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可自主切换恒流/恒压输出模式的无线充电系统 

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申请/专利权人:上海交通大学;上海智能网联汽车技术中心有限公司

摘要:本发明提供了一种可自主切换恒流恒压输出模式的无线充电系统,所述直流电压源连接所述感应式电能传输变换器和所述辅助回路,所述感应式电能传输变换器连接所述电池负载;所述感应式电能传输变换器包括初级侧补偿线圈Lf1和次级侧补偿线圈Lf2;所述辅助回路包括辅助线圈La;所述初级侧补偿线圈Lf1、所述次级侧补偿线圈Lf2以及所述辅助线圈La均为双极性线圈,所述双极性线圈包括四个相同的方形线圈,四个所述方形线圈呈田字格式排列。本发明实现无线充电系统恒流和恒压输出模式的自主切换,同时降低系统对位置偏移的敏感度,提高系统的抗偏移能力,以保证输出的稳定性。

主权项:1.一种可自主切换恒流恒压输出模式的无线充电系统,其特征在于,包括直流电压源、感应式电能传输变换器、辅助回路7以及电池负载6;所述直流电压源连接所述感应式电能传输变换器和所述辅助回路7,所述感应式电能传输变换器连接所述电池负载6;所述感应式电能传输变换器包括初级侧补偿线圈Lf110和次级侧补偿线圈Lf212;所述辅助回路7包括辅助线圈La11;所述初级侧补偿线圈Lf110、所述次级侧补偿线圈Lf212以及所述辅助线圈La11均为双极性线圈,所述双极性线圈包括四个相同的方形线圈,四个所述方形线圈呈田字格式排列;所述感应式电能传输变换器包括全桥逆变器1、原边补偿电路2、耦合机构3、副边补偿电路4以及第一全桥整流器5;所述全桥逆变器1连接所述原边补偿电路2,所述原边补偿电路2连接所述耦合机构3,所述耦合机构3连接所述副边补偿电路4,所述副边补偿电路4连接所述第一全桥整流器5;所述直流电压源连接所述全桥逆变器1,所述电池负载6连接所述第一全桥整流器5;所述原边补偿电路2包括所述初级侧补偿线圈Lf110,所述副边补偿电路4包括所述次级侧补偿线圈Lf212;所述初级侧传输线圈LP和所述次级侧传输线圈LS13组成一个耦合,所述初级侧补偿线圈Lf110、所述次级侧补偿线圈Lf212以及所述辅助线圈La11组成另一个耦合,两个耦合之间互相独立;系统实现恒流到恒压自主切换的充电过程如下:当系统刚开始工作时,辅助线圈La11产生感应电压其中,是电感La产生的感应电压,VDC是直流电压源的电压值;辅助线圈La11回路上的第二全桥整流器处于反向截止状态,辅助回路7未导通,系统可视为基础的双边LCC补偿拓扑,具有恒流输出的特点;恒流输出的电流为: 其中,GCC为所述电池负载6的充电电流IBAT和直流电压源的输入电压VDC之比,D是全桥逆变器1的占空比,IBAT为所述电池负载6的电流;;随着电池充电过程的进行,电池负载6逐渐增大,辅助线圈La11的感应电压也随之增大,当感应电压与直流电压源输入电压VDC相等时,第二全桥整流器导通,输出不再保持恒流输出的特性,进入由恒流到恒压的过渡过程,过渡过程开始的负载值R1为: 其中,MPS为初级侧传输线圈LP9和次级侧传输线圈LS13之间的互感,Mf1f2为初级侧补偿线圈Lf110和次级侧补偿线圈Lf212之间的互感,Mf1a为初级侧补偿线圈Lf110和辅助线圈La11之间的互感,Mf2a为次级侧补偿线圈Lf212和辅助线圈La11之间的互感;当辅助线圈La11的电压上升到最大幅值时,辅助回路7上的第二全桥整流器完全导通,初级侧补偿线圈Lf110上的输入电流被钳位,系统完成恒流输出到恒压输出的过渡切换,保持恒压输出的特性,输出电池电压VBAT为: 过渡过程结束时,负载值为:

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