多输入/单输出无线充电系统及相应的波束形成控制方法及多元无线充电系统与流程

文档序号:21975430发布日期:2020-08-25 19:07阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多输入/单输出无线充电系统及相应的波束形成控制方法,其特征在于:步骤1、位于互感估计子系统中的12v电压源和dc/ac变换器产生频率为fm的交流驱动电压ve;

步骤2、逆变产生的交流电驱动互感估计接收子线圈产生交变电磁场并与发射子线圈产生耦合,即从电池组获取电能并进行调压逆变后为互感估计接收子线圈提供与之谐振频率相同的交流电压ve;此时,互感估计接收子线圈受到电压ve的激发在周围空间形成交变电磁场;

步骤3、互感估计发射子线圈在电磁场中产生感应电动势vmi,同时该电动势被安装在线圈上的电压检测探头所获得并传入计算机,即利用基尔霍夫电学方程对两线圈中的电学信息进行联立求解,即可得到每个发射线圈与接收线圈的互感,即利用方程组

计算出所有互感估计发射子线圈与接收子线圈之间的互感矩阵mm2;由于互感估计接收子线圈中的交流驱动电压ve受ac/dc调压变换器控制逆变得来,因此ve为已知量;互感估计发射子线圈的感应电动势由电压检测探头测得,mm1中包含着所有互感估计发射子线圈间的互感信息,为已知质量;ie为互感估计接收子线圈上的电流值;rmr为发射子线圈的内阻,rma为电压检测电阻矩阵。

2.根据权利要求1所述的多输入/单输出无线充电系统及相应的波束形成控制方法,其特征在于:矩阵元素为:

3.根据权利要求2所述的多输入/单输出无线充电系统及相应的波束形成控制方法,其特征在于:互感估计子系统将计算出的互感矩阵mm2传给无线充电子系统,计算机将互感mm2代入(1)中,生成无线充电子系统发射子线圈的驱动电压矩阵稳定电能传输功率;波束形成控制法的表达式如下:

其中m1=mm1、m2=mm2,为无线充电子系统发射子线圈上的电流矩阵,rl为无线充电子系统接收子线圈上的负载阻抗,rr为该接收子线圈的内阻,可忽略。

4.根据权利要求3所述的多输入/单输出无线充电系统及相应的波束形成控制方法,其特征在于矩阵元素如下:

计算控制无线充电发射子线圈上的dc/ac变换器产生驱动电压开始为接收端充电。

5.一种多元无线充电系统,其特征在于:包括两个多输入、单输出的子系统组成,即互感估计子系统和无线充电子系统;

两个子系统均由数目一致的发射线圈和一个接收线圈组成,但谐振频率互不相同;

互感估计子系统利用发射线圈上的电压值计算出在任意相对位置下发射线圈与接收线圈间的互感;

无线充电子系统利用估计出的互感并结合根据权利要求1-4任一所述的波束形成控制方法为移动中的电动车提供电能。

6.根据权利要求5所述的多元无线充电系统,其特征在于:互感估计子系统由n个互感估计发射子线圈和一个互感估计接收子线圈组成;其工作频率设为fm;互感估计接收子线圈由一个12v电压源和一个dc/ac变换器驱动产生频率为fm的交变电磁场;每个互感估计发射子线圈上都装有一个电压检测电阻和一个电压检测探头,电压检测探头检测到电压检测电阻上产生的感应电压值,并计算出发射子线圈和接收子线圈间的互感;检测探头的电压采样周期为t。

7.根据权利要求5所述的多元无线充电系统,其特征在于:无线充电子系统由n个无线充电发射子线圈和一个无线充电接收子线圈组成;该子系统的工作频率设为f,f<<fm;每个无线充电发射子线圈都接入一个dc/ac变换器,为无线充电发射子线圈提供独立的交流驱动电压;在每个采样周期t中,波束形成控制方法控制dc/ac变换器产生波形和相位的驱动电压,从而驱动相应的无线充电发射子线圈为移动中的无线充电接收子线圈提供电压稳定的电能。

8.根据权利要求5所述的多元无线充电系统,其特征在于:互感估计发射子线圈、互感估计接收子线圈与无线充电发射子线圈、无线充电发射接收子线圈相间混合缠绕;两个子线圈独立工作,且属于不同的子电路。

9.根据权利要求5所述的适用于动态电动车无线充电的多元无线充电系统及控制方法,其特征为:互感估计子系统中的发射子线圈与接收子线圈间的互感大小等于无线充电系统中的发射子线圈与接收子线圈间的互感大小。

10.根据权利要求5所叙述的多输入/单输出无线充电系统,其特征在于:互感估计接收子线圈上的驱动电流的大小不超过该子线圈所能承载的最大电流;无线充电发射子线圈上的驱动电流的大小不超过该子线圈所设定的驱动电流上限。


技术总结
本发明公开了一种多输入/单输出无线充电系统及相应的波束形成控制方法及多元无线充电系统。该多输入/单输出无线充电系统由两个子系统组成:即互感估计子系统和无线充电子系统。互感估计子系统能够仅利用发射线圈上的电压值准确计算出在任意相对位置下发射线圈与接收线圈间的互感;无线充电子系统的功能是利用估计出的互感并结合本发明提出的波束形成控制方法,为移动中的电动车提供稳定的电能。为了使两个子系统能够独立工作,它们各自的工作频率不同。本发明能够在运动过程中准确快速的对收/发线圈间的互感进行计算,同时又能在不受互感估计过程干扰的情况下为负载提供功率稳定的电能。

技术研发人员:康乐;杨浩东;胡松;高珏
受保护的技术使用者:常熟理工学院
技术研发日:2020.06.10
技术公布日:2020.08.25
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