基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统，在能量接收线圈中绕制有信号发射线圈，在能量发射线圈中绕制有信号接收线圈，能量发射线圈与能量接收线圈均设置成Q型线圈，二者相互耦合且形状和尺寸相适应；信号发射线圈和信号接收线圈均设置成“8”字型线圈，二者相互耦合且形状和尺寸相适应；能量发射线圈与无线充电发射电路连接，能量接收线圈与无线充电接收电路连接，信号发射线圈与副边电压采样电路连接，信号接收线圈与反馈电压提取电路连接。其效果是：既能实现原边向副边的功率传输，又能实现副边向原边的信号反馈，两条通道互不影响，可快速实现无线充电汽车副边电压反馈，便于本地闭环控制，稳定系统输出功率。系统输出功率。系统输出功率。

【技术实现步骤摘要】
基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统


[0001]本专利技术涉及电动汽车无线充电技术，具体涉及一种基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统。

技术介绍

[0002]无线电能传输(wireless power transfer,WPT)通过磁场、电场、激光及微波等媒介，实现电能的非电气接触传输。该技术可以有效地解决传统有线取电方式引起的设备灵活性受限和安全隐患的问题。目前，在电动汽车、消费电子产品、家用电器等应用领域，国内外的专家学者对该技术已展开了研究并获得了较多的理论成果。
[0003]在现有的无线电能传输系统中，为了保证无线电能传输系统能正常运行，建立原副边通信是非常有必要的，当副边负载或者电路异常时，将信息传给原边进行控制或停机。目前在无线电能传输系统中原副边的通信一般采用WIFI，ZigBee等通信方式。传统的通信方式往往需要增加额外的通信实施，系统设计成本较高，而且在大功率的复杂电磁环境中，常规通信方式往往容易受到影响，系统稳定性不强。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统，通过集成化设计额外的耦合通道，在不影响正常功率传输的前提下，实现副边电压的反馈，从而可快速实现本地闭环控制。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0006]一种基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统，其关键在于，在无线充电汽车的能量接收线圈中绕制有信号发射线圈，在原边的能量发射线圈中绕制有信号接收线圈，其中，所述能量发射线圈与所述能量接收线圈均设置成Q型线圈，二者相互耦合且形状和尺寸相适应；所述信号发射线圈和所述信号接收线圈均设置成“8”字型线圈，二者相互耦合且形状和尺寸相适应；
[0007]所述能量发射线圈与无线充电发射电路连接，所述能量接收线圈与无线充电接收电路连接，所述信号发射线圈与副边电压采样电路连接，所述信号接收线圈与反馈电压提取电路连接。
[0008]可选地，所述无线充电接收电路包括与所述能量接收线圈连接的副边补偿电容、整流滤波电路和用电负载。
[0009]可选地，所述整流滤波电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和滤波电容C
o
，其中二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成全桥整流器，所述副边电压采样电路从二极管D1和二极管D4的输出端口取电，且在所述副边电压采样电路中还设置有由电感L
f2
、电容C
f2
和电容C
p1
构成的副边LCC补偿电路。
[0010]可选地，所述反馈电压提取电路包括与所述信号接收线圈连接的补偿电容Cs1、信号整流滤波电路和取电电阻。
[0011]可选地，所述无线充电发射电路包括直流电源、高频逆变器和由电感L
f1
、电容C
f1
、电容C
p
构成的原边LCC补偿电路。
[0012]可选地，在原边的能量发射线圈和信号接收线圈绕制在同一平面上，在副边的能量接收线圈和信号发射线圈绕制在同一平面上。
[0013]可选地，所述能量发射线圈与所述能量接收线圈之间的互感为M1，所述信号发射线圈与所述信号接收线圈之间的互感为M2，二者之间的约束关系为：
[0014]M1＝kM2，其中k为比例系数，且取值范围为4.3～7.7。
[0015]可选地，还设置有功率调节系统，所述功率调节系统通过所述反馈电压提取电路得到所述信号接收线圈的拾取电压，并计算出当前能量发射线圈与能量接收线圈之间的互感，然后通过与标准工况下的互感作差对所述无线充电发射电路中的电源电压进行PID调节，从而稳定系统输出功率。
[0016]本专利技术的效果是：
