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一种补偿网络的更新方法、装置及终端设备

申请号 CN202410175738.5 申请日 2024-02-07 公开(公告)号 CN117955214A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 深圳大学; 发明人 田勇; 杨凯雯; 田劲东; 李晓宇;
摘要 本 申请 公开了一种补偿网络的更新方法、装置及终端设备,通过根据补偿网络的拓扑结构,确定补偿网络的待优化参数,确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据耦合系数和充电平均效率,生成目标函数,根据目标函数,更新待优化参数,得到基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络,进而以基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络实现无线充电,能够在无线充电时考虑耦合系数变化以及充电效率的变化的影响,从而能够减少因充电 位置 偏移和/或 电池 负载发生变化而导致无线充电的输出功率降低的情况,提高了基于目标补偿网络进行无线充电的输出功率、可靠性以及 稳定性 。
权利要求

1.一种补偿网络的更新方法,其特征在于,所述方法包括:
根据所述补偿网络的拓扑结构,确定所述补偿网络的待优化参数;
确定所述补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据所述耦合系数和所述充电平均效率,生成目标函数;
根据所述目标函数,更新所述待优化参数,得到目标补偿网络。
2.如权利要求1所述的补偿网络的更新方法,其特征在于,所述根据所述补偿网络的拓扑结构,确定所述补偿网络的待优化参数,包括:
确定所述补偿网络中拓扑结构的输出特性信息;
根据所述输出特性信息,确定所述补偿网络的待优化参数。
3.如权利要求1所述的补偿网络的更新方法,其特征在于,所述确定所述补偿网络对应的耦合系数,包括:
确定所述补偿网络的偏移容忍范围;
基于所述偏移容忍范围,确定所述补偿网络中耦合线圈的自感值;
根据所述自感值,确定所述补偿网络的耦合系数。
4.如权利要求2所述的补偿网络的更新方法,其特征在于,所述输出特性信息包括系统效率,所述确定所述补偿网络的充电平均效率,包括:
确定充电阶段;
根据所述系统效率,确定所述充电阶段的平均效率;
根据所述充电阶段的持续时长确定所述充电阶段的时间权重;
基于所述平均效率以及所述时间权重,生成所述补偿网络的充电平均效率。
5.如权利要求4所述的补偿网络的更新方法,其特征在于,所述根据所述系统效率,确定所述充电阶段的平均效率,包括:
获取所述充电阶段对应的电气参数,并根据所述电气参数,确定所述充电阶段的平均功率
根据所述平均功率,确定所述充电阶段的平均负载;
根据所述平均负载和所述系统效率,确定所述充电阶段的平均效率。
6.如权利要求4所述的补偿网络的更新方法,其特征在于,所述根据所述耦合系数和所述充电平均效率,生成目标函数,包括:
确定所述耦合系数对应的耦合概率,并根据所述耦合概率,确定所述耦合系数对应的耦合权重;
根据所述充电平均效率和所述耦合权重,生成目标函数。
7.如权利要求2至6任一项所述的补偿网络的更新方法,其特征在于,所述根据所述目标函数,更新所述待优化参数,得到目标补偿网络,包括:
根据所述输出特性信息,确定所述目标函数的约束条件;
根据所述约束条件、所述目标函数以及遗传算法,生成目标参数;
基于所述目标参数更新所述待优化参数,生成目标补偿网络。
8.一种补偿网络的更新装置,其特征在于,包括:
确定模,用于根据所述补偿网络的拓扑结构,确定所述补偿网络的待优化参数;
生成模块,用于确定所述补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据所述耦合系数、所述充电平均效率以及所述待优化参数,生成目标函数;
更新模块,用于根据所述目标函数,更新所述待优化参数,得到目标补偿网络。
9.一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。

说明书全文

一种补偿网络的更新方法、装置及终端设备

技术领域

[0001] 本申请属于无线充电技术领域,尤其涉及一种补偿网络的更新方法、装置及终端设备。

背景技术

[0002] 现如今,电动汽车普遍采用的充电方式是有线充电,即采用充电桩进行充电,而有线充电存在线路老化而导致导线裸露的问题,存在漏电的安全隐患,由此提出无线充电的充电方式以减少漏电的安全隐患。
[0003] 通常地,无线充电系统中可采用谐振耦合原理实现电能传输,具体的,可通过谐振补偿网络实现无线充电,谐振补偿网络可为采用谐振耦合原理的补偿网络。而谐振补偿网络的拓扑结构中包含各种参数,不同的参数配置会影响无线充电系统的输出功率。因此,为提高无线充电系统的输出功率,需对补偿网络中的参数进行优化设计。
[0004] 目前,补偿网络的参数大多数是基于无线充电系统的系统特性进行分析优化的。然而,电动汽车在无线充电时,难免会出现充电位置偏移的情况,使得无线充电系统无法完全准确耦合,从而降低无线充电系统的输出功率和可靠性;以及,电动汽车在无线充电时会引起动电池的负载发生变化,从而影响了无线充电系统的输出功率和/或效率,降低了无线充电系统的稳定性。即基于无线充电系统的系统特性优化无线充电系统中补偿网络的参数,会存在无线充电系统的输出功率较低、可靠性低以及稳定性较低的问题。
发明内容
