[发明专利]基于变占空比的无线电力载波通信方法

说明书

本发明公开了一种基于变占空比的无线电力载波通信方法，属于无线充电通信领域，适用于电动汽车无线充电系统，该方法包括信号载波与基带信号的确定、信号发送边和信号接收边的确定、信号调制设计和基带信号的确定等步骤。具体的，根据基带信号改变开关管驱动信号的占空比来进行信号调制，信号载波通过线圈耦合至信号接收端，然后采集信号接收端线圈电流，经过快速傅里叶变换得到信号载波的频域幅值，最后将该频域幅值与设定参考值比较，得到解调信号。本发明首次提出了变占空比的无线电力载波通信方法，该方法无需改变开关频率和在电路上增设额外的通信设备，实现了变占空比下无线充电系统的信号传输。

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电通信领域，尤其涉及一种基于变占空比的无线电力载波通信方法，所述无线电力载波通信方法适用于电动汽车无线充电系统。

背景技术

大力发展新能源已成为大势所趋。目前，无线充电技术的发展日益成熟以及V2G(电动汽车到电网)和智能电网的快速发展，将电动汽车无线充电技术与V2G相结合成了学术与工业界的研究热潮。

在电动汽车无线充电技术领域中，为实现信息的交互传递以实现实际控制需要，对于无线电能设备来说，不仅仅要求传输电能功率，同时还需要进行传递信号，以实现对各类参数进行实时监测、发送指令到负载侧使得反馈至电能发射端的参数和发送至负载侧的控制信号同时传输，提升传输效率，有利于监控整个系统。

为此，针对电动汽车无线通信技术国内外专家学者提出了一些控制方法，主要有：

题为《Study of Wireless Power and Information Transmission TechnologyBased on the Triangular Current Waveform》【《IEEE Transactions on PowerElectronics》，VOL.33，NO.2，FEBRUARY 2018】(《基于三角形电流波形的无线电能与信息传输技术研究》《IEEE电力电子学报》，2018年2月第33卷第2期)的文章阐述了利用三角电流波形传输电能和传递信息的原理，但却需要额外的信号接收模块进行接受信号。

题为《Simultaneous Wireless Power and Information Transfer Based onPhase-Shift Modulation in ICPT System》【《IEEE Transactions on IndustrialElectronics》，2022，69(6)：6090-6100】(《基于相移调制的ICPT系统无线电力与信息同步传输》《IEEE工业电子学报》，2022年第69卷第6期6090～6100页)的文章将系统谐波作为信号载波，通过调频在副边侧的信号检测通道得到信号载波的包络变化来进行信号传输，建立WPT系统的频闪映射模型推导DC-AC逆变器的软开关点，并利用偏差频率放大效应(DFEE)减小调频幅度以最大限度地减少信号传输对电能传输的干扰，这种方式不需要额外的信号发射或信号接收线圈即可进行带能与信号的传输，但该文章所提方法需要调节开关管的驱动波形频率，改变了整个无线电能传输系统的工作频率，谐振网络参数设计无法随之改变，影响负载输出波形以及难以实现双向无线充电系统的信号传输。

题为《ICPT系统电能信号共享通道实时同步传输方法研究》(《中国电机工程学报》，2016年第36卷第19期5172～5178页)提出一种利用ICPT系统电能传输耦合机构作为共享通道，在不影响电能传输基础上，实现信号实时、双向传输的方法。载波的加载和检波电路直接并联在电能传输耦合机构上，并利用阻波电路阻断载波通过电能传输的谐振电容及负载稳压控制电路，但是该文章为了利用电能通道实现信号的无线传输，在系统原有结构基础上增加了信号加载及信号检波电路以及用于阻断高频载波进入谐振补偿电路的高频载波电路，结构复杂。

综上可知，目前电动汽车无线载波通信技术还不完善，增加额外的通信电路会造成设备沉重、控制复杂、成本增加等缺点。

发明内容