[0017]本专利技术提出的一种基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统，通过设置集成化线圈形成额外耦合通道，使得系统既能实现原边向副边的功率传输，又能实现副边向原边的信号反馈，两条通道互不影响，可快速实现无线充电汽车副边电压反馈，便于实现本地闭环控制，从而稳定系统输出功率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0019]图1为本专利技术的系统电路原理图；
[0020]图2为具体实施例中系统所采用耦合机构的结构示意图；
[0021]图3为系统PID控制框图；
[0022]图4为系统的控制流程图；
[0023]图5为具体实施例中功率传输通道的输出电压和输出电流曲线；
[0024]图6为具体实施例中信号传输通道的输出电压和输出电流曲线；
[0025]图7为增加反馈控制时系统不同距离情况下的输出功率波形；
[0026]图8为不增加反馈控制时系统不同距离情况下的输出功率波形。
具体实施方式
[0027]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0028]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0029]如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统，在无线充电汽车的能量接收线圈中绕制有信号发射线圈，在原边的能量发射线圈中绕制有信号接收线圈，其中，所述能量发射线圈与所述能量接收线圈均设置成Q型线圈，二者相互耦合且形状和尺寸相适应；所述信号发射线圈和所述信号接收线圈均设置成
“
8”字型线圈，二者相互耦合且形状和尺寸相适应；
[0030]所述能量发射线圈与无线充电发射电路连接，所述能量接收线圈与无线充电接收电路连接，所述信号发射线圈与副边电压采样电路连接，所述信号接收线圈与反馈电压提取电路连接。
[0031]通过图1可以看出，本实施例以LCC
‑
S型拓扑结构为例，系统由主功率通道和信号传输通道构成，无线充电发射电路包括直流电源U
dc
、高频逆变器(开关管S1～S4构成全桥逆变器)和由电感L
f1
、电容C
f1
、电容C
p
构成的原边LCC补偿电路，直流电源U
dc
经过高频逆变器转化为高频交流电源，然后经过原边LCC补偿电路后加载到能量发射线圈L
p
上，无线充电接收电路包括与能量接收线圈L
s
连接的副边补偿电容C
s
、整流滤波电路和用电负载R
L
；其中整流滤波电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和滤波电容C
o
，二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成全桥整流器，所述副边电压采样电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统，其特征在于，在无线充电汽车的能量接收线圈中绕制有信号发射线圈，在原边的能量发射线圈中绕制有信号接收线圈，其中，所述能量发射线圈与所述能量接收线圈均设置成Q型线圈，二者相互耦合且形状和尺寸相适应；所述信号发射线圈和所述信号接收线圈均设置成“8”字型线圈，二者相互耦合且形状和尺寸相适应；所述能量发射线圈与无线充电发射电路连接，所述能量接收线圈与无线充电接收电路连接，所述信号发射线圈与副边电压采样电路连接，所述信号接收线圈与反馈电压提取电路连接。2.根据权利要求1所述的基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统，其特征在于，所述无线充电接收电路包括与所述能量接收线圈连接的副边补偿电容、整流滤波电路和用电负载。3.根据权利要求2所述的基于额外耦合通道的无线充电汽车副边电压反馈系统，其特征在于，所述整流滤波电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和滤波电容C
o
，其中二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成全桥整流器，所述副边电压采样电路从二极管D1和二极管D4的输出端口取电，且在所述副边电压采样电路中还设置有由电感L
f2
、电容C
f2
和电容C
p1
构成的副边LCC补偿电路。4.根据权利要求3所述的基于额外耦合通道的无线充电汽车副边...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚文兰，袁文杰，唐春森，肖静，尹立群，王智慧，吴晓锐，韩帅，陈绍南，吴宁，莫宇鸿，陈卫东，郭敏，郭小璇，张龙飞，李小飞，左志平，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：