[实用新型]一种基于电容或电感耦合的机动车无线充电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术领域，尤其是一种基于电容或电感耦合的机动车无线充电系统。

背景技术

当前，发展电动汽车是节能环保和低碳经济的需求，其中电动汽车的问题是急需解决的重要环节。现有的无线充电技术主要应用于手机、牙刷、电脑等小型设备上，它们的充电方式大多以感应式电能传输为主，存在传输效率低、距离较近、对准要求高等一系列缺点，而将无线充电技术应用到电动汽车等大功率设备的电能传输上仍处于实验研究阶段。

迄今为止，无线充电方式主要分为四大类：电感耦合式、磁场共振式、电容耦合式和电磁波传送式。基于电容耦合式的充电方式相对于电感耦合式和磁场共振式的无线充电方式而言，其构造更为简单，制造成本更低，并对送电和受电电极的材料和形状没有特定的要求。但是电容耦合式的充电方式存在如下问题：随着传输距离的增大，耦合电容值变得很小，这使得系统谐振频率严重增加；且在很高频率的下，系统需要的高频电源难以制作，且高频电阻剧烈增加，从而导致系统总体效率的急速下降。基于磁场共振式的充电方式的缺点非常明显：包括工作频率高、发射电感大、技术要求高、制作成本高、实用性相对较差、制作困难、辐射大、能量传输效率低。与此同时，基于电磁波传送式的充电方式只能适用于小功率的无线充电，远远不能满足电动汽车等大功率设备的电能传输。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决现有的无线充电方式所存在的上述问题，为此提供一种构造简单、制作成本低，电能的传输效率和传输功率大的基于电容或电感耦合的机动车无线充电系统。

本实用新型的具体方案是：一种基于电容或电感耦合的机动车无线充电系统，包括依次作为发射端、接收端的充电站和机动车；其特征是：

在充电站设有充电公路，并配备有主控制器、电网匹配电路和直流母线以及若干模组单元，其中充电公路的车辆驶入端装有无线识别装置，每个模组单元均由逆变电路及与其匹配的分控制器组成；所述主控制器通讯连接无线识别装置，并与远程服务器进行通讯连接；所述电网匹配电路将电网电源转换成匹配的直流电源后输送给直流母线，直流母线分别为各个模组单元中的逆变电路提供直流电压；各个分控制器分别通过CAN总线通讯连接主控制器；

在机动车上设有车载控制器和整流滤波电路，整流滤波电路的直流输出端并联储能电容和蓄电池，在储能电容和蓄电池所构成的电路上串联有脉宽调制电路，车载控制器对脉宽调制电路的工作状态进行实时控制；

所述充电站中的每个逆变电路与每辆机动车上的整流滤波电路之间均通过一组谐振电路实现电能的无线转移；

所述谐振电路包括两种结构，其中一种结构由串联电感L和极板电容C₁₁、C₁₂以及整流滤波电路构成RLC谐振电路，其中极板电容C₁₁由发射端极板A和接收端极板B组成，极板电容C₁₂由发射端极板C和接收端极板D组成；所述发射端极板A、C预埋在充电公路上，极板A、C对应连接逆变电路的两个交流输出端；所述接收端极板B、D安装在机动车的底盘上，并且极板B、D对应连接整流滤波电路的交流输入端；所述谐振电路的另一种结构由串联电容C_串、作为发射端的初级电感T₁和作为接收端的次级电感T₂以及整流滤波电路构成RLC谐振电路，其中逆变电路的交流输出端分别与串联电容C_串、初级电感T₁构成串联回路，其中初级电感T₁预埋在充电公路上；次级电感T₂与整流滤波电路的交流输入端相并联，次级电感T₂设置于机动车的底盘上；

在机动车的底盘上装有沿着极板B、D排布或沿着次级电感T₂排布的光发射器，在充电公路上装有沿着极板A和极板C排布或沿着初级电感T₁排布的光接收器；所述光发射器连接车载控制器，光接收器连接分控制器，光发射器与光接收器之间构成对射，并用于光信号的无线传输。

本实用新型中所述脉宽调制电路由限流电阻R_限和开关管G组成，车载控制器通过向开关管G的基极发送信号，以控制开关管G的导通与关断的频率。