变换器,用于将所述负载线圈接收的高频交流电流转换成直流电流发送到蓄电池进行充电;
[0008] 优选的,所述发射线圈、所述接收线圈和所述负载线圈均为矩形平面的盘式结构线圈;
[0009] 优选的,所述发射线圈与所述接收线圈的线圈半径、线圈材料和线圈匝数均相同;所述发射线圈与所述接收线圈的最大轴向偏移距离为所述线圈半径的长度;
[0010] 优选的,所述负载线圈与所述接收线圈为同轴线圈;
[0011] 优选的,所述电能变换发射装置和所述电能变换接收装置中的补偿电容均为高频真空陶瓷电容。[0012] 与最接近的现有技术相比,本发明的优异效果是:
[0013] 1、本发明技术方案中,发射线圈、接收线圈和负载线圈基于磁谐振无线电能的传输原理,通过将电能变换发射装置置于电动汽车停车位表面,电能变换接收装置放置在电动汽车底盘部位进行能量接收,可实现电动汽车的无线充电,使电动汽车充电拜托线缆的束缚,提高了用户的便捷性和充电的安全性;
[0014] 2、本发明技术方案中,发射线圈、接收线圈和负载线圈采用平面的矩形的盘式结构,优化了系统中由发射线圈、接收线圈和负载线圈组成的谐振器的空间结构,提高了系统的传输效率和输出功率,缩少了谐振器放置空间;
[0015] 3、本发明技术方案中,电能变换发射装置和电能变换接收装置采用高频真空陶瓷电容,能够承受发射线圈和接收线圈的高频电压,从而保证系统安全、高效的正常运行;
[0016] 4、本发明提供的一种电动汽车无线充电系统采用磁耦合谐振原理进行能量传输,克服了有线充电方式的局限性,通过谐振器的优化设计使得空间形成谐振场,有效提高了能量的无线传输距离,满足一般电动汽车底盘与路面之间的距离要求,即满足电动汽车地盘与路面距离不超过30cm下实现2000W功率的传输;
[0017] 5、本发明提供的一种电动汽车无线充电系统,不仅克服了电动汽车的有线充电方式带来的接触安全、导线裸露等问题,通过该系统还可以更好的实现电动汽车与电网的互动,具体表现为电动汽车采用无线充电可以通过无线方式随时在停车位与电网进行连接与断开,避免了人为的操作,提高了与电网交互的效率;同时该系统不仅可以减小电动汽车充电对电网物理连接时的冲击,而且在电动汽车大规模应用后,还可以减弱电动汽车的充电行为对电网的影响。
附图说明
[0018] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0019] 图1是:本发明实施例中电动汽车无线充电系统的模型图;
[0020] 图2是:本发明实施例中电动汽车无线充电系统的等效电路图;
[0021] 图3是:本发明实施例中电能变换发射装置的原理图;
[0022] 其中,11:电能变换发射装置;12:电能变换接收装置;111:高频逆变电源;112:补偿电容;113:发射线圈;121:接收线圈;122:补偿电容;123:负载线圈;124:AC / DC变换装置;13:蓄电池;21:理想电压源;22:等效电源内阻;23:发射线圈等效电感;24:发射线圈等效内阻;25:接收线圈等效电感;26:接收线圈等效内阻;27:负载线圈等效电感;28:负载线圈等效电阻;29:AC / DC变换装置和蓄电池的等效电阻;1111:整流稳压装置;1112:逆变电路;1113:发射线圈等效电感。
具体实施方式
[0023] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0024] 本发明提供了一种电动汽车无线充电系统不仅克服了电动汽车的有线充电方式带来的接触安全、导线裸露等问题,还能更好的实现电动汽车与电网的互动,减小了电动汽车充电对电网物理连接时的冲击。如图1所示该系统包括电能变换发射装置11、电能变换接收装置12和蓄电池13 ;其中电能变换发射装置11由高频逆变电源111、补偿电容112和发射线圈113组成,放置于电动汽车停车位表面;电能变换接收装置12由接收线圈121、补偿电容122、负载线圈123和AC / DC变换装置124组成,放置在电动汽车底盘部位,从而保证蓄电池接收电能变换发射装置输出的电能。
[0025] 高频逆变电源111与发射线圈113的一端连接,补偿电容112与发射线圈113的另一端连接后高频逆变电源111与补偿电容112相连;补偿电容122分别与接收线圈121的两端相连,AC / DC变换装置124分别与负载线圈123两端相连;AC / DC变换装置124直接与蓄电池13连接。
[0026] 如图1所示:①:发射线圈113、接收线圈121和负载线圈123的结构均为平面的矩形的盘式结构:发射线圈113与接收线圈121的线圈半径、线圈材料和线圈匝数均相同,从而保证发射线圈113与接收线圈121中的电感和电容的一致:发射线圈113与接收线圈121的最大轴向偏移距离为上述线圈半径的长度:负载线圈123与接收线圈121为同轴线圈,负载线圈123的匝数依据移动设备的需要进行人工设定。
[0027] 如图3所示高频逆变电源111包括整流稳压装置1111与逆变电路1112 ;其中整流稳压装置1111采用全桥整流电路将输入的220V交流电转化成直流电压,并将其发送到逆变电路1112中;逆变电路1112采用全桥逆变电路,该全桥逆变电路中的LC谐振槽路由电能变换发射装置中的发射线圈和补偿电容串联组成;
[0028] AC / DC变换装置124包括串联连接的不控桥式整流电路与DC / DC变换器,用于将负载线圈123接收的高频交流信号转换成直流电流发送到蓄电池13进行充电;
[0029] 电能变换发射装置11中的补偿电容112和电能变换接收装置12中的补偿电容122均为高频真空陶瓷电容。
[0030] 图2示出了本实施例中电动汽车无线充电系统的等效电路图:
[0031] 能量发射电路:高频逆变电源111等效为一个理想电压源21和等效电源内阻22的串联结构;发射线圈113等效为一个发射线圈等效电感23和发射线圈等效内阻24的串联结构;
[0032] 能量接收电路:接收线圈121等效为一个接收线圈等效电感25和接收线圈等效内阻26的串联结构;负载线圈123等效为一个负载线圈等效电感27和负载线圈等效电阻28的串联结构;AC / DC变换装置124和蓄电池13等效为一个电阻29。
