一种高效率电动汽车无线充电装置制造方法及图纸

本发明专利技术的一种高效率电动汽车无线充电装置属于电子技术的技术领域，其结构有交直流转换电路(1)，高频逆变电路(2)，电容补偿电路(3)，单片机(4)，幅度检测电路(5)，模数转换电路(6)。本发明专利技术具有负载适应范围宽、传输效率高、使用灵活、系统稳定性和可靠性高等优点。

A High Efficiency Wireless Charging Device for Electric Vehicles

The invention relates to a high-efficiency wireless charging device for electric vehicles, which belongs to the technical field of electronic technology. Its structure includes an AC-DC conversion circuit (1), a high-frequency inverting circuit (2), a capacitance compensation circuit (3), a single chip computer (4), an amplitude detection circuit (5), and an analog-to-digital conversion circuit (6). The invention has the advantages of wide load adaptation range, high transmission efficiency, flexible use, high system stability and reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种高效率电动汽车无线充电装置
本专利技术属于电子技术的
特别涉及一种高效率电动汽车无线充电装置。
技术介绍
随着传统石油能源未来可能存在的枯竭隐患和污染问题，新能源汽车有逐渐取代传统燃油、燃气汽车的趋势。在新能源汽车中，电动汽车具有对环境影响小、噪音低、轻便等优点，其前景被广泛看好。但目前充电技术的落后极大限制了电动汽车的发展及普及。目前主流的电动汽车充电方式多为有线充电桩，有线充电使用场合固定，具有很大的不便利性。为了进一步拓展使用场合，无线充电必然是电动汽车充电的发展趋势。在无线充电技术中，磁耦合共振的方式因其传输效率高、功率大、结构方便等优点而被广泛关注。其原理是先将220V/50Hz的市电整流成200V左右的稳压直流电，再由高频逆变电路逆变成50kHz的高频交流电，发射线圈配合适当的电容进行选频谐振，将电能转换成磁能，再通过磁耦合共振的方式由接收线圈接收能量，最终再由接收线圈后续的整流滤波电路将线圈接收的能量转换成恒压或恒流为接收端的蓄电池进行充电。为了保证传输效率和功率，上述系统要求发射线圈所在的初级回路必须谐振，接收线圈所在的次级回路也要谐振。众所周知，当发射线圈和接收线圈进行耦合时，次级回路对初级回路会产生影响，其影响可等效成一个反射阻抗串联在初级回路中，该反射阻抗包括反射电阻和反射电抗，其中反射电抗(呈感性或容性)对初级回路的谐振程度会产生严重影响，因此在设计发射系统时必须考接收系统的参数影响。目前的磁耦合共振无线传输系统一般都是针对固定的接收回路进行设计的，一旦接收回路的参数发生变化时，其在发射回路中等效的反射阻抗也会发生变化，原本发射回路的谐振状态便会遭到破坏，出现失谐的现象，导致发射回路的电流、功率、效率等重要参数迅速变差。而事实上由于不同的电动汽车生产厂家不同、汽车型号不同，必然导致不同的汽车的接收回路参数的不同，因此目前现有的无线充电系统难以满足在一个充电系统兼容多种型号的汽车的需求。综上，为了扩宽对不同汽车的适应范围，提高系统的使用灵活度，保证系统的效率，现有的无线充电系统还需要进行改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺点，提供一种高效率电动汽车无线充电装置。该装置能够根据接收回路的不同，自动调整发射回路的参数，以达到自动谐振、提高充电效率的目的。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种高效率电动汽车无线充电装置，其结构有，交直流转换电路1，高频逆变电路2，单片机4，其特征在于，结构还有，电容补偿电路3，幅度检测电路5，模数转换电路6；所述的交直流转换电路1的输入端与市电相连，交直流转换电路1的输出端与高频逆变电路2的电源输入端相连，高频逆变电路2的取样输出端与幅度检测电路5的输入端相连，幅度检测电路5的输出端与模数转换电路6的输入端相连，模数转换电路6的输出端与单片机4相连，单片机4还分别与高频逆变电路2的控制输入端和电容补偿电路3的输入端相连，电容补偿电路3的输出端与高频逆变电路2的补偿输入端相连；所述的电容补偿电