本技术涉及车辆无线充电,尤其涉及车辆无线充电的阻抗匹配系统及方法。
背景技术:
1、电动汽车无线充电方式是由电网输出的电能经过整流、高频逆变环节后传输至发射端,通过电磁场能的相互转化,电能从发射端传输至接收端,经过整流、调压电路后对电池负载进行充电。由于车辆在充电系统工作时会发生阻抗特性变化,以及车辆在泊车时会因电动汽车泊车位置偏移和底盘高度差异造成耦合机构的耦合系数改变,这会导致电动汽车在无线充电过程中电源端与负载端的阻抗不匹配,进而影响到电能传输效率和功率,从而造成能量损失和安全风险的问题。
2、上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
1、本技术的主要目的在于提供一种车辆无线充电的阻抗匹配系统及方法,旨在解决电动汽车在无线充电过程中电源端与负载端的阻抗不匹配的技术问题。
2、为实现上述目的,本技术提出一种车辆无线充电的阻抗匹配系统,所述阻抗匹配系统设置于无线充电电源端和无线充电负载端之间,所述阻抗匹配系统包括反射系数检测模块、中央处理模块、电机控制模块以及可调匹配网络模块;其中,
3、所述反射系数检测模块,用于实时检测车辆无线充电的反射系数信息;
4、所述中央处理模块,用于根据所述反射系数信息以及阻抗匹配原理确定调节数据;
5、所述电机控制模块,用于根据所述调节数据驱动电机调节所述可调匹配网络模块的电器元件,以完成车辆无线充电的阻抗匹配。
6、在一实施例中,所述反射系数检测模块包括耦合单元、幅值相位测量单元、滤波单元以及模数转换单元;
7、所述耦合单元,用于检测车辆无线充电时的电压信息,其中,所述电压信息包括入射电压和反射电压;
8、所述幅值相位测量单元,用于测量所述电压信息的幅度相位信息;
9、所述滤波单元,用于对所述幅度相位信息进行降噪处理,得到目标幅度相位信息;
10、所述模数转换单元,用于根据所述目标幅度相位信息确定反射系数信息。
11、在一实施例中,所述中央处理模块包括微控制器,所述微控制器中存储预设阻抗匹配算法;
12、所述微控制器,用于根据所述反射系数信息、所述阻抗匹配原理以及所述预设阻抗匹配算法确定调节数据。
13、在一实施例中,所述中央处理模块:还用于判断所述反射系数检测模块检测到的反射系数信息是否为预设值;
14、所述中央处理模块,还用于在所述反射系数检测模块检测到的反射系数信息为预设值时,下发停止指令至所述电机控制模块;
15、所述电机控制模块,还用于在接收到所述停止指令之后停止驱动所述可调匹配网络模块的电器元件。
16、在一实施例中,所述可调匹配网络模块包括可调电容元件以及可调电感元件,所述可调电容元件包括第一可调电容元件以及第二可调电容元件,所述第一可调电容元件与所述可调电感元件并联,所述第一可调电容元件与所述第二可调电容元件串联;所述电机控制模块包括步进式电机,所述步进式电机用于根据调节数据驱动转轴旋转,以使接触动片在所述可调电容元件和/或所述可调电感元件中移动。
17、此外,本技术还提出一种车辆无线充电的阻抗匹配方法,所述阻抗匹配方法应用于阻抗匹配系统,所述阻抗匹配系统设置于无线充电电源端和无线充电负载端之间,所述阻抗匹配系统包括反射系数检测模块、中央处理模块、电机控制模块以及可调匹配网络模块;所述阻抗匹配方法包括:
18、所述反射系数检测模块实时检测车辆无线充电的反射系数信息;
19、所述中央处理模块根据所述反射系数信息以及阻抗匹配原理确定调节数据;
20、所述电机控制模块根据所述调节数据调节所述可调匹配网络模块的电器元件,以完成车辆无线充电的阻抗匹配。
21、在一实施例中,所述反射系数检测模块包括耦合单元、幅值相位测量单元、滤波单元以及模数转换单元;
22、所述反射系数检测模块实时检测车辆无线充电的反射系数信息的步骤包括:
23、所述耦合单元检测车辆无线充电时的电压信息,其中,所述电压信息包括入射电压和反射电压;
24、所述幅值相位测量单元测量所述电压信息的幅度相位信息;
25、所述滤波单元对所述幅度相位信息进行降噪处理,得到目标幅度相位信息;
26、所述模数转换单元根据所述目标幅度相位信息确定反射系数信息。
27、在一实施例中,所述中央处理模块包括微控制器,所述微控制器中存储预设阻抗匹配算法;其中,所述中央处理模块根据所述反射系数信息确定调节数据的步骤包括:
28、所述微控制器根据所述反射系数信息、所述阻抗匹配原理以及所述预设阻抗匹配算法确定调节数据。
29、在一实施例中,所述微控制器根据所述反射系数信息、所述阻抗匹配原理以及所述预设阻抗匹配算法确定调节数据的步骤包括:
30、基于所述阻抗匹配原理,定义所述预设阻抗匹配算法的优化目标函数;
31、初始化阻抗参数后随机产生初始粒子群,其中,所述阻抗参数包括交叉概率、变异概率、温度冷却系数以及退火初始温度;
