[发明专利]基于复阻抗表征参量的电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性测试方法

说明书

本发明提出了基于复阻抗表征参量的电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性测试方法，用参考发射端测试产品RA，用参考接收端测试产品TA，避免了不同产品间盲目的交叉测试。测试对象和评判指标是TA侧阻抗和RA侧阻抗(分别表示为Z_TA和Z_RA)圆图。当被测产品的Z_TA和Z_RA的值在参考阻抗圆图区域内，同时满足满功率输出，则认为被测产品通过互操作性评判，具有互操作性。相比于现有方法，不仅可以评判被测产品是否具有互操作性，还可以解释产品电气参数对互操作性的影响，指导产品设计。

技术领域

本发明属于电动汽车无线充电技术领域，特别是涉及基于复阻抗表征参量的电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性测试方法。

背景技术

近年来，由于安全、便捷、自动化程度高等特点，无线充电技术在电动汽车充电领域获得广泛应用。电动汽车无线充电设备的结构及工作过程如下：地面侧——整流器通过AC-DC转换将工频交流电转换为直流电，逆变器通过DC-AC转换将直流电逆变为高频交流电，逆变器输出的交流电流通入安装在地面或地下的发射线圈中，在充电区域内产生高频电磁场；车辆侧——安装在汽车底盘的接收线圈接收到发射线圈的高频电磁场，产生高频电压，再经过整流电路转化为直流电，用以给车载电池充电。

电动汽车无线充电系统磁传输部件的互操作性是指不同厂家的发射端(transmitting assembly，TA，包括发射线圈和原边补偿网络)和接收端(receivingassembly，RA，包括接收线圈和副边补偿网络)产品相互使用时，系统传输功率、传输效率不出现下降的性能。由于无线充电设备自身存在较多的技术路线分支，在功率等级、传输距离、线圈类型及结构、工作频率、补偿网络拓扑等结构和参数上有较大区别。在无线充电技术普及后，必然会存在多厂家、多产品、多技术路线并存的局面。如果不同厂家的无线充电设备之间不能满足互操作性要求，一方面可能造成极大的电力资源浪费(充电效率低下)，甚至完全无法充电；另一方面则可能造成安全隐患(鉴权与计费失误、保护失效、电磁泄漏等)，甚至造成设备与人身危害。因此，确保无线充电设备的互操作性是产业发展壮大的关键因素之一。

电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性的物理核心是线圈类型与补偿网络拓扑之间的兼容性。线圈方面，目前电动汽车无线充电设备相关产品普遍采用两种线圈结构：美国WiTricity公司使用的圆形线圈和美国高通公司使用的DD型线圈。补偿网络拓扑方面：目前串联、并联、LCL、LCC等补偿拓扑都被广泛应用。当发射端(线圈和补偿网络)和接收端(线圈和补偿网络)结构不同时，可能造成无线充电设备无法正常工作，无法保证不同厂家产品间的互操作性(不同类型线圈、不同补偿网络拓扑间的兼容性)。一旦电动汽车无线充电产品被推向市场，具备互操作性将成为产品的竞争优势。为满足互操作性，实现与其他产品间的互联互通，在产品推向市场前需经过具备资质的测试机构对其与现有产品间的互操作性进行测试，满足标准后方可进入市场。

由于互操作性涉及到不同产品间交叉性能测试，互操作性测试本质上与以输出功率、效率、电磁兼容水平等为对象的传统测试不同。然而，现有电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性测试方法存在严重缺陷，主要有：

1、现有测试方法是基于产品间交叉测试，测试工作量大。为全面测试所有产品间互操作性，需要对所有产品发射端和接收端互操作时的功率和效率进行交叉测试。一方面，测试过程对测试机构提出了苛刻的要求，遍历所有产品将带来极大的工作量，同时存在很大一部分重复测试，显然不适合产品互操作性通过评判；另一方面，由于缺乏量规设备，无法对测试结果进行溯源，即无法指导产品优化设计；

2、现有通过性评判方法是通过传输功率和效率直接评价互操作性，无法指导产品优化设计。一方面，交叉测试只能形成相应产品功率和效率是否达标的测试表格，无法给出是否满足互操作性的测试集合或标准取值区域；另一方面，功率效率只能描述二端口网络的整体特性，无法对产品不满足互操作性的原因做出分析和解释，即无法给出哪些因素影响了互操作性；