一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统，属于无线充电技术领域，包括发射单元和接收单元，发射单元包括OLED模块、发射端控制器、可控稳压源、光伏板、MPPT控制模块、锂电池、发射端测量模块和发射线圈组，接收单元包括接收线圈单元、接收端测量模块、负载接口和接收端控制器，解决了将磁场进行集成，高磁导率的磁芯起到磁屏蔽作用，减小耦合结构漏磁，消除磁场干扰的技术问题，本发明专利技术采用将LCC补偿网络中的谐振电感集成到主线圈上，谐振线圈与主线圈共用磁芯，提高系统经济性，显著减小系统体积，使系统更紧凑，本发明专利技术对现有的XKT电路加入双端LCC结构，使电能传输效率整体得到了提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统
本专利技术属于无线充电
，涉及一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统。
技术介绍
近年来，电动汽车因节约环保逐渐受大众欢迎，其充电问题研究也备受关注。无线充电以电磁场为媒介传递电能。与传统接触式充电方式相比，无线充电更加安全、快捷、方便、高效。电动汽车无线充电领域的研究一般涉及线圈设计、补偿拓扑、电力电子变流器及控制方法、异物检测、安全等方面。高效性和紧凑性是电动汽车无线充电的两个重要指标，目前双端LCC补偿网络为无线充电系统提供了一种高效补偿方式，但两个谐振电感导致系统体积和电磁干扰增大，限制了该方法在动态无线充电系统中的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统，解决了将磁场进行集成，高磁导率的磁芯起到磁屏蔽作用，减小耦合结构漏磁，消除磁场干扰的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统，包括发射单元和接收单元，发射单元包括OLED模块、发射端控制器、可控稳压源、光伏板、MPPT控制模块、锂电池、发射端测量模块和发射线圈组，发射线圈组包括两个发射线圈单元和一个谐振线圈单元；发射端测量模块包括三个电压测量模块，两个所述发射线圈单元和所述谐振线圈单元分别通过这三个电压测量模块获得驱动电压；三个所述电压测量模块均设有串口通信端和直流电压输入端，所有所述电压测量模块的串口通信端均与发射控制器的串口连接，所有所述电压测量模块的直流电压输入端均与可控稳压源的电压输出端连接，所有所述电压测量模块的直流电压输入端还均与锂电池的电压输出端连接；发射线圈单元包括发射驱动电路和发射线圈，发射驱动电路用于获取电压测量模块传输的驱动电压，并驱动发射线圈，谐振线圈单元包括谐振驱动电路和谐振线圈，谐振驱动电路用于获取电压测量模块传输的驱动电压，并驱动谐振线圈；光伏板与MPPT控制模块连接，MPPT控制模块与锂电池连接；接收单元包括接收线圈单元、接收端测量模块、负载接口和接收端控制器，接收线圈单元包括接收稳压器电路和接收线圈，接收稳压电路用于获取接收线圈所转化的电能，并进行稳压输出；接收稳压器电路与接收端测量模块的直流输入端连接，接收端测量模块与负载接口连接，接收端测量模块通过串口与接收端控制器连接；发射线圈组用于将电能转转化成磁场，接收线圈用于接收该磁场，并将磁场的能量转化成电能。优选的，所述发射驱动电路的输入端与所述电压测量模块的直流电压输入端连接，所述谐振驱动电路的输入端与所述电压测量模块的直流输入端连接，所述两个发射线圈单元和所述谐振线圈单元分别对应连接三个所述电压测量模块。