32、通过所述交叉概率选择出粒子群范围,并通过所述变异概率缩小所述粒子群范围之后,根据所述优化目标函数计算所述初始粒子群中每个粒子的适应值度;
33、根据每个粒子的适应度值更新所述初始粒子群中每个粒子的粒子位置和粒子速度,并根据更新后的粒子位置和粒子速度优化所述反射系数信息对应的阻抗值;
34、根据所述温度冷却系数以及所述退火初始温度确定新的退火初始温度,并基于新的退火初始温度重复更新粒子位置和粒子速度以优化阻抗值,直至达到预设进化次数之后,确定目标优化结果;
35、根据所述目标优化结果确定所述调节数据。
36、在一实施例中,所述电机控制模块根据所述调节数据调节所述可调匹配网络模块的电器元件,以完成车辆无线充电的阻抗匹配的步骤之后包括:
37、所述中央处理模块判断所述反射系数检测模块检测到的反射系数信息是否为预设值;
38、在所述反射系数检测模块检测到的反射系数信息为预设值时,所述中央处理模块下发停止指令至所述电机控制模块;
39、所述电机控制模块在接收到所述停止指令之后停止驱动所述可调匹配网络模块的电器元件。
40、本技术提出的一个或多个技术方案,至少具有以下技术效果:
41、本技术提出的车辆无线充电的阻抗匹配系统及方法,阻抗匹配系统设置于无线充电电源端和无线充电负载端之间,该阻抗匹配系统包括反射系数检测模块、中央处理模块、电机控制模块以及可调匹配网络模块;其中,所述反射系数检测模块,用于实时检测车辆无线充电的反射系数信息;所述中央处理模块,用于根据所述反射系数信息以及阻抗匹配原理确定调节数据;所述电机控制模块,用于根据所述调节数据驱动电机调节所述可调匹配网络模块的电器元件,以完成车辆无线充电的阻抗匹配,解决了电动汽车在无线充电过程中电源端与负载端的阻抗不匹配技术问题,相较于现有技术,本技术将阻抗匹配系统设置于负载端和电源端之间,通过阻抗匹配系统来检测出车辆无线充电时的反射系数信息,并根据反射信息以及阻抗匹配原理计算出调节数据,以使电机根据调节数据调节可调匹配网络模块的电器元件,保证车辆无线充电时负载端与电源端的阻抗匹配,提高电能传输效率和功率,减少能量损失。
1.一种车辆无线充电的阻抗匹配系统,其特征在于,所述阻抗匹配系统设置于无线充电电源端和无线充电负载端之间,所述阻抗匹配系统包括反射系数检测模块、中央处理模块、电机控制模块以及可调匹配网络模块;其中,
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述反射系数检测模块包括耦合单元、幅值相位测量单元、滤波单元以及模数转换单元;
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述中央处理模块包括微控制器,所述微控制器中存储预设阻抗匹配算法;
4.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述中央处理模块:还用于判断所述反射系数检测模块检测到的反射系数信息是否为预设值;
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述可调匹配网络模块包括可调电容元件以及可调电感元件,所述可调电容元件包括第一可调电容元件以及第二可调电容元件,所述第一可调电容元件与所述可调电感元件并联,所述第一可调电容元件与所述第二可调电容元件串联;所述电机控制模块包括步进式电机,所述步进式电机用于根据调节数据驱动转轴旋转,以使接触动片在所述可调电容元件和/或所述可调电感元件中移动。
6.一种车辆无线充电的阻抗匹配方法,其特征在于,所述阻抗匹配方法应用于如权利要求1至5中任一项所述的阻抗匹配系统,所述阻抗匹配系统设置于无线充电电源端和无线充电负载端之间,所述阻抗匹配系统包括反射系数检测模块、中央处理模块、电机控制模块以及可调匹配网络模块;所述阻抗匹配方法包括:
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述反射系数检测模块包括耦合单元、幅值相位测量单元、滤波单元以及模数转换单元;
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述中央处理模块包括微控制器,所述微控制器中存储预设阻抗匹配算法;其中,所述中央处理模块102根据所述反射系数信息以及阻抗匹配原理确定调节数据的步骤包括:
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述微控制器根据所述反射系数信息、所述阻抗匹配原理以及所述预设阻抗匹配算法确定调节数据的步骤包括:
10.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述电机控制模块根据所述调节数据调节所述可调匹配网络模块的电器元件,以完成车辆无线充电的阻抗匹配的步骤之后包括:
