CN107104516B - 一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统 - Google Patents

一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车无线充电最大效率跟踪与矫正系统，包括整流器、谐振逆变器、发射端谐振电感、谐振调理器、感应线圈、高频整流器、车载电池、系统效率计算装置、主控器。该系统从电网接收电能，通过整流器将交流电变为直流电，然后经由谐振逆变器将直流电变为高频交流电输到LCCL谐振网络中，发射端的能量经由感应线圈传送到接收端，再由高频整流器传输到车载电池中。该无线充电系统在谐振逆变器的频率等于发射端LCCL网络的谐振频率等于接收端LCCL网络的谐振频率时，系统有最大效率。当发射端谐振电感由于外部条件发生感量变化时，发射端LCCL网络谐振频率将发生漂移，此时系统效率计算装置实时计算出的系统效率将低于系统最大效率，主控器监测到系统效率的降低，发送信号使谐振调理器工作，谐振调理器补偿谐振电感的变化，矫正发射端LCCL网络谐振频率，使系统重新工作在最大效率。

Description

一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统
技术领域
本发明涉及无线充电最大功率跟踪技术领域，尤其涉及一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统。
背景技术
现有的汽车无线充电技术没有提供最大功率跟踪与矫正系统，当发射端装置以及线圈安装完毕后就在系统出厂理想参数确定的频率下进行工作，不考虑发射端谐振电感由于老化和线路寄生电感导致的发射端网络谐振频率的漂移，这样随着设备使用时间的增加，系统的效率会明显降低，这也是当今无线充电汽车不畅销的主要原因之一。
没有一个最大功率跟踪和矫正系统，导致汽车充电效率低，而且耗能高，事倍功半。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明公开了一种汽车无线充电最大效率跟踪与矫正系统，包括整流器1、谐振逆变器2、发射端谐振电感3、谐振调理器4、感应线圈5、高频整流器6、车载电池7、系统效率计算装置8、主控器9。该系统从电网接收电能，通过整流器1将交流电变为直流电，然后经由谐振逆变器2将直流电变为高频交流电输到LCCL谐振网络中，发射端的能量经由感应线圈5传送到接收端，再由高频整流器6传输到车载电池7中。该无线充电系统在谐振逆变器2的频率等于发射端LCCL网络的谐振频率等于接收端LCCL网络的谐振频率时，系统有最大效率。当发射端谐振电感3由于外部条件发生感量变化时，发射端LCCL网络谐振频率将发生漂移，此时系统效率计算装置8实时计算出的系统效率将低于系统最大效率，主控器9监测到系统效率的降低，发送信号使谐振调理器4工作，谐振调理器4补偿谐振电感3的变化，矫正发射端LCCL网络谐振频率，使系统重新工作在最大效率。
优选的，所述整流器将电网交流电变为可以作为谐振逆变器输入的直流电。所述谐振逆变器将整流器输出的直流电逆变为谐振网络所需的高频交流电。
优选的，所述感应线圈接收谐振网络产生的高频交流电能，经过电磁转换，将高频交流电能由发射端传输至接收端。
优选的，高频整流器将高频交流电整流为直流电送给车载电池充电。
优选的，汽车无线充电系统在谐振逆变器工作频率等于发射端LCCL网络谐振频率等于接收端LCCL网络谐振频率时，系统工作在最大效率状态。
优选的，谐振电感L1的感值由于自身老化以及线路寄生电感的影响而发生变化时，发射端LCCL网络的谐振频率将发生漂移。影响系统工作的效率。
优选的，所述系统效率计算装置实现对系统效率实时的计算并将计算出的系统效率实时传送至主控器。
优选的，所述主控器对系统效率进行实时监测，如果系统效率下降，则发出调整信号使谐振调理器动作，保证系统工作在最大效率状态。
优选的，所述谐振调理器由一个可控交流电压源，变压器以及切换开关组成。主控器发出的调理信号控制可控交流电压源电压的大小、方向以频率，可控交流电压源释放的交流电经过变压器可以产生可调的感量偏置，从而使谐振调理器对谐振电感L1感量的双向补偿，切换开关用于谐振调理器的工作模式的切换。
一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统的实现方法包括以下步骤：
(1)当系统正常工作时，系统从电网接收电能，通过整流器将交流电变为直流电，然后经由谐振逆变器将直流电变为高频交流电输到LCCL谐振网络中，发射端的能量经由感应线圈传送到接收端，再由高频整流器传输到车载电池中。
(2)系统效率计算装置实现对系统效率实时的计算并将计算出的系统效率实时传送至主控器，由主控器进行系统效率的比较，同时产生相应的动作。
(3)当发射端谐振电感L1由于外部条件发生感量变化时，系统效率计算装置实时计算出的系统效率将低于系统最大效率，主控器发送信号使谐振调理器工作。
(4)振调理器接收主控器的调理信号，对谐振电感L1进行感量的补偿。
(5)主控器对系统效率进行实时的判断，然后以此为依据，对谐振调理器感量补偿的方向和幅值进行控制。如此反复，直至工作在最大效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统的系统框图。
图1中：1为整流器，2、谐振逆变器，3、发射端谐振电感，4、谐振调理器，5、感应线圈，6、高频整流器，7、车载电池，8、系统效率计算装置，9、主控器。
图2为本发明提出的谐振调理器的内部结构图。
图2中：1为切换开关，2、变压器，3、可控交流电压源。
