[发明专利]一种谐振式无线充电系统中电路参数的在线辨识方法

说明书

本发明提供一种谐振式无线充电系统中电路参数的在线辨识方法，针对谐振式无线充电系统典型结构，建立谐振电路一次侧、二次侧电流方程和输入阻抗角方程；根据一次侧电流方程建立使一次侧电流达到峰值的频率约束方程；检测谐振电路一次侧电压、电流和二次侧电流，获取四个特征量：一次侧电流稳态有效值、使一次侧电流达到峰值的输入信号频率、一次侧电压电流相位差和二次侧电流稳态有效值；构造多目标函数，对目标函数中的未知参数，即谐振电路中一次侧电感电容，二次侧电感电容参数，运用多目标优化算法获得电容与电感值。本发明与现有技术相比，需检测量少，辨识精度高，对无线充电系统故障诊断预警、频率跟踪、阻抗匹配有参考意义。

技术领域

本发明涉及电动汽车以及无线充电技术领域，特别是涉及一种谐振式无线充电系统中电路参数的在线辨识方法。

背景技术

随着社会的不断进步，世界汽车工业得到飞速发展，然而，传统燃油汽车存在石油消耗量大、尾气排放污染严重等问题，这给世界能源与环境带来了不小的压力。电动汽车作为一种新能源汽车，以电能为动力，靠电机驱动行驶，相比燃油汽车，电动汽车运行过程中更加节能环保，所以电动汽车也被世界各国大力推广。

电动汽车有接触式充电与非接触充电两种方式，接触式充电方式技术成熟，但是由于接触式充电的充电机多暴露在户外环境中，长时间工作故障率会显著提升，这使得充电过程存在诸多安全隐患，且充电机多需要占据较大的空间，这使得安装成本也相应的增加。相比之下，非接触的无线充电方式充电过程更加安全，并且充电线圈全部埋于地下，不占用地上空间，这些优势使得电动汽车无线充电受到越来越多的关注。

近年来，许多学者们为了提高无线充电系统传输功率的能力并减小开关器件的损耗，在发射端与接收端采用了阻抗补偿技术。为了正确设计阻抗补偿网络，或者计算系统的传输效率，或者研究系统的频率特性，或者建立整个系统的电路模型，都需要首先确定电磁耦合线圈的电路模型，包括模型的结构、元件性质和元件参数，后者称为参数辨识。

当电动汽车开至特定位置时，埋于地下的充电线圈与排布在车底盘的线圈形成一个完整的无线充电系统，系统的相关参数经过提前设计，在无线充电系统一次侧输入特定频率的信号时，整个无线充电系统达到谐振状态，此时一次侧电流有效值达到最大值，充电功率与充电效率也较高。但是，由于无线充电系统的谐振电路的一次侧线圈埋于地下，长期受到各种应力的共同作用，特别是在恶劣天气的影响下，整个系统难免会出现各种故障，并且系统的参数漂移，电路寄生参数效应，如寄生电容会引起电容阻抗发生变化，也会引起系统偏离谐振状态，这些都会引起充电功率以及充电效率的大幅下降，甚至导致无法对负载进行有效充电，某些极端情况可能还会造成事故，例如触电、火灾等。除此之外，无线充电系统结构复杂且存在电磁兼容的问题，一方面由于模型结构的复杂性和系统参数的不确定性，如负载特性实时变化，储能电池的负载特性会在充电过程中会发生阶段性变化，这种变化会对无线电能传输系统的传输功率和效率产生一定的影响。另一方面由于能量发射端和接收端的分离而导致的控制信息隔离，两方面原因共同导致了系统特性较为复杂。因此精确辨识无线充电系统参数对于保证系统高效工作是十分有参考价值的。现实情况下，线圈电感和补偿电容本身难以直接测量，所以通过尽量少的检测信息，准确快速的在线辨识现场环境下谐振电路线圈电感和补偿电容值是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种谐振式无线充电系统中电路参数的在线辨识方法，所述需检测量少，辨识精度高，且实现方法简单，以此为无线充电系统故障诊断、频率跟踪、阻抗匹配以及自适应控制提供参考。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种谐振式无线充电系统电路参数的在线辨识方法，用以获取谐振式无线充电系统中谐振电路一次侧电容、一次侧电感、二次侧电容、二次侧电感的实际值，包括以下步骤：

步骤1、针对谐振式无线充电系统典型结构，根据无线充电系统等效电路，建立谐振式无线充电系统谐振电路一次侧电流有效值方程、二次侧有效电流方程和谐振电路输入阻抗角方程；