[0005] 本申请实施例提供一种补偿网络的更新方法、装置及终端设备,旨在解决现有的基于无线充电系统的系统特性优化无线充电系统中补偿网络的参数,会存在无线充电系统的输出功率较低、可靠性低以及稳定性较低的问题。
[0006] 第一方面,本申请实施例提供一种补偿网络的更新方法,包括:
[0007] 根据所述补偿网络的拓扑结构,确定所述补偿网络的待优化参数;
[0008] 确定所述补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据所述耦合系数和所述充电平均效率,生成目标函数;
[0009] 根据所述目标函数,更新所述待优化参数,得到目标补偿网络。
[0010] 在上述第一方面的一种可能实现方式中,所述根据所述补偿网络的拓扑结构,确定所述补偿网络的待优化参数,包括:
[0011] 确定所述补偿网络中拓扑结构的输出特性信息;
[0012] 根据所述输出特性信息,确定所述补偿网络的待优化参数。
[0013] 在上述第一方面的一种可能实现方式中,所述确定所述补偿网络对应的耦合系数,包括:
[0014] 确定所述补偿网络的偏移容忍范围;
[0015] 基于所述偏移容忍范围,确定所述补偿网络中耦合线圈的自感值;
[0016] 根据所述自感值,确定所述补偿网络的耦合系数。
[0017] 在上述第一方面的一种可能实现方式中,所述输出特性信息包括系统效率,所述确定所述补偿网络的充电平均效率,包括:
[0018] 确定充电阶段;
[0019] 根据所述系统效率,确定所述充电阶段的平均效率;
[0020] 根据所述充电阶段的持续时长确定所述充电阶段的时间权重;
[0021] 基于所述平均效率以及所述时间权重,生成所述补偿网络的充电平均效率。
[0022] 在上述第一方面的一种可能实现方式中,所述根据所述系统效率,确定所述充电阶段的平均效率,包括:
[0023] 获取所述充电阶段对应的电气参数,并根据所述电气参数,确定所述充电阶段的平均功率
[0024] 根据所述平均功率,确定所述充电阶段的平均负载;
[0025] 根据所述平均负载和所述系统效率,确定所述充电阶段的平均效率。
[0026] 在上述第一方面的一种可能实现方式中,所述根据所述耦合系数和所述充电平均效率,生成目标函数,包括:
[0027] 确定所述耦合系数对应的耦合概率,并根据所述耦合概率,确定所述耦合系数对应的耦合权重;
[0028] 根据所述充电平均效率和所述耦合权重,生成目标函数。
[0029] 在上述第一方面的一种可能实现方式中,所述根据所述目标函数,更新所述待优化参数,得到目标补偿网络,包括:
[0030] 根据所述输出特性信息,确定所述目标函数的约束条件;
[0031] 根据所述约束条件、所述目标函数以及遗传算法,生成目标参数;
[0032] 基于所述目标参数更新所述待优化参数,生成目标补偿网络。
[0033] 第二方面,本申请实施例提供的一种补偿网络的更新装置,包括:
[0034] 确定模,用于根据所述补偿网络的拓扑结构,确定所述补偿网络的待优化参数;
[0035] 生成模块,用于确定所述补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据所述耦合系数、所述充电平均效率以及所述待优化参数,生成目标函数;
[0036] 更新模块,用于根据所述目标函数,更新所述待优化参数,得到目标补偿网络。
[0037] 第三方面,本申请实施例提供一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面提供的所述补偿网络的更新方法。
[0038] 第四方面,本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面提供的所述补偿网络的更新方法。
[0039] 可以理解的是,上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述,在此不再赘述。
[0040] 本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是:
[0041] 在本发明实施例中,通过根据补偿网络的拓扑结构,确定补偿网络的待优化参数,并确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率,进而根据耦合系数和充电平均效率,生成目标函数,并根据目标函数,更新待优化参数,得到基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络,进而通过目标补偿网络实现无线充电,能够减少因充电位置偏移和/或动力电池的负载发生变化的情况而导致无线充电的输出功率降低的影响,提高了基于目标补偿网络进行无线充电的输出功率、可靠性以及稳定性。附图说明
[0042] 图1是本申请一实施例提供的一种补偿网络的更新方法的步骤流程图
[0043] 图2是本申请一实施例提供的一种双边LCC型复合结构的结构示意图;
[0044] 图3是本申请一实施例提供的另一种补偿网络的更新方法的步骤流程图;
[0045] 图4是本申请一实施例提供的一种无线充电的充电曲线示意图;
[0046] 图5是本申请一实施例提供的一种基于遗传算法的目标参数确定的流程示意图;
[0047] 图6是本申请一实施例提供的一种补偿网络的更新方法的流程图;
[0048] 图7是本申请一实施例提供的一种补偿网络的更新装置的结构示意图;
[0049] 图8是本申请一实施例提供的一种终端设备的结构框图

具体实施方式

[0050] 为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
