一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统技术方案

一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统，包括能量发射系统、能量接收系统和信息反馈系统，能量发射系统包含全桥整流电路、三相高频逆变电路、发射高频谐振电路和发射线圈；能量接收系统包含接收高频谐振电路、整流稳压电路、充电蓄电池组和接收线圈；能量发射系统中的发射线圈和能量接收系统中的接收线圈组合成耦合线圈；发射端采用三相电压型逆变电路，每个线圈分别和其中的两相相连接，使每相输出电流增大，提高了效率；并且三个接受线圈分别给电动汽车的三个电池充电，从而减少开关器件，简化电路，避免了能量分级变换，克服了这种能量分级变换损耗很大的缺点，提高电能利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统
本专利技术涉及电动汽车无线充电领域，尤其是一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统。
技术介绍
随着经济的发展，节能减排，发展新能源成为当今发展的主题，由于国家大力支持新能源汽车的发展，致使新能源电动汽车越来越普及，传统的新能源电动汽车采用有线充电，但存在很多弊端：比如线路容易老化，阴雨天不防水，插线需要人工等问题。而无线充电技术可以避免这些问题，无线电能传输技术主要有四种，电磁感应式，磁耦合谐振式，电场耦合式，无线电波式，无线电能传输系统由发射装置和接受装置两部分组成，当发射端、接受端的固有频率和交流电的频率相同时，能量可以从一个线圈传输到另外一个线圈，利用谐振形成的强磁耦合来实现高效率的无线电能传输，然而现有的电动汽车无线充电方式，线圈为一对一的方式，一个发射线圈，一个接受线圈，发射线圈埋在地下，接受线圈安装于汽车底部。接收线圈接收的电能给电动汽车电池充电，电动汽车只有一个电池。然后经过各种电能变换一级一级把能量传输到各个用电设备，这种由一个充电电池把能量分级传送的方式存在着弊端，由于每级都有损耗，使传输效率较低，具体体现如下：(1)现有的技术一般采用全桥逆变电路，只有一相输出，如果并联三个线圈则由于并联分流使每个线圈的电流变为原来的1/3，使传输功率变小。(2)传统的电动汽车无线充电，只有一个电池，然后通过电能变换，将能量分级传输给用电设备。这种能量分级变换然后给用电设备供电的方式损耗很大。为了配合目前全新的自动驾驶技术，以实现电动汽车的全自动化，需要重新设计一种无线充电系统。本专利技术就是为了解决以上问题而进行的改进。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种避免漏电、线路老化和传输功率变小，提高电能利用率的一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统，包括能量发射系统、能量接收系统和信息反馈系统，所述能量发射系统包含全桥整流电路、三相高频逆变电路、发射高频谐振电路和发射线圈；所述能量接收系统包含接收高频谐振电路、整流稳压电路、充电蓄电池组和接收线圈；所述信息反馈系统包含检测单元、第一微处理器、通信单元和第二微处理器；所述能量发射系统中的发射线圈和能量接收系统中的接收线圈组合成耦合线圈；所述能量发射系统中的全桥整流电路直接与工频电网相连；所述能量接收系统中的充电蓄电池组直接与信息反馈系统相连，所述信息反馈系统中的检测单元从充电蓄电池组收取信息后，依次通过第一微处理器、通信单元和第二微处理器后，经过第二微处理器处理后将信号传输给能量发射系统；进一步的，所述该充电系统中还包含有信号发生器和驱动电路，所述驱动电路产生的信号传输给三相高频逆变电路；更进一步的，所述工频电网输出的电压为220V；所述能量发射系统接收工频电网输出的电压，所述该电压经全桥整流电路进行滤波后将交流电转成直流电，电流传输给三相高频逆变电路将直流电流逆变为高频交流电，经发射高频谐振电路后传输到发射线圈，能量通过耦合线圈传输到接收线圈，接收线圈感应得到交流电，交流电通过整流稳压电路转换成直流电，之后分别给充电蓄电池组的三个电池充电；具体的，所述全桥整流电路包含二极管VD1～VD4和电容C1；所述三相高频逆变电路包含开关管VT1～VT6；所述发射高频谐振电路包含电容C2～C4和发射线圈；所述接收高频谐振电路包含电容C5～C7和接收线圈；所述发射线圈和接收线圈组成一耦合线圈，所述该耦合线圈包含磁耦合器L1、磁耦合器L2和磁耦合器L3；所述整流稳压电路包含二极管VD5～VD16和电容C8～C10；所述充电蓄电池组包含动力电池V1、空调压缩机电池V2和其他设备电池V3；所述二极管VD1和二极管VD3串联，二极管VD2和二极管VD4串联，所述二极管VD1的负极和二极管VD2的负极相连后与电容C1的一端相连，所述二极管VD3的正极和二极管VD4的正极相连后与电容C1的另一端相连；所述二极管VD1的正极与工频电网AC的火线相连，二极管VD4的负极与工频电网AC的零线相连；所述开关管VT1和开关管VT2串联，开关管VT3和开关管VT4串联，开关管VT5和开关管VT6串联，所述开关管VT1、开关管VT3、开关管VT5的漏极相互串联后与二极管VD2的负极相连，所述开关管VT2、开关管VT4、开关管VT6的源极相互串联后与二极管VD4的正极相连；所述电容C2与磁耦合器L1的发射线圈串联后分别与开关管VT1的源极和开关管VT3的源极相连；所述电容C3与磁耦合器L2的发射线圈串联后分别与开关管VT3的源极和开关管VT5的源极相连；所述电容C4与磁耦合器L3的发射线圈串联后分别与开关管VT5的源极和开关管VT1的源极相连；所述磁耦合器L1的接收线圈与电容C5串联后分别与二极管VD5的正极和