基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统技术方案

一种基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，包括市电220V交流电压输入端，自该电压输入端依次是整流桥、逆变桥、多路磁耦合器，经该多路磁耦合器后输出三路：分别经整流桥、LC滤波器给320V以上、48V和24V三个电池组供电，其特点在于所述的LC滤波器为磁集成型滤波器。本实用新型专利技术采用磁集成技术，把多个电感集成，减小体积和重量，提高功率密度，使电动汽车具有相对更大的空间，提高了电动汽车的普及率。

Multi channel magnetic coupling wireless charging system for electric vehicles based on LC filter

A multi-channel magnetic coupling wireless charging system for electric vehicles based on the LC filter of magnetic collection, including the input terminal of the city electric 220V AC voltage, is in turn the rectifying bridge, the inverter bridge and the multichannel magnetic coupler. After the multichannel magnetic coupler, the output is three ways: through the rectifier bridge, the LC filter to the 320V, and the 48V, respectively. The power supply to the three battery pack of 24V is characterized by that the LC filter is a magnetic shaping filter. The utility model adopts magnetic integration technology to integrate a plurality of inductors, reduce the volume and weight, improve the power density, make the electric vehicle have a relatively larger space, and improve the popularity rate of the electric vehicle.

【技术实现步骤摘要】
基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统
本技术涉及电动汽车，特别是一种基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统。
技术介绍
电动汽车作为一种新型交通工具，具有“零排放”、能量来源广等优点，是缓解我国石油资源紧张、城市大气污染严重问题的重要手段，是推进交通发展模式转变的有效载体。建设电动汽车充电站，实现电动汽车与电网间能量转换，是推动电动汽车产业发展的基础。电动汽车充电后每次行驶里程比较短，一般情况下大多数的电动汽车续航能力为150公里左右，因而需要建设一个广泛的充电设施网络，为电动汽车用户提供方便快捷的电能补给服务。电动汽车充电系统可以给电动汽车运行提供能量，是电动汽车产业的重要基础支撑系统，也是电动汽车实现商业化、产业化过程中的必不可少的重要环节。电动汽车中含有大量的电能变换器，即含有大量的磁性器件(简称磁件)，如变压器、电感等。它是完成能量储存与转换、滤波和电气隔离的主要器件，是影响变换器体积、重量的主要因素。为了减小磁件的体积、重量，提高功率密度，提出了磁集成技术。所谓磁集成技术就是将变换器中的两个或多个分立磁件，如电感、变压器等，绕制在一个磁芯上，从结构上集中在一起，用一个磁性器件来实现，从而减少开关电源中的器件数量，减小体积，提高功率密度，使各磁件间的接线最短、损耗减小，输出滤波效果得以改善。目前，无线充电技术主要有磁耦合谐振式、电磁感应式、无线电波式、电场耦合式四种基本方式。磁耦合谐振式是麻省理工目前在开发的一类充电技术，同等功率下传输的距离较远，被认为是最有希望广泛应用于电动汽车的无线充电方式。磁耦合谐振式也称为近场谐振式，由能量发送装置和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振时，它们就可以交换彼此的能量，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，可从一个向另一个供电。现有的技术中，多路磁耦合谐振式无线充电系统除了输出电机驱动电压等级外，还能输出其他多个电压等级，如控制类装置、车载空调、车载音响、显示屏等电器装置的电压等级。多路磁耦合谐振式无线充电系统根据电动汽车内不同电压等级分别进行供电，每路供电能够进行隔离，做到不同电压等级强弱隔离，可靠性和安全性好。现有的技术中，多路磁耦合谐振式无线充电系统中，每一路都有LC滤波器，每路滤波器都有电感，没技术中共有三路输出，即采用了三路滤波器，造成体积大，重量大，功率密度低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，采用磁集成技术，把多个电感集成，减小体积和重量，提高功率密度，使电动汽车具有相对更大的空间，提高了电动汽车的普及率。本技术的技术解决方案如下：一种基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，包括市电220V交流电压输入端，自该电压输入端依次是整流桥、逆变桥、多路磁耦合器，经该多路磁耦合器后输出三路：分别经整流桥、LC滤波器给320V以上、48V和24V三个电池组供电，其特点在于所述的LC滤波器为磁集成型滤波器。所述的磁集成型滤波器为解耦型磁集成型LC滤波器、耦合系数可调型磁集成型LC滤波器或强耦合型磁集成型LC滤波器。所述的解耦型磁集成型LC滤波器共有4个磁柱，第一滤波电感(Lf1)、第二滤波电感(Lf2)和第三滤波电感(Lf3)分别绕在第1磁柱、第2磁柱和第3磁柱上，第4磁柱不绕任何绕组；第1磁柱、第2磁柱和第3磁柱上开有气隙，每个磁柱的气隙是根据相应支路的电感量的要求而设定的，第一滤波电感(Lf1)的表达式为：其它两个滤波电感的表达式相同，电流纹波则只决定于自身的电压和电感值。所述的耦合系数可调型磁集成型LC滤波器共有4个磁柱，第一滤波电感(Lf1)、第二滤波电感(Lf2)和第三滤波电感(Lf3)分别绕在第1磁柱、第2磁柱和第3磁柱上，第4磁柱不绕任何绕组；4个磁柱中都开气隙，则四个磁柱的磁阻都可以调整，三个绕组的磁通都是互相通过的，三个绕组间有耦合，4个磁柱的气隙起到调整的作用，当都有耦合时，第一滤波电感(Lf1)的表达式为：其它两个滤波电感的表达式相同，电流纹波则除了决定于自身的电压和电感值，还和其它滤波电感的互感M12和M13相关，耦合方向为互相增强的话，则电流纹波减小，这是集成型滤波器特有的功能，且互感可调，主要可根据4柱的气隙来进行调整，从而达到相应的电气性能。所述的强耦合型磁集成型LC滤波器共有3个磁柱，第一滤波电感(Lf1)、第二滤波电感(Lf2)和第三滤波电感(Lf3)分别绕在第1磁柱、第2磁柱和第3磁柱上，三个绕组的磁通都是互相通过的，三个绕组间有耦合，第一滤波电感(Lf1)的表达式为：其它两个滤波电感的表达式相同，此公式同公式(2)相同，但不同点在于由于没了4磁柱，造成磁通无法进行调节，即互感M12和M13为固定值。本技术的技术效果如下：(1)本技术基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，是基于磁耦合无线充电的基础上，避免了传统的有线充电的各种问题，能够实现行驶过程中充电，即“无线充电、即停即充、边走边充”，从而解决电动汽车电池续航能力弱的问题；(2)本方案通过多路磁耦合器线圈充电满足不同电压等级的需求，能够实现多路隔离，增加安全性，提高效率；(3)本技术电压输入为市电电压220V交流电，经整流桥变换为直流电，直流电再经过逆变桥变换为高频交流电，频率为100K-300K之间，再通过多路磁耦合器进行无线电能传输，其中主接收线圈接到电能后整流至直流后给主电池组供电，主电池组主要给电机供电，供电电压在320V以上。另外两路主要给电动汽车内部直流电压等级供电，分为48V、24V两个个等级，48V可供给车载空调，24V可供给控制类装置；(4)本技术磁集成型LC滤波器，将电压等级为320V、48V、24V三路的滤波电感进行了集成。共提出了三种集成结构，不但能较少电感的重量和体积，还能减少电流纹波，提升系统性能。附图说明图1是现有的电动汽车传统多路磁耦合式无线充电系统示意图；图2是本技术基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统示意图；图3是解耦型磁集成型LC滤波器示意图；图4是解耦型磁集成型LC滤波器的磁通分布示意图；图5是耦合系数可调型磁集成型LC滤波器示意图；图6是耦合系数可调型磁集成型LC滤波器的磁通分布示意图；图7是强耦合型磁集成型LC滤波器示意图；图8是强耦合型磁集成型LC滤波器的磁通分布示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明，但不应以此限制本技术的保护范围。先请参阅图2，图2是本技术基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统示意图，由图可见，本技术基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，包括市电220V交流电压输入端，自该电压输入端依次是整流桥、逆变桥、多路磁耦合器，经该多路磁耦合器后输出三路：分别经整流桥、LC滤波器给320V以上、48V和24V三个电池组供电，其特点在于所述的LC滤波器为磁集成型滤波器。电压输入为市电电压220V交流电，经整流桥变换为直流电，直流电再经过逆变桥变换为高频交流电，频率为100K-300K之间，再通过多路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，包括市电220V交流电压输入端，自该电压输入端依次是整流桥、逆变桥、多路磁耦合器，经该多路磁耦合器后输出三路：分别经整流桥、LC滤波器给320V以上、48V和24V三个电池组供电，其特征在于所述的LC滤波器为磁集成型滤波器。

