本實用新型涉及無線充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種電動汽車無線充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，電動汽車充電的方式主要有三種：普通充電、快速充電樁和可更換電池的換電站。以上方式都存在一定的弊端：普通充電不需要建立專門的充電設(shè)施，可用家庭常用的插座，通過充電機充電，其充滿一次需要8小時以上，充電時間過長；另一方面，充滿的電動汽車一般能夠行駛120余公里，行駛里程太短，難以滿足人們?nèi)粘３鲂幸蟆？焖俪潆姺绞蕉酁榇箅娏鞒潆姡涔β士梢愿哌_幾十到幾百千瓦，一次充電需要10到20分鐘，但其耗能巨大。資料顯示，快速充電消耗電能巨大，完成一次充電所消耗的電能相當(dāng)于一棟辦公大樓五天消耗的電能。若同時為數(shù)輛電動汽車充電，功率將達到兆瓦級別，會對電網(wǎng)產(chǎn)生很大影響，造成沖擊，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生震蕩，供電質(zhì)量下降。另外，建設(shè)充電樁不僅花費巨大，而且大量的電動汽車需要很多充電樁，占用大量的空間。換電站通過更換電池組為電動汽車提供動力，其雖能滿足汽車的正常運行，但更換麻煩，若非熟練技術(shù)人員操作，很容易出問題，而且當(dāng)電池組中一節(jié)電池有問題時，會產(chǎn)生“木桶效應(yīng)”，續(xù)航能力大大減弱；再者，不同電池生產(chǎn)廠商生產(chǎn)電池有所差異，標(biāo)準(zhǔn)化比較困難。

電動汽車具有較低的環(huán)境污染，同時可以較好地解決化石能源短缺的問題，因此是低碳經(jīng)濟中非常重要的一個環(huán)節(jié)。電動汽車的充電一直是研究熱點，隨著電動汽車的發(fā)展，便捷多樣的充電方式越來越受歡迎。目前電動汽車多采用有線充電式，充電時間較長，占用空間大，同時頻繁拔插電源電線既不安全，也容易造成設(shè)備老化磨損。而無線電能傳輸技術(shù)使用方便、安全，設(shè)備積塵較少，且無接觸損耗、機械磨損和相應(yīng)的維護問題，因此無線充電技術(shù)在電動汽車的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提出一種電動汽車無線充電系統(tǒng)，通過磁耦合諧振式無線電能傳輸方式，設(shè)置了初級側(cè)部分、諧振耦合部分和次級側(cè)部分，實現(xiàn)無線充電，方便快捷的為電動汽車高效率的充電。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為：一種電動汽車無線充電系統(tǒng)，電動汽車無線充電系統(tǒng)包括初級側(cè)部分、諧振耦合部分和次級側(cè)部分，初級側(cè)部分安裝在電動汽車充電樁上，諧振耦合部分中設(shè)有相互連接發(fā)射線圈和接收線圈，次級側(cè)部分安裝在電動汽車上連接電動汽車的電池組，初級側(cè)部分中設(shè)有第一整流單元、逆變單元和第一控制單元，市電連接整流單元，第一整流單元和第一控制單元連接逆變單元，逆變單元連接發(fā)射線圈；次級側(cè)部分中設(shè)有依次連接的通信單元、第二控制單元、第二整流單元和直流變換單元，第二整流單元連接接收線圈，直流變換單元連接電動汽車電池組。

上述系統(tǒng)中，所述初級側(cè)部分中將直流電轉(zhuǎn)化為高頻交流電的逆變單元采用E類放大式逆變電路。所述第一控制單元中設(shè)有由相位比較器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器三部分組成的鎖相環(huán)電路。所述第一控制單元中設(shè)有依次連接的第一電壓檢測電路、比較電路、放大電路、鎖相環(huán)電路和第一驅(qū)動及保護電路，第一控制單元中還設(shè)有連接第一驅(qū)動及保護電路的第一控制器。所述第二控制單元中設(shè)有依次連接的第二驅(qū)動及保護電路和第二控制器，第二控制器連接有第二電壓檢測電路、電流檢測電路和溫度檢測電路到電動汽車電池組上。所述次級側(cè)部分中的第二整流單元為全橋整流電路。所述直流變換單元采用Boost升壓式直流變換電路。

本實用新型有益效果是:與有線充電相比，無線充電沒有電源電線頻繁的插拔和裸露導(dǎo)體存在，消除了摩擦損耗、觸電的危險，提高了電能傳輸?shù)姆奖阈?，顯著減小了充電系統(tǒng)的質(zhì)量和體積。具有靈活性高、安全性好、可靠性強及使用壽命長等特點，加之充電部分和電動汽車隔離開來，不相互接觸，減少損耗。

附圖說明

下面對本說明書附圖所表達的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明：

圖1是本實用新型的具體實施方式的電動汽車無線充電系統(tǒng)的示意框圖。

圖2是本實用新型的具體實施方式的電動汽車無線充電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，本實用新型的具體實施方式如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。

一種電動汽車無線充電系統(tǒng)，包括初級側(cè)部分、諧振耦合部分和次級側(cè)部分，初級側(cè)部分安裝在電動汽車充電樁上，諧振耦合部分中設(shè)有相互連接發(fā)射線圈和接收線圈，次級側(cè)部分安裝在電動汽車上連接電動汽車的電池組，初級側(cè)部分中設(shè)有第一整流單元、逆變單元和第一控制單元，市電連接第一整流單元，第一整流單元和第一控制單元連接逆變單元，逆變單元連接發(fā)射線圈；次級側(cè)部分中設(shè)有依次連接的通信單元、第二控制單元、第二整流單元和直流變換單元，第二整流單元連接接收線圈，直流變換單元連接電動汽車電池組。

