一种电动汽车无线充电系统的参数辨识方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车无线充电系统的参数辨识方法，是应用于采用SS补偿结构的电动汽车无线充电系统中，并包括：(1)从控制器内部存储读取相关参数标称值；(2)传感器按设定采样周期实时采集电压、电流、工作频率等数据；(3)基于SS补偿结构的电动汽车无线充电系统的归一化频谱特性公式计算相应的参数；(4)判断是否考虑电感/电容、负载、频率等参数偏差，若不考虑，辨识耦合系数，计算互感值，判别参数是否在允许范围内；(5)若考虑，先预估耦合系数，并将电容偏差等效为自感偏差，再辨识所有参数。本发明专利技术基于电流、电压与工作频率的测量，能实现对电动汽车无线充电系统的快速参数辨识。实现对电动汽车无线充电系统的快速参数辨识。实现对电动汽车无线充电系统的快速参数辨识。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车无线充电系统的参数辨识方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车无线充电领域，具体形容为一种电动汽车无线充电系统参数辨识方法。

技术介绍

[0002]21世纪，电动汽车实用化前景日益清晰，汽车电池无线充电技术已成为研究的热点。效率是充电过程的关键，对于电动汽车无线充电过程而言，接收线圈与发射线圈的耦合强度对系统传输效率与功率影响显著。而在实际充电过程中，接收线圈与发射线圈之间的位错以及电感电容组件或其他参数的微小变化对耦合系数由不可避免的影响，进而影响系统传输效率与功率，因此辨识电动汽车无线充电系统接收线圈与发射线圈的耦合系数是很有必要的。
[0003]目前关于电动汽车无线充电系统参数辨识的方法存在算法复杂、识别不准等问题，求解过程运算量大，增加了实施难度和复杂度，提高了系统成本，且辨识参数类型存在局限性，大大降低了识别的准确度和可靠性，并没有考虑电动汽车无线充电过程中可能发生负载和位置变化，导致充电效率达不到最大。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有技术的不足之处，提出一种电动汽车无线充电系统的参数辨识方法，以期能基于电流、电压与工作频率的测量，对SS补偿的电动汽车无线充电系统进行快速的参数辨识，从而能提高参数辨识结果的精确性与可靠性，简化计算机参数辨识过程，改善系统复杂度，从而能保障电动汽车无线充电系统的工作效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术一种电动汽车无线充电系统的参数辨识方法，所述电动汽车无线充电系统采用SS补偿结构，其特点在于，所述参数辨识方法是按如下步骤进行：
[0007]步骤1、所述电动汽车无线充电系统启动时，从无线充电系统内部控制器的存储器中读取系统参数标称值，包括：发射端线圈自感标称值L
P0
、发射端串联补偿电容标称值C
P0
、接收端线圈自感标称值L
S0
、接收端补偿电容标称值C
S0
；
[0008]步骤2、所述电动汽车无线充电系统接收上位机的控制命令，包括：辨识参数类型命令PIT；
[0009]步骤3、设定当前次无线充电下的当前循环次数为i；
[0010]所述电动汽车无线充电系统实时获取汽车在第i次循环的传感器信号，包括：所述第i次循环的输出电压值所述第i次循环的输入电压值所述第i次循环的输出电流值
[0011]步骤4、控制器计算当前次无线充电时的参数，包括：线圈自感比λ
L
、发射端谐振频率f
P
、接收端与发射端谐振频率比λ
f
、归一化频率f
n
；
[0012]控制器计算当前次无线充电下第i次循环的平均输入电压所述第i次循环的平均输出电压所述第i次循环的平均输出电流所述第i次循环的等效负载电阻所述第i次循环的等效负载因数所述第i次循环的归一化频率所述第i次循环的线圈自感比所述第i次循环的等效负载因数
[0013]步骤5、控制器根据辨识参数类型命令PIT，辨识相应参数：