[0033] 最后应当说明的是:所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车无线充电系统,所述系统包括电能变换发射装置和电能变换接收装置,其特征在于,所述电能变换发射装置包括分别与发射线圈两端连接的高频逆变电源和补偿电容,所述高频逆变电源与所述补偿电容相连;所述电能变换发射装置包括分别与接收线圈两端连接的补偿电容和分别与负载线圈两端连接的AC / DC变换装置;所述电能变换发射装置放置在电动汽车停车位上,所述电能变换接收装置放置在电动汽车底盘进行能量接收。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统,其特征在于,所述高频逆变电源包括整流稳压装置与逆变电路;所述整流稳压装置通过全桥整流电路将输入的220V交流电压转换成直流电压;所述逆变电路采用全桥逆变电路,将所述直流电压转换为高频交流电压;所述全桥逆变电路中的LC谐振槽路由所述发射线圈和所述补偿电容串联组成。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统,其特征在于,所述AC / DC变换装置包括串联连接的不控桥式整流电路与DC / DC变换器,用于将所述负载线圈接收的高频交流电流转换成直流电流发送到蓄电池进行充电。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统,其特征在于,所述发射线圈、所述接收线圈和所述负载线圈均为矩形平面的盘式结构线圈。
5.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统,其特征在于,所述发射线圈与所述接收线圈的线圈半径、线圈材料和线圈匝数均相同;所述发射线圈与所述接收线圈的最大轴向偏移距离为所述线圈半径的长度。
6.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统,其特征在于,所述负载线圈与所述接收线圈为同轴线圈。
7.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统,其特征在于,所述电能变换发射装置和所述电能变换接收装置中的补偿电容均为高频真空陶瓷电容。
CN201410150913.1A 2014-04-16 2014-04-16 一种电动汽车无线充电系统 Pending CN103928961A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410150913.1A CN103928961A (zh) 2014-04-16 2014-04-16 一种电动汽车无线充电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410150913.1A CN103928961A (zh) 2014-04-16 2014-04-16 一种电动汽车无线充电系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103928961A true CN103928961A (zh) 2014-07-16

Family

ID=51147086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410150913.1A Pending CN103928961A (zh) 2014-04-16 2014-04-16 一种电动汽车无线充电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103928961A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105644754A (zh) * 2016-03-15 2016-06-08 南通理工学院 一种基于无线充电的内河船电推系统
CN106294994A (zh) * 2016-08-09 2017-01-04 华南理工大学 应用于对称式耦合无线电能传输系统的补偿电容调节方法
CN106549470A (zh) * 2016-12-22 2017-03-29 赵阳 一对多无线充电系统
CN108092347A (zh) * 2016-11-23 2018-05-29 北京中诺电力工程有限公司 一种无线续航系统
CN108123555A (zh) * 2016-11-26 2018-06-05 北京中诺电力工程有限公司 一种低辐射无线充电系统
CN109728654A (zh) * 2018-09-29 2019-05-07 深圳市华禹无线供电技术有限公司 三线圈结构无线电能传输系统
CN110014893A (zh) * 2017-09-29 2019-07-16 上海寰晟新能源科技有限公司 基于电动汽车多路磁耦合式无线充电系统
CN110091735A (zh) * 2018-09-28 2019-08-06 吉林大学 一种集成辅助对准功能的电动汽车无线充电系统
CN110995321A (zh) * 2018-10-10 2020-04-10 哈尔滨工业大学 基于线圈安匝图解法的电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性测试方法
CN111055701A (zh) * 2019-12-23 2020-04-24 东华大学 一种基于微电网的电动汽车无线充电系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104160A (en) * 1997-12-10 2000-08-15 Nissan Motor Co., Ltd. Household power supply system using electric vehicle
CN103078381A (zh) * 2013-01-27 2013-05-01 中国科学院电工研究所 一种电动汽车无线充电装置及其输出控制方法
CN103280901A (zh) * 2013-05-31 2013-09-04 苏州源辉电气有限公司 一种基于无线电能传输的移动设备供电系统
CN103346590A (zh) * 2013-06-06 2013-10-09 开平市中铝实业有限公司 一种电动汽车无线充电的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104160A (en) * 1997-12-10 2000-08-15 Nissan Motor Co., Ltd. Household power supply system using electric vehicle
CN103078381A (zh) * 2013-01-27 2013-05-01 中国科学院电工研究所 一种电动汽车无线充电装置及其输出控制方法
CN103280901A (zh) * 2013-05-31 2013-09-04 苏州源辉电气有限公司 一种基于无线电能传输的移动设备供电系统