[0051] 目前,用于电动汽车进行无线充电的无线充电系统可采用谐振耦合原理实现电能传输,具体的,可通过原边线圈和副边线圈进行耦合产生感应电流,进而实现电能传输。而原边线圈和副边线圈之间的耦合关系为松耦合关系,存在漏感漏磁的情况,进而导致无线充电系统的无功功率较高,使得无线充电系统的电能损耗较高,降低了无线充电系统的输出功率。
[0052] 因此,无线充电系统中可通过引入补偿网络与原边线圈、副边线圈发生谐振,改变无线充电系统的输入输出特性,从而对无线充电系统中无功功率进行补偿,以降低无功功率,减少无线充电系统的电能损耗,提高无线充电系统的输出功率。
[0053] 具体的,补偿网络可以为由电容、线圈、电阻电子元件组成的电路,而由不同的方式组成的电路可以对应不同的拓扑结构,即不同的补偿网络可以对应不同的拓扑结构。
[0054] 通常地,拓扑结构可以包括原边串联副边串联结构、双边LCC型复合结构等,而拓扑结构对应的电路模型中可以包含拓扑结构中的各种电子元件的电气参数,如线圈的自感值、电阻的阻值、电容的电容值等,不同的参数配置会影响无线充电系统的输出功率。因此,为提高无线充电系统的输出功率,需对补偿网络中的参数进行优化设计。
[0055] 目前,补偿网络的参数大多数是基于无线充电系统的系统特性进行分析优化的。然而,电动汽车在无线充电时,难免会出现充电位置偏移的情况,使得无线充电系统无法完全准确耦合,从而降低无线充电系统的输出功率和可靠性;以及,电动汽车在无线充电时会引起动力电池的负载发生变化,从而影响了无线充电系统的输出功率,降低了无线充电系统的稳定性。即基于无线充电系统的系统特性优化无线充电系统中补偿网络的参数,会存在无线充电系统的输出功率较低、可靠性低以及稳定性较低的问题。
[0056] 基于此,本申请实施例提供了一种补偿网络的更新方法,通过根据补偿网络的拓扑结构,确定补偿网络的待优化参数,确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据耦合系数和充电平均效率,生成目标函数,根据目标函数,更新待优化参数,得到基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络,而充电位置的偏移会影响耦合系数,以及动力电池的负载变化也会影响充电平均效率,进而以基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络实现无线充电,能够在无线充电时考虑耦合系数变化以及充电效率的变化的影响,从而能够减少因充电位置偏移和/或电池负载发生变化而导致无线充电的输出功率降低的情况,提高了基于目标补偿网络进行无线充电的输出功率、可靠性以及稳定性。
[0057] 参见图1,图1示出了本发明一实施例提供的一种补偿网络的更新方法的步骤流程图,具体可以包括如下步骤:
[0058] 步骤101,根据补偿网络的拓扑结构,确定补偿网络的待优化参数。
[0059] 其中,补偿网络可以用于对无线充电系统中无功功率进行补偿,补偿网络可以包括电容、线圈、电阻等电子元件,拓扑结构可以为补偿电路的电路结构,待优化参数可以为补偿网络的所有参数中需要优化的参数,补偿网络的参数可以为补偿网络中各元件的电气参数。无线充电系统可以用于电动汽车进行无线充电。
[0060] 在实际应用中,为提高无线充电系统的输出功率,需对补偿网络中的参数进行优化设计,进而可以响应对补偿网络进行优化设计的需求,确定补偿网络的拓扑结构,并确定补偿网络的待优化参数。
[0061] 在具体实施中,可以在需要对补偿网络进行优化设计时,从无线充电系统中获取补偿网络的电路原理图,进而可以从补偿网络的电路原理图中提取补偿网络的拓扑结构,也可以检测补偿网络中所有电子元件的位置信息以及确定每个电子元件之间的连接关系信息,进而可以基于每个电子元件的位置信息以及每个电子元件之间的连接关系信息,确定补偿网络的拓扑结构。
[0062] 在本申请一实施例中,步骤101可以包括步骤1011至步骤1012:
[0063] 步骤1011,确定补偿网络中拓扑结构的输出特性信息。
[0064] 其中,输出特性信息可以为补偿网络在正常工作时的输出规律,输出规律可以为正常工作时补偿网络对应的拓扑结构中每个电子元件的输出信息的规律,输出特性信息包括系统效率、谐振条件、输出功率等,系统效率可以为输出功率与无线充电系统中的最大功率之间的比值,输出功率可以为无线充电系统实际传输电能的功率,也即是有用功率。正常工作可以为补偿网络在进行工作时电气参数在处于额定范围内的工作情况。
[0065] 在需要对补偿网络进行优化设计时,可以确定补偿网络的拓扑结构,进而可以确定拓扑结构中每个电子元件的位置信息以及每个电子元件之间的连接关系信息,可以基于每个电子元件的位置信息以及每个电子元件之间的连接关系信息,确定每个电子元件之间针对输出信息的规律,根据每个电子元件之间针对输出信息的规律,确定拓扑结构的输出特性信息。
[0066] 作为一示例,补偿网络的拓扑结构可以为双边LCC型复合结构,参见图2,图2示出了本发明一实施例提供的一种双边LCC型复合结构的结构示意图。如图2所示,双边LCC型复合结构可以分为原边电路与副边电路,原边电路可以包括原边输入电压Uin、原边串联补偿电感L1、原边并联补偿电容C1、原边串联补偿电容Cp、原边线圈自感Lp、原边负载电阻Rp,副边电路可以包括副边输出电压U0、副边串联补偿电感L2、副边并联补偿电容C2、原边串联补偿电容Cs、原边线圈自感Ls、原边负载电阻Rs,M可以表示为原边线圈、副边线圈之间的互感,即原边线圈自感Lp与副边线圈自感Ls之间的互感,R0可以表示为副边电路的等效负载。