优选的，所述发射驱动电路包括接口J1、无线充电芯片P1、无线充电芯片P2、无线充电芯片P3、电阻R1～电阻R15、电容C1～电容C7，三极管Q1、二极管D11～二极管D3，线圈L1和电感L2，线圈L1即为所述发射线圈，线圈L1的一端连接无线充电芯片P3的8脚、另一端通过电容C9连接电感L2的一端，电感L2的另一端连接接口J1的2脚，接口J1的1脚连接地线，接口J1的1脚还通过电容C7连接地线，无线充电芯片P3的8脚、7脚、6脚和5脚连接在一起，电感L2与电容C9的连接节点还通过电容C6连接无线充电芯片P3的8脚，无线充电芯片P3的1脚、2脚和3脚均通过电阻R15连接地线，电容C2与电阻R15并联，无线充电芯片P3的1脚通过电阻R12连接无线充电芯片P1的8脚，无线充电芯片P1的8脚还通过电阻C1连接地线，无线充电芯片P1的8脚还通过电阻R3连接无线充电芯片P1的1脚，无线充电芯片P1的1脚通过电阻R2连接地线，无线充电芯片P1的5脚连接地线，无线充电芯片P1的15脚连接LED灯D1的负极，LED灯D1的正极通过电阻R13连接电容C4的一端，电容C4的另一端连接地线，LED灯D2的负极连接无线充电芯片P1的14脚、正极连接LED灯D2的正极，无线充电芯片P1的13脚连接电阻R13与电容C4的连接节点，无线充电芯片P1的13脚通过串联连接的电阻R4和电阻R5连接地线，无线充电芯片P1的13脚还通过串联连接的电阻R6和电阻R7连接地线，无线充电芯片P1的11脚连接电阻R4和电阻R5的连接节点，无线充电芯片P1的10脚连接电阻R6和电阻R7的连接节点，无线充电芯片P1的9脚连接地线；无线充电芯片P2的8脚连接接口J1的2脚，无线充电芯片P2的8脚通过电阻R11连接无线充电芯片P2的7脚，无线充电芯片P2的8脚还通过电阻R10连接无线充电芯片P2的1脚，无线充电芯片P2的1脚与2脚之间连接电阻R9，无线充电芯片P2的1脚连接二极管D3的负极、二极管D3的正极连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的集电极还通过电阻R14连接接口J1的2脚，三极管Q1的发射极连接地线，三极管Q1的基极通过电阻R1连接无线充电芯片P1的3脚；无线充电芯片P2的2脚通过电阻R8连接地线，无线充电芯片P2的2脚还通过电容C3连接无线充电芯片P2的3脚，无线充电芯片P2的2脚与无线充电芯片P2的1脚连接在一起；所述谐振驱动电路与所述发射驱动电路的电路原理相同。优选的，所述接收稳压器电路包括无线充电接收芯片P11及其外围电路、电阻R611、二极管D311、电容C211、电容C311、电感L111和线圈L211，无线充电接收芯片P11的2脚通过电阻R611连接二极管D311的负极，二极管D311的正极连接电感L111的一端，电感L111的另一端通过电容C211连接无线充电接收芯片P11的6脚，电容C211和电感L111的连接节点还通过电容C311连接电感L211的一端，电感L211的另一端连接无线充电接收芯片P11的6脚。优选的，所述发射线圈和所述谐振线圈共用同一个磁芯。本专利技术所述的一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统，解决了将磁场进行集成，高磁导率的磁芯起到磁屏蔽作用，减小耦合结构漏磁，消除磁场干扰的技术问题，本专利技术采用将LCC补偿网络中的谐振电感集成到主线圈上，谐振线圈与主线圈共用磁芯，提高系统经济性，显著减小系统体积，使系统更紧凑，本专利技术对现有的XKT电路加入双端LCC结构，使电能传输效率整体得到了提高。附图说明图1为本专利技术的系统原理图方框图；图2是本专利技术的发射驱动电路的电路图；图3是专利技术的接收稳压器电路的电路图；图4是传统的双端LCC系统在maxwell软件下双线圈结构磁场强度图；图5是本专利技术在maxwell软件下的磁场强度图。具体实施方式如图1-图5所示的一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统，包括发射单元和接收单元，发射单元包括OLED模块、发射端控制器、可控稳压源、光伏板、MPPT控制模块、锂电池、发射端测量模块和发射线圈组，发射线圈组包括两个发射线圈单元和一个谐振线圈单元；发射端测量模块包括三个电压测量模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统，其特征在于：包括发射单元和接收单元，发射单元包括OLED模块、发射端控制器、可控稳压源、光伏板、MPPT控制模块、锂电池、发射端测量模块和发射线圈组，发射线圈组包括两个发射线圈单元和一个谐振线圈单元；发射端测量模块包括三个电