一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法及装置，包括：闭合开关1，读取原边电压U1以及原边电流I1；断开开关1，根据互感测试电阻R0计算互感M；若M是否小于设定的最大偏移互感M0，闭合开关2，根据M获得最优负载R

【技术实现步骤摘要】
一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法及装置


[0001]本专利技术涉及无线充电
，特别涉及一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法及装置。

技术介绍

[0002]无线电能传输系统(Wireless Power Transfer System,WPTS)由于无电气接触，无需插拔，不会产生电火花，在电动汽车中有很好的发展前景。然而，电动汽车泊车过程中产生的原副边线圈错位，会导致互感减小，降低线圈之间的耦合程度，进而影响充电过程中的电能传输效率。
[0003]对于一个确定的无线充电磁耦合器，其线圈尺寸、自感、补偿电容、原副边线圈电阻和频率等参数都已经确定。根据效率公式，可以认为电动汽车在无线充电过程中，传输效率是互感和负载电阻的二元函数。
[0004]在绝大多数电动汽车无线充电应用场景中，一般采用静态充电，在充电过程中其互感不发生变化。但由于原副边线圈之间无电气接触，互感无法通过传统正接反接的方式来测量两线圈之间的互感。
[0005]另一方面，在充电过程中，电池等效电阻未知且无法直接测量，需要对负载电阻进行监测，作为MOSFET占空比的调节依据。
[0006]考虑到电动汽车的蓄电池本身就占用了车辆底部的大量空间，不适合在副边系统安装冗余的测量装置。原边系统安装在车位下方，空间较大，因此互感测量和负载监测都应尽量在原边进行。
[0007]综上，相关技术中难以方便测量无线充电系统偏移时的互感，从而无法获得最优负载，且在无线充电系统二次侧设计了复杂的测量环节，不利于充电效率的提高和实现电动汽车轻量化。

