[发明专利]一种电动汽车非接触充电系统脉冲频率调制控制策略

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车非接触充电系统的控制方法。

背景技术

非接触电能传输是人类长久以来的梦想，自尼古拉斯.特斯拉以来，研究者从未放弃对该领域的探索，但一直以来进展十分缓慢。直到2006年美国MIT学者提出磁谐振耦合式无线能量传输技术并在2007年成功的在2m的距离点亮了一只60W的灯泡，非接触电能传输技术迅速成为了一个世界范围内的研究热点。

由于接触式电动汽车充电时，充电桩插头与电动汽车上的充电插座直接电气连接带来很多问题，存在较多限制，随着电力电子变换、无线能量传输等技术的发展，电动汽车非接触充电技术逐渐成为现实。非接触充电系统的频率-输出电流是一个非线性的控制对象，而且这个控制对象特性会随着电池的SOC状况，系统参数的变动，非接触充电系统的传输距离的变化而发生微小的改变。这种情况下，该控制系统很难建立起精确的数学模型，难以用传统理论来控制该系统。同时由于电动汽车非接触充电系统车载端物理量(如输出电压、电流等)传输到地面端具有不确定的延时性、容易丢帧和通信不稳定，很难作为唯一的控制依据，

目前在无线系统中，控制策略专利申请较少。一般传统的控制策略都是可以通过采集电路直接获取的，然后通过控制策略控制系统输出，如中国专利：CN 105006973 A“一种原边反馈反激式电源变换器输出电流的恒流控制系统”通过采集电路采集变压器副边信息，根据采集信息对原边MOS管进行控制。对于非接触充电系统地面端信息不能直接获取，只能通过无线通信方式间接获取，传统控制策略不能满足控制要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有电动汽车非接触充电系统车载端物理量，如输出电压、电流等，传输到地面端具有不确定的延时性、容易丢帧和通信不稳定，难以作为唯一的控制依据的缺点，提出一种电动汽车非接触充电系统脉冲频率调制控制策略。本发明综合考虑地面端信息和车载端信息，有效提高了系统稳定性。

本发明控制策略通过车载端控制器采集车载端电压U_o和电流I_o，通过无线通信RF433将信息传送给电动汽车非接触充电系统的地面端控制器，地面端控制器采集地面端电压U_in、电流I_in，再根据接收的车载端电压U_o、电流I_o控制电动汽车非接触充电系统的高频逆变器频率f，最终实现输出电流跟随。

本发明的控制策略原理是在地面端电压U_in、车载端电压U_o和系统效率η都相对恒定的情况下，地面端电流I_in和车载端电流I_o呈线性关系，地面端电流I_in可以代替车载端电流I_o作为反馈量控制控制电动汽车非接触充电系统高频逆变器的工作频率。在开环情况下，地面端电流I_in随着工作频率的升高而单调下降，可以通过控制工作频率f得到稳定的地面端电流I_in，从而得到对应的车载端电流I_o。

本发明根据车载端电流目标值I_os和当前系统效率η的值，得到所要控制的地面端电流期望值I_is，通过模糊控制实现车载端电流I_o跟随车载端电流目标值I_os。

具体步骤如下：

1)计算系统n-1时刻效率η_(n-1)，计算公式如式(1)所示：

其中U_o(n-1)为n-1时刻地面端电压值，I_o(n-1)为n-1时刻地面端电流值，U_i(n-1)为n-1时刻车载端电压值，I_i(n-1)为n-1时刻车载端电流值。

2)根据n-1时刻效率η_(n-1)和设定的车载端电流目标值I_os，计算系统n时刻地面端电流期望值I_isn，计算公式如式(2)所示：

其中U_on为n时刻车载端电压值，I_os为设定的车载端电流目标值，U_in为n时刻地面端电压值，I_in为n时刻地面端电流值。