一種無線能量傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線充電技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種無線能量傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動(dòng)汽車無線能量傳輸領(lǐng)域,無線能能量傳輸?shù)牡姆绞街饕形⒉ǎ姶鸥袘?yīng)式WPT(無線能量傳輸),電磁共振式WPT,目前采用電磁共振式WPT的方式,可以實(shí)現(xiàn)90%以上傳輸效率,離真正的產(chǎn)業(yè)化比較接近,但這種無線線能量傳輸受距離和位置影響,輸出端電壓影響較大。在電磁共振式WPT中非接觸式變壓器輸入輸出電壓設(shè)定在什么范圍內(nèi),以及輸出端采用什么樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)滿足電動(dòng)汽車的要求還沒有很好的解決方案,研究中大多以燈泡做為負(fù)載。
[0003]缺點(diǎn)一,微波傳輸效率低,電磁感應(yīng)方式,傳輸距離近效率低。
[0004]缺點(diǎn)二,非接觸式變壓器輸入輸出端電壓范圍沒有設(shè)定一個(gè)合理范圍,以適應(yīng)電動(dòng)汽車不同類型電池組的要求。
[0005]缺點(diǎn)三,非接觸式變壓器原副邊的匝數(shù)不易確定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提出一種無線能量傳輸裝置,可提高無線充電的效率和安全性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明提供的無線能量傳輸裝置,關(guān)鍵在于所述無線能量傳輸裝置的主電路依次包括:功率校正PFC電路,逆變電路,非接觸式變壓器以及AC-DC電路,所述逆變電路的控制電路與所述AC-DC電路的控制電路通訊連接,所述AC-DC電路的控制電路還設(shè)有負(fù)載狀態(tài)信息接收端,所述AC-DC電路包括可控橋式整流電路和升壓電路,所述可控橋式整流電路的開關(guān)頻率與非接觸式變壓器原邊的交流電壓頻率一致。
[0008]本發(fā)明的無線能量傳輸裝置,接收端的AC-DC電路采用同步整流控制有利于提高無線充電效率,AC-DC電路的控制電路設(shè)有負(fù)載狀態(tài)信息接收端,并且可與逆變電路的控制電路通訊,從而AC-DC電路的控制電路可以把充電電流、電壓以及負(fù)載的電量等信息發(fā)送到逆變電路的控制部分,有利于負(fù)載充電過程的控制,實(shí)現(xiàn)安全高效快速的充電。
[0009]進(jìn)一步的,所述AC-DC電路的控制電路通過調(diào)節(jié)非接觸式變壓器原邊和副邊的匝數(shù)比保持非接觸式變壓器副邊輸出相對所述無線能量傳輸裝置的負(fù)載所需較低的電壓。本發(fā)明的無線接收端采用升壓電路設(shè)計(jì),通過調(diào)節(jié)非接觸式變壓器原邊和副邊的匝數(shù)比保持非接觸式變壓器副邊輸出相對所述無線能量傳輸裝置的負(fù)載所需較低的電壓即可實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的充電,而無需再調(diào)整非接觸式變壓器原邊和副邊的位置和距離,也就是減少負(fù)載的充電距離限制,提升了負(fù)載充電的便利性,特別是為電動(dòng)車車載電池充電時(shí),可增大電動(dòng)車無線充電的感應(yīng)范圍,十分有助于無線充電的推廣。
[0010]所述AC-DC電路的控制電路根據(jù)接收的負(fù)載狀態(tài)信息,進(jìn)行負(fù)載故障信息判斷,并將負(fù)載故障信息發(fā)送至逆變電路的控制電路,由逆變電路的控制電路調(diào)整逆變電路的輸出功率或進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作,所述負(fù)載故障信息至少包括負(fù)載連接開路、負(fù)載過壓和欠壓故障,所述相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作至少包括關(guān)機(jī)動(dòng)作。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控負(fù)載的充電狀態(tài)信息,由逆變電路的控制電路調(diào)整逆變電路的輸出功率或進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作,保護(hù)負(fù)載充電的安全,減少事故發(fā)生的可能性,提高安全性。
