一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置，包括电能发送装置和电能接收装置，所述的电能发送装置设在地面或地面以下，电能接收装置设在汽车底盘，充电时位于电能发送装置上方，使用谐振电路，磁场耦合被最大化，并且在谐振频率处产生最高的功率传输能力，同时具有一定的抗偏移能力；本实用新型专利技术可以快速充电，并可以检测电能发送装置和电能接收装置之间存在的影响充电效果的金属类异物。

【技术实现步骤摘要】
一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置
本技术涉及一种电动汽车无线充电系统，特别涉及一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置。
技术介绍
随着科技的进步与发展，汽车开始逐渐摆脱对石油的依赖，世界各国都开始了对电动汽车的研究。第八届全球新能源汽车大会于2017年12月14日在北京国家会议中心盛大开幕，作为全球最大的电动汽车市场，中国正迎来“双积分”新政时代，荷兰、挪威、德国以及美国加州等地已经明确表态在未来全面取消传统燃油车，汽车电动化已是大势所趋。纵观国内外，电动化技术在交通领域中的使用愈加广泛，电动汽车(EV)的需求迅速增长。与使用内燃机(ICE)的汽车相比，电动汽车具有易于操作、维护少、零排放和效率高的特点。但是EV的动力电池造价昂贵，续驶里程不理想，充电基础设施建设不完善。目前普遍的充电方式为有线充电，有线充电技术相对简单，但是由于电动汽车充电功率大，有线充电需要停车充电，通过充电线缆与充电桩连接，操作十分不便，插拔充电线缆容易产生电火花，非常危险。而且在雨、雪、风等恶劣环境条件下工作容易发生电击，造成人员的伤亡。有线充电必须要求汽车具备大容量电池才能保证续航里程，导致充电时间较长且提高了整车的成本。与使用导线充电相比，无线电力传输(WPT)充电系统被广泛引入EV，并且作为一种更为安全便捷的替代充电方法。WPT系统广泛用于在道路上或在停车场为电动汽车充电。WPT系统通过感应将能量从一个线圈传递到另一个线圈，从而为电动汽车供电，而无需进行有线连接。目前国内外已经有一些相关的WPT技术方案，但是仍然存在一些如传输距离短、抗偏移能力差；对于其他电气和电子设备的抗干扰性差；结构不够紧凑和轻便，即轻量化程度差；涡流以及靠近WPT的金属部件热损耗严重；产生的辐射对环境以及人体有影响等问题。
技术实现思路
在各种WPT技术中，使用磁场谐振式无线电能传输(MagneticResonantWirelessPowerTransfer,MRWPT)的技术不仅提供最高的功率传输效率，而且提供近场情况下较远距离的无线传输功率，非常适合电动汽车进行无线充电。磁谐振式无线电能传输通过两个谐振电路之间的磁场进行电能传输，每个谐振电路由连接到电容器的绕组线圈或具有内部电容的其他谐振器组成，这两个谐振电路在相同的谐振频率下谐振。在发射器和接收器中使用谐振电路，磁场耦合被最大化，并且在谐振频率处产生最高的功率传输能力，同时具有一定的抗偏移能力。在这种具有磁场谐振的WPT系统中，低损耗电路、线圈、匹配电路和磁屏蔽结构的设计是要考虑的关键要素。通过结合这些设计理念，可以实现最大化的功率传输和最佳的谐振磁场分布。本技术提供一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置，包括电能发送装置和电能接收装置，所述的电能发送装置设在地面或地面以下，其包括基座、铝盘屏蔽层、垫片、铁氧体屏蔽层、第一线圈和端盖，基座位于下部，铝盘屏蔽层设在基座上，垫片设在铝盘屏蔽层上，铁氧体屏蔽层包括数片铁氧体片，每片铁氧体片设在垫片镂空处，铁氧体片呈中心对称均匀设置，第一线圈设在铁氧体屏蔽层上，端盖盖在上端；所述的电能接收装置设在汽车底盘，充电时位于电能发送装置上方，其包括基座、铝盘屏蔽层、垫片、铁氧体屏蔽层、第一线圈和端盖，基座位于上部，铝盘屏蔽层设在基座下方，垫片设在铝盘屏蔽层下，铁氧体屏蔽层包括数片铁氧体片，每片铁氧体片设在垫片镂空处，铁氧体片呈中心对称均匀设置，第一线圈设在铁氧体屏蔽层下方，端盖盖在下端。电能发送装置和电能接收装置对称设置。所述的基座内设有凹槽，用于放置铝盘屏蔽层；所述的铝盘屏蔽层为圆形，边缘设有一圈缘壁，内部形成凹槽，用于放置铁氧体屏蔽层，缘壁的高度不小于铁氧体屏蔽层的厚度；所述的铁氧体屏蔽层包括八片铁氧体片，八片铁氧体片在铝盘屏蔽层上呈中心对称圆周阵列，所述的端盖内侧设有与铁氧体片和线圈吻合的凹槽。所述的铁氧体屏蔽层的铁氧体片为轴对称的三段阶梯状，第一段和第二段的厚度相同，第三段的厚度大于第一段和第二段。所述的电能发送装置和电能接收装置中，第一线圈的内侧设有同心的第二线圈，第二线圈的电流与第一线圈的电流相反。