路3的结构为，第一继电器驱动电路、第二继电器驱动电路、第三继电器驱动电路、第四继电器驱动电路、第五继电器驱动电路、第六继电器驱动电路、第七继电器驱动电路、第八继电器驱动电路的输出端分别与电容补偿网络的八个输入端相连，第一继电器驱动电路、第二继电器驱动电路、第三继电器驱动电路、第四继电器驱动电路、第五继电器驱动电路、第六继电器驱动电路、第七继电器驱动的电路、第八继电器驱动电路的输入端分别与单片机4八个不同的I/O口相连，电容补偿电路3的输出端与的高频逆变电路2的输入端相连；所有的继电器驱动电路的结构均相同，具体结构为，电阻R32的一端与+5V直流电源相连，另一端与光耦U4中发光二极管的阳极相连，光耦U4中发光二极管的阴极作为继电器驱动电路的输入端，记为端口MCU-in，与单片机4相连；光耦U4中光电三极管的发射极接地，集电极与电阻R33的一端及电阻R34的一端相连，电阻R33的另一端接+12V电源，电阻R34的另一端与三极管Q17的基极相连，三极管Q17的发射极接+12V电源，集电极与二极管D9的阴极相连，作为继电器驱动电路的输出端，记为端口Rout，二极管D9的阳极接地；所述的电容补偿网络的结构为，继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的线圈的一端均接地，另一端作为电容补偿网络的八个输入端，依次记为端口Rin1、Rin2、Rin3、Rin4、Rin5、Rin6、Rin7、Rin8，各与一个继电器驱动电路的输出端相连，电容C5、C6、C7、C8的一端相连，还与继电器K8的静触点相连，电容C5、C6、C7、C8的另一端依次与继电器K1、K2、K3、K4的动触点相连，电容C4的一端与继电器K1、K2、K3、K4的静触点均相连，作为电容补偿网络的一个输出端，记为端口Cadj-out1，与高频逆变电路2的端口Cadj-in1相连，电容C4的另一端与电容C9的一端及继电器K5的动触点相连，电容C9的另一端与电容C10的一端、继电器K5的静触点及继电器K6的动触点相连，电容C10的另一端与电容C11的一端、继电器K6的静触点及继电器K7的动触点相连，电容C11的另一端与电容C12的一端、继电器K7的静触点及继电器K8的动触点相连，电容C12的另一端与继电器K8的静触点相连，作为电容补偿网络的另一个输出端，记为端口Cadj-out2，与高频逆变电路2的端口Rs-out1相连；所述的高频逆变电路2的结构为，二极管D1的阳极与+12V的电源相连，二极管D1的阴极与电阻R1的一端、三极管Q1的发射极以及电容C1的一端相连，电阻R1的另一端与三极管Q1的基极及三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的基极与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端+5V直流电源相连，三极管Q2的发射极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端作为高频逆变电路2的第一个控制输入端，记为端口MCU-in1，与单片机4相连，三极管Q1的集电极与二极管D2的阳极、三极管Q3的基极及电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与电容C1的另一端、三极管Q3的集电极、稳压二极管D3的阳极、场效应管Q8的漏极、电感L的一端及场效应管Q4的源极相连，三极管Q3的发射极与二极管D2的阴极、稳压二极管D3的阴极及场效应管Q4的栅极相连，场效应管Q4的漏极与场效应管Q9的漏极相连，作为高频逆变电路2的电源输入端，记为端口Vs-in，与交直流转换电路1的直流电压输出端相连，场效应管Q8的栅极与电阻R8的一端及三极管Q7的集电极相连，电阻R8的另一端与三极管Q5的集电极相连，三极管Q5的发射极与电阻R5的一端及+12V直流电源相连，电阻R5的另一端与三极管Q5的基极及三极管Q6的集电极相连，三极管Q6的基极与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与+5V电源相连，三极管Q6的发射极与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与电阻R9的一端相连，作为高频逆变电路2的第二个控制输入端，记为端口MCU-in2，与单片机4相连，电阻R9的另一端与三极管Q7的基极相连，三极管Q7的发射极与场效应管Q8的源极相连并接地，电感L的另一端与电容Cs的一端相连，作为高频逆变电路2的一个补偿输入端，记为端口Cadj-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效率电动汽车无线充电装置，其结构有，交直流转换电路(1)，高频逆变电路(2)，单片机(4)，其特征在于，结构还有，电容补偿电路(3)，幅度检测电路(5)，模数转换电路(6)；所述的交直流转换电路(1)的输入