[0067] 在拓扑结构为双边LCC型复合结构时,可以确定原边电路中每个电子元件的位置信息以及每个电子元件之间的连接关系信息,以及副边电路中每个电子元件的位置信息以及每个电子元件之间的连接关系信息,进而可以基于每个电子元件的位置信息以及每个电子元件之间的连接关系信息,确定双边LCC型复合结构的谐振条件、输出功率、系统效率等输出特性信息。
[0068] 具体的,双边LCC型复合结构的谐振条件可以通过以下公式表示:
[0069]
[0070] 其中,ω为无线充电系统工作的频率
[0071] 双边LCC型复合结构的输出功率可以通过以下公式表示:
[0072]
[0073] 其中,Pout表示双边LCC型复合结构的输出功率,k为原边线圈、副边线圈之间的耦合系数。
[0074] 双边LCC型复合结构的系统效率可以通过以下公式表示:
[0075]
[0076] 其中,η为基于双边LCC型复合结构的系统效率。
[0077] 需要理解,上述公式为双边LCC型复合结构中每个电子元件的位置信息以及每个电子元件之间的连接关系信息所确定的输出特性信息,而对于不同的拓扑结构,则可以基于每个拓扑结构中电子元件的位置信息和连接关系信息,确定每个拓扑结构对应的输出特性信息。
[0078] 步骤1012,根据输出特性信息,确定补偿网络的待优化参数。
[0079] 在确定输出特性信息后,可以基于输出特性信息对电子元件的参数进行推导,确定待优化参数。
[0080] 在实际应用中,补偿网络的所有参数中需要优化的参数可以为一个或多个,当补偿网络中需要优化的参数只有一个时,则仅需确定该参数的最优解即可完成对补偿网络的优化更新,而当补偿网络中需要优化多个参数时,则需要分别确定每个参数的最优解才能完成对补偿网络的优化更新,优化效率低下。
[0081] 基于此,当补偿网络中需要优化多个参数时,可以基于输出特性信息对电子元件的参数进行推导,从需要优化的所有参数中确定目标优化参数。
[0082] 具体的,当补偿网络中需要优化的参数只有一个时,待优化参数可以为补偿网络中需要优化的参数,当补偿网络中需要优化多个参数时,待优化参数可以为补偿网络中需要优化的所有参数中的目标优化参数,目标优化参数可以用于推导出补偿网络中需要优化的所有参数,目标优化参数可以为推导出补偿网络中需要优化的所有参数所需的参数。
[0083] 例如,在补偿网络的拓扑结构为双边LCC型复合结构,且补偿网络中需要优化的参数包括C1、C2、Cp、Cs、L1、L2时,可以基于谐振条件对电子元件的参数进行推导,从需要优化的所有参数中确定目标优化参数为a和b,其中,a=L1/Lp,b=L2/Ls,而Lp、Ls可以通过线圈的规格确定,则可以在更新优化目标优化参数a与b之后,基于优化后的目标优化参数a与b确定L1、L2,并通过谐振条件推导出C1、C2、Cp、Cs。
[0084] 需要理解,上述推导为基于双边LCC型复合结构的输出特性信息进行的,而对于不同的拓扑结构,则可以基于每个拓扑结构的输出特性信息,确定每个拓扑结构对应的待优化参数,进而通过待优化参数推导出每个拓扑结构中所有需要优化的参数。
[0085] 步骤102,确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据耦合系数和充电平均效率,生成目标函数。
[0086] 其中,耦合系数可以用于表示线圈之间的耦合程度,即原边线圈、副边线圈之间的耦合程度,耦合程度可以为耦合的松紧程度。充电平均效率可以为基于补偿网络对电动汽车进行无线充电的平均效率,不同的补偿网络可以对应不同的平均效率。目标函数可以用于输出待优化参数的最优解。
[0087] 在确定待优化参数后,可以确定补偿网络中原边线圈、副边线圈在不同的偏移程度所对应的耦合系数,进而可以确定补偿网络在不同的偏移程度所对应的耦合系数的变化范围,可以将耦合系数的变化范围划分成至少一个耦合状态。
[0088] 具体的,耦合状态可以与无线充电系统的输出功率相对应,参考输出功率的公式可知,当偏离程度越小,耦合系数k就越大,无线充电系统的输出功率Pout就越高,则可以依据不同的偏离程度所对应的耦合系数确定至少一个耦合状态,以采用耦合状态来推导出无线充电系统的输出功率。
[0089] 在实际应用中,由于电动汽车在无线充电时,会出现充电位置偏移的情况,使得无线充电系统中原边线圈、副边线圈发生偏移,进而无法完全准确耦合,降低无线充电系统的输出功率和可靠性。基于此,可以对于不同的补偿网络,确定该补偿网络中原边线圈、副边线圈在不同的偏移程度时的耦合系数,以及确定耦合系数的变化范围,进而可以将耦合系数的变化范围划分成至少一个耦合状态。
[0090] 作为一示例,可以预先定义耦合状态的耦合状态种类,且不同的补偿网络可以对应不同的耦合状态种类,进而可以在确定耦合系数的变化范围后,确定对应的耦合状态种类,并将耦合系数的变化范围按耦合状态种类平均划分成至少一个耦合状态。
[0091] 例如,耦合状态种类可以为三种,具体包括低耦合状态、中耦合状态、高耦合状态,则可以按照耦合系数的大小对耦合系数进行从大到小的排序,进而可以按照耦合系数的排序将耦合系数平均划分成三个范围区间,其中,高耦合状态可以为三个范围区间中包含最大的耦合系数的范围区间,低耦合状态可以为三个范围区间中包含最小的耦合系数的范围区间,中耦合状态可以为三个范围区间中除包含最大的耦合系数的范围区间以及除包含最小的耦合系数的范围区间之外的范围区间。
[0092] 具体的,高耦合状态可以表示无线充电系统的输出功率较高,以此类推。
[0093] 在确定待优化参数后,还可以获取基于补偿网络对电动汽车进行无线充电时电动汽车中动力电池的负载情况,进而可以根据电动汽车在无线充电时动力电池的负载情况确定基于该补偿网络进行无线充电的充电平均效率。