CN103346590A (zh) * 2013-06-06 2013-10-09 开平市中铝实业有限公司 一种电动汽车无线充电的方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105644754A (zh) * 2016-03-15 2016-06-08 南通理工学院 一种基于无线充电的内河船电推系统
CN106294994A (zh) * 2016-08-09 2017-01-04 华南理工大学 应用于对称式耦合无线电能传输系统的补偿电容调节方法
CN106294994B (zh) * 2016-08-09 2019-06-18 华南理工大学 应用于对称式耦合无线电能传输系统的补偿电容调节方法
CN108092347A (zh) * 2016-11-23 2018-05-29 北京中诺电力工程有限公司 一种无线续航系统
CN108123555A (zh) * 2016-11-26 2018-06-05 北京中诺电力工程有限公司 一种低辐射无线充电系统
CN106549470A (zh) * 2016-12-22 2017-03-29 赵阳 一对多无线充电系统
CN110014893A (zh) * 2017-09-29 2019-07-16 上海寰晟新能源科技有限公司 基于电动汽车多路磁耦合式无线充电系统
CN110091735A (zh) * 2018-09-28 2019-08-06 吉林大学 一种集成辅助对准功能的电动汽车无线充电系统
CN109728654A (zh) * 2018-09-29 2019-05-07 深圳市华禹无线供电技术有限公司 三线圈结构无线电能传输系统
CN110995321A (zh) * 2018-10-10 2020-04-10 哈尔滨工业大学 基于线圈安匝图解法的电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性测试方法
CN111055701A (zh) * 2019-12-23 2020-04-24 东华大学 一种基于微电网的电动汽车无线充电系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103928961A (zh) 一种电动汽车无线充电系统
EP2959568B1 (en) Modular inductive power transfer power supply and method of operation
Villa et al. High-misalignment tolerant compensation topology for ICPT systems
KR101764496B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템용 능동 정류기와 이를 이용하는 차량 어셈블리 및 그 작동 방법
JP6259124B2 (ja) 電気で駆動する車両のインダクティブ充電のための伝送システム及び方法、並びに、車両構成
US10960778B2 (en) Power reception apparatus having bridgeless rectifier in electric vehicle wireless power transfer system
WO2013014521A1 (en) Electric power supply apparatus, contactless electricity transmission apparatus, vehicle, and contactless electric power transfer system
CN103944243A (zh) 一种电动汽车用带有精确对中功能的感应式非接触充电装置
Bosshard et al. The η-α-Pareto front of inductive power transfer coils
US10804749B2 (en) Method for detecting foreign object, wireless power transfer control apparatus, and wireless power transfer apparatus using the same
US10411515B2 (en) Primary coil circuit for wireless power transfer, ground assembly using the same, and manufacturing method therefor
US10819162B2 (en) Method for detecting foreign object, wireless power transfer control apparatus, and wireless power transfer apparatus using the same
US10389178B2 (en) Method for controlling DC-AC converter and ground assembly and wireless power transfer method using the same
CN204481546U (zh) 一种偏移敏感度低的汽车用无线充电装置
CN107097669A (zh) 一种单源串联多发式电动汽车无线充电系统
KR101673353B1 (ko) 무선충전장치 및 그 수신 회로
CN203674772U (zh) 用于电动汽车的多负载非接触式充电器和系统
US20190366866A1 (en) Method and apparatus for controlling wireless power transfer to electric vehicle using bridgeless rectifier
CN203645385U (zh) 充电设备
CN103825345A (zh) 一种特殊螺旋线圈无线电源充电装置
KR101714148B1 (ko) 친환경 차량의 무선충전장치 및 방법
CN203674774U (zh) 用于便携式电子设备的车载充电平台
Valtchev et al. A wireless energy transceiver based on induction heating equipment
CN203801099U (zh) 电源电路和微波炉
CN110370959B (zh) 一种车辆充电装置及车辆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140716

RJ01 Rejection of invention patent application after publication