一种具有金属异物检测的电动汽车无线充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电动汽车领域，尤其涉及一种具有金属异物检测的电动汽车无线充电系统。
【背景技术】
[0002]随着全球石油资源的日益紧缺和自然环境的不断恶化，寻找解决能源和环境问题的高效率的节能环保方法和技术成为了当今世界最热门的研宄课题之一。电动汽车，将电能作为驱动力，具有零排放、零污染的特点，近年来被认为是最具发展前景的一种交通工具。目前德、法、美等欧洲国家及日、韩等亚洲国家都已将发展电动汽车作为国家重要发展战略，人们试图使电动汽车成为21世纪汽车的发展主流。我国也十分重视电动汽车的发展，把电动汽车作为863计划和“十一五”规划中重点科技攻关项目。国务院在关于新能源汽车2012?2020的产业规划中的发展目标中明确提出，“到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。”
[0003]现有电动汽车的充电方式主要包括:一种是有线充电，也叫接触式充电；一种是无线充电，也叫无接触式充电。有线充电功率较大，取电过程不灵活，需要反复拔插充电电缆，易产生机构磨损，导致大电流载体不安全裸露，遇到雨雪天气时，需进行隔潮处理，无法实现露天充电；同时充电粧、充电站的修建同传统加油站类似，受建设场地制约，建设成本很大；传统的无线充电系统有金属混入磁场耦合区时，由于涡流效应金属会急剧升温，存在巨大的安全隐患。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种具有金属异物检测的电动汽车无线充电系统。
[0005]本发明采用以下技术方案:
[0006]一种具有金属异物检测的电动汽车无线充电系统，包括:
[0007]无线电能发射装置，其埋设在停车场地表；所述无线电能发射装置的输入端与供电组件相连，输出端与无线电能发射线圈相连，无线电能发射线圈产生固定频率高频谐振磁场；
[0008]无线电能接收装置，其安装在电动汽车底盘；所述无线电能接收装置的输入端与无线电能接收线圈相连，所述无线电能接收线圈与无线电能发射线圈相互親合；当无线电能接收线圈的谐振频率与无线电能发射线圈产生的谐振磁场频率相同时，无线电能接收线圈端产生感生电动势，并为与无线电能接收装置输出端相连的电动汽车蓄电池充电；
[0009]金属检测装置，包括平衡结构的金属检测线圈，其敷设在无线电能发射线圈表面，且与无线电能发射线圈和无线电能接收线圈均相互耦合；所述金属检测线圈与金属检测电路形成回路来检测磁场中是否存在金属异物。
[0010]所述电能发射装置，包括高频逆变电路，所述高频逆变电路的输入端连接供电组件提供的直流电源，高频逆变电路的输出端与谐振补偿电容Cp串联连接至无线电能发射线圈。
[0011]所述电能接收装置，包括无线电能接收线圈，其用于与无线电能发射线圈耦合产生感生电动势；所述电能接收线圈与谐振电容Cs并联连接至整流电路的输入端进行整流，经过整流电路转化为直流电，再经过与整流电路并联连接的滤波电路滤除高频谐波，滤波后的直流电对滤波电路输出端相连的电动汽车的蓄电池进行充电。
[0012]所述金属检测电路，包括差分放大电路，所述差分电路的输入端与金属检测线圈相连，差分电路的输出端依次与信号放大电路和电压峰值检测电路相连，并输出信号至信号处理器。
[0013]所述高频逆变电路采用全桥逆变电路，所述全桥逆变电路的开关管为功率IGBT开关管，所述IGBT开关管的控制方式采用单极性PWM控制方法。
[0014]所述整流电路采用全控桥式整流电路，
[0015]所述滤波电路采用LC滤波电路。
[0016]所述无线电能发射线圈和无线电能接收线圈均采用带磁芯的螺旋线圈结构，所述磁芯均采用锰锌铁氧体，所述螺旋线圈采用李兹线。
[0017]所述无线电能发射线圈面积大于无线电能接收线圈面积。
[0018]所述金属检测线圈包括左右两个完全平衡的金属检测线圈。
[0019]本发明的有益效果为:
[0020](I)本发明的充电过程依靠高频交流电与高频变换磁场之间的谐振耦合原理传递电能，整个充电过程无需导线连接，克服了机构磨损带来的漏电等安全隐患；充电过程中不需要人工操作，可实现自动控制，有效提高充电效率；同时“无尾连接”避免操作者直接接触尚电压，安全性能提升；
[0021](2)本发明采用无线电能发射线圈、无线电能接收线圈和金属检测线圈组成的三线圈耦合的结构，无线电能发射线圈既作为整个充电系统的能量发射单元，又为金属检测装置建立高频磁场，将无线充电系统与平衡线圈金属异物检测技术做到完美融合；
[0022](3)本发明采用无线电能发射线圈面积大于无线电能接收线圈面积的非对称设计方法，使车辆在一个较大的水平自由度范围内都能达到能量高效传输，大大降低了对停车位置准确性的要求，使充电方式更加便捷；
[0023](4)本发明金属检测装置的金属检测线圈采用平衡线圈结构，克服了传统平衡线圈占据空间大、检测面积小的问题，能够更好的适应无线充电系统对于金属异物检测的要求；
[0024](5)本发明金属检测装置引入电压峰值检测电路，能够有效降低外界因素对装置检测稳定性的影响，提高金属异物检测的精度；
[0025](6)本发明的充电系统只需将无线电能发射线圈铺设在停车场地下并进行简单的线路改造即可，不需另外修建场地，大大降低建设成本。
【附图说明】
[0026]图1是:本发明实例中电动汽车及无线充电装置结构示意图；
[0027]图2是:本发明实例中具有金属检测功能无线充电装置系统拓扑图；
[0028]图3是:本发明实例中具有金属检测功能无线充电装置系统设计原理图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明:
[0030]如图1所示，一种具有金属异物检测的电动汽车无线充电系统，包括无线电能发射装置，其埋设在停车场地表；所述无线电能发射装置的输入端与供电组件相连，输出端与无线电能发射线圈相连，无线电能发射线圈产生固定频率高频谐振磁场；无线电能接收装置，其安装在电动汽车底盘；所述无线电能接收装置的输入端与无线电能接收线圈相连，所述无线电能接收线圈与无线电能发射线圈相互耦合；当无线电能接收线圈的谐振频率与无线电能发射线圈产生的固定频率相同时，无线电能接收线圈端产生感生电动势，并为与无线电能接收装置输出端相连的电动汽车蓄电池充电；
[0031]金属检测装置，包括平衡结构的金属检测线圈，其敷设在无线电能发射线圈表面，且与无线电能发射线圈和无线电能接收线圈均相互耦合；所述金属检测线圈与金属检测电路形成回路来检测磁场中是否存在金属异物。
[0032]其中，所述无线电能发射线圈和无线电能接收线圈均采用带磁芯的螺旋线圈结构，所述磁芯均采用锰锌铁氧体，所述螺旋线圈采用李兹线。
[0033]所述无线电能发射线圈面积大于无线电能接收线圈面积。
[0034]所述金属检测线圈用平衡线圈结构，包括左右两个完全平衡的金属检测线圈。
[0035]其中，无线电能发射线圈尺寸设计