图3为本发明提出的一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统的系统流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统，包括整流器1、谐振逆变器2、发射端谐振电感3、谐振调理器4、感应线圈5、高频整流器6、车载电池7、系统效率计算装置8、主控器9。该系统从电网接收电能，通过整流器1将交流电变为直流电，然后经由谐振逆变器2将直流电变为高频交流电输到LCCL谐振网络中，发射端的能量经由感应线圈5传送到接收端，再由高频整流器6传输到车载电池7中。该无线充电系统在谐振逆变器2的频率等于发射端LCCL网络的谐振频率等于接收端LCCL网络的谐振频率时，系统有最大效率。当发射端谐振电感3由于外部条件发生感量变化时，发射端LCCL网络谐振频率将发生漂移，此时系统效率计算装置8实时计算出的系统效率将低于系统最大效率，主控器9监测到系统效率的降低，发送信号使谐振调理器4工作，谐振调理器4补偿谐振电感3的变化，矫正发射端LCCL网络谐振频率，使系统重新工作在最大效率。
参照图3，一种汽车无线充电辅助泊车系统的实现方法包括以下步骤：
(1)当系统正常工作时，系统从电网接收电能，通过整流器将交流电变为直流电，然后经由谐振逆变器将直流电变为高频交流电输到LCCL谐振网络中，发射端的能量经由感应线圈传送到接收端，再由高频整流器传输到车载电池中。
(2)系统效率计算装置实现对系统效率实时的计算并将计算出的系统效率实时传送至主控器，由主控器进行系统效率的比较，根据比较的结果产生相应的动作。
(3)当发射端谐振电感L1由于外部条件发生感量变化时，系统效率计算装置实时计算出的系统效率将低于系统最大效率，主控器发送信号使谐振调理器工作。
(4)振调理器接收主控器的调理信号，对谐振电感L1进行感量的补偿。
(5)主控器对系统效率进行实时的判断，然后以此为依据，对谐振调理器感量补偿的方向和幅值进行控制。如此反复，直至工作在最大效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统，包括整流器(1)、谐振逆变器(2)、发射端谐振电感(3)、谐振调理器(4)、感应线圈(5)、高频整流器(6)、车载电池(7)、系统效率计算装置(8)、主控器(9)；
该系统从电网接收电能，通过整流器(1)将交流电变为直流电，然后经由谐振逆变器(2)将直流电变为高频交流电输到LCCL谐振网络中，发射端的能量经由感应线圈(5)传送到接收端，再由高频整流器(6)传输到车载电池(7)中；
该系统在谐振逆变器(2)的频率等于发射端LCCL网络的谐振频率等于接收端LCCL网络的谐振频率时，系统有最大效率；
当发射端谐振电感(3)由于外部条件发生感量变化时，发射端LCCL网络谐振频率将发生漂移，所述系统效率计算装置(8)实现对系统效率实时的计算并将计算出的系统效率实时传送至主控器(9)；此时系统效率计算装置(8)实时计算出的系统效率将低于系统最大效率，主控器(9)监测到系统效率的降低，发送信号使谐振调理器(4)工作，谐振调理器(4)补偿发射端谐振电感(3)的变化，矫正发射端LCCL网络谐振频率，使系统重新工作在最大效率；
所述谐振调理器(4)由一个可控交流电压源，变压器以及切换开关组成；
主控器(9)发出的调理信号控制可控交流电压源电压的大小、方向以及频率，可控交流电压源释放的交流电经过变压器可以产生可调的感量偏置，从而使谐振调理器(4)对谐振电感L1感量的双向补偿，切换开关用于谐振调理器(4)的工作模式的切换。
2.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统，其特征在于，所述谐振逆变器(2)将整流器(1)输出的直流电逆变为谐振网络所需的高频交流电。
3.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统，其特征在于，所述感应线圈(5)接收谐振网络产生的高频交流电能，经过电磁转换，将高频交流电能由发射端传输至接收端。
4.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统，其特征在于，所述高频整流器(6)将高频交流电整流为直流电送给车载电池(7)充电。
5.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统，其特征在于，所述谐振电感L1的感值由于自身老化以及线路寄生电感的影响而发生变化时，发射端LCCL网络的谐振频率将发生漂移，影响系统工作的效率。
6.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统，其特征在于，所述主控器(9)对系统效率进行实时监测，如果系统效率下降，则发出调整信号使谐振调理器(4)动作，保证系统工作在最大效率状态。
7.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电最大功率跟踪与矫正系统，其工作流程为：
(1)当系统正常工作时，系统从电网接收电能，通过整流器(1)将交流电变为直流电，然后经由谐振逆变器(2)将直流电变为高频交流电输到LCCL谐振网络中，发射端的能量经由感应线圈(5)传送到接收端，再由高频整流器(6)传输到车载电池(7)中；
(2)系统效率计算装置(8)实现对系统效率实时的计算并将计算出的系统效率实时传送至主控器(9)，由主控器(9)进行系统效率的比较，同时产生相应的动作；
(3)当谐振电感L1由于外部条件发生感量变化时，系统效率计算装置(8)实时计算出的系统效率将低于系统最大效率，主控器(9)发送信号使谐振调理器(4)工作；
(4)谐振调理器(4)接收主控器(9)的调理信号，对谐振电感L1进行感量的补偿；
(5)主控器(9)对系统效率进行实时的判断，然后以此为依据，对谐振调理器(4)感量补偿的方向和幅值进行控制；如此反复，直至工作在最大效率。
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