[发明专利]一种电动汽车非接触充电负载自适应匹配装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车非接触充电负载自适应匹配装置及控制方法，具体涉及一种能够实时匹配非接触充电负载的自适应充电装置及控制方法，属于新能源汽车电子控制技术领域。

背景技术

目前电动汽车常用的供电设备为锂电池，电动汽车对充电时间、安全性等方面有很高的要求。一方面，为保证电动汽车的日常使用，充电时间不能过长，要求充电时间较短，这就需要采用较大功率的充电方式；另一方面为延长电池寿命、保护电池的充电安全，需对充电过程进行限流，现今国内外对电池的限流保护的主要方法为：在充电的开始阶段进行恒流充电，当电池电压达到一定的值，进行恒压充电。

电池充电过程中，恒流充电时，充电电流保持不变，充电电压缓慢升高；恒压充电时充电电压不变，充电电流缓慢减小。两种工作状态充电功率实时变化，充电时充电电压与充电电流的比值（电池的等效电阻）实时变化。非接触充电系统对副边后端的等效电路的负载值要求很高，未能匹配的负载值会对非接触充电系统的效率产生很大的影响，非接触充电电能转换装置效率最优时，其后端等效电阻恒定，这与电池所需的工作状态相矛盾。

发明内容

本发明针对现有电动汽车对充电的要求，提出了一种电动汽车非接触充电负载自适应匹配装置及控制方法，利用直流降压电路前后端的电压和电流比值（即等效电阻）不同的特性，通过实时的改变占空比信号的值，保持非接触充电电能转换装置后端等效电阻不变，恒定的等效电阻使得非接触充电电能转换装置工作在效率最优的状态；同时，电池充电过程中电压、电流以及功率的变化离散化，分段进行控制。使得电动汽车非接触充电过程中无论系统工作在什么样的工况下，次级线圈的整流输出端的等效电阻都能保持在最佳匹配电阻附近，且精度较高，充分的保证了整个系统时刻工作在最佳的效率点。

一种电动汽车非接触充电负载自适应匹配装置，包括三相整流装置、非接触充电电能转换装置、直流降压电路、控制器、电压电流采样电路A、电压电流采样电路B、电压电流采样电路C和蓄电池；

三相整流装置的输出电压U₁通过控制器输出的占空比信号A进行调节，输出电压U₁输出至非接触充电电能转换装置；非接触充电电能转换装置的输出电压U₂与三相整流装置输出电压U₁比例关系为U₂=mU₁，m为系数，输出电压U₂输出至直流降压电路；直流降压电路的输出电压U₀输出至蓄电池；电压电流采样电路A采集三相整流装置的输出电压U₁和输出电流I₁，传输至控制器；电压电流采样电路B采集非接触充电电能转换装置的输出电压U₂和输出电流I₂，传输至控制器；电压电流采样电路C采集直流降压电路输出电压U₀和输出电流I₀，传输至控制器；控制器根据电压电流采样电路A、电压电流采样电路B和电压电流采样电路C采集到的电压和电流信号，通过负载自适应匹配控制方法进行计算，得到占空比信号A和占空比信号B的值，占空比信号A输入三相整流装置调节其输出电压U₁，占空比信号B输入直流降压电路；控制器输出“占空比信号A”至三相整流装置，调节三相整流装置输出电压U₁，根据非接触充电电能转换装置输入电压U₁和输出电压U₂的关系，间接调节非接触充电电能转换装置的输出电压U₂；控制器输出“占空比信号B”至直流降压电路，使得直流降压电路输出电压和电流比值变化时，保持直流降压电路前端输入电压U₂、电流I₂的比值不变。

一种电动汽车非接触充电负载自适应匹配控制方法，控制过程分为参数初始匹配阶段和自适应调节阶段两个阶段。

本发明的优点在于：

（1）提供了恒压充电、恒流充电两种方式，保证了电池的充电安全，延长电池的使用寿命；

（2）利用降压电路的两端功率相同、电压电流不同且可以实时调节的特点，在电池端等效电阻改变的情况下，实时保持降压电路输入端的等效电阻不变，从而保证了电路实时的工作在最大效率点；

（3）通过给控制器的预设值，可以将等效电阻的值、充电电流、充电电压等数据稳定在一个很高的精度上，是系统工作更加稳定。

附图说明

图1：本发明装置结构示意图；