CN218867984U - 一种汽车无线充电系统的车载端lcc补偿电路 - Google Patents

一种汽车无线充电系统的车载端lcc补偿电路 Download PDF

Info

Publication number
CN218867984U
CN218867984U CN202222612894.2U CN202222612894U CN218867984U CN 218867984 U CN218867984 U CN 218867984U CN 202222612894 U CN202222612894 U CN 202222612894U CN 218867984 U CN218867984 U CN 218867984U
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductor
battery
diode
resonance
anode
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.)
Active
Application number
CN202222612894.2U
Other languages
English (en)
Inventor
杨国勋
王天风
寇秋林
姚辰
陈小祥
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.)
Shanghai Kuchong Electronic Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Wanji Electronic 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 Shanghai Wanji Electronic Technology Co ltd filed Critical Shanghai Wanji Electronic Technology Co ltd
Priority to CN202222612894.2U priority Critical patent/CN218867984U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN218867984U publication Critical patent/CN218867984U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本实用新型提供一种汽车无线充电系统的车载端LCC补偿电路，涉及汽车无线充电技术领域，包括：接收线圈，接收线圈串联补偿电容后并联谐振电容；谐振电感，谐振电感为抽头电感，谐振电感的第一端连接谐振电容的一端，谐振电感第二端和谐振电容的另一端通过不控整流器连接车载端的电池，谐振电感的抽头端通过开关连接电池的负极。有益效果是采用抽头电感作为谐振电感，并将抽头端与电池的负极通过开关相连，使得在使用不控整流器的情况下能够通过控制开关的通断实现调节LCC补偿电路的输出功率，摆脱了使用传统可控整流器才能进行车端主动功率控制的限制，减少了对驱动电路、频率检测电路的要求，精简了器件，对后续VA设备的小型化也能起到帮助作用。