[0094] 在得到补偿网络的耦合系数以及充电平均效率后,可以根据补偿网络的耦合系数以及充电平均效率,构造目标函数。
[0095] 在本申请一实施例中,步骤102中确定补偿网络对应的耦合系数可以包括步骤1021至步骤1023:
[0096] 步骤1021,确定补偿网络的偏移容忍范围。
[0097] 其中,偏移容忍范围可以为补偿网络中原边线圈、副边线圈之间的最大偏移范围,偏移容忍范围可以包括位置偏移范围、角度偏移范围,位置偏移范围可以包括横坐标偏移距离范围、纵坐标偏移距离范围。
[0098] 在确定待优化参数后,可以基于电动汽车的无线充电标准,确定补偿网络中原边线圈、副边线圈之间最大的位置偏移范围以及最大的角度偏移范围。
[0099] 具体的,无线充电标准可以为《SAE J2954TM轻型PHEV/EV无线电力传输与定位方法标准推荐性操作规程》。
[0100] 在实际应用中,可以从无线充电标准中偏移容忍范围确定横坐标偏移距离范围为‑7.5厘米~7.5厘米、纵坐标偏移距离范围为‑10厘米~10厘米、角度偏移范围为6°。
[0101] 步骤1022,基于偏移容忍范围,确定补偿网络中耦合线圈的自感值。
[0102] 其中,耦合线圈可以为补偿网络中的线圈,如原边电路中的线圈、副边电路中的线圈。
[0103] 在得到偏移容忍范围后,可以确定耦合线圈在偏移容忍范围内的自感值。
[0104] 在实际应用中,由于偏移容忍范围中可以包括位置偏移范围、角度偏移范围,进而可以确定由不同位置偏移和/或角度偏移组成的偏移组合,并通过数据仿真或实验或理论计算等方法确定耦合线圈在不同偏移组合的自感值。
[0105] 例如,横坐标偏移距离范围为‑7.5厘米~7.5厘米、纵坐标偏移距离范围为‑10厘米~10厘米、角度偏移范围为6°,则可以确定处于横坐标偏移距离范围内的横坐标位置偏移为‑2厘米,处于纵坐标偏移距离范围内的纵坐标位置偏移为0厘米,处于角度偏移范围内的角度偏移为1°,则可以确定由位置偏移和角度偏移组成的偏移组合为横坐标位置偏移‑2厘米、纵坐标位置偏移0厘米、角度偏移1°。
[0106] 步骤1023,根据自感值,确定补偿网络的耦合系数。
[0107] 在得到耦合线圈处于偏移容忍范围内的自感值后,可以确定与耦合线圈处于偏移容忍范围内的自感值相对应的耦合系数。
[0108] 步骤103,根据目标函数,更新待优化参数,得到目标补偿网络。
[0109] 在得到目标函数后,可以对目标函数进行优化计算,得到目标函数的最优解,并基于目标函数的最优解推导出与待优化参数对应的参数最优解,进而可以基于参数最优解更新补偿网络中的待优化参数,得到目标补偿网络。
[0110] 在本发明实施例中,通过根据补偿网络的拓扑结构,确定补偿网络的待优化参数,确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据耦合系数和充电平均效率,生成目标函数,根据目标函数,更新待优化参数,得到基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络,而充电位置的偏移会影响耦合系数,以及动力电池的负载变化也会影响充电平均效率,进而以基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络实现无线充电,能够在无线充电时考虑耦合系数变化以及充电效率的变化的影响,从而能够减少因充电位置偏移和/或电池负载发生变化而导致无线充电的输出功率降低的情况,提高了基于目标补偿网络进行无线充电的输出功率、可靠性以及稳定性。
[0111] 参见图3,图3示出了本发明一实施例提供的另一种补偿网络的更新方法的步骤流程图,具体可以包括如下步骤:
[0112] 步骤301,确定补偿网络中拓扑结构的输出特性信息。
[0113] 步骤302,根据输出特性信息,确定补偿网络的待优化参数。
[0114] 步骤303,确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率。
[0115] 步骤301至步骤303的相关说明请参见步骤101至步骤102,以及步骤1021至步骤1023的说明,不重复赘述。
[0116] 在本申请一实施例中,步骤303中确定补偿网络的充电平均效率可以包括步骤3031至步骤3034:
[0117] 步骤3031,确定充电阶段。
[0118] 其中,充电阶段可以为动力电池在执行无线充电时所涉及的阶段,一般地,充电阶段可以包括涓流充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段,充电阶段可以与动力电池相关,动力电池可以包括磷酸锂电池、三元聚合物锂电池等不同电池型号的动力电池。
[0119] 具体的,充电阶段可参考图4,图4示出了本发明一实施例提供的一种无线充电的充电曲线示意图。如图4所示,A可以表示涓流充电阶段,B可以表示为恒流充电阶段,C可以表示为恒压充电阶段,a可以表示为无线充电时的电流曲线,b可以表示为无线充电时的电压曲线,电流曲线在任意时刻时的斜率可以表示为电流的变化率,同理,电压曲线在任意时刻时的斜率可以表示为电压的变化率。t可以为时间,其中,t1可以表示涓流充电阶段的持续时长,t2可以表示为恒流充电阶段的持续时长,t3可以表示为恒压充电阶段的持续时长。
[0120] 需要理解,不同电池型号的动力电池在进行无线充电时会涉及到不同的电气参数,如持续时长、充电电流、充电电压、电流的变化率、电压的变化率等参数,则说明对不同的动力电池执行无线充电时可以对应不同的充电阶段,如磷酸铁锂电池对应的涓流充电阶段的持续时长可以与三元锂电池对应的涓流充电阶段的持续时长不同,如此类推。
