[发明专利]松耦合变压器的参数估计

说明书

本公开涉及松耦合变压器的参数估计。一种参数估计系统包括被配置为被松散地感应耦合到第二线圈的第一线圈。控制器被配置为输出第一线圈和第二线圈的参数。所述控制器被配置为：基于仅来自第一线圈或第二线圈的电压测量值和电流测量值来估计所述参数。所述电压测量值和电流测量值可被用在卡尔曼滤波器中。在一些配置中，所述控制器还被配置为命令第二线圈的端子之间的短路并且将测试电压施加到第一线圈。第一线圈可以是车辆充电站的一部分，第二线圈可以是车辆的一部分。所述参数可被用于控制车辆的充电。

技术领域

本申请总体上涉及用于估计松耦合变压器的参数的参数估计系统。

背景技术

松耦合(分流)变压器已经在现有技术中被用在许多设置和应用中。例如，当电力被供应给各种类型的负载时或者在感应无线电力传输应用中用于控制电流。与紧耦合的标准变压器相比，松耦合变压器具有更高的漏磁电抗并且其耦合系数低于标准变压器。松耦合变压器在初级线圈和次级线圈之间具有空气间隙。一般说来，E型磁芯或多腿(multi-legged)磁芯与空气间隔开的腿部(air gapped leg)结合使用。线圈和磁芯的类型和几何形状可以是不同的并且取决于应用。

松耦合变压器的特性可影响应用松耦合变压器的系统的性能。根据应用，这些特性(包括初级线圈和次级线圈的自感、初级线圈和次级线圈之间的互感以及初级线圈和次级线圈的ESR(等效串联电阻))对系统性能具有显著的影响。

松耦合变压器的示例是包括用于为车辆供电的牵引电池的插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)。车辆可连接到外部电源以对牵引电池进行充电。车辆可支持牵引电池的无线充电。无线充电通过使用充电系统和车辆中的线圈来实现。通过线圈将电力从充电系统感应地传输到车辆。充电线圈的对准可通过插入充电柄(chargehandle)的充电端口来实现。其它系统可依赖于驾驶员来对准充电线圈。例如，充电系统可包括充电站地板中的线圈。车辆可包括在车辆的底面上的线圈，当车辆被定位在充电站中时，该线圈可接近地板线圈。充电的效率可取决于线圈的相对对准。

发明内容

一种变压器参数估计系统包括第一线圈，所述第一线圈被配置为：感应耦合到第二线圈，使得表征第一线圈的和第二线圈的参数针对每次耦合而变化。所述系统还包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为：基于仅来自第一线圈的电压测量值和电流测量值输出所述参数的估计值，以减小测量的第一线圈电流和估计的第一线圈电流之间的误差。

所述至少一个控制器还可被配置为：命令将第二线圈的端子短路并且将测试电压施加到第一线圈。所述至少一个控制器还可被配置为：执行所述命令和所述施加持续预定的持续时间。

所述至少一个控制器还可被配置为：基于卡尔曼滤波器输出所述参数的估计值，所述卡尔曼滤波器被配置为：使用所述电压测量值和电流测量值来更新所述参数的估计值，以减小测量的第一线圈电流和根据由所述参数定义的模型导出的估计的第一线圈电流之间的误差。所述参数可包括第一线圈和第二线圈之间的互感。所述参数可包括第一线圈的电阻和第一线圈的自感。所述参数可包括第二线圈的自感和第二线圈的电阻。

一种车辆充电系统包括发射线圈和至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为：响应于检测到车辆的接收线圈接近发射线圈，命令接收线圈的端子之间的短路，将测试电压施加到发射线圈，并且基于仅来自发射线圈的电压测量值和电流测量值来输出发射线圈和接收线圈的参数。

所述至少一个控制器还可被配置为：基于所述参数来选择连接到发射线圈的可选择的阻抗网络的阻抗值，以增加从发射线圈传输到接收线圈的能量。所述至少一个控制器还可被配置为：基于所述参数来选择连接到接收线圈的可选择的阻抗网络的阻抗值，以增加从发射线圈传输到接收线圈的能量。所述参数可包括发射线圈和接收线圈之间的互感。所述参数可包括发射线圈的电阻和发射线圈的自感。所述参数可包括接收线圈的自感和接收线圈的电阻。