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原文传递一种基于差分电感的在线式电动汽车无线充电定位系统

专利名称：	一种基于差分电感的在线式电动汽车无线充电定位系统
摘要：	本发明公开了一种基于差分电感的在线式电动汽车无线充电定位系统，其根据放置于原边功率线圈上的至少三个差分电感线圈与副边功率线圈之间的耦合系数计算出副边功率线圈相对于原边功率线圈的位置；利用差分电感，屏蔽了原边功率线圈带来的干扰，仅保留与副边功率线圈之间的耦合电压；在原边侧增加少量硬件，车载的副边侧无需做任何改动的情况下，实现了电动汽车无线充电系统中的定位；充分利用原副边功率线圈，无需在原边侧增加专门的信号发射电路，在充电的情况下可以进行实时的位置检测。因此，本发明系统可以有效解决因功率线圈原副边之间相对距离过大导致的充电速度慢、效率低的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	程泽乾;陈浩;梅营;吴建德;何湘宁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910142360.8
公开号：	CN109895643A
代理机构：	杭州天勤知识产权代理有限公司
代理人：	王琛
分类号：	B60L53/126(2019.01);B;B60;B60L;B60L53
申请人地址：	310013 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种基于差分电感的在线式电动汽车无线充电定位系统，包括放置于地面的原边单元和车载的副边单元；其特征在于：所述原边单元包括原边功率线圈、至少三个以不同位置放置于原边功率线圈之上的差分电感线圈以及一个信号处理模块，所述差分电感线圈与信号处理模块通过磁接口耦合，所述副边单元包括副边功率线圈，所述副边功率线圈与差分电感线圈和原边功率线圈耦合；所述原边功率线圈通电后产生固定频率和幅值的电流，并通过耦合引起副边功率线圈产生相同频率的感应电流，从而为电动汽车充电；所述副边功率线圈通过耦合使得差分电感线圈上产生输出电压；所述信号处理模块采集原边功率线圈上的电流幅值以及各差分电感线圈上的输出电压幅值，进而通过查表计算出副边单元的位置坐标。 2.根据权利要求1所述的在线式电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述差分电感线圈由两个接收线圈l1和l2组成，接收线圈l1和l2的一同名端相互连接，接收线圈l1和l2的另一同名端通过磁接口耦合的形式连接至信号处理模块；在移除副边功率线圈的情况下，接收线圈l1与原边功率线圈的互感为Mp1，接收线圈l2与原边功率线圈的互感为Mp2，且Mp1＝Mp2使得原边功率线圈在接收线圈l1和l2上的感应电压相互抵消。 3.根据权利要求2所述的在线式电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述差分电感线圈的输出电压Uso如下： Uso＝I2·jω(Mr1-Mr2) 其中：I1为通电后原边功率线圈上的电流幅值，I2为副边功率线圈上的感应电流幅值，ω为通电后原边功率线圈上的电流角频率，j为虚数单位，M为原边功率线圈与副边功率线圈之间的互感，Mr1和Mr2分别为接收线圈l1和l2与副边功率线圈之间的互感，RZ和LZ分别为副边功率线圈所连负载的阻抗和感抗。 4.根据权利要求2所述的在线式电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述接收线圈l1和l2的另一同名端之间连接有谐振电容，该谐振电容的电容值Cr＝1/ω2Ls，Ls为差分接收线圈的等效电感且Ls＝Ls1+Ls2+2Ms12，Ls1和Ls2分别为接收线圈l1和l2的电感值，Ms12为接收线圈l1与l2的互感；能够提高差分电感线圈输出电压信号的幅度。 5.根据权利要求4所述的在线式电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述差分电感线圈的输出电压Usr如下：其中：I1为通电后原边功率线圈上的电流幅值，I2为副边功率线圈上的感应电流幅值，ω为通电后原边功率线圈上的电流角频率，j为虚数单位，M为原边功率线圈与副边功率线圈之间的互感，Mr1和Mr2分别为接收线圈l1和l2与副边功率线圈之间的互感，RZ和LZ分别为副边功率线圈所连负载的阻抗和感抗，Cr为谐振电容的电容值，Ls为差分接收线圈的等效电感且Ls＝Ls1+Ls2+2Ms12，Ls1和Ls2分别为接收线圈l1和l2的电感值，Ms12为接收线圈l1与l2的互感，Rs为接收线圈l1和l2的电阻值总和。 6.根据权利要求1所述的在线式电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述信号处理模块包括有信号调理电路以及MCU，信号调理电路用于对差分电感线圈的输出电压信号进行调理整形，MCU中存有关于差分电感线圈输出电压与副边单元位置坐标的关系表，MCU获取到原边功率线圈上的电流幅值以及各差分电感线圈上的输出电压幅值后根据该关系表通过插值计算，得到副边单元的位置坐标。 7.根据权利要求1所述的在线式电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述差分电感线圈与信号处理模块之间的磁接口采用耦合电感或高频变压器实现。
所属类别：	发明专利