[0014]步骤5.1、若所述辨识参数类型命令PIT为0，则表示所述上位机给出只需辨识耦合系数和互感值指令，并执行步骤5.2
‑
步骤5.4；
[0015]若所述辨识参数类型命令PIT为1，则表示上位机给出需辨识所有参数指令，并跳转步骤5.5
‑
步骤5.11；
[0016]步骤5.2、利用所述电动汽车无线充电系统的电压增益辨识精确耦合系数与精确互感值
[0017]步骤5.3、利用电动汽车无线充电系统的电流
‑
电压增益对精确耦合系数与精确互感值进行诊断与校正，得到所述第i次循环的校正精确耦合系数和校正精确互感值
[0018]步骤5.4、计算所述第i次循环的互感误差
[0019]若e
M(i)
<Δ，则表示得到所述第i次循环的互感值M
(i)
的最终辨识结果为
[0020]若e
M(i)
>Δ，则表示所述第i次循环的互感值M
(i)
有误，并将i+1赋值给i后，返回步骤5.2.1顺序执行；Δ表示互感误差阈值；
[0021]步骤5.5、由式(11)分别计算所述第i次循环的发射端自感L
P(i)
的偏差率所述第i次循环的接收端自感L
S(i)
的偏差率所述第i次循环的发射端补偿电容C
P(i)
的偏差率所述第i次循环的接收端补偿电容C
S(i)
的偏差率
[0022][0023]式(11)中，ΔL
P(i)
表示所述第i次循环的发射端线圈自感L
P(i)
与发射端线圈自感标称值L
P0
的差值，ΔL
S(i)
表示所述第i次循环的接收端线圈自感L
S(i)
与接收端线圈自感标称值L
S0
的差值，ΔC
P(i)
表示所述第i次循环的发射端补偿电容C
P(i)
与发射端串联补偿电容标称值C
P0
的差值，ΔC
S(i)
表示所述第i次循环的接收端补偿电容C
S(i)
与接收端补偿电容标称值C
S0
的差值；
[0024]步骤5.6、利用式(12)分别将所述第i次循环的发射端补偿电容C
P(i)
的偏差率
所述第i次循环的接收端补偿电容C
S(i)
的偏差率等效为所述第i次循环的发射端线圈自感L
P(i)
的偏差率所述第i次循环的接收端线圈自感L
S(i)
的偏差率
[0025][0026]步骤5.7、按照步骤5.2和步骤5.3的过程辨识所述第i次循环的精确耦合系数与所述第i次循环的精确互感值并对精确耦合系数与精确互感值进行诊断与校正；
[0027]步骤5.8、利用电动汽车无线充电系统的第i次循环的电压增益G
V(i)
与系统各参数的校正关系式辨识所有参数：
[0028]令第i次循环的参数偏差率记为δ
(i)
，且δ
(i)
包含δ
k(i)
、δ
P(i)
、δ
S(i)
，利用式(13)构建所述第i次循环的电压增益G
V(i)
与包含参数偏差率δ
(i)
的电动汽车无线充电系统中第i次循环的各参数的关系式：
[0029][0030]式(13)中，δ
k(i)
为所述第i次循环的耦合系数的预估值与精确值的偏差率，δ
P(i)
为所述第i次循环的发射端线圈自感的偏差率，δ
S(i)
为所述第i次循环的接收端线圈自感的偏差率；g
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车无线充电系统的参数辨识方法，所述电动汽车无线充电系统采用SS补偿结构，其特征在于，所述参数辨识方法是按如下步骤进行：步骤1、所述电动汽车无线充电系统启动时，从无线充电系统内部控制器的存储器中读取系统参数标称值，包括：发射端线圈自感标称值L
P0
、发射端串联补偿电容标称值C
P0
、接收端线圈自感标称值L
S0
、接收端补偿电容标称值C
S0
；步骤2、所述电动汽车无线充电系统接收上位机的控制命令，包括：辨识参数类型命令PIT；步骤3、设定当前次无线充电下的当前循环次数为i；所述电动汽车无线充电系统实时获取汽车在第i次循环的传感器信号，包括：所述第i次循环的输出电压值所述第i次循环的输入电压值所述第i次循环的输出电流值步骤4、控制器计算当前次无线充电时的参数，包括：线圈自感比λ
L
、发射端谐振频率fP、接收端与发射端谐振频率比λ
f
、归一化频率f