Description

一种汽车无线充电系统的车载端LCC补偿电路
技术领域
本实用新型涉及汽车无线充电技术领域，尤其涉及一种汽车无线充电系统的车载端LCC补偿电路。
背景技术
随着电动汽车爆发式的增长，充电技术成为电动汽车领域创新发展的突破点之一。新兴的无线充电技术开始逐步替代传统的有线充电技术，开始成为人们优先选择的充电方式。
电动汽车无线充电系统主要包含电网电源、AC-DC整流器、DC-AC逆变器、补偿网络、发射/接收线圈和负载。其中，车端的补偿网络使用的整流器主要包括不控整流器、全控整流器和无桥整流器。
不控整流器由四个二极管组成，优点是不用测量输入电压的工作频率，更不用做同步控制，但整流器输出电流完全由输入电压决定，其大小不受整流器控制，无法在车端实现主动的功率控制。
全控整流器由四个开关管组成，通过整流器相位角的调节实现输出电压的控制。但是为了实现整流器的有效控制，需要准确测量整流器输入电流的工作频率，并进行同步控制。
而无桥整流器则是上面二者的结合，上桥臂使用二极管而下桥臂使用开关管。现有针对无桥整流器的控制仍需要准确测量输入电压的工作频率，并保证无桥整流器进行频率同步。
尽管后两个方案能够在车端实现主动的功率控制，但工作频率均需要与输入电流的工作频率相同，这对控制器的采样和计算提出较高的要求。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种汽车无线充电系统的车载端LCC补偿电路，包括：
接收线圈，所述接收线圈串联补偿电容后并联谐振电容；
谐振电感，所述谐振电感为抽头电感，所述谐振电感的第一端连接所述谐振电容的一端，所述谐振电感第二端和所述谐振电容的另一端通过不控整流器连接所述车载端的电池，所述谐振电感的抽头端通过开关连接所述电池的负极。
优选的，所述不控整流器包括：
第一二极管，所述第一二极管的阴极连接所述电池的正极，所述第一二极管的阳极分别连接所述谐振电感的第二端和第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接所述电池的负极；
第三二极管，所述第三二极管的阴极连接所述电池的正极，所述第三二极管的阳极分别连接所述谐振电容的另一端和第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极连接所述电池的负极。
优选的，所述不控整流器还包括一滤波电容，所述滤波电容的正极分别连接所述第三二极管的阴极和所述电池的正极，所述滤波电容的负极分别连接所述第四二极管的阳极和所述电池的负极。
优选的，所述谐振电感的所述抽头端与所述第一端之间形成第一电感，所述抽头端与所述第二端之间形成第二电感，所述第一电感与所述第二电感之间的电感比值大于1且不大于10。
优选的，所述谐振电感为磁芯位置可调式电感。
优选的，所述谐振电感为螺线管结构，包括螺线圈和磁芯，所述磁芯在电机的驱动作用下调整穿设所述螺线圈的深度实现磁芯位置可调。
优选的，所述谐振电感为平面线圈结构，包括平面线圈和磁芯，所述磁芯在电机的驱动作用下调整与所述平面线圈之间的高度实现位置可调。
优选的，还包括控制器，分别连接所述电机和所述开关。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：采用抽头电感作为谐振电感，并将其抽头端与电池的负极通过开关相连，使得在使用不控整流器的情况下能够通过控制开关的通断实现调节LCC补偿电路的输出功率，摆脱了使用传统可控整流器才能进行车端主动功率控制的限制，减少了对驱动电路、频率检测电路的要求，精简了器件，对后续VA设备的小型化也能起到帮助作用。
附图说明
图1为本实用新型的较佳的实施例中，一种汽车无线充电系统的车载端LCC补偿电路的结构示意图；
图2(a)为本实用新型的较佳的实施例中，开关S断开时，不控整流器输入电流为正时的电流流向示意图；
图2(b)为本实用新型的较佳的实施例中，开关S断开时，不控整流器输入电流为负时的电流流向示意图；
图3(a)为本实用新型的较佳的实施例中，电感比值nL＝0.1时，不控整流器的输入电压电流波形示意图；
图3(b)为本实用新型的较佳的实施例中，电感比值nL＝0.5时，不控整流器的输入电压电流波形示意图；
图3(c)为本实用新型的较佳的实施例中，电感比值nL＝1时，不控整流器的输入电压电流波形示意图；
图3(d)为本实用新型的较佳的实施例中，电感比值nL＝2时，不控整流器的输入电压电流波形示意图；
图3(e)为本实用新型的较佳的实施例中，电感比值nL＝10时，不控整流器的输入电压电流波形示意图；
图4(a)至图4(d)为本实用新型的较佳的实施例中，开关S闭合时，可能存在的四个模态的电流流向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实用新型并不限定于该实施方式，只要符合本实用新型的主旨，则其他实施方式也可以属于本实用新型的范畴。