[0121] 在实际应用中,可以预先记录并存储各种电池型号的动力电池在执行无线充电时每个充电阶段的电气参数,进而可以在确定当前无线充电系统中的补偿网络后,从预先记录的所有动力电池对应的充电阶段中,确定目标充电阶段。
[0122] 具体的,目标充电阶段可以为用户指定的,也可以是默认设定的。
[0123] 步骤3032,根据系统效率,确定充电阶段的平均效率。
[0124] 在确定充电阶段后,可以对充电阶段进行积分运算,得到充电阶段的平均功率,并基于充电阶段的平均功率和系统效率,确定充电阶段的平均效率。
[0125] 具体的,充电阶段的平均功率可以为执行无线充电时该充电阶段对应的输出功率的平均值。
[0126] 在本申请一实施例中,步骤3032可以采用以下方式实现:
[0127] 获取充电阶段对应的电气参数,并根据电气参数,确定充电阶段的平均功率,根据平均功率,确定充电阶段的平均负载,根据平均负载和系统效率,确定充电阶段的平均效率。
[0128] 其中,电气参数可以包括持续时长、充电电流、充电电压、电流的变化率、电压的变化率等参数,平均负载可以为执行无线充电时充电阶段的负载的平均值。
[0129] 在确定充电阶段后,可以对充电阶段中的电流、电压进行积分运算,得到充电阶段的平均功率。
[0130] 在实际应用中,充电阶段可以包括涓流充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段,进而可以分别对涓流充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段中的电流和电压进行积分运算,得到涓流充电阶段、恒流充电阶段以及恒压充电阶段的平均功率。
[0131] 具体的,可以采用以下公式进行积分运算:
[0132]
[0133] 其中, 可以为充电阶段的平均功率,I可以为充电阶段中的电流,U可以为充电阶段中的电压。
[0134] 在得到充电阶段中每个阶段的平均功率后,即在得到涓流充电阶段、恒流充电阶段以及恒压充电阶段的平均功率后,可以根据每个阶段的平均功率,相应确定每个阶段的平均负载Ri(i=1,2,3),进而可以基于系统效率以及每个阶段的平均负载,确定每个阶段的平均效率。
[0135] 在实际应用中,可以依次将每个阶段的平均负载代入到系统效率的公式中,进而可以得到每个阶段的平均效率。
[0136] 步骤3033,根据充电阶段的持续时长确定充电阶段的时间权重。
[0137] 其中,时间权重可以为充电阶段的持续时长与充电总时长的占比。
[0138] 在确定充电阶段后,可以基于每个阶段的持续时长与充电总时长的占比,确定每个阶段对应的时间权重。
[0139] 具体的,充电总时长可以为无线充电系统在执行无线充电的总时长。
[0140] 步骤3034,基于平均效率以及时间权重,生成补偿网络的充电平均效率。
[0141] 在得到每个阶段的平均效率以及每个阶段对应的时间权重后,可以基于每个阶段对应的时间权重对每个阶段的平均效率进行相应的加权并求和,得到补偿网络的充电平均效率。
[0142] 具体的,可以采用以下公式对每个阶段的平均效率进行相应的加权并求和:
[0143]
[0144] 其中,为补偿网络的充电平均效率, 为涓流充电阶段的时间权重, 为恒流充电阶段的时间权重, 为恒压充电阶段的时间权重,eA为涓流充电阶段的平均效率,eB为恒流充电阶段的平均效率,eC为恒压充电阶段的平均效率。
[0145] 步骤304,确定耦合系数对应的耦合概率,并根据耦合概率,确定耦合系数对应的耦合权重。
[0146] 其中,耦合概率可以为耦合系数对应的偏移程度在实际充电时的发生概率。
[0147] 在得到耦合系数和充电平均效率后,可以确定耦合系数序列中每个耦合系数对应的偏移程度在实际充电时的发生概率。
[0148] 在实际应用中,可以预先获取各种汽车在泊车时的泊车位姿,并确定各种汽车在泊车时泊车位姿与期望泊车位姿之间的偏移程度,如位置偏移程度、角度偏移程度,可以统计每个偏移程度的发生概率,则无线充电系统在进行补偿网络的优化更新时,可以将期望泊车位姿视作为期望充电位姿,进而可以确定每个偏移程度的发生概率即为每个耦合系数对应的偏移程度在实际充电时的发生概率。
[0149] 在确定耦合概率后,可以根据耦合概率,确定耦合系数对应的耦合权重。
[0150] 具体的,耦合权重可以与耦合概率正相关,即耦合概率越大,耦合权重越大,在一实施例中,耦合权重与耦合概率正相关的系数可以为1,即耦合概率的值可以与耦合权重的值相同。
[0151] 作为一示例,在得到耦合系数和充电平均效率后,由于耦合系数的变化范围可以划分成至少一个耦合状态,如低耦合状态、中耦合状态、高耦合状态,则可以基于所有耦合状态生成耦合系数序列,如耦合系数序列Kn={k1,k2,k3},k1可以为低耦合状态,k2可以为中耦合状态,k3可以为高耦合状态,进而可以确定每个耦合状态中所有耦合系数对应的耦合概率的平均值,即为平均耦合概率,可以基于每个耦合状态对应的平均耦合概率,确定每个耦合状态对应的耦合权重,并基于每个耦合状态对应的耦合权重,生成耦合权重序列λki={λk1,λk2,λk3}。
[0152] 步骤305,根据充电平均效率和耦合权重,生成目标函数。
[0153] 在得到耦合权重后,可以将充电平均效率与耦合权重进行相应求和,得到目标函数。
[0154] 具体的,可以采用以下公式对充电平均效率与耦合权重进行求和:
[0155]
[0156] 其中, 为当耦合系数为ki时的充电平均效率,i={1,2,3}。
