一种集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法，具体包括：(1)按照发射线圈宽度为接收线圈宽的2倍及以上，发射线圈长度为接收线圈长4倍及以上设计发射线圈尺寸，采用多个相同的，满足上述比例的发射线圈首尾相接，叠加铺设形成导轨；(2)根据电动汽车上接收线圈移动过程中与导轨上发射线圈之间产生的互感的变化规律，分析得到满足电动汽车充电功率变化幅度小于p％的情况时，接收线圈位于任意发射线圈i的位置区间[X

A Stable Power Control Method for Dynamic Wireless Charging Segmented Guideway of Cluster Electric Vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法
本专利技术涉及电动汽车无线充电控制技术，尤其涉及一种集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法。
技术介绍
随着电动汽车的普及，以及无线充电技术的发展，在现有的静态无线充电技术的基础上，电动汽车动态无线充电技术受到越来越多的关注。由于充电过程的动态化，理论上动态无线充电系统可以大幅增加电动汽车续航能力。然而动态充电过程中线圈互感的变化会引起充电功率的波动，因此维持互感稳定，将互感波动限制在系统可接受范围内成为急需解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法。技术方案：本专利技术所述的集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法包括：(1)按照发射线圈宽度为接收线圈宽的2倍及以上，发射线圈长度为接收线圈长4倍及以上设计发射线圈尺寸，采用多个相同的，满足上述比例的发射线圈首尾相接，叠加铺设形成导轨；(2)根据电动汽车上接收线圈移动过程中与导轨上发射线圈之间产生的互感的变化规律，分析得到满足电动汽车充电功率变化幅度小于p％的情况时，接收线圈位于任意发射线圈i的位置区间[XLi、XRi]；(3)根据任意发射线圈的位置区间[XLi、XRi]以及该线圈上的充电车辆个数，制定控制策略，控制该发射线圈导通与关断，实现电动汽车充电功率变化幅度小于p％进一步的，步骤(1)中发射线圈尺寸的获取方法为：发射线圈宽度为接收线圈宽的2倍及以上，发射线圈长度为接收线圈长4倍及以上。进一步的，步骤(2)具体包括：(2.1)根据电动汽车所能接受的充电功率变化幅度p％，求解所能接受的互感变化幅度M％；(2.2)获取电动汽车上接收线圈移动过程中与导轨上发射线圈i之间产生的互感与位移之间的变化规律，将互感波动幅度小于预设阈值的区域中的最小值作为基准互感Mn，并根据Mn及互感变化幅度M％确定电动汽车所能接受的互感最大值Ml；(2.3)根据步骤(2.2)得到的互感与位移的变化规律，得到互感值Ml在互感波动幅度小于预设阈值的区域中对应的左、右位移量SLi、SRi，再结合发射线圈i距起点的距离Ei获得发射线圈i上对应位移量SLi、SRi的位置XLi、XRi，则区间[XLi、XRi]为满足电动汽车最大充电功率变化幅度小于p％时的接收线圈位置区间。步骤(2.2)中互感最大值Ml的计算公式为：Ml＝(1+M％)·Mn。位置XLi、XRi与SLi、SRi的关系为：XLi＝SLi-Ei，XRi＝SRi-Ei。进一步的，步骤(3)中对于发射线圈i的控制方法为：(3.1)设置计数P＝0,Q＝0；(3.2)当发射线圈i-1的XRi-1位置通过车辆时，将P＝P+1，当线圈i+1的XLi+1位置通过车辆时，将Q＝Q+1；(3.3)对P和Q的大小进行比较，若P>Q，则令发射线圈i导通，否则令发射线圈i关断。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：1、发射线圈设计方法明确，发射、接收线圈使用基本简化结构，无需多余平衡线圈；2、具有良好的经济性，发射线圈首尾相接后，通过控制逻辑能够最大化利用发射线圈长度；3、适用于集群式电动汽车充电场景，每个发射线圈导通与关断与线圈上充电车辆的位置紧密关联，仅当发射线圈需要供电时才导通，不会造成误导通或误关断；4、功率稳定性好，通过发射线圈尺寸设计、线圈分段式叠加铺设方法与控制方法降低动态充电过程中的互感波动，达到稳定输出功率的目的。附图说明图1为电动汽车无线充电系统图；图2为接收、发射线圈尺寸图；图3为不同尺寸发射线圈对应的互感随位移变化图；图4为采用符合比例的发射线圈后互感随位移变化图；图5为本专利技术的发射线圈位置排布图；图6为相邻线圈同时导通时互感随位移变化图；图7为本专利技术对发射线圈进行控制的逻辑图。具体实施方式本实施例提供了一种集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法，包括如下步骤：(1)按照发射线圈宽度为接收线圈宽的2倍及以上，发射线圈长度为接收线圈长4倍及以上设计发射线圈尺寸，采用多个相同的，满足上述比例的发射线圈首尾相接，叠加铺设形成导轨。