[0011]具體的說,所述無線能量傳輸裝置的負(fù)載為車載動(dòng)力電池,所述負(fù)載狀態(tài)信息接收端與所述車載動(dòng)力電池的電池管理系統(tǒng)連接。
[0012]具體的說,所述逆變電路的控制電路與所述AC-DC電路的控制電路之間的通訊連接為無線通訊連接。
[0013]更具體的說,所述逆變電路為全橋逆變電路,所述可控橋式整流電路為可控全橋整流電路。所述升壓電路為BOOST升壓電路。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的電路模塊框圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的AC-DC電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面對照附圖,通過對實(shí)施實(shí)例的描述,對本發(fā)明的【具體實(shí)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等作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0017]如圖1,本發(fā)明的無線能量傳輸裝置的主電路依次包括:功率校正PFC電路,逆變電路,非接觸式變壓器以及AC-DC電路,逆變電路的控制電路與AC-DC電路的控制電路通過通訊模塊通訊連接,AC-DC電路的控制電路還設(shè)有負(fù)載狀態(tài)信息接收端,AC-DC電路包括可控橋式整流電路和升壓電路,可控橋式整流電路的開關(guān)頻率與非接觸式變壓器原邊的交流電壓頻率一致。當(dāng)本發(fā)明的無線能量傳輸裝置用于電動(dòng)汽車的車載動(dòng)力電池充電時(shí),AC-DC電路的控制電路與車載動(dòng)力電池的電池管理系統(tǒng)BMS通訊連接,逆變電路為全橋逆變電路,可控橋式整流電路為可控全橋整流電路,升壓電路為BOOST升壓電路。AC-DC電路的電路圖如圖2。
[0018]作為優(yōu)選的實(shí)施方式,本發(fā)明的無線能量傳輸裝置用于電動(dòng)汽車的車載動(dòng)力電池充電時(shí)的工作原理如下:
功率校正PFC電路實(shí)現(xiàn)電源的功率因數(shù)校正,并輸出380?390V的直流電壓,然后全橋逆變電路將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流的方波信號(hào),全橋逆變電路的輸出端通過電容連接到非接觸式變壓器原邊的輸入端,非接觸式變壓器原邊電感與電容諧振,非接觸式變壓器原邊產(chǎn)生交變磁場,非接觸式變壓器副邊產(chǎn)生正弦交流電。AC-DC電路具備功率因數(shù)較正功能,使輸出電壓和電流同相位,無論非接處式變壓器原副邊距離和位置怎樣,通過調(diào)節(jié)非接觸式變壓器原邊和副邊的匝數(shù)比,保持非接觸變壓器副邊輸出相對蓄電池較低電壓,AC-DC電路升壓到可以為車載動(dòng)力電池充電的電壓范圍,實(shí)現(xiàn)充電。通過調(diào)節(jié)非接觸式變壓器原邊和副邊的匝數(shù)比保持非接觸式變壓器副邊輸出相對所述無線能量傳輸裝置的負(fù)載所需較低的電壓即可實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的充電,而無需再調(diào)整非接觸式變壓器原邊和副邊的位置和距離,也就是減少負(fù)載的充電距離限制,提升了負(fù)載充電的便利性,特別是為電動(dòng)車車載電池充電時(shí),可增大電動(dòng)車無線充電的感應(yīng)范圍,十分有助于無線充電的推廣。
[0019]AC-DC電路包括可控全橋整流電路和BOOST升壓電路,如圖2所示。非接觸式變壓器副邊產(chǎn)生正弦的電壓波形,通過由Q1~Q4組成可控全橋整流電路,電路的開關(guān)頻率與發(fā)射端的頻率保持一致,從而實(shí)現(xiàn)同步整流,極大程度提高無線充電效率。再通過BOOST升壓電路,實(shí)現(xiàn)較小紋波質(zhì)量較高的直流輸出給蓄電池充電。AC-DC電路中包含對蓄電池充電電壓和充電電流的檢測,同時(shí)AC-DC電路的控制電路具備與BMS通訊能力,AC-DC的控制電路把充電電流、電壓和蓄電池的電量信息一并發(fā)送到全橋逆變電路的控制電路,AC-DC的控制電路根據(jù)蓄電池的電壓和無線能量發(fā)射端,即非接觸式變壓器原邊的輸出功率、效率情況,調(diào)整充電電壓和充電電流。全橋逆變電路的控制電路根據(jù)這些信息,調(diào)整輸出功率或是進(jìn)行相關(guān)保護(hù),從而調(diào)整副邊的輸出電流和輸出電壓,最終實(shí)現(xiàn)無線充電的功能。