二极管VD6的正极相连，磁耦合器L2的接收线圈与电容C6串联后分别与二极管VD9的正极和二极管VD10的正极相连，磁耦合器L3的接收线圈与电容C7串联后分别与二极管VD13的正极和二极管VD14的正极相连；其中，所述二极管VD5和二极管VD7串联后分别与动力电池V1的正负极相连，二极管VD6和二极管VD8串联后分别与电容C8的正负极相连，所述电容C8的正负极分别与动力电池V1的正负极相连；所述二极管VD9和二极管VD11串联后分别与空调压缩机电池V2的正负极相连，二极管VD10和二极管VD12串联后分别与电容C9的正负极相连，所述电容C9的正负极分别与空调压缩机电池V2的正负极相连；所述二极管VD13和二极管VD15串联后分别与其他设备电池V3的正负极相连，二极管VD14和二极管VD16串联后分别与电容C10的正负极相连，所述电容C10的正负极分别与其他设备电池V3的正负极相连。工作原理为：该系统在基于磁耦合谐振式无线电能传输的基础上，提出了一种基于三相电压型逆变的无线电能传输的拓扑图，此拓扑具有三相逆变结构，三个发射线圈，三个接收线圈，三个发射线圈埋于地下，三个接收线圈安装于汽车底部，分别给三个电池充电，一个电池给电动汽车的动力装置供电，如电动机，一个电池给汽车空调压缩机供电，另外一个给汽车的照明设备和其他用电设备供电。本专利技术的优点在于：1.是基于磁耦合谐振式无线电能传输技术，采用无线充电的方式可以让充电电源和负载电路在物理上完全隔离，发射端和接收端的封装相互独立，有良好的水密封性，取代了以往的有线充电的方式，接口裸露带来的漏电危险，避免了阴雨天雨水对充电线路的影响，该技术适用于阴雨天，避免了漏电和线路老化等问题，而且采用无线充电方式可实现汽车的全自动化，不需要人工的介入，为实现汽车无人驾驶和智能化奠定一定的基础。2.发射端采用三相电压型逆变电路，每个线圈分别和其中的两相相连接，使每相输出电流增大，提高了效率；并且三个接受线圈分别给电动汽车的三个电池充电，从而减少开关器件，简化电路，避免了能量分级变换，克服了这种能量分级变换损耗很大的缺点，提高电能利用率。3.该系统采用三相高频逆变电路，每两相作为输出，和一发射线圈相连接，使每相输出电流增大，避免了现有技术中采用全桥逆变电路使传输功率变小的缺点。附图说明图1是本专利技术提出的一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统，包括能量发射系统、能量接收系统和信息反馈系统，其特征在于：所述能量发射系统包含全桥整流电路、三相高频逆变电路、高频谐振电路和发射线圈；所述能量接收系统包含接收高频谐振电路、整流稳压电路、充电蓄电池组和接收线圈；所述信息反馈系统包含检测单元、第一微处理器、通信单元和第二微处理器；所述能量发射系统中的发射线圈和能量接收系统中的接收线圈组合成耦合线圈；所述能量发射系统中的全桥整流电路直接与工频电网相连；所述能量接收系统中的充电蓄电池组直接与信息反馈系统相连，所述信息反馈系统中的检测单元从充电蓄电池组收取信息后，依次通过第一微处理器、通信单元和第二微处理器后，经过第二微处理器处理后将信号传输给能量发射系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统，包括能量发射系统、能量接收系统和信息反馈系统，其特征在于：所述能量发射系统包含全桥整流电路、三相高频逆变电路、高频谐振电路和发射线圈；所述能量接收系统包含接收高频谐振电路、整流稳压电路、充电蓄电池组和接收线圈；所述信息反馈系统包含检测单元、第一微处理器、通信单元和第二微处理器；所述能量发射系统中的发射线圈和能量接收系统中的接收线圈组合成耦合线圈；所述能量发射系统中的全桥整流电路直接与工频电网相连；所述能量接收系统中的充电蓄电池组直接与信息反馈系统相连，所述信息反馈系统中的检测单元从充电蓄电池组收取信息后，依次通过第一微处理器、通信单元和第二微处理器后，经过第二微处理器处理后将信号传输给能量发射系统。2.如权利要求1所述的一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述该充电系统中还包含有信号发生器和驱动电路，所述驱动电路产生的信号传输给三相高频逆变电路。3.如权利要求1所述的一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述工频电网输出的电压为220V。4.如权利要求3所述的一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述能量发射系统接收工频电网输出的电压，所述该电压经全桥整流电路进行滤波后电流传输给三相高频逆变电路，经发射高频谐振电路后传输到发射线圈，能量通过耦合线圈传输到接收线圈，接收线圈感应得到交流电，交流电通过整流稳压电路转换成直流电，之后分别给充电蓄电池组的三个电池充电。5.如权利要求1所述的一种基于三相电压型逆变的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述全桥整流电路包含二极管VD1～VD4和电容C1；所述三相高频逆变电路包含开关管VT1～VT6；所述发射高频谐振电路包含电容C2～C4和发射线圈；所述接收高频谐振电路包含电容C5～C7和接收线圈；所述耦合线圈包含磁耦合器L1、磁耦合器L2和磁耦合器L3；所述整流稳压电路包含二极管VD5～VD16和电容C8～C10；所述充电蓄电池组包含动力电池V1、空调压缩机电池V2和其他设备电池V3。6.如权利要求5所述的一种基于三相电压型逆变的电动...

【专利技术属性】
技术研发人员：高金玲，蒋赢，黄蓉蓉，杨文涛，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31