轨道如图1所示，发射线圈的尺寸选择如下所述：发射线圈及接收线圈的尺寸图如附图2所示，图中接收线圈的长为A宽为B，发射线圈的长和宽用C和D表示，两线圈垂直距离为h，E为发射线圈距起点的水平距离，线圈间互感可由诺伊曼公式求得：又因为l1,l2分别由L1，L2，L3，L4和L`1，L`2，L`3，L`4组成，所以根据公式(2)可以分析不同线圈间的互感随位移的变化图像。由于电动汽车的大小和离地高度限制了车载接收线圈的尺寸及接收、发射线圈间的垂直距离，当接收线圈尺寸和发射接收线圈垂直距离一定时，接收线圈在各不同尺寸发射线圈上移动时的互感变化图如附图3所示，可以看出在保证发射线圈宽为接收线圈宽2倍及以上，发射线圈长为接收线圈长4倍及以上时,调节发射线圈尺寸可使互感随位移变化图像的两波峰间形成互感值变化幅度较小的区域。(2)根据电动汽车上接收线圈移动过程中与导轨上发射线圈之间产生的互感的变化规律，分析得到满足电动汽车充电功率变化幅度小于p％的情况时，接收线圈位于任意发射线圈i的位置区间[XLi、XRi]。步骤(2)具体包括：(2.1)根据电动汽车所能接受的充电功率变化幅度p％，求解所能接受的互感变化幅度。以LCC-LCC拓扑为例，根据电动汽车所能接受的充电功率变化幅度P％以及充电功率和互感的关系式M＝ω0L1L2·sqrt(PRL/RL)/Uin可以求解系统所能接受的互感变化幅度为M％＝(sqrt(1+p％)-1)％。(2.2)获取电动汽车上接收线圈移动过程中与导轨上发射线圈i之间产生的互感与位移之间的变化规律，将互感波动幅度小于预设阈值的区域中的最小值作为基准互感Mn，并根据Mn及互感变化幅度M％确定电动汽车所能接受的互感最大值Ml＝(1+M％)·Mn；具体的，调节发射线圈尺寸后可得到如附图4所示的互感随位移变化图，互感图像存在两个波谷及两个波峰，波峰P2对应的位移为SP2，波峰P3对应的位移为SP3。以互感变化幅度较小区域的最小值Mn为基准，若电池所能接受的充电功率波动幅度为p％，根据无线电能拓扑结构输出功率表达式可求电池所能接受的互感波动幅度。以理想情况下LCC-LCC拓扑的输出功率表达式为例，根据互感波动幅度p％可得到对应的互感变化量：可得系统正常运行所能接受的最大互感值为即M1与Mn的互感差值引起的输出功率波动在p％内。(2.3)根据步骤(2.2)得到的互感与位移的变化规律，得到互感值Ml在互感波动幅度小于预设阈值的区域中对应的左、右位移量SLi、SRi，再结合发射线圈i距起点的距离Ei获得发射线圈i上对应位移量SLi、SRi的位置XLi、XRi，XLi＝SLi-Ei，XRi＝SRi-Ei，则区间[XLi、XRi]为满足电动汽车充电功率变化幅度小于p％时的接收线圈位置区间。具体的，查看图4，根据互感随位移变化图可知两互感波峰间互感值为Ml的点分别是P5和P6，因此P5，P6间的互感值均能保证系统稳定运行。将P5对应的发射线圈位移表示为SP5＝E+c，并定义发射线圈上与L`1边距离为c的位置为XL，将P6对应的发射线圈位移表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法，其特征在于包括：(1)按照发射线圈宽度为接收线圈宽的2倍及以上，发射线圈长度为接收线圈长4倍及以上设计发射线圈尺寸，并采用多个相同的，满足上述比例的发射线圈首尾相接，叠加铺设形成导轨；(2)根据电动汽车上接收线圈移动过程中与导轨上发射线圈之间产生的互感的变化规律，分析得到满足电动汽车充电功率变化幅度小于p％的情况时，接收线圈位于任意发射线圈i的位置区间[X

【技术特征摘要】
1.一种集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法，其特征在于包括：(1)按照发射线圈宽度为接收线圈宽的2倍及以上，发射线圈长度为接收线圈长4倍及以上设计发射线圈尺寸，并采用多个相同的，满足上述比例的发射线圈首尾相接，叠加铺设形成导轨；(2)根据电动汽车上接收线圈移动过程中与导轨上发射线圈之间产生的互感的变化规律，分析得到满足电动汽车充电功率变化幅度小于p％的情况时，接收线圈位于任意发射线圈i的位置区间[XLi、XRi]；(3)根据任意发射线圈的位置区间[XLi、XRi]以及该线圈上的充电车辆个数，制定控制策略，控制该发射线圈导通与关断，实现电动汽车充电功率变化幅度小于p％。2.根据权利要求1所述的集群式电动汽车动态无线充电分段导轨稳定功率控制方法，其特征在于：步骤(2)具体包括：(2.1)根据电动汽车所能接受的充电功率变化幅度p％，求解所能接受的最大互感变化幅度M％；(2.2)获取电动汽车上接收线圈移动过程中与导轨上发射线圈i之间产生的互感与位移之间的变化规律，将互感波动幅度小于预设阈值的区域中的最小值作为基准互感Mn，并根据Mn及互感变化幅度M％确定电动汽车所能接受的互感最大值Ml；(2.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维，杨靖宇，许晨进，张存，羊树文，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32