初級側(cè)部分中，逆變單元中設(shè)有逆變電路將直流電轉(zhuǎn)化為供諧振線圈工作所需的高頻交流電，采用E類放大式逆變電路。第一控制單元中設(shè)有依次連接的第一電壓檢測電路、比較電路、放大電路、鎖相環(huán)電路和第一驅(qū)動及保護電路，第一控制單元中還設(shè)有連接第一驅(qū)動及保護電路的第一控制器，鎖相環(huán)電路由PC(相位比較器)、LF(環(huán)路濾波器)和VCO(壓控振蕩器)三部分組成。第二控制單元中設(shè)有依次連接的第二驅(qū)動及保護電路和第二控制器，第二控制器連接有第二電壓檢測電路、電流檢測電路和溫度檢測電路到電動汽車電池組上，兩側(cè)的控制器都采用是stm32控制器，具有電壓、電流采集、溫度檢測、CAN通信、PWM波產(chǎn)生功能(圖2中標(biāo)出了PWM波)，諧振耦合部分中的諧振耦合電路采用串-串耦合電路結(jié)構(gòu)。

次級側(cè)部分中，第二整流單元選擇為全橋整流電路，第一整流單元采用同樣的全橋整流電路，直流變換單元(即DC/DC變換器)，為實現(xiàn)副邊升壓以滿足充電需求，采用Boost升壓式直流變換電路，通過調(diào)節(jié)DC/DC變換器的主開關(guān)管周期性的導(dǎo)通和關(guān)斷可以做到輸出功率可調(diào)，第二控制單元連接有電池管理系統(tǒng)，通信單元是CAN協(xié)議與電池管理系統(tǒng)之間的通信。第一整流單元采用四個二極管(D1、D2、D3和D4)組成全橋整流電路，D1、D2組成的負(fù)極橋臂和D3、D4組成的正極橋臂之間連接有電容C4，電感L4的一端連接負(fù)極橋臂，電感L4的另一端連接MOS管Q0的漏極，MOS管Q0的漏極和源極之間連接電容C1，MOS管Q0的漏極串聯(lián)電阻R1、電容C0和發(fā)射線圈L1，MOS管Q0的柵極連接第一驅(qū)動及保護電路，發(fā)射線圈L1連接第一電壓檢測電路。發(fā)射線圈L1對應(yīng)的接收線圈L2，發(fā)生諧振，接收線圈L2的一端通過電容C5連接在第二整流單元的D5、D7之間，二極管D5、D6、D7和D8組成第二整流單元的整流電路，電感L2的另一端連接在D6、D8之間，第二整流電路的負(fù)正極橋臂之間連接有電容C2，第二整流電路的負(fù)極橋臂連接電感L3，電感L3的另一端連接二極管D9的正極，二極管D9的正極連接MOS管Q1的漏極，MOS管Q1的柵極連接第二驅(qū)動及保護電路，MOS管Q1的源極連接第二整流電路的正極橋臂，在二極管D9的負(fù)極和MOS管的源極之間連接電容C3，電容C3的兩端連接在電動汽車電池組上。

本實用新型的工作原理為，交流市電經(jīng)過AC/DC(即第一整流單元)將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，直流電經(jīng)過逆變將直流電變換成高頻交流電并送到諧振耦合部分；當(dāng)初級側(cè)的工作頻率和次級側(cè)的工作頻率一致時，初級側(cè)和次級側(cè)發(fā)生諧振，同時能量由初級側(cè)傳遞到次級側(cè)，從而實現(xiàn)能量的無線傳輸；次級側(cè)諧振器接受來自初級側(cè)的交流電，不能直接用于電動汽車充電，需要經(jīng)過整流將高頻交流電變換為直流電，此時直流電電壓仍不能滿足充電需求，需要再經(jīng)過直流變換將電壓調(diào)節(jié)到電動汽車充電所需電壓，整個過程結(jié)束。

電動汽車無線充電系統(tǒng)總體電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，充電系統(tǒng)初級側(cè)逆變單元的逆變電路將直流電轉(zhuǎn)化為供諧振線圈工作所需的高頻交流電，采用E類放大式逆變電路，無線充電系統(tǒng)初級側(cè)控制單元包括鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)電路由PC(相位比較器)、LF(環(huán)路濾波器)和VCO(壓控振蕩器)三部分組成，鎖相環(huán)頻率跟蹤電路能夠保證系統(tǒng)保護諧振狀態(tài)，使系統(tǒng)具有較高的效率。鎖相環(huán)采用MM74HC4046，當(dāng)VCC＝4.5V時，最大壓控震蕩頻率可達12MHZ，比較器的最快響應(yīng)時間為25ns，保證能夠?qū)崟r快速跟蹤系統(tǒng)頻率；無線充電系統(tǒng)初級側(cè)和次級側(cè)控制單元均包括電壓檢測電路、比較電路、放大電路、鎖相環(huán)電路、驅(qū)動及保護電路，為滿足電動汽車電池充電需求和充電安全性要求，需在充電過程中實時檢測充電電壓和充電電流等信息。為能有效檢測相關(guān)狀態(tài)，采用霍爾電壓傳感器CHV-25P來檢測主電路的輸出電壓；霍爾電流傳感器HBC20LSP來檢測主電路的輸出電流。

上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護范圍為準(zhǔn)。