集成装置还包括一次侧补偿电路、二次侧补偿电路、滤波器和整流器，所述的一次侧补偿电路设在电能发送装置基座上，一次侧补偿电路一端与电能发送装置中的第一线圈相连，另一端与供电电路相连供电电路包括电源、AC/DC转换器、Buck电路和DC/AC高频逆变器，电源、AC/DC转换器、Buck电路和DC/AC高频逆变器顺次相连，DC/AC高频逆变器与一次侧补偿电路相连；所述的二次侧补偿电路设在电能接收装置基座上，二次侧补偿电路一端与电能接收装置中的第一线圈相连，另一端与滤波器相连，滤波器另一端与整流器相连，整流器另一端经过功率调节器与车载电池组相连。集成装置还包括控制器，所述的控制器设在电能发送装置上，与一次侧补偿电路相连，同时与供电电路相连，接收一次侧补偿电路及供电电路中的相关数据并输出相应控制信号进行控制，控制器与车载控制系统ECU无线连接，接收车载控制系统ECU的相关数据，车载控制系统ECU与整流器、滤波器、功率调节器以及车载电池组相连，接收整流器、滤波器、功率调节器以及车载电池组的相关数据并输出相应控制信号进行控制。工作原理：工作时给一次侧通入交流电源，经过带功率因素校正(PowerFactorCorrection，PFC)的AC/DC转换器转化为直流电，然后经过Buck电路进行降压和调压，这样便可以控制输入的一次侧电压，可以实现动态调节；随后，高压直流电通过DC/AC高频逆变器转化为所要求的高频交流方波来驱动一次侧补偿电路，电能发送装置中的第一线圈便可以产生时变的磁场；根据法拉第电磁感应，在电能接收装置中的第一线圈中会产生感应电动势来驱动整个二次侧补偿电路；由于补偿电路的存在，两侧的线圈产生的耦合磁场在同一频率下发生谐振，大大加强了两线圈之间的耦合系数，提高了传输效率。电能接收装置谐振电路产生的交流电通过整流和滤波，变为用于给电池组充电的直流电，并通过ECU进行功率控制，来调节通入电池组的电功率。由于充电电网波动，外部干扰等因素，并且考虑到电池组的健康状态，需要进行无线数据传输通讯来确保充电安全，ECU给予控制器期望的电路电压和电流，控制器接收到之后，通过模糊控制器进行模糊化、模糊控制和去模糊化，对期望值与当前实测值的偏差进行大、中、小来判断，根据不同的充电曲线来进行PID调节以跟随预期值，实现电池健康、充电时间、充电电流分配等的动态可调。有益效果：本技术的一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置在发射器和接收器中使用谐振电路，磁场耦合被最大化，并且在谐振频率处产生最高的功率传输能力，同时具有一定的抗偏移能力；除了可以在潮湿的地方使用外，它还可以根据实际条件在(设有充电铺装的道路上)行驶过程中实时充电，减少电池组并增加行驶距离；由于补偿电路的存在，两侧的第一线圈产生的耦合磁场在同一频率下发生谐振，大大加强了两线圈之间的耦合系数，提高了传输效率；采用铁氧体放置在线圈和铝板之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置，包括电能发送装置和电能接收装置，其特征在于：所述的电能发送装置包括基座、铝盘屏蔽层、垫片、铁氧体屏蔽层、第一线圈和端盖，基座位于下部，铝盘屏蔽层设在基座上，垫片设在铝盘屏蔽层上，铁氧体屏蔽层包括数片铁氧体片，每片铁氧体片设在垫片镂空处，铁氧体片呈中心对称均匀设置，第一线圈设在铁氧体屏蔽层上，端盖盖在上端；所述的电能接收装置位于电能发送装置上方，包括基座、铝盘屏蔽层、垫片、铁氧体屏蔽层、第一线圈和端盖，基座位于上部，铝盘屏蔽层设在基座下方，垫片设在铝盘屏蔽层下，铁氧体屏蔽层包括数片铁氧体片，每片铁氧体片设在垫片镂空处，铁氧体片呈中心对称均匀设置，第一线圈设在铁氧体屏蔽层下方，端盖盖在下端。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置，包括电能发送装置和电能接收装置，其特征在于：所述的电能发送装置包括基座、铝盘屏蔽层、垫片、铁氧体屏蔽层、第一线圈和端盖，基座位于下部，铝盘屏蔽层设在基座上，垫片设在铝盘屏蔽层上，铁氧体屏蔽层包括数片铁氧体片，每片铁氧体片设在垫片镂空处，铁氧体片呈中心对称均匀设置，第一线圈设在铁氧体屏蔽层上，端盖盖在上端；所述的电能接收装置位于电能发送装置上方，包括基座、铝盘屏蔽层、垫片、铁氧体屏蔽层、第一线圈和端盖，基座位于上部，铝盘屏蔽层设在基座下方，垫片设在铝盘屏蔽层下，铁氧体屏蔽层包括数片铁氧体片，每片铁氧体片设在垫片镂空处，铁氧体片呈中心对称均匀设置，第一线圈设在铁氧体屏蔽层下方，端盖盖在下端。


2.根据权利要求1所述的一种磁谐振式电动汽车无线充电集成装置，其特征在于：所述的基座内设有凹槽；所述的铝盘屏蔽层为圆形，边缘设有一圈缘壁，内部形成凹槽；所述的铁氧体屏蔽层包括八片铁氧体片，八片铁氧体片在铝盘屏蔽层上呈中心对称圆周阵列；所述的端盖内侧设有与铁氧体片和线圈吻合的凹槽。


3.根据权利要求1所述的一种磁谐振式电动汽车...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪雨希，丁海涛，李维汉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22