本发明专利技术一种电动汽车自调整无线充电系统及方法，属于电动汽车充电技术领域，相对于有线充电系统，本发明专利技术的操作性更为简单；在发射线圈和接收线圈的距离在50cm范围内时，可实现高效率电能传输；本发明专利技术还包含变电流负载跟踪充电模式，可以按照最佳充电电流曲线进行充电，提高电池的使用寿命；无线充电与汽车型号及能量接收单元的大小、形状无关，能使电动车不依靠外部连接设备而实现对电池的充电；此外，本发明专利技术使无线电能发生装置与无线电能接收装置进行实时的通讯，并能根据电池状态，调整无线电能发生装置输出功率，实现负载跟踪的控制方式；使充电设备可靠性更高、使用寿命更长，能满足客户在对电动车充电的要求，充电效率高，实用性强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电动汽车充电
，具体涉及。
技术介绍
无线电能传输技术能有效克服传统供电存在的设备移动灵活性差、环境不美观、容易产生接触火花、供电线暴露等问题，继而消除了传统供电方式存在的安全隐患问题，使整个供电过程更加安全；目前，无线输电大致可分为:电磁感应式、电磁辐射式和电磁共振式；电磁感应式传输距离近、效率低；电磁福射式传输距离远，传输效率低，传输功率为毫瓦级；磁耦合谐振式可以在几米的范围内实现高效能量传输。由于外部条件的变化和不同电动汽车线圈的变化均会使谐振频率随之而变化，导致电能传输效率降低，因此充电装置必须适应不同电动汽车具有的不同电能接收装置，同时充电装置应按照电池的充电规律的需求对频率和位置进行自适应调节。目前，磁耦合谐振式电动汽车无线充电方式大多强调发射线圈和接收线圈对称，但是由于电动汽车生产厂家不同，汽车底盘下方的接收线圈没有统一的标准，尺寸和缠绕方式不尽相同，这就造成了无法实现发射线圈和接收线圈采用相同的谐振频率进行最大功率传输；例如:CN 102969776A等专利使用LC补偿电路对发射线圈和接收线圈的谐振参数进行补偿，使传输效率达到最大；CN 103516354A等专利采用频率跟踪方式，控制逆变器开关频率达到跟踪谐振频率的目的，但当发射接收线圈差别较大，特别是汽车停靠位置使得发射接收线圈对准位置偏差较大时，很难取得理想的补偿和跟踪效果；CN 102035239A、CN103427464A、CN 103401320A等多个专利介绍了通过控制发射线圈的上下、或左右、或前后移动的方式使发射线圈和接收线圈或轴线对准或距离最佳，但这些专利大多使用传感器进行定位，并且仅通过机械装置移动到合适位置后就保持为静止状态，当电池充电过程中电量变化时或接收线圈参数不同时，不能根据这些变化对发射线圈的位置作实时调整，因此，当前急需一种电动汽车自调整无线充电系统，以克服上述问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术提出，以达到操作性简单、提高充电时的安全性、可靠性、电池的使用寿命，避免有线充电方式中插拔充电设备的所造成的充电连接设备磨损，使电动车不依靠外部连接设备而实现对电池的充电，根据电池状态，调整无线电能发生装置输出功率，实现负载跟踪的控制方式的目的。一种电动汽车自调整无线充电系统，该系统包括设置于充电粧内部的无线电能发生装置和设置于电动汽车内部的无线电能接收装置；所述的无线电能发生装置包括控制器、电机驱动电路、PWM驱动电路、检测电路、频率跟踪电路、高频逆变器和无线数据通信模块，其中，无线数据通信模块的输出端连接控制器的第一输入端，检测电路的第一输出端连接控制器的第二输入端，频率跟踪电路的输出端连接控制器的第三输入端，控制器的第一输出端连接电机驱动电路输入端，控制器的第二输出端连接PWM驱动电路输入端，电网连接高频逆变器的第一输入端，PWM驱动电路的输出端连接高频逆变器的第二输入端，高频逆变器的第一输出端连接检测电路的输入端，检测电路的第二输出端连接频率跟踪电路的输入端；所述的电机驱动电路的输出端作为无线电能发生装置的第一输出端，高频逆变器的第二输出端作为无线电能发生装置的第二输出端；所述的无线电能接收装置包括电动汽车内部的电池充电控制器、能量接收单元、电池和车载无线数据通信模块，能量接收单元输出端连接电池充电控制器输入端，电池充电控制器第一输出端连接电池，电池充电控制器第二输出端连接车载无线数据通信模块；电动汽车自调整无线充电系统还包括电能传送装置；所述的电能传送装置包括升降架、用于驱动升降架的第一电机、用于驱动第二机械臂的第二电机、用于驱动第三机械臂的第三电机、用于驱动托盘的第四电机、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、托盘和能量发射单元，其中，所述的第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂均为空心圆筒结构，第一机械臂的一端固定连接于升降架的升降端，第一电机固定于升降架上，第一电机转轴的转动带动升降端上下移动，第二电机固定设置于第一机械臂的内壁，且第二电机的转轴通过齿轮与第二机械臂外侧螺纹啮合，第二电机转轴的转动带动第二机械臂在第一机械臂内腔前后移动，第二机械臂的外端固定设置有第三电机，第三电机的转轴连接第三机械臂的水平端，第三电机转轴转动带动第三机械臂在水平方向上旋转，第三机械臂的垂直端设置有第四电机，第四电机的转轴连接托盘底部，第四电机转轴的转动带动托盘在垂直方向上旋转；所述的能量发射单元设置于托盘上端。 所述的能量发射单元包括激励线圈、发射线圈和初级补偿电路。