其中,AC-DC電路的控制電路的功能是負(fù)責(zé)無線接收端,S卩非接觸式變壓器副邊的電壓、電流、功率處理,根據(jù)蓄電池參數(shù),提供相應(yīng)的充電曲線,同時(shí)把BMS對蓄電池的參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)讀取過來,然后在經(jīng)過通訊模塊發(fā)送給全橋逆變控制電路。如果蓄電池的電池包出現(xiàn)連接開路、過壓、欠壓等故障,AC-DC控制電路將把故障號(hào)碼發(fā)送給全橋逆變控制電路,全橋逆變控制電路將根據(jù)AC-DC控制電路發(fā)出的故障執(zhí)行保護(hù)措施,如關(guān)機(jī)等。全橋逆變控制電路負(fù)責(zé)全橋逆變電路工作,根據(jù)AC-DC控制電路故障關(guān)閉全橋逆變電路。正常工作情況下,通過檢測PFC電路的輸入電壓、電流、非接觸變壓器原邊的電流實(shí)現(xiàn)對全橋逆變電路的保護(hù),具備PFC輸入過壓保護(hù)、輸入過流保護(hù)功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無線能量傳輸裝置,其特征在于所述無線能量傳輸裝置的主電路依次包括:功率校正PFC電路,逆變電路,非接觸式變壓器以及AC-DC電路,所述逆變電路的控制電路與所述AC-DC電路的控制電路通訊連接,所述AC-DC電路的控制電路還設(shè)有負(fù)載狀態(tài)信息接收端,所述AC-DC電路包括可控橋式整流電路和升壓電路,所述可控橋式整流電路的開關(guān)頻率與非接觸式變壓器原邊的交流電壓頻率一致。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能量傳輸裝置,其特征在于所述AC-DC電路的控制電路通過調(diào)節(jié)非接觸式變壓器原邊和副邊的匝數(shù)比保持非接觸式變壓器副邊輸出相對所述無線能量傳輸裝置的負(fù)載所需較低的電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能量傳輸裝置,其特征在于所述AC-DC電路的控制電路根據(jù)接收的負(fù)載狀態(tài)信息,進(jìn)行負(fù)載故障信息判斷,并將負(fù)載故障信息發(fā)送至逆變電路的控制電路,由逆變電路的控制電路調(diào)整逆變電路的輸出功率或進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作,所述負(fù)載故障信息至少包括負(fù)載連接開路、負(fù)載過壓和欠壓故障,所述相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作至少包括關(guān)機(jī)動(dòng)作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能量傳輸裝置,其特征在于所述無線能量傳輸裝置的負(fù)載為車載動(dòng)力電池,所述負(fù)載狀態(tài)信息接收端與所述車載動(dòng)力電池的電池管理系統(tǒng)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能量傳輸裝置,其特征在于所述逆變電路的控制電路與所述AC-DC電路的控制電路之間的通訊連接為無線通訊連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能量傳輸裝置,其特征在于所述逆變電路為全橋逆變電路,所述可控橋式整流電路為可控全橋整流電路。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能量傳輸裝置,其特征在于所述升壓電路為BOOST升壓電路。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無線能量傳輸裝置,可提高無線充電的效率和安全性。該裝置的主電路依次包括:功率校正PFC電路,逆變電路,非接觸式變壓器以及AC-DC電路,逆變電路的控制電路與AC-DC電路的控制電路通訊連接,AC-DC電路的控制電路還設(shè)有負(fù)載狀態(tài)信息接收端,AC-DC電路包括可控橋式整流電路和升壓電路,可控橋式整流電路的開關(guān)頻率與非接觸式變壓器原邊的交流電壓頻率一致。本發(fā)明的無線能量傳輸裝置,接收端的AC-DC電路采用同步整流控制有利于提高無線充電效率;AC-DC電路的控制電路可以把充電電流、電壓以及負(fù)載的電量等信息發(fā)送到逆變電路的控制部分,有利于負(fù)載充電過程的控制,實(shí)現(xiàn)安全高效快速的充電。
【IPC分類】H02J17/00, H02J7/00
【公開號(hào)】CN105071551
【申請?zhí)枴緾N201510448945
【發(fā)明人】朱得亞
【申請人】奇瑞汽車股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月28日