[发明专利]一种谐振式无线充电系统中线圈自感的辨识方法

说明书

本发明涉及一种谐振式无线充电系统中线圈自感的辨识方法，用以分别获取谐振式无线充电系统中谐振器发射端和接收端的线圈自感，包括以下步骤：1)建立无线充电系统中谐振器的等效电路模型并进行简化；2)根据简化后的等效电路模型建立瞬态状态空间方程，并对系统状态方程进行拉普拉斯变换和双线性离散化，获取最小二乘的矩阵形式；3)采用最小二乘法对矩阵形式进行估计，获取过程矩阵形式中参数矢量的最小二乘估计值；4)将参数矢量的最小二乘估计值代入矩阵形式中进行求解，最终得到发射端和接收端的线圈自感。与现有技术相比，本发明具有计算简单、辨识精度高、在线辨识、解决系统失谐、提高效率等优点。

技术领域

本发明涉及电动汽车、混合动力汽车以及储能领域，尤其是涉及一种谐振式无线充电系统中线圈自感的辨识方法。

背景技术

随着大众环保意识的增强，电动汽车越来越受到人们的青睐。然而电动汽车充电难的问题严重制约了电动汽车的普及，现有的接触式充电方式一方面充电过程不安全，且由于充电桩的建设费用过于昂贵，导致其数量较少，造成充电的不便。相比之下，电动汽车的无线充电过程安全、舒适；并且充电线圈由于可以埋于地下，可以直接由现有停车位改建而成，大大降低充电成本。所以安全便捷、低成本的无线充电具有极大的市场需求。

为降低电动汽车无线充电耦合机构工作时对非工作区域内电磁环境的影响，提高耦合效率，并增强无线充电系统工作的稳定性，需要对电动汽车无线充电过程中的空间电磁能量进行约束，及对无线充电耦合机构进行磁屏蔽。目前常用的方法是在耦合机构外加上铁氧体材料。

当驾驶员有意对齐位于地面的发射线圈和固定在车辆底盘某处的接收线圈时，车辆停放总会存在一个相对误差，也就是线圈位错的情况是不可避免的。无线充电系统需要加入磁屏蔽材料之后才能够实车应用。而加入磁屏蔽材料之后，发射线圈和接收线圈的位错会导致线圈自感发生变化，此时，发射端电路和接收端电路不再谐振，系统的无功功率消耗增加，无线电能传输的效率降低。如何调节系统使系统再次谐振，从而提高整个系统的电能传输效率，是无线充电系统实际应用中必须解决的实际工程问题。线圈的自感无法直接测量，也无法通过计算得到具体的值，所以寻找合适的方法明确线圈的自感是最基本的问题，为以后的调节提供基础的信息。因此设计了最小二乘的参数辨识方法对自感进行辨识。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计算简单、辨识精度高、在线辨识、解决系统失谐、提高效率的谐振式无线充电系统中线圈自感的辨识方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种谐振式无线充电系统中线圈自感的辨识方法，用以分别获取谐振式无线充电系统中谐振器发射端和接收端的线圈自感，包括以下步骤：

1)建立谐振式无线充电系统中谐振器的等效电路模型并进行简化；

2)根据简化后的等效电路模型建立瞬态状态空间方程，并对瞬态状态空间方程进行拉普拉斯变换和双线性离散化，获取最小二乘的矩阵形式；

3)采用最小二乘法对矩阵形式进行估计，获取过程矩阵形式中参数矢量的最小二乘估计值；

4)将参数矢量的最小二乘估计值代入矩阵形式中进行求解，最终得到发射端和接收端的线圈自感。

所述的步骤2)具体包括以下步骤：

2.1)选取谐振器的发射端谐振电流i_s、发射端谐振电压v_CS、接收端谐振电流i_D、接收端谐振电压v_CD和滤波电容电压v_c为状态变量，建立瞬态状态空间方程；

2.2)对瞬态状态空间方程进行拉普拉斯变换求解获取输入电压U_s(s)与接收线圈电流I_d(s)之间的传递函数；