[发明专利]谐振－移频实现汽车无线充电的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电装置，特别是涉及适用于5kW至150kW的大功率直流无线充电柜及充电桩等以动力电池为动力的电动汽车装置。

背景技术

电动汽车的发展将会越来越普及,而影响电动汽车发展的因素之一是充电的便利性。目前有线充电存在下雨时安全性差，有线充电的人员操作以及在停车场的线缆的不便利等,从而有线充电的不方便性也成为电动汽车普及的瓶颈。

汽车无线充电技术是电动汽车发展的必经之路。无线充电通常采用超音频电磁感应技术，即车辆上安装接收电力盘，停车位地面上安装电力发射盘。在共轴线情况下相隔一定距离传输电能。当两个线圈盘直径一定时，它们之间的轴向距离决定了传输电能大小：

A、当相对距离近时，电磁感应电压高，反之电压低；

B、每台车底盘离地面高度不同，如轮胎充气是否充足、车辆轻载还是满载，所以传输电压也各不相同。

C、电池组充电过程中，内阻会不断变化，其内温度也在变化，所以电池两端电压及回路电流也在变化。

现有技术通过有线反馈方式完成恒流、限压充电，其过程中各充电阶段控制（电池充电管理）无法应用在无线充电技术上。

要实现无线充电，必须能够让驾驶员操作方便，比如驾驶员按标准把车子停靠在停车位，操作充电开关即可实现大功率充电，而收费自动完成，下雨天及远程控制都可以实现充电，停车场可以充电，路边辅道临时停车位也可以充电，而不影响市容及道路通行，实现无人值守。实现无线充电还需要防止电动汽车错误地与相邻车位的电力发射设备建立无线通信链接，而没有与本车位的电力发射设备建立无线通信，造成安全事故。

所以，发展电动汽车需要一种能够用于电动汽车的无线大功率直流充电设备，很方便为电动汽车充电，且充电时间适中，能够满足人们日常生活需要，实现快速充电和标准充电。例如比亚迪E6电池容量是64KW，快充1小时充电，充电桩要提供64KW输出功率，2小时充电，充电桩要提供32KW输出功率，30分钟充电，充电桩要提供150KW的输出功率。所以只要我们的电网380V能提供足够电能容量，电动车的充电已经不是问题！未来电动车的充电比汽油车加油还要方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种包括电动汽车无线大功率直流充电柜或者充电桩的无线充电系统及用于它们的以谐振－移频方式实现恒流限压的调节方法，通过无线通讯技术反馈采样信号，用谐振－移频的方式调节功率实现无线直流充电装置的恒流限压控制。

本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

提出一种谐振－移频实现汽车无线充电的方法，包括如下步骤：

A. 在停车位近旁设置非车辆端变频发射设备；为该非车辆端变频发射设备设置以下器件和部件，

装设在停车位内的电力发射盘；

用于将输入的市电整流获得中间电力的具有功率因数校正Power Factor Correction功能的地面整流器；

用至少两电力半导体开关器件，以及所述电力发射盘的绕组电感串联以第一谐振电容组成的电流型半桥或全桥串联谐振逆变电路；所述中间电力输入该串联谐振逆变电路，以一次电路谐振频率发射超音频电力；

用于控制电力半导体开关器件的驱动控制电路模块；用于建立近场通信的地面近场通信Near Field Communication模块，以及电连接该地面近场通信NFC模块的地面近场通信NFC定位线圈；用于无线数据传输的地面蓝牙数据收发模块；电连接驱动控制电路模块、地面近场通信NFC模块和地面蓝牙数据收发模块的变频微控制器Micro Control Unit；

B. 在安装有动力电池组的电动汽车上设置车辆变频接收设备，为该车辆变频接收设备设置以下器件和部件，

电力接收盘，使电动汽车停于步骤A所述停车位上时，该电力接收盘能够对准停车位上的电力发射盘但不接触，令所述电力接收盘和电力发射盘大致共轴线地发生电磁耦合；

用电力接收盘的绕组电感和第二谐振电容组成具有二次电路谐振频率的电压型的并联谐振电路，以及车载整流器；所述一次电路谐振频率和二次电路谐振频率尽量接近，即f_1R≈f_2R；所述并联谐振电路通过电磁感应、用无线方式从电力发射盘的绕组电感接收电力，经车载整流器整流后为电动汽车上的动力电池组充电；