[0157] 在此公式中,由于待优化参数是变量,则系统效率的值是不确定的,充电平均效率的值也是不确定的,进而需要通过优化目标函数来确定待优化参数,且由于充电平均效率表示无线充电系统执行无线充电的效率,而无线充电系统执行无线充电的效率越高,表明无线充电的输出功率就越高,能够解决因充电位置偏移和/或动力电池的负载发生变化的情况而导致无线充电的输出功率降低的问题,进而可以对该公式求最大值,即目标函数为:
[0158]
[0159] 步骤306,根据输出特性信息,确定目标函数的约束条件。
[0160] 其中,约束条件可以用于在优化目标函数时约束个体的生成,个体可以为用于确定目标函数的最优解。
[0161] 在得到目标函数后,可以根据谐振工作频率、无线充电系统的输出功率范围以及无线充电系统中元器件的性能,确定目标函数的约束条件。
[0162] 步骤307,根据约束条件、目标函数以及遗传算法,生成目标参数。
[0163] 其中,遗传算法可以用于确定目标函数的最优解,即为目标参数,目标参数可以用于更新补偿网络。
[0164] 在得到目标函数的约束条件后,可以初始化待优化参数,将待优化参数进行编码,得到待优化参数对应的二进制整数,并基于约束条件生成初始种群,即基于约束条件生成待优化参数的至少一个个体。
[0165] 在实际应用中,可以基于约束条件确定待优化参数的取值范围,进而可以在取值范围进行随机取值,得到至少一个个体,并将所有个体合并到一个集合中,得到初始种群。
[0166] 作为一示例,待优化参数a的取值范围可以为[0,1],待优化参数b的取值范围可以为[0,1],则可以在待优化参数a的取值范围中随机选取数值0.57,以及选取待优化参数b的取值范围中的数值0.86,并将数值0.57以及数值0.86进行二进制转化,得到个体1,以此类推,可以得到一个或多个个体,且每个个体的取值均不相同,进而可以将所有个体合并到一个集合中,得到初始种群。
[0167] 具体的,初始种群中的个体可以为待优化参数的取值范围中数值的随机组合,且基于约束条件生成的个体的数量受初始种群的大小控制,如初始种群的大小可以为10个,则所生成的个体数量可以为10个,以此类推。
[0168] 在得到初始种群后,可以采用遗传算法对初始种群进行计算,确定目标函数的最优解,即为目标参数。
[0169] 在实际应用中,可以采用遗传算法定义初始种群的适应度函数,以及定义当前的迭代次数为1,并采用适应度函数计算初始种群中每个个体的适应度,进而可以从所有个体中选取适应度大于预设适应度阈值的目标个体,可以对所有目标个体进行复制、交叉、变异等操作,得到更新后的目标个体,并将所有目标个体进行合并,得到目标种群,可以判断当前的迭代次数是否大于预设的迭代次数阈值,进而可以在当前的迭代次数小于迭代次数阈值时,进行下一次迭代计算,即以目标种群为初始种群,重复执行采用适应度函数计算初始种群中每个个体的适应度以得到目标种群的操作,并对迭代次数进行累加,直至当前的迭代次数大于迭代次数阈值时,输出目标种群中目标个体,并对目标个体进行解码,得到目标参数。
[0170] 参见图5,图5示出了本发明一实施例提供的一种基于遗传算法的目标参数确定的流程示意图,具体可以包括如下步骤:
[0171] S1、流程开始;
[0172] S2、初始化待优化参数a和待优化参数b;
[0173] S3、基于约束条件生成初始种群;
[0174] S4、采用适应度函数计算初始种群中每个个体的适应度;
[0175] S5、从所有个体中选取适应度大于预设适应度阈值的目标个体;
[0176] S6、对目标个体进行复制、交叉、变异,得到目标种群;
[0177] S7、迭代次数是否大于预设的迭代次数阈值,在迭代次数小于迭代次数阈值时,执行步骤7,在迭代次数大于迭代次数阈值时,执行步骤8;
[0178] S8、迭代次数加一,并重复依次执行步骤4至步骤6;
[0179] S9、对目标种群中目标个体进行解码,得到目标参数;
[0180] S10、结束流程。
[0181] 步骤308,基于目标参数更新待优化参数,生成目标补偿网络。
[0182] 在得到目标参数后,可以采用目标参数更新补偿网络中的待优化参数,得到目标补偿网络。
[0183] 在本发明实施例中,通过确定补偿网络中拓扑结构的输出特性信息,根据输出特性信息,确定补偿网络的待优化参数,确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率,确定耦合系数对应的耦合概率,并根据耦合概率,确定耦合系数对应的耦合权重,根据充电平均效率和耦合权重,生成目标函数,根据输出特性信息,确定目标函数的约束条件,根据约束条件、目标函数以及遗传算法,生成目标参数,基于目标参数更新待优化参数,生成目标补偿网络,得到基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络,而充电位置的偏移会影响耦合系数,以及动力电池的负载变化也会影响充电平均效率,进而通过目标补偿网络实现无线充电,能够在无线充电时考虑耦合系数变化以及充电效率的变化的影响,从而能够减少因充电位置偏移和/或动力电池的负载发生变化而导致无线充电的输出功率降低的情况,提高了基于目标补偿网络进行无线充电的输出功率、可靠性以及稳定性。
[0184] 参照图6,图6示出了本发明一实施例提供的一种补偿网络的更新方法的流程图,具体可以包括如下步骤:
[0185] 步骤1、流程开始;
[0186] 步骤2、根据补偿网络确定对应的待优化参数;
[0187] 步骤3、对补偿网络中原边线圈、副边线圈进行仿真,确定原边线圈、副边线圈在偏移容忍范围内的耦合系数;
[0188] 步骤4、确定补偿网络的充电平均效率;
