[发明专利]用于恒功率充电的电动汽车无线能量传输装置

摘要

一种用于恒功率充电的电动汽车无线能量传输装置，包括原边侧T型阻抗匹配网络和副边侧T型阻抗匹配网络。原边侧阻抗匹配网络包括原边侧串联补偿电感L1、原边侧并联补偿电容CPP和原边侧串联补偿电容CPS。副边侧阻抗匹配网络包括副边侧串联补偿电容CSS、副边并联补偿电容CSP和副边侧串联补偿电感L2。原边侧阻抗匹配网络和副边侧阻抗匹配网络分别用于补偿原边侧线圈和副边侧线圈的漏感。

主权项

1.一种用于恒功率充电的电动汽车无线能量传输装置，其特征在于：所述的无线能量传输装置包括原边侧阻抗匹配网络和副边侧阻抗匹配网络；原边侧阻抗匹配网络和副边侧阻抗匹配网络分别用于补偿原边侧线圈和副边侧线圈的漏感；所述的原边侧阻抗匹配网络包括原边侧串联补偿电感L₁、原边侧并联补偿电容C_PP和原边侧串联补偿电容C_PS；所述的原边侧并联补偿电容C_PP的一端与串联补偿电感L₁和原边侧串联补偿电容C_PS的连接点连接，原边侧并联补偿电容C_PP的另一端与交流输入电压U_i和原边线圈的连接点连接；所述的副边侧阻抗匹配网络包括副边侧串联补偿电容C_SS、副边并联补偿电容C_SP和副边侧串联补偿电感L₂；所述的副边侧串联补偿电容C_SS的一端与副边线圈连接，副边侧串联补偿电容C_SS的另一端与副边侧串联补偿电感L₂和副边侧并联补偿电容C_SP的连接点连接；所述的副边侧并联补偿电容C_SP的一端与副边侧串联补偿电感L₂和副边侧串联补偿电容C_SS的连接点连接，副边侧并联补偿电容C_SP的另一端与副边线圈和负载的连接点连接；所述的副边侧串联补偿电感L₂的一端与副边侧串联补偿电容C_SS和副边侧并联补偿电容C_SP的连接点连接，副边串联补偿电感L₂的另一端与负载连接。

2.根据权利要求1所述的用于恒功率充电的电动汽车无线能量传输装置，其特征在于：所述原边侧阻抗匹配网络中：

流经原边侧线圈的电流I_p由式(1)确定：

式中，P_in是原边侧的输入功率，R_ref为副边反射到原边的反射阻抗；

所述的原边阻抗匹配网络的三个桥臂的电抗X_p由式(2)确定，其中U_i为原边侧交流输入电压：

X_P＝U_i/I_P                     (2)

所述的原边串联补偿电感L₁由式(3)确定：

L₁＝αX_P/ω                    (3)

式中，α是串联补偿电感L₁的校正系数，ω为电动汽车无线充电系统的工作角频率；

所述的原边并联补偿电容C_PP由式(4)确定：

C_PP＝1/ωX_P                   (4)

所述的原边串联补偿电容C_PS由式(5)确定：

C_PS＝1/ω(ωL_P‑X_P)              (5)

式(4)和式(5)中，ω是电动汽车无线充电系统的系统工作角频率，L_p是原边线圈的电感值。

3.根据权利要求1所述的用于恒功率充电的电动汽车无线能量传输装置，其特征在于：所述的副边侧阻抗匹配网络中，

所述的电动汽车无线充电系统系统最优负载R_opt由式(6)确定：

式中，R_S是副边线圈的内阻值，k是原边线圈和副边线圈之间的耦合系数，Q_P是原边线圈的品质因数，Q_S是副边线圈的品质因数；

所述的副边阻抗匹配网络的三个桥臂的电抗X_S由式(7)确定：

式中，R_e是电动汽车无线充电时的等效阻性负载；

所述的副边串联补偿电容C_SS由式(8)确定：

C_SS＝1/ω(ωL_S‑X_S)            (8)

式中，ω是系统工作角频率，L_S是副边线圈的电感值，X_S是副边阻抗匹配网络的三个桥臂的电抗；

所述的副边并联补偿电容C_SP由式(9)确定：

C_SP＝1/ωX_S                   (9)

所述的副边串联补偿电感L₂由式(10)确定：

L₂＝X_S/ω                    (10)。

4.根据权利要求1所述的用于恒功率充电的电动汽车无线能量传输装置，其特征在于：所述的原边侧线圈和副边侧线圈是一对耦合线圈，耦合系数为K，K的取值范围是0.05—0.3。