本实用新型的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种汽车无线充电系统的车载端LCC补偿电路，如图1所示，包括：
接收线圈L，接收线圈L串联补偿电容C1后并联谐振电容C2；
谐振电感Lf，谐振电感L2为抽头电感，谐振电感Lf的第一端连接谐振电容C2的一端，谐振电感Lf第二端和谐振电容C2的另一端通过不控整流器U连接车载端的电池B，谐振电感Lf的抽头端通过开关S连接电池B的负极。
具体地，为避免复杂的锁频、同频操作，本实施例中，采用不控整流器在车载端实现可靠的AC-DC变换，同时为实现车载端的主动功率控制，谐振电感Lf采用抽头电感，谐振电感Lf的抽头端通过开关S连接作为负载的电池B的负极，进而能够通过改变开关S的状态，实现谐振电感Lf在传统电感和抽头电感之间转换，从而调节本技术方案的LCC补偿电路的输出功率。
进一步具体地，由于谐振电感Lf的抽头端通过开关S连接作为负载的电池B的负极，当开关S断开时，谐振电感Lf可以视为一个传统电感，此时电感感量为Lf，本技术方案的LCC补偿电路的输出功率达到最大Pout_max，不控整流器U的输入电流为正时，对应的电流回路如图2(a)所示，不控整流器U的输入电流为负时，对应的电流回路如图2(b)所示。
当开关S闭合时，谐振电感Lf为抽头电感，抽头端会有电流流入或流出，抽头电感左右两部分的电感之间会产生互感，使得本技术方案的LCC补偿电路的输出功率P小于Pout_max，该输出功率P与抽头端所处的位置相关，基于此，可以通过控制开关S的断开和闭合实现LCC补偿电路的输出功率在P和Pout_max之间切换，实现输出功率的调节。
本发明的较佳的实施例中，不控整流器U包括：
第一二极管D1，第一二极管D1的阴极连接电池B的正极，第一二极管D1的阳极分别连接谐振电感Lf的第二端和第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极连接电池B的负极；
第三二极管D3，第三二极管D3的阴极连接电池B的正极，第三二极管D3的阳极分别连接谐振电容C2的另一端和第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阳极连接电池B的负极。
本发明的较佳的实施例中，不控整流器U还包括一滤波电容C3，滤波电容C3的正极分别连接第三二极管D3的阴极和电池B的正极，滤波电容C3的负极分别连接第四二极管D4的阳极和电池B的负极。
本发明的较佳的实施例中，谐振电感Lf的抽头端与第一端之间形成第一电感Lf1，抽头端与第二端之间形成第二电感Lf2，第一电感Lf1与第二电感Lf2之间的电感比值大于1且不大于10。
具体地，本实施例中，当电感比值大于1，抽头端靠近第二端；当电感比值小于1，抽头端靠近第一端；当电感比值等于1，抽头端恰好处于第一端和第二端的中间位置。电感比值的取值不同，会造成不控整流器输入电压电流的变化。如图3(a)至3(e)所示，分别示出了电感比值nL＝0.1，nL＝0.5，nL＝1，nL＝2，nL＝10时，不控整流器的输入电压和输入电流的波形，可以看到当电感比值nL小于1时，不控整流器的输入电压容易畸变，在实际使用过程中会导致整流器的谐波干扰。因此设计过程中建议电感比值nL保证大于1。但是一味地增加电感比值nL也是不利的，因为尽管电压波形为方波，但是在抽头电感自身内部会存在比较大的电流进行续流，造成不必要的损耗。因此建议nL设计在1～10范围内。
本发明的较佳的实施例中，谐振电感Lf为磁芯位置可调式电感。
具体地，考虑到电感比值nL在完成设计后就已经确定、不可改变，LCC补偿电路的输出功率只能在两个定值之间切换，为实现输出功率的动态可调，本实施例中，将谐振电感Lf设置为磁芯位置可调式电感，实现通过调整动态调整谐振电感Lf的磁芯位置实现互感的动态调节，进而实现输出功率的动态调节。
本发明的较佳的实施例中，谐振电感Lf为螺线管结构，包括螺线圈和磁芯，磁芯在电机的驱动作用下调整穿设螺线圈的深度实现磁芯位置可调。
具体地，本实施例中，通过调整磁芯在螺线管中穿设深度，第一电感Lf1与第二电感Lf2之间的耦合系数会发生变化，当螺线管完全包裹在磁芯的外侧时，第一电感Lf1与第二电感Lf2之间的互感达到最大，耦合系数可以在0.95以上，互感发生变化后，系统的输出功率就发生变化，从而实现车端的功率控制。当耦合系数达到0.95以后，电流在抽头线圈内部续流，不控整流器输出侧电流为0，即停止对后端电池负载供电。
基于此，当开关S导通时，不控整流器U的输入电流恒为负，对应的电流回路如图4(a)至4(d)所示，其中，通过调整磁芯位置使得耦合系数小于0.95时，一个周期内整体的电流回路会存在如图4(a)示出的模态1、如图4(b)示出的模态2，如图4(c)示出的模态3和如图4(d)示出的模态4。通过调整磁芯位置使得耦合系数持续增大模态3和模态4的占比也会增大，直至耦合系数大于0.95时，整体的电流回路仅会出现如图4(c)示出的模态3和如图4(d)示出的模态4。可以看出，模态1和模态2下均可以向后端电池负载供电，区别仅在于抽头端的电流流向。模态3和模态4下能量仅在抽头电感内部交换，输出功率为零，区别仅在于抽头端的电流流向。
