[发明专利]基于PT对称原理具有恒流特性的电动汽车无线充电系统

说明书

本发明公开了一种基于PT对称原理具有恒流特性的电动汽车无线充电系统，包括发射端和接收端；所述发射端包括串联连接的负电阻和发射模块，所述负电阻为系统提供能量；所述接收端包括串联连接的接收模块和等效负载；所述发射模块包括串联连接的发射线圈、第一调谐电容和第一等效内阻；所述接收模块包括串联连接的接收线圈、第二调谐电容和第二等效内阻；所述等效负载包括串联连接的高频整流模块和电池，所述高频整流模块与接收模块相连接。本发明系统能量由负电阻提供，无需接收端反馈信息便能实现系统输出电流的恒定，且在等效负载固定时能实现恒效率、恒功率输出，整个系统结构简单，具有很强的抗偏移能力和负载适应性。

技术领域

本发明涉及电动汽车的技术领域，尤其是指一种基于PT对称原理具有恒流特性的电动汽车无线充电系统。

背景技术

近年来随着经济的快速发展，汽车保有量持续攀升。在给人们带来便捷的同时，传统燃油汽车因需消耗化石燃料、会产生大量尾气等也给环境和资源带来了巨大的压力，为此世界各国都加大了对新能源电动汽车的研究。大力发展电动汽车，能够加快燃油替代，对保障能源安全、促进节能减排、防治大气污染具有重要意义。而完善的充电基础设施体系又是电动汽车普及的重要保障，因而电动汽车充电技术的发展就变得至关重要。

与传统有线充电比起来，无线充电没有电气连接，具有操作便捷、安全、环境适应性强、占地面积小等优点，必将成为电动汽车充电的发展方向。目前电动汽车无线充电系统主要是基于感应和谐振无线电能传输技术，但是两者存在的瓶颈问题却尚未解决，如感应耦合无线电能传输的距离很短，谐振无线电能传输的距离中等，但谐振频率高，传输功率低等。因此，应用新型的无线电能传输技术对电动汽车无线充电的发展至关重要。当前电动汽车无线充电系统亟待解决的问题主要有：抗偏移能力、负载适应性以及环境敏感性等问题。Bender.C.M教授创立的宇称-时间(PT)对称量子理论为解决这些问题提供了崭新的途径，该理论已被成功应用到光学、材料学等多个领域并展现出了巨大的优势，本发明将PT对称原理应用到电动汽车无线充电系统设计中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于PT对称原理具有恒流特性的电动汽车无线充电系统，系统能量由负电阻提供，无需接收端反馈信息便能实现系统输出电流的恒定，即系统输出电流对发射线圈与接收线圈之间的耦合系数以及等效负载的大小不敏感，并且在等效负载固定时能实现恒效率、恒功率输出，即系统效率、功率对发射线圈与接收线圈之间的耦合系数不敏感，整个系统结构简单，具有很强的抗偏移能力和负载适应性，解决了电动汽车无线充电系统实际应用中由于车型不一致、车辆停靠位置不准确而造成系统性能降低的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于PT对称原理具有恒流特性的电动汽车无线充电系统，包括发射端和接收端；所述发射端包括串联连接的负电阻和发射模块，所述负电阻为系统提供能量；所述接收端包括串联连接的接收模块和等效负载；所述发射模块包括串联连接的发射线圈、第一调谐电容和第一等效内阻；所述接收模块包括串联连接的接收线圈、第二调谐电容和第二等效内阻；所述等效负载包括串联连接的高频整流模块和电池，所述高频整流模块与接收模块相连接；所述发射模块的固有谐振频率为所述接收模块的固有谐振频率为需满足PT对称条件：

式中，-R_N为负电阻阻值，R_L为负载电阻值，R₁为第一等效内阻的阻值，R₂为第二等效内阻的阻值，L₁和L₂分别为发射线圈和接收线圈的电感值，C₁和C₂分别为第一调谐电容和第二调谐电容的电容值，k为发射线圈和接收线圈之间的耦合系数。