所述的无线电能发生装置的第一输出端同时连接第一电机触发端、第二电机触发端、第三电机触发端和第四电机触发端，无线电能发生装置的第二输出端通过屏蔽电缆连接能量发射单元的输入端，且所述的屏蔽电缆依次穿过第一机械臂内腔、第二机械臂内腔和第三机械臂内腔。采用电动汽车自调整无线充电系统进行的充电方法，包括以下步骤:步骤1、采用电动汽车内部的车载无线数据通信模块将充电请求发送至无线电能发生装置内部的控制器中，控制器回复响应至电动汽车内部的电池充电控制器中；步骤2、电池充电控制器通过车载无线数据通信模块将电池信息发送至无线电能发生装置内部的控制器中，所述的电池信息包括电池实时端电压、电池实时充电电流、电池实时电池温度、电池最大允许充电电流、电池涓流充电电流、电池端电压最小值、变电流用电池端电压、电池过充保护电压、电池允许最高温度；步骤3、控制器判断电池实时端电压所属电压范围，具体如下:若电池实时端电压小于电池端电压最小值，则执行步骤4 ;若电池实时端电压大于等于电池端电压最小值且小于变电流用电池端电压，则执行步骤5 ；若电池实时端电压大于等于变电流用电池端电压且小于电池过充保护电压，则执行步骤6 ；若电池实时端电压等于电池过充保护电压，则执行步骤7 ;步骤4、调整高频逆变器输出端的交流电频率值并调整电能传送装置内部结构所处位置，实现最大功率跟踪的状态对电动汽车内电池进行充电，具体过程如下:步骤4-1、采用检测电路采集高频逆变器输出端电流，通过频率跟踪电路得到交流电频率值，并发送至控制器中；步骤4-2、控制器将高频逆变器输出端的交流电频率值和能量发射单元的谐振频率进行作差，并生成PWM信号控制高频逆变器中开关管的开断，调节高频逆变器输出端的交流电频率，对电动汽车内电池进行充电；步骤4-3、监测电池实时充电电流是否达到电池最大允许充电电流，若是，则保持当前高频逆变器输出端的交流电频率值不变，对电动汽车内电池进行充电并执行步骤4-4，否则，返回执行步骤4-1 ;步骤4-4、控制器发送控制信号至第一电机，第一电机转动带动升降架升降端上下移动，同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值，当上述电流值达到最大值时，停止第一电机的转动，获得升降架升降端的最优位置；步骤4-5、控制器发送控制信号至第二电机，第二电机转轴的转动带动第二机械臂在第一机械臂内腔前后移动，同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值，当上述电流值达到最大值时，停止第二电机的转动，获得第二机械臂的最优位置；步骤4-6、控制器发送控制信号至第三电机，第三电机转轴转动带动第三机械臂在水平方向上旋转，同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值，当上述电流值达到最大值时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动汽车自调整无线充电系统，该系统包括设置于充电桩内部的无线电能发生装置和设置于电动汽车内部的无线电能接收装置；所述的无线电能发生装置包括控制器、电机驱动电路、PWM驱动电路、检测电路、频率跟踪电路、高频逆变器和无线数据通信模块，其中，无线数据通信模块的输出端连接控制器的第一输入端，检测电路的第一输出端连接控制器的第二输入端，频率跟踪电路的输出端连接控制器的第三输入端，控制器的第一输出端连接电机驱动电路输入端，控制器的第二输出端连接PWM驱动电路输入端，电网连接高频逆变器的第一输入端，PWM驱动电路的输出端连接高频逆变器的第二输入端，高频逆变器的第一输出端连接检测电路的输入端，检测电路的第二输出端连接频率跟踪电路的输入端；所述的电机驱动电路的输出端作为无线电能发生装置的第一输出端，高频逆变器的第二输出端作为无线电能发生装置的第二输出端；所述的无线电能接收装置包括电动汽车内部的电池充电控制器、能量接收单元、电池和车载无线数据通信模块，能量接收单元输出端连接电池充电控制器输入端，电池充电控制器第一输出端连接电池，电池充电控制器第二输出端连接车载无线数据通信模块；其特征在于，电动汽车自调整无线充电系统还包括电能传送装置；所述的电能传送装置包括升降架、用于驱动升降架的第一电机、用于驱动第二机械臂的第二电机、用于驱动第三机械臂的第三电机、用于驱动托盘的第四电机、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、托盘和能量发射单元，其中，所述的第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂均为空心圆筒结构，第一机械臂的一端固定连接于升降架的升降端，第一电机固定于升降架上，第一电机转轴的转动带动升降端上下移动，第二电机固定设置于第一机械臂的内壁，且第二电机的转轴通过齿轮与第二机械臂外侧螺纹啮合，第二电机转轴的转动带动第二机械臂在第一机械臂内腔前后移动，第二机械臂的外端固定设置有第三电机，第三电机的转轴连接第三机械臂的水平端，第三电机转轴转动带动第三机械臂在水平方向上旋转，第三机械臂的垂直端设置有第四电机，第四电机的转轴连接托盘底部，第四电机转轴的转动带动托盘在垂直方向上旋转；所述的能量发射单元设置于托盘上端。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王安娜，赵强，王浩，曲艳华，林盛，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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