技术实现思路

[0008]本申请针对现有技术中无法通过正接反接的方式来测量两线圈之间的互感而无法获得最优负载，提供一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法及装置，通过原边线圈的电气量来测量互感进而得出最优负载，并通过原边设置的电气量采样环节，对电池等效负载电阻进行监测，作为电池等效电阻进行变换的调节依据，从而便于提升电能的传输效率，提升系统的抗偏移能力。
[0009]为实现上述技术目的，本申请的第一方面，提供一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法，包括：1)闭合开关1，读取原边电压U1以及电流I1；2)断开开关1，根据原边电压U1、原边电流I1和互感测试电阻R0计算互感M；3)判断互感M是否小于设定的最大偏移互感M0，若M<M0，执行步骤4)，否则执行系统断电，提示重新泊车；4)闭合开关2，根据互感M获得最优负载R
Lopt
；5)设置MOSFET模块的初始占空比D0；6)根据原边电压U1、原边电流I1和初始占空比D0计算电池等效电阻R
L
；7)根据最优负载R
Lopt
和电源等效电阻R
L
计算当前偏移位
置下的最优占空比D
opt
，并将MOSFET模块的占空比设定为D
opt
；8)保持占空比为D
opt
直至充电完成。
[0010]可选的，步骤1)中包括：闭合开关1，使用低电压进行短时间通电，当相邻两个采样点电压变化|U
t1
‑
U
t2
|<U
th
时，读取此时的原边电压U1以及电流I1；其中，U
th
为进入稳态后电压波动的阈值。
[0011]可选的，步骤2)中包括：互感M的计算公式为：其中，输入阻抗其中，输入阻抗为原边电压U1的相量，为原边电流I1的相量，R0为互感测试电阻，f为电动汽车无线充电国标频率。
[0012]可选的，步骤6)中包括：电池等效电阻根据原边电气量的计算公式为：其中，D0为初始占空比，设定为0.5。
[0013]可选的，步骤7)中包括：最优占空比的计算公式为：其中，0<D
opt
<1，得到占空比的唯一值。
[0014]作为本申请的第二方面，提供一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择装置，用以实现上述任意一项的一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法，包括：直流电源，用以提供装置所需电能；电子电力开关，用以实现互感测量电路以及Buck
‑
Boost电路的切换；互感测量电路，用以实现互感测量；Buck
‑
Boost电路，用以将负载电阻等效变化为最优负载；其中，电子电力开关分别包括开关1和开关2，当开关1闭合时，互感测量电路通电进行互感测量，当开关2闭合时，Buck
‑
Boost电路通电进行等效替换。
[0015]可选的，互感测量电路包括：原边线圈电感、副边线圈电感、原边线圈补偿电容C1、副边线圈补偿电容C2以及互感测试电阻R0；其中，原边线圈电感与原边线圈补偿电容C1串联，副边线圈电感与副边线圈补偿电容C2串联，互感测试电阻R0并联于副边线圈电感。
[0016]可选的，互感测量电路还包括滤波电容C0，滤波电容C0并联于互感测试电阻R0。
[0017]可选的，Buck
‑
Boost电路包括：MOSFET模块以及充电电感L3，MOSFET模块与充电电感L3串联。
[0018]可选的，Buck
‑
Boost电路还包括：稳压电容C3和二极管D5，二极管D5的负极连接于稳压电容C3的一端，二极管D5的正极连接于MOSFET模块的一端，稳压电容C3并联于充电电感L3。
[0019]本申请的有益效果：根据原边线圈的电气量测得互感，进而通过互感推导出最优负载，根据最优负载进行负载调节，从而提高充电效率。
附图说明
[0020]图1是本申请提出的一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择装置示意图。
[0021]图2是本申请提出的一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法示意图。
[0022]图3是本申请中不同偏移情况下互感测量值与真实值对比图。
[0023]图4是本申请中不同偏移情况下恒定负载和最优负载效率对比图。
[0024]图5是本申请中两线圈磁耦合器等效电路示意图。
具体实施方式
[0025]为使本申请的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本申请的一种最佳实施例，仅用以解释本申请，并不限定本申请的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]如图1所示，本申请提供一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择装置，包括：直流电源、电子电力开关、互感测量电路、Buck
‑
Boost电路以及电池等效电阻R
L
。直流电源为装置提供所需电能；电子电力开关包括开关1和开关2，分别控制互感测量电路以及Buck
‑
Boost电路的通断，当开关1闭合时，互感测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法，其特征在于，包括：1)闭合开关1，读取原边电压U1以及原边电流I1；2)断开开关1，根据所述原边电压U1、原边电流I1以及互感测试电阻R0计算互感M；3)判断所述互感M是否小于设定的最大偏移互感M0，若M<M0，执行步骤4)，否则执行系统断电，提示重新泊车；4)闭合开关2，根据所述互感M获得最优负载R
Lopt
；5)设置MOSFET模块的初始占空比D0；6)根据原边电压U1、原边电流I1和初始占空比D0计算电池等效电阻R
L
；7)根据最优负载R
Lopt
和电源等效电阻R
L
计算当前偏移位置下的最优占空比D
opt
，并将MOSFET模块的占空比设定为D
opt
；8)保持占空比为D
opt
，直至充电完成。2.如权利要求1所述的一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法，其特征在于，步骤1)中包括：闭合开关1，使用低电压进行短时间通电，当相邻两个采样点电压变化|U
t1
‑
U
t2
|<U
th
时，读取此时的原边电压U1以及电流I1；其中，U
th
为进入稳态后电压波动的阈值。3.如权利要求1所述的一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法，其特征在于，步骤2)中包括：所述互感M的计算公式为：其中，输入阻抗其中，输入阻抗为原边电压U1的相量，为原边电流I1的相量，R0为互感测试电阻，f为电动汽车无线充电国标频率。4.如权利要求3所述的一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法，其特征在于，步骤6)中包括：所述电池等效电阻根据原边电气量的计算公式为：其中，D0为初始占空比，设定为0.5。5.如权利要求4所述的一种无线充电系统偏移工况下的最优负载选择方法，其特征在于，步骤7)中包括：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟峰，洪潇，夏霖，郭大琦，尚泽禹，武宽，马笛，龚成尧，张杨，金正军，王丰，吴琼，吴舜裕，申郦，李莹莹，茅奕晟，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司杭州供电公司，
类型：发明
国别省市：