一种适应驱动功率的电动汽车动态无线充电功率控制方法与流程

本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种适应驱动功率的电动汽车动态无线充电功率控制方法。

背景技术：

随着全球石油资源的日益紧缺和自然环境的不断恶化，寻找解决能源和环境问题的高效率的节能环保方法和技术成为了当今世界最热门的研究课题之一。新能源汽车是我国重大产业发展战略。电动汽车以高功率密度电池组为驱动，具有零排放、无尾气污染的特点，在不久的将来将逐渐取代油耗型电动汽车，作为人们出行的主要交通工具。

电动汽车无线充电技术能够有效克服传统有线充电方式存在的接插件磨损、漏电等不足，实现电动汽车充电的自动化，且能够较好地与电动汽车自动泊车、无人驾驶及网联化汽车等技术契合，符合未来电动汽车自动化、智能化充电的发展趋势。

电动汽车动态无线充电技术能够解决电动汽车普及过程中续航里程短和电池成本高的问题，无需占用额外的专用充电土地资源，可利用现有路权实现电动汽车的在线能量补给。

目前磁耦合谐振式电动汽车动态无线充电系统主要分为长导轨式和分段导轨式，考虑到汽车高速行驶场合短分段导轨连续开断的响应速度不够以及随之带来的功率波动问题，长导轨式电动汽车动态无线充电结构更适合为高速行驶的电动汽车进行动态无线能量补给。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种适应驱动功率的电动汽车动态无线充电功率控制方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种适应驱动功率的电动汽车动态无线充电功率控制方法，适用于长导轨式电动汽车动态无线充电系统应用于无坡度路面的情形；适用于长导轨式电动汽车动态无线充电系统中无线能量接收线圈在无线能量发射线圈正上方固定高度水平移动时，能量发射线圈和能量接收线圈之间互感保持不变的情形，所述方法包括：

步骤1：获取控制参数，当电动汽车进入路面能量发射线圈范围时，获取电动汽车的行驶速度；

步骤2：计算电动汽车车载端接收功率；

步骤3：计算电动汽车实时驱动功率pt0；

步骤4：以车载端接收功率实时抵偿电动汽车驱动功率，计算得到行驶速度对应的临界负载值；

步骤5：通过整流和负载匹配单元将车端等效负载值调节为行驶速度对应的临界负载值，实现动态无线充电区域内适应行车速度的电动汽车动态无线充电功率控制。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的长导轨式电动汽车动态无线充电系统包括路面无线能量发射端和车载无线能量接收端；

路面无线能量发射端包括长导轨式无线能量发射线圈、谐振补偿电容、整流逆变单元以及工频市电；

车载无线能量接收端包括矩形无线能量接收线圈、谐振补偿电容、整流和负载匹配单元以及车载电池。

上述的步骤1获取的控制参数，包括：

系统工作的谐振频率，能量发射线圈与能量接收线圈之间的互感，工频市电经过整流逆变后的高频电源输出电压，无线能量接收线圈的等效电阻，无线能量发射线圈的等效电阻，车端等效负载电阻；

电动汽车的质量，滚动摩擦系数，大气密度，电动汽车前挡风区面积，空气阻力系数。

上述的步骤2，所述车载端接收功率计算公式为：

；

其中，为角频率，，为系统工作的谐振频率，为能量发射线圈与能量接收线圈之间的互感，为工频市电经过整流逆变后的高频电源输出电压，为无线能量接收线圈的等效电阻，为无线能量发射线圈的等效电阻，为车端等效负载电阻。

上述的步骤3，所述电动汽车实时驱动功率计算公式为：

；

其中，为电动汽车的质量，为滚动摩擦系数，为大气密度，为电动汽车前挡风区面积，为空气阻力系数。

上述的步骤4具体为：令，得到行驶速度对应的临界负载值rl0，rl0计算公式为：

；

其中

为角频率，，为系统工作的谐振频率，为能量发射线圈与能量接收线圈之间的互感，为工频市电经过整流逆变后的高频电源输出电压，为无线能量接收线圈的等效电阻，为无线能量发射线圈的等效电阻，为车端等效负载电阻；

为电动汽车的质量，为滚动摩擦系数，为大气密度，为电动汽车前挡风区面积，为空气阻力系数。

本发明具有以下有益效果：

本发明以实时抵偿电动汽车驱动功率为目标，通过阻抗匹配单元调节车端等效负载电阻，实现动态无线充电区域内适应行车速度的电动汽车动态无线充电功率控制，解决电动汽车变速动态无线充电情况下充电能量与车辆实际能量需求不匹配的问题。

附图说明

图1为长导轨式电动汽车动态无线充电系统的结构示意图；

图2为本发明的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明的一种适应驱动功率的电动汽车动态无线充电功率控制方法，适用于长导轨式电动汽车动态无线充电系统应用于无坡度路面的情形；适用于长导轨式电动汽车动态无线充电系统中无线能量接收线圈在无线能量发射线圈正上方固定高度水平移动时，能量发射线圈和能量接收线圈之间互感保持不变的情形。

参见图1，实施例中，所述长导轨式电动汽车动态无线充电系统包括路面无线能量发射端和车载无线能量接收端；

路面无线能量发射端包括长导轨式无线能量发射线圈、谐振补偿电容、整流逆变单元以及工频市电；

车载无线能量接收端包括矩形无线能量接收线圈、谐振补偿电容、整流和负载匹配单元以及车载电池。

参见图2，所述方法包括：

步骤1：获取控制参数，当电动汽车进入路面能量发射线圈范围时，获取电动汽车的行驶速度；

实施例中，步骤1获取的控制参数，包括：

系统工作的谐振频率，能量发射线圈与能量接收线圈之间的互感，工频市电经过整流逆变后的高频电源输出电压，无线能量接收线圈的等效电阻，无线能量发射线圈的等效电阻，车端等效负载电阻；

电动汽车的质量，滚动摩擦系数，大气密度，电动汽车前挡风区面积，空气阻力系数。

步骤2：计算电动汽车车载端接收功率；

实施例中，步骤2所述车载端接收功率计算公式为：

；

其中，为角频率，，为系统工作的谐振频率，为能量发射线圈与能量接收线圈之间的互感，为工频市电经过整流逆变后的高频电源输出电压，为无线能量接收线圈的等效电阻，为无线能量发射线圈的等效电阻，为车端等效负载电阻。

步骤3：计算电动汽车实时驱动功率pt0；

实施例中，步骤3所述电动汽车实时驱动功率计算公式为：

；

其中，为电动汽车的质量，为滚动摩擦系数，为大气密度，为电动汽车前挡风区面积，为空气阻力系数。

步骤4：以车载端接收功率（即充电功率）实时抵偿电动汽车驱动功率，计算得到行驶速度对应的临界负载值；

实施例中，步骤4具体为：令，得到行驶速度对应的临界负载值rl0，rl0计算公式为：

；

其中

为角频率，，为系统工作的谐振频率，为能量发射线圈与能量接收线圈之间的互感，为工频市电经过整流逆变后的高频电源输出电压，为无线能量接收线圈的等效电阻，为无线能量发射线圈的等效电阻，为车端等效负载电阻；

为电动汽车的质量，为滚动摩擦系数，为大气密度，为电动汽车前挡风区面积，为空气阻力系数。

步骤5：通过整流和负载匹配单元将车端等效负载值调节为行驶速度对应的临界负载值，实现动态无线充电区域内适应行车速度的电动汽车动态无线充电功率控制。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。