n
；控制器计算当前次无线充电下第i次循环的平均输入电压所述第i次循环的平均输出电压所述第i次循环的平均输出电流所述第i次循环的等效负载电阻所述第i次循环的等效负载因数所述第i次循环的归一化频率所述第i次循环的线圈自感比所述第i次循环的等效负载因数步骤5、控制器根据辨识参数类型命令PIT，辨识相应参数：步骤5.1、若所述辨识参数类型命令PIT为0，则表示所述上位机给出只需辨识耦合系数和互感值指令，并执行步骤5.2
‑
步骤5.4；若所述辨识参数类型命令PIT为1，则表示上位机给出需辨识所有参数指令，并跳转步骤5.5
‑
步骤5.11；步骤5.2、利用所述电动汽车无线充电系统的电压增益辨识精确耦合系数与精确互感值步骤5.3、利用电动汽车无线充电系统的电流
‑
电压增益对精确耦合系数与精确互感值进行诊断与校正，得到所述第i次循环的校正精确耦合系数和校正精确互感值步骤5.4、计算所述第i次循环的互感误差若e
M(i)
<Δ，则表示得到所述第i次循环的互感值M
(i)
的最终辨识结果为若e
M(i)
>Δ，则表示所述第i次循环的互感值M
(i)
有误，并将i+1赋值给i后，返回步骤5.2.1顺序执行；Δ表示互感误差阈值；步骤5.5、由式(11)分别计算所述第i次循环的发射端自感L
P(i)
的偏差率所述第i
次循环的接收端自感L
S(i)
的偏差率所述第i次循环的发射端补偿电容C
P(i)
的偏差率所述第i次循环的接收端补偿电容C
S(i)
的偏差率的偏差率式(11)中，ΔL
P(i)
表示所述第i次循环的发射端线圈自感L
P(i)
与发射端线圈自感标称值L
P0
的差值，ΔL
S(i)
表示所述第i次循环的接收端线圈自感L
S(i)
与接收端线圈自感标称值L
S0
的差值，ΔC
P(i)
表示所述第i次循环的发射端补偿电容C
P(i)
与发射端串联补偿电容标称值C
P0
的差值，ΔC
S(i)
表示所述第i次循环的接收端补偿电容C
S(i)
与接收端补偿电容标称值C
S0
的差值；步骤5.6、利用式(12)分别将所述第i次循环的发射端补偿电容C
P(i)
的偏差率所述第i次循环的接收端补偿电容C
S(i)
的偏差率等效为所述第i次循环的发射端线圈自感L
P(i)
的偏差率所述第i次循环的接收端线圈自感L
S(i)
的偏差率的偏差率步骤5.7、按照步骤5.2和步骤5.3的过程辨识所述第i次循环的精确耦合系数与所述第i次循环的精确互感值并对精确耦合系数与精确互感值进行诊断与校正；步骤5.8、利用电动汽车无线充电系统的第i次循环的电压增益G
V(i)
与系统各参数的校正关系式辨识所有参数：令第i次循环的参数偏差率记为δ
(i)
，且δ
(i)
包含δ
k(i)
、δ
P(i)
、δ
S(i)
，利用式(13)构建所述第i次循环的电压增益G
V(i)
与包含参数偏差率δ
(i)
的电动汽车无线充电系统中第i次循环的各参数的关系式：
式(13)中，δ
k(i)
为所述第i次循环的耦合系数的预估值与精确值的偏差率，δ
P(i)
为所述第i次循环的发射端线圈自感的偏差率，δ
S(i)
为所述第i次循环的接收端线圈自感的偏差率；g
(i)
(δ
k(i)
，δ
P(i)
，δ
S(i)
)为所述第i次循环的电压增益的系统参数偏差函数；g
(i)
(0，0，0)表示g
(i)
(δ
k(i)
，δ
P(i)
，δ
S(i)
)在δ
k(i)
＝0，δ
P(i)
＝0，δ
S(i)
＝0时的函数值，表示g
(i)
(δ
k(i)
，δ
P(i)
，δ
S(i)
)在δ
k(i)
＝0，δ
P(i)
＝0，δ
S(i)
＝0时对δ
k(i)
的偏导数，表示g
(i)
(δ
k(i)
，δ
P(i)
，δ
S(i)
)在δ
k(i)
＝0，δ
P(i)
＝0，δ
S(i)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维汉，宋佳怡，李成蹊，詹利敏，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：