压测量模块，两个所述发射线圈单元和所述谐振线圈单元分别通过这三个电压测量模块获得驱动电压；/n三个所述电压测量模块均设有串口通信端和直流电压输入端，所有所述电压测量模块的串口通信端均与发射控制器的串口连接，所有所述电压测量模块的直流电压输入端均与可控稳压源的电压输出端连接，所有所述电压测量模块的直流电压输入端还均与锂电池的电压输出端连接；/n发射线圈单元包括发射驱动电路和发射线圈，发射驱动电路用于获取电压测量模块传输的驱动电压，并驱动发射线圈，谐振线圈单元包括谐振驱动电路和谐振线圈，谐振驱动电路用于获取电压测量模块传输的驱动电压，并驱动谐振线圈；/n光伏板与MPPT控制模块连接，MPPT控制模块与锂电池连接；/n接收单元包括接收线圈单元、接收端测量模块、负载接口和接收端控制器，接收线圈单元包括接收稳压器电路和接收线圈，接收稳压电路用于获取接收线圈所转化的电能，并进行稳压输出；/n接收稳压器电路与接收端测量模块的直流输入端连接，接收端测量模块与负载接口连接，接收端测量模块通过串口与接收端控制器连接；/n发射线圈组用于将电能转转化成磁场，接收线圈用于接收该磁场，并将磁场的能量转化成电能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统，其特征在于：包括发射单元和接收单元，发射单元包括OLED模块、发射端控制器、可控稳压源、光伏板、MPPT控制模块、锂电池、发射端测量模块和发射线圈组，发射线圈组包括两个发射线圈单元和一个谐振线圈单元；发射端测量模块包括三个电压测量模块，两个所述发射线圈单元和所述谐振线圈单元分别通过这三个电压测量模块获得驱动电压；
三个所述电压测量模块均设有串口通信端和直流电压输入端，所有所述电压测量模块的串口通信端均与发射控制器的串口连接，所有所述电压测量模块的直流电压输入端均与可控稳压源的电压输出端连接，所有所述电压测量模块的直流电压输入端还均与锂电池的电压输出端连接；
发射线圈单元包括发射驱动电路和发射线圈，发射驱动电路用于获取电压测量模块传输的驱动电压，并驱动发射线圈，谐振线圈单元包括谐振驱动电路和谐振线圈，谐振驱动电路用于获取电压测量模块传输的驱动电压，并驱动谐振线圈；
光伏板与MPPT控制模块连接，MPPT控制模块与锂电池连接；
接收单元包括接收线圈单元、接收端测量模块、负载接口和接收端控制器，接收线圈单元包括接收稳压器电路和接收线圈，接收稳压电路用于获取接收线圈所转化的电能，并进行稳压输出；
接收稳压器电路与接收端测量模块的直流输入端连接，接收端测量模块与负载接口连接，接收端测量模块通过串口与接收端控制器连接；
发射线圈组用于将电能转转化成磁场，接收线圈用于接收该磁场，并将磁场的能量转化成电能。


2.如权利要求1所述的一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统，其特征在于：所述发射驱动电路的输入端与所述电压测量模块的直流电压输入端连接，所述谐振驱动电路的输入端与所述电压测量模块的直流输入端连接，所述两个发射线圈单元和所述谐振线圈单元分别对应连接三个所述电压测量模块。


3.如权利要求1所述的一种基于分布式能源消纳的电动汽车无线充电优化系统，其特征在于：所述发射驱动电路包括接口J1、无线充电芯片P1、无线充电芯片P2、无线充电芯片P3、电阻R1～电阻R15、电容C1～电容C7，三极管Q1、二极管D11～二极管D3，线圈L1和电感L2，线圈L1即为所述发射线圈，线圈L1的一端连接无线充电芯片P3的8脚、另一端通过电容C9连接电感L2的一端，电感L2的另一端连接接口J1的2脚，接口J1的1脚连接地线，接口J1的1脚还通过电容C7连接地线，无线充电芯片P3的8脚、7脚、6脚和5脚连接在一起，电感L2与电容C9的连接节点还通过电容C6连接无线充电芯片P3的8脚，无线充电芯片P3的1脚、2脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国军，陈巍，史金飞，陈思雨，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32