【技术特征摘要】
1.一种基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，包括市电220V交流电压输入端，自该电压输入端依次是整流桥、逆变桥、多路磁耦合器，经该多路磁耦合器后输出三路：分别经整流桥、LC滤波器给320V以上、48V和24V三个电池组供电，其特征在于所述的LC滤波器为磁集成型滤波器。2.根据权利要求1所述的基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，其特征在于所述的磁集成型滤波器为解耦型磁集成型LC滤波器、耦合系数可调型磁集成型LC滤波器或强耦合型磁集成型LC滤波器。3.根据权利要求2所述的基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，其特征在于所述的解耦型磁集成型LC滤波器共有4个磁柱，第一滤波电感(Lf1)、第二滤波电感(Lf2)和第三滤波电感(Lf3)分别绕在第1磁柱、第2磁柱和第3磁柱上，第4磁柱不绕任何绕组；第1磁柱、第2磁柱和第3磁柱上开有气隙，每个磁柱的气隙是根据相应支路的电感量的要求而设定的，第一滤波电感(Lf1)的表达式为：其它两个滤波电感的表达式相同，电流纹波则只决定于自身的电压和电感值。4.根据权利要求2所述的基于磁集成型LC滤波器的电动汽车多路磁耦合式无线充电系统，其特征在于所述的耦合系数可调型磁集成型LC滤波器共有4个...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋赢，潘三博，
申请(专利权)人：上海寰晟新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31