综上，可以通过周期性闭合和关断开关S结合磁芯的位置调节实现输出功率的动态可调，可以主动实现输出功率的可调范围为[0，Pout_max]。其中，开关S闭合且耦合系数大于0.95时输出功率为0，开关S关断时输出功率为Pout_max。
可以看出，采用抽头电感作为谐振电感，并将其抽头端与电池的负极通过开关相连，使得在使用不控整流器的情况下能够通过控制开关的通断实现调节LCC补偿电路的输出功率，摆脱了使用传统可控整流器才能进行车端主动功率控制的限制，减少了对驱动电路、频率检测电路的要求，精简了器件，对后续VA设备的小型化也能起到帮助作用。
本发明的较佳的实施例中，谐振电感Lf为平面线圈结构，包括平面线圈和磁芯，磁芯在电机的驱动作用下调整与平面线圈之间的高度实现位置可调。
本发明的较佳的实施例中，还包括控制器，分别连接电机和开关。
具体地，本实施例中，在实际应用过程中，控制器接收到车载端的充电指令时，可以先获取目标功率值P0，如果目标功率值P0大于或等于Pout_max，控制开关S断开，磁芯处于最大耦合系数的位置，保证线圈内部不存在漏感，能量全部传递到后端电池负载；如果目标功率值P0小于Pout_max，控制开关S导通，动态调节磁芯的位置，当检测到输出功率达到目标功率值P0则保持磁芯位置不变。
控制器接收到车载端的不充电指令时，控制开关S导通，调节磁芯位置使得抽头电感耦合系数达到最大，此时输出功率为0。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种汽车无线充电系统的车载端LCC补偿电路，其特征在于，包括：
接收线圈，所述接收线圈串联补偿电容后并联谐振电容；
谐振电感，所述谐振电感为抽头电感，所述谐振电感的第一端连接所述谐振电容的一端，所述谐振电感第二端和所述谐振电容的另一端通过不控整流器连接所述车载端的电池，所述谐振电感的抽头端通过开关连接所述电池的负极。
2.根据权利要求1所述的车载端LCC补偿电路，其特征在于，所述不控整流器包括：
第一二极管，所述第一二极管的阴极连接所述电池的正极，所述第一二极管的阳极分别连接所述谐振电感的第二端和第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接所述电池的负极；
第三二极管，所述第三二极管的阴极连接所述电池的正极，所述第三二极管的阳极分别连接所述谐振电容的另一端和第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极连接所述电池的负极。
3.根据权利要求2所述的车载端LCC补偿电路，其特征在于，所述不控整流器还包括一滤波电容，所述滤波电容的正极分别连接所述第三二极管的阴极和所述电池的正极，所述滤波电容的负极分别连接所述第四二极管的阳极和所述电池的负极。
4.根据权利要求1所述的车载端LCC补偿电路，其特征在于，所述谐振电感的所述抽头端与所述第一端之间形成第一电感，所述抽头端与所述第二端之间形成第二电感，所述第一电感与所述第二电感之间的电感比值大于1且不大于10。
5.根据权利要求1所述的车载端LCC补偿电路，其特征在于，所述谐振电感为磁芯位置可调式电感。
6.根据权利要求5所述的车载端LCC补偿电路，其特征在于，所述谐振电感为螺线管结构，包括螺线圈和磁芯，所述磁芯在电机的驱动作用下调整穿设所述螺线圈的深度实现磁芯位置可调。
7.根据权利要求5所述的车载端LCC补偿电路，其特征在于，所述谐振电感为平面线圈结构，包括平面线圈和磁芯，所述磁芯在电机的驱动作用下调整与所述平面线圈之间的高度实现位置可调。
8.根据权利要求6或7所述的车载端LCC补偿电路，其特征在于，还包括控制器，分别连接所述电机和所述开关。
CN202222612894.2U 2022-09-30 2022-09-30 一种汽车无线充电系统的车载端lcc补偿电路 Active CN218867984U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202222612894.2U CN218867984U (zh) 2022-09-30 2022-09-30 一种汽车无线充电系统的车载端lcc补偿电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202222612894.2U CN218867984U (zh) 2022-09-30 2022-09-30 一种汽车无线充电系统的车载端lcc补偿电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN218867984U true CN218867984U (zh) 2023-04-14

