[发明专利]一种谐振式无线充电系统中一次侧电容与电感参数的辨识方法

说明书

本发明提供一种谐振式无线充电系统中一次侧电容与电感参数的辨识方法，包括以下步骤：针对谐振式无线充电系统典型结构，根据等效电路图，建立谐振电路一次侧电流有效值方程；根据电流有效值方程，建立使谐振电路一次侧电流达到有效值峰值的输入信号的频率约束方程；检测谐振电路一次侧电流实时波形，获取两个特征量，分别为一次侧电流的稳态有效值和可使电流有效值达到峰值的输入信号频率；通过系统辨识方法，对电流有效值方程和频率约束方程中的未知量即谐振电路一次侧电容和电感进行参数辨识，以获得电容与电感值。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一次侧电容与电感参数的辨识方法。

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。

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，其线圈电感和补偿电容参数会不可避免的发生漂移，此时无线充电系统偏离谐振状态，当参数改变达到一定程度时，无功功率消耗增加，充电效率将无法达到充电要求，所以及时获取无线充电系统谐振电路一次侧线圈电感和补偿电容值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需检测量少、辨识精度高、且实现方法简单的谐振式无线充电系统谐振电路一次侧线圈电感与补偿电容辨识方法，以此为无线充电系统故障诊断、频率跟踪、阻抗匹配提供参考。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种谐振式无线充电系统中一次侧电容与电感参数的辨识方法，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图，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；

步骤2、根据步骤1中的谐振电路一次侧电流有效值方程，建立可使谐振电路一次侧电流达到有效值峰值的输入信号的频率约束方程；

步骤3、通过检测谐振电路一次侧的实时电流，得到其实时波形，进一步获取两个辨识过程中所需的特征量：通过电流波形稳态分析得到电流的稳态有效值；对系统启动瞬态波形进行傅里叶变换，得到可使谐振电路一次侧电流有效值达到峰值的输入信号频率。

步骤4、对一次侧电流有效值方程以及输入信号频率约束方程中的未知量即谐振电路一次侧电容和电感参数进行参数辨识，得到谐振电路一次侧电容和电感实际值。

所述的步骤1具体包含以下步骤：

步骤1.1、针对谐振式无线充电系统典型结构，根据谐振式无线充电系统等效电路图，列写回路电流方程：