端与市电相连，交直流转换电路(1)的输出端与高频逆变电路(2)的电源输入端相连，高频逆变电路(2)的取样输出端与幅度检测电路(5)的输入端相连，幅度检测电路(5)的输出端与模数转换电路(6)的输入端相连，模数转换电路(6)的输出端与单片机(4)相连，单片机(4)还分别与高频逆变电路(2)的控制输入端和电容补偿电路(3)的输入端相连，电容补偿电路(3)的输出端与高频逆变电路(2)的补偿输入端相连；所述的电容补偿电路(3)的结构为，第一继电器驱动电路、第二继电器驱动电路、第三继电器驱动电路、第四继电器驱动电路、第五继电器驱动电路、第六继电器驱动电路、第七继电器驱动电路、第八继电器驱动电路的输出端分别与电容补偿网络的八个输入端相连，第一继电器驱动电路、第二继电器驱动电路、第三继电器驱动电路、第四继电器驱动电路、第五继电器驱动电路、第六继电器驱动电路、第七继电器驱动的电路、第八继电器驱动电路的输入端分别与单片机(4)八个不同的I/O口相连，电容补偿电路(3)的输出端与的高频逆变电路(2)的输入端相连；所述的第一继电器驱动电路～第八继电器驱动电路的结构均相同，具体结构为，电阻R32的一端与+5V直流电源相连，另一端与光耦U4中发光二极管的阳极相连，光耦U4中发光二极管的阴极作为继电器驱动电路的输入端，记为端口MCU‑in，与单片机(4)相连；光耦U4中光电三极管的发射极接地，集电极与电阻R33的一端及电阻R34的一端相连，电阻R33的另一端接+12V电源，电阻R34的另一端与三极管Q17的基极相连，三极管Q17的发射极接+12V电源，集电极与二极管D9的阴极相连，作为继电器驱动电路的输出端，记为端口Rout，二极管D9的阳极接地；所述的电容补偿网络的结构为，继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的线圈的一端均接地，另一端作为电容补偿网络的八个输入端，依次记为端口Rin1、Rin2、Rin3、Rin4、Rin5、Rin6、Rin7、Rin8，各与一个继电器驱动电路的输出端相连，电容C5、C6、C7、C8的一端相连，还与继电器K8的静触点相连，电容C5、C6、C7、C8的另一端依次与继电器K1、K2、K3、K4的动触点相连，电容C4的一端与继电器K1、K2、K3、K4的静触点均相连，作为电容补偿网络的一个输出端，记为端口Cadj‑out1，与高频逆变电路(2)的端口Cadj‑in1相连，电容C4的另一端与电容C9的一端及继电器K5的动触点相连，电容C9的另一端与电容C10的一端、继电器K5的静触点及继电器K6的动触点相连，电容C10的另一端与电容C11的一端、继电器K6的静触点及继电器K7的动触点相连，电容C11的另一端与电容C12的一端、继电器K7的静触点及继电器K8的动触点相连，电容C12的另一端与继电器K8的静触点相连，作为电容补偿网络的另一个输出端，记为端口Cadj‑out2，与高频逆变电路(2)的端口Rs‑out1相连；所述的高频逆变电路(2)的结构为，二极管D1的阳极与+12V的电源相连，二极管D1的阴极与电阻R1的一端、三极管Q1的发射极以及电容C1的一端相连，电阻R1的另一端与三极管Q1的基极及三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的基极与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端+5V直流电源相连，三极管Q2的发射极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端作为高频逆变电路(2)的第一个控制输入端，记为端口MCU‑in1，与单片机(4)相连，三极管Q1的集电极与二极管D2的阳极、三极管Q3的基极及电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与电容C1的另一端、三极管Q3的集电极、稳压二极管D3的阳极、场效应管Q8的漏极、电感L的一端及场效应管Q4的源极相连，三极管Q3的发射极与二极管D2的阴极、稳压二极管D3的阴极及场效应管Q4的栅极相连，场效应管Q4的漏极与场效应管Q9的漏极相连，作为高频逆变电路(2)的电源输入端，记为端口Vs‑in，与交直流转换电路(1)的直流电压输出端相连，场效应管Q8的栅极与电阻R8的一端及三极管Q7的集电极相连，电阻R8的另一端与三极管Q5的集电极相连，三极管Q5的发射极与电阻R5的一端及+12V直流电源相连，电阻R5的另一端与三极管Q5的基极及三极管Q6的集电极相连，三极管Q6的基极与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与+5V电源相连，三极管Q6的发射极与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与电阻R9的一端相连，作为高频逆变电路(2)的第二个控制输入端，记为端口MCU‑in2，与单片机(...