Family

ID=87371663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202222612894.2U Active CN218867984U (zh) 2022-09-30 2022-09-30 一种汽车无线充电系统的车载端lcc补偿电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN218867984U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114537169A (zh) * 2022-03-28 2022-05-27 华人运通(山东)科技有限公司 大功率无线充电机及其车载端供电电路和控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114537169A (zh) * 2022-03-28 2022-05-27 华人运通(山东)科技有限公司 大功率无线充电机及其车载端供电电路和控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109038736B (zh) 一种充电电路移相控制方法
CN110936827B (zh) 无线充电系统、无线充电控制方法及汽车无线充电装置
CN109177757B (zh) 电动汽车无线充电系统及方法
CN104467443A (zh) 基于llc拓扑的超宽输出电压范围充电机及控制方法
CN110949152A (zh) 无线充电系统、方法及汽车无线充电装置
US11870335B2 (en) Wireless power transfer (WPT) system regulation method and system for implementing ZVS in wide power range
CN218867984U (zh) 一种汽车无线充电系统的车载端lcc补偿电路
CN110979042A (zh) 无线充电接收装置、无线充电控制方法无线充电系统
CN110994811A (zh) 无线充电系统、控制方法及汽车无线充电装置
CN112311245B (zh) 一种双向串联谐振变换器的高频间歇控制系统及方法
CN114050666A (zh) 一种用于无线电能传输系统的效率优化控制方法
CN106787242A (zh) 一种用于无线电能传输的有源整流器
CN113629891A (zh) 一种电动汽车动态无线供电系统效率优化方法
CN114257097B (zh) 一种多模式切换的宽输出直流变换器及其切换控制
CN110126648B (zh) 电动汽车无线充电最大电流跟踪的自寻优调谐控制方法
CN114785176A (zh) 一种双谐振无线充电电路及其控制方法
CN110544975A (zh) 一种单管恒流恒压无线充电装置及其控制方法
CN213846539U (zh) 一种双向串联谐振变换器的高频间歇控制系统
CN112421734A (zh) 一种单级式高阶补偿恒流恒压无线充电装置及方法
CN110212778A (zh) 一种非接触单管谐振变换器
CN112332505A (zh) 一种单管逆变恒流-恒压无线充电装置及方法
CN220156238U (zh) 一种多功能充电电路拓扑结构
CN212462852U (zh) 一种无线充电系统
CN110733363A (zh) 一种基于lcl谐振补偿的电动汽车双向无线充电控制方法
CN110768389A (zh) 一种无线充电系统及其频率跟踪控制方法、装置

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240108

Address after: Room 102, 1st Floor, Building 1, No. 211 Chuanda Road, Pudong New Area, Shanghai, May 2012

Patentee after: Shanghai Kuchong Electronic Technology Co.,Ltd.

Address before: Floor 2, building 1, No. 211, Chuanda Road, Pudong New Area, Shanghai, 201200

Patentee before: Shanghai Wanji Electronic Technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right