[发明专利]一种电动汽车无线充电副边输出控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开的一种电动汽车无线充电副边输出控制系统，包括通过导线连接的无线充电拓扑电路单元和控制电路单元。本发明在Buck‑Boost变换器的基础上，根据变换器的电感电流I_L、电容电压U_o、输入电压U_in确定系统的状态方程，利用状态偏差选取合适的滑模面，建立滑模观测器的控制函数，使得不论处于何种状态，都能按照制定的趋近率达到滑模面，并保持稳定运行。本发明控制方法应用于电动汽车无线充电系统，提高了副边输出的稳定性，加快了动态响应速度，减小了系统参数动态变化时对负载侧输出的影响，增强了电动汽车无线充电的鲁棒性，有很好的实用价值。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种电动汽车无线充电副边输出控制系统，本发明还涉及一种电动汽车无线充电副边输出控制方法。

背景技术

无线充电技术作为当前研究热点具有很大的发展前景，如今发展电动汽车已经是节约能源、保护环境和低碳低排的需要，而电动汽车的无线充电的发展则是重要的环节，也会在未来为人们生活带来更多便利。

影响无线电能传输系统性能有：传输距离、传输功率和效率、互感、频率、负载等参数；而影响传输功率与效率的主要因素有传输线圈结构、谐振网络及系统特性、电力电子变换器及其控制方法、线圈偏移以及电磁兼容等。相比而言，无线电能传输技术具有以下优势：全绝缘，全密封，可避免髙压触电、短路以及漏电危险；无积尘和接触损耗、无机械磨损以及相应的维护问题，可适应于多种恶劣天气；有利于接口标准化，便于实现无人自动充电和移动式充电；减轻车体重量，提高能量的有效利用率。

无线电能传输的技术主要可从以下三点进行分类：微波无线充电、电磁感应式无线充电、电磁共振式无线充电；如考虑传输效率、功率、频率、传输距离等问题，电磁感应式无线充电更适合电动汽车无线充电。无线充电目前研究的热点有松耦合变压器优化设计、电路拓扑及参数优化设计分析、充电控制策略研究、电磁兼容及线圈空间偏移等。目前，无线充电的电路拓扑常用的有串-串补偿(S-S)、串-并补偿(S-P)、并-串补偿(P-S)、并-并补偿(P-P)，以及在此基础上的提出的复合补偿S-SP、LCL-S等。S-S、S-P、P-S、P-P、S-LCC、LCL-S六种补偿电路在相应的谐振补偿条件下可实现在等效负载不固定时实现恒流/恒压输出。S-S、S-LCC、LCL-S补偿恒压输出只与谐振网络输入基波分量、松耦合变压器原副边线圈匝比有关，不同等效负载下的增益交点处原边等效阻抗相角为零，且具有增益交点值恒定不受松耦合变压器耦合系数影响的优点。

电动汽车无线充电目前采用的控制策略有：频率控制，通过控制改变电路变换器工作频率，使得电路在两种不同频率下实现恒流恒压输出；拓扑切换，提出无线充电电路变换器工作频率固定，通过切换恒流拓扑与恒压拓扑，达到电路恒流恒压输出，实现蓄电池恒流恒压充电；相位控制，通过调节原边逆变器开关管的导通角实现最大功率与效率的传输；无线电能传输副边电路加入DC/DC斩波控制环节，通过控制DC/DC斩波电路，实现稳压输出。在副边使用DC/DC斩波控制环节的无线电能传输电路，常采用的控制策略为PI控制，但在电路参数变化时采用PI控制电路瞬态变化过大；采用滑模控制，具有很好的动、静态特性和鲁棒性，在系统电路参数变化时可保持稳定输出。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车无线充电副边输出控制系统，解决了现有电动汽车无线充电中负载扰动、松耦合变压器输出扰动时不能实现功率恒定输出的问题。

本发明的第二个目的是提供一种电动汽车无线充电副边输出控制方法。

本发明所采用的技术方案是，一种电动汽车无线充电副边输出控制系统，包括通过导线连接的无线充电拓扑电路单元和控制电路单元；

无线充电拓扑电路单元包括埋在地下的非接触变压器原边和装载电动汽车车体上的变压器副边，变压器原边通过磁耦合向变压器副边传递能量；