一种基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，尤其涉及基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统。

背景技术

为研究电动汽车无线充电系统，解决电动汽车有线充电时的不安全问题，采用磁耦合谐振式无线电能传输技术，利用谐振原理，使得其在传输线圈直径的几倍传输时，仍能得到较高的效率和较大的功率，并且电能传输不受空间非磁性障碍物的影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统，应用于汽车无线充电，包括系统电路控制模块、系统软件模块；所述系统电路控制模块用于整合电流，所述系统软件模块用于调整充电。

作为优选，所述系统电路控制模块包括发射模块和接收模块；发射模块包括发射线圈、控制单元、交流电源和ARM；接收模块包括整流单元、控制单元、电池和ARM；其中发射模块固定在底面，接收模块嵌入安装到车内，两模块间通过蓝牙传输信息；所述系统软件模块包括系统整体充电流程及其控制流程。

作为优选，所述系统整体充电流程采用三段式充电方法对电动汽车进行充电，三段式充电结合了恒流和恒压两种充电方式的优点，按照蓄电池的特性曲线充电。

作为优选，所述系统电路控制模块采用220V、50Hz交流电源供电，经全桥不控整流电路、DC-DC降压斩波电路和高频全桥逆变电路，与发射端谐振电容和发射线圈连接，接收线圈在谐振磁场中产生高频感应电压，经整流电路转化为直流电。

作为优选，所述系统整体充电流程，基于ARM处理器进行蓝牙通信，车载充电机通过蓝牙模块与电能发射端通信，通过实时控制DC-DC直流斩波电路输出电压，调整电池充电功率。

作为优选，所述接收线圈感应到磁场后，进入初始化状态，判断电池是否反接，如果电池正接，进一步地，判断电压是否过低，当电压过低时，进行预充电恢复电压；当电压正常后，进行恒流充电，在此期间，同时进行过流保护；当充电电压小于设定电压值，继续进行恒流充电，直到充电电压大于设定电压值，维持充电电压设定值不变，进入到恒压充电；当充电电流小于设定电流值的时候，进入涓流充电，直至充电结束。

本发明和现有技术相比，具有以下有益效果：采用三段式电池充电方案，在充电速度和充电效率上有提升，通过信息交互，调整充电功率，达到快速充电且节约电能的效果。

附图说明

图1是本发明一种基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统的实施例平面图；

图2是本发明一种基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统的实施例立体图；

图3是本发明一种基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统的系统框图；

图4是本发明一种基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统的整体工作流程图。

图中：1、发射模块；2、接收线圈；3、发射线圈；4、整流单元；5、控制单元一；6、控制单元二；7、电池；8、交流电源；9、ARM一；10、ARM二；11、接收模块。

具体实施方式

以下结合附图1-4，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

在本实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“端部”、“前方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不在详述。

参见图1结合图3所示，本发明提供一种基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统，它包括提出系统电路控制模块结构以及三段式电池管理系统。所述系统电路控制模块包括发射模块1和接收模块11。发射模块1包括发射线圈3、控制单元6、交流电源8和ARM10。接收模块11包括整流单元4、控制单元5、电池7和ARM9。其中发射模块1固定在底面，接收模块11嵌入安装到车内，两模块间通过蓝牙传输信息。所述DC-DC调压电路采用BUCK降压斩波电路结构，降低逆变电路输入电压，提升逆变电路电流幅值，容易检测电流变化情况。所述系统电路控制模块采用220V、50Hz交流电源供电，经全桥不控整流电路、DC-DC降压斩波电路和高频全桥逆变电路，与发射端谐振电容和发射线圈连接，接收线圈在谐振磁场中产生高频感应电压，经整流电路转化为直流电。所述三段式电池管理系统包括系统整体充电流程，结合了恒流和恒压两种充电方式的优点，车载充电机通过蓝牙模块与电能发射端通信，通过实时控制DC-DC直流斩波电路输出电压，调整电池充电功率。基于ARM处理器进行蓝牙通信，这个流程通过编程语言写入到ARM里，形成系统软件模块，按照蓄电池的特性曲线充电，充电过程中，有最高和最低充电电压及恒流阶段的最高充电电流和预充电流。预充时的充电电流很小，只有蓄电池容量的0.1C，其中C是蓄电池容量。在预充阶段，当电压恢复到最低充电电压时，此时开始进行恒充，恒充包括两个阶段，最大恒流充电和恒压充电，当两个阶段充电完毕，蓄电池容量达到额定容量，此时电流会降到蓄电池容量的0.02C，进入涓流充电阶段，直至充电结束。所述系统获取汽车电池充电状态的信号，根据所述电池状态信号，对车载电池进行充电。车载充电机通过蓝牙模块与电能发射端通信、通过实时控制DC-DC直流斩波电路输出电压，调整电池充电功率。

参见图2，本实施例的接收线圈位于汽车底盘中部，带有定为识别感应功能，可以自适应匹配最佳充电磁场位置，进而给出停车充电参考点位。

如图4所示，系统初始化后，判断电池是否反接，如果电池正接，进一步地，判断电压是否过低，当电压过低时，进行预充电恢复电压。当电压正常后，进行恒流充电，在此期间，同时进行过流保护。当充电电压小于设定电压值，继续进行恒流充电，直到充电电压大于设定电压值，维持充电电压设定值不变，进入到恒压充电。当充电电流小于设定电流值的时候，进入涓流充电，直至充电结束。

本发明技术效果主要体现在以下方面：采用三段式电池充电方案，包括恒压充电、恒流充电以及涓流充电，通过信息交互，调整充电功率。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。