[发明专利]一种无线充电系统的互感参数辨识方法及装置

说明书

本发明公开了一种无线充电系统的互感参数辨识方法及装置。该方法包括步骤：获取无线充电系统的电路参数以及待充电电池组的初始电压；根据电路参数以及待充电电池组的初始电压确定可实现互感辨识的边界条件；确定无线充电系统软启动方式及相应的互感辨识工作点边界条件；采用确定的软启动方式启动无线充电系统，并控制无线充电系统工作在确定的边界条件内和互感辨识工作点边界条件内；测量流经发射线圈侧预设处的电流和电压，计算无线充电系统的互感参数。本发明利用无线充电系统软起动过程进行互感辨识的方法，检测方法方便又简单，降低了检测电路实现难度，且不需要辅助电路，也不需要预先获知负载。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，更具体地，涉及一种无线充电系统的互感参数辨识方法及装置。

背景技术

无线充电系统广泛应用各个领域，例如电动汽车领域。在一些应用场景中，需要获知无线充电系统的互感参数，以便于后续的负载参数辨识及系统调控。例如，在电动汽车领域，无线充电相较于传统插拔式充电桩，其优越性在于充电无需物理接触，只需通过磁场耦合将能量由发射线圈无线传输至接收线圈，省去了传统充电方式的插拔式复杂操作过程，且无线充电无电气互连，相较而言安全系数更高。然而，对于无线充电而言，系统传输效率及传输功率受磁耦合强度及线圈间位移的显著影响。实际上，对于电动汽车，车主停车时不可避免地会造成接收线圈与发射线圈间的错位而直接影响其耦合系数，进而影响系统输出性能，因此有必要通过有效手段获得其线圈间的互感参数，以便于后续的负载参数辨识及系统调控。

现有技术中针对无线电能传输系统互感识别方法主要有以下几种方式，但是都存在一定问题。方式一，从源侧进行互感辨识的方法，该方法实现的前提是负载已知，然而，实际情况中，很多时候负载是未知且可变的；方式二，针对SS拓扑建立微分方程的方法，通过求解四阶微分方程获得互感及负载的辨识，但该方法实现过程非常复杂，且不适用于基于复合型拓扑补偿网络的WPT系统；方式三，用于SS拓扑的互感与负载辨识方法，其实现的前提是假定整流器负载为一个纯电阻负载，利用了SS拓扑结构的特殊性，局限于SS拓扑使用；方式四，借助辅助电路切换电容使系统工作在两种运行模式下，在两种工作模式下分别建立二元方程，通过解方程获得负载与互感的辨识值，该方法原理简单易懂，但须通过增加辅助电路完成辨识，增加了系统复杂性与系统成本；方式五，利用接收侧并联补偿网络的特殊性，他提出了一种稳态条件下的负载和互感辨识方法，仅适用于基于接收侧并联补偿网络的WPT系统。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种无线充电系统的互感参数辨识方法及装置，利用无线充电系统软起动过程进行互感辨识的方法，检测方法方便又简单，降低了检测电路实现难度，且不需要辅助电路，也不需要预先获知负载。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种无线充电系统的互感参数辨识方法，所述无线充电系统包括电源模块、逆变器、发射线圈、接收线圈和补偿网络，该方法包括：

获取无线充电系统的电路参数以及待充电电池组的初始电压；

根据电路参数以及待充电电池组的初始电压确定可实现互感辨识的边界条件，该边界条件使得无线充电系统的直流输出电压小于待充电电池组的初始电压；

确定无线充电系统软启动方式及相应的互感辨识工作点边界条件；

采用确定的软启动方式启动无线充电系统，并控制无线充电系统工作在确定的边界条件内和互感辨识工作点边界条件内；

测量流经发射线圈侧预设处的电流有效值和电压有效值，计算无线充电系统的互感参数。

优选的，所述互感辨识的边界条件为逆变器输出电压基波分量幅值。

优选的，若确定采用控制逆变器移相角的软起动方式，则相应的互感辨识工作点为系统工作频率及逆变器移相角；若确定采用控制电源模块输出直流电压的软起动方式，则相应的互感辨识工作点为系统工作频率及电源模块输出直流电压。