【技术特征摘要】
1.一种高效率电动汽车无线充电装置，其结构有，交直流转换电路(1)，高频逆变电路(2)，单片机(4)，其特征在于，结构还有，电容补偿电路(3)，幅度检测电路(5)，模数转换电路(6)；所述的交直流转换电路(1)的输入端与市电相连，交直流转换电路(1)的输出端与高频逆变电路(2)的电源输入端相连，高频逆变电路(2)的取样输出端与幅度检测电路(5)的输入端相连，幅度检测电路(5)的输出端与模数转换电路(6)的输入端相连，模数转换电路(6)的输出端与单片机(4)相连，单片机(4)还分别与高频逆变电路(2)的控制输入端和电容补偿电路(3)的输入端相连，电容补偿电路(3)的输出端与高频逆变电路(2)的补偿输入端相连；所述的电容补偿电路(3)的结构为，第一继电器驱动电路、第二继电器驱动电路、第三继电器驱动电路、第四继电器驱动电路、第五继电器驱动电路、第六继电器驱动电路、第七继电器驱动电路、第八继电器驱动电路的输出端分别与电容补偿网络的八个输入端相连，第一继电器驱动电路、第二继电器驱动电路、第三继电器驱动电路、第四继电器驱动电路、第五继电器驱动电路、第六继电器驱动电路、第七继电器驱动的电路、第八继电器驱动电路的输入端分别与单片机(4)八个不同的I/O口相连，电容补偿电路(3)的输出端与的高频逆变电路(2)的输入端相连；所述的第一继电器驱动电路～第八继电器驱动电路的结构均相同，具体结构为，电阻R32的一端与+5V直流电源相连，另一端与光耦U4中发光二极管的阳极相连，光耦U4中发光二极管的阴极作为继电器驱动电路的输入端，记为端口MCU-in，与单片机(4)相连；光耦U4中光电三极管的发射极接地，集电极与电阻R33的一端及电阻R34的一端相连，电阻R33的另一端接+12V电源，电阻R34的另一端与三极管Q17的基极相连，三极管Q17的发射极接+12V电源，集电极与二极管D9的阴极相连，作为继电器驱动电路的输出端，记为端口Rout，二极管D9的阳极接地；所述的电容补偿网络的结构为，继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的线圈的一端均接地，另一端作为电容补偿网络的八个输入端，依次记为端口Rin1、Rin2、Rin3、Rin4、Rin5、Rin6、Rin7、Rin8，各与一个继电器驱动电路的输出端相连，电容C5、C6、C7、C8的一端相连，还与继电器K8的静触点相连，电容C5、C6、C7、C8的另一端依次与继电器K1、K2、K3、K4的动触点相连，电容C4的一端与继电器K1、K2、K3、K4的静触点均相连，作为电容补偿网络的一个输出端，记为端口Cadj-out1，与高频逆变电路(2)的端口Cadj-in1相连，电容C4的另一端与电容C9的一端及继电器K5的动触点相连，电容C9的另一端与电容C10的一端、继电器K5的静触点及继电器K6的动触点相连，电容C10的另一端与电容C11的一端、继电器K6的静触点及继电器K7的动触点相连，电容C11的另一端与电容C12的一端、继电器K7的静触点及继电器K8的动触点相连，电容C12的另一端与继电器K8的静触点相连，作为电容补偿网络的另一个输出端，记为端口Cadj-out2，与高频逆变电路(2)的端口Rs-out1相连；所述的高频逆变电路(2)的结构为，二极管D1的阳极与+12V的电源相连，二极管D1的阴极与电阻R1的一端、三极管Q1的发射极以及电容C1的一端相连，电阻R1的另一端与三极管Q1的基极及三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的基极与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端+5V直流电源相连，三极管Q2的发射极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端作为高频逆变电路(2)的第一个控制输入端，记为端口MCU-in1，与单片机(4)相连，三极管Q1的集电极与二极管D2的阳极、三极管Q3的基极及电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与电容C1的另一端、三极管Q3的集电极、稳压二极管D3的阳极、场效应管Q8的漏极、电感L的一端及场效应管Q4的源极相连，三极管Q3的发射极与二极管D2的阴极、稳压二极管D3的阴极及场效应管Q4的栅极相连，场效应管Q4的漏极与场效应管Q9的漏极相连，作为高频逆变电路(2)的电源输入端，记为端口Vs-in，与交直流转换电路(1)的直流电压输出端相连，场效应管Q8的栅极与电阻R8的一端及三极管Q7的集电极相连，电阻R8的另一端与三极管Q5的集电极相连，三极管Q5的发射极与电阻R5的一端及+12V直流电源相连，电阻R5的另一端与三极管Q5的基极及三极管Q6的集电极相连，三极管Q6的基极与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与+5V电源相连，三极管Q6的发射极与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与电阻R9的一端相连，作为高频逆变电路(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴戈，黄丫，汝玉星，高博，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22