[0189] 步骤5、根据充电平均效率和耦合系数,生成目标函数;
[0190] 步骤5、采用遗传算法确定目标函数的最优解,即目标参数;
[0191] 步骤6、采用目标参数更新补偿网络中的待优化参数,得到目标补偿网络;
[0192] 步骤7、结束流程。
[0193] 在本发明实施例中,通过根据补偿网络的拓扑结构,确定补偿网络的待优化参数,确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据耦合系数和充电平均效率,生成目标函数,根据目标函数,更新待优化参数,得到基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络,而充电位置的偏移会影响耦合系数,以及动力电池的负载变化也会影响充电平均效率,进而以基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络实现无线充电,能够在无线充电时考虑耦合系数变化以及充电效率的变化的影响,从而能够减少因充电位置偏移和/或电池负载发生变化而导致无线充电的输出功率降低的情况,提高了基于目标补偿网络进行无线充电的输出功率、可靠性以及稳定性。
[0194] 参照图7,图7示出了本发明一实施例提供的一种补偿网络的更新装置的结构示意图,具体可以包括如下模块:
[0195] 确定模块701,用于根据补偿网络的拓扑结构,确定补偿网络的待优化参数;
[0196] 生成模块702,用于确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据耦合系数、充电平均效率以及待优化参数,生成目标函数;
[0197] 更新模块703,用于根据目标函数,更新待优化参数,得到目标补偿网络。
[0198] 在一种实现方式中,上述确定模块701可以用于:
[0199] 确定补偿网络中拓扑结构的输出特性信息;
[0200] 根据输出特性信息,确定补偿网络的待优化参数。
[0201] 在一种实现方式中,上述生成模块702可以用于:
[0202] 确定补偿网络的偏移容忍范围;
[0203] 基于偏移容忍范围,确定补偿网络中耦合线圈的自感值;
[0204] 根据自感值,确定补偿网络的耦合系数。
[0205] 在一种实现方式中,输出特性信息包括系统效率,上述生成模块702可以用于:
[0206] 确定充电阶段;
[0207] 根据系统效率,确定充电阶段的平均效率;
[0208] 根据充电阶段的持续时长确定充电阶段的时间权重;
[0209] 基于平均效率以及时间权重,生成补偿网络的充电平均效率。
[0210] 在一种实现方式中,上述生成模块702可以用于:
[0211] 获取充电阶段对应的电气参数,并根据电气参数,确定充电阶段的平均功率;
[0212] 根据平均功率,确定充电阶段的平均负载;
[0213] 根据平均负载和系统效率,确定充电阶段的平均效率。
[0214] 在一种实现方式中,上述生成模块702可以用于:
[0215] 确定耦合系数对应的耦合概率,并根据耦合概率,确定耦合系数对应的耦合权重;
[0216] 根据充电平均效率和耦合权重,生成目标函数。
[0217] 在一种实现方式中,上述更新模块703可以用于:
[0218] 根据输出特性信息,确定目标函数的约束条件;
[0219] 根据约束条件、目标函数以及遗传算法,生成目标参数;
[0220] 基于目标参数更新待优化参数,生成目标补偿网络。
[0221] 在本发明实施例中,通过根据补偿网络的拓扑结构,确定补偿网络的待优化参数,确定补偿网络的耦合系数和充电平均效率,并根据耦合系数和充电平均效率,生成目标函数,根据目标函数,更新待优化参数,得到基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络,而充电位置的偏移会影响耦合系数,以及动力电池的负载变化也会影响充电平均效率,进而以基于耦合系数和充电平均效率进行优化的目标补偿网络实现无线充电,能够在无线充电时考虑耦合系数变化以及充电效率的变化的影响,从而能够减少因充电位置偏移和/或电池负载发生变化而导致无线充电的输出功率降低的情况,提高了基于目标补偿网络进行无线充电的输出功率、可靠性以及稳定性。
[0222] 需要说明的是,上述装置之间的信息交互、执行过程等内容,由于与本申请方法实施例基于同一构思,其具体功能及带来的技术效果,具体可参见方法实施例部分,此处不再赘述。
[0223] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成,即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中,上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。另外,各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
[0224] 参照图8,图8示出了本申请一实施例提供的一种终端设备的结构框图,如图8所示,该终端设备81包括:至少一个处理器811、存储器812以及存储在所述存储器812中并可在所述至少一个处理器811上运行的计算机程序8121,所述处理器811执行所述计算机程序8121时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
[0225] 本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述任意一个方法实施例中的步骤。
[0226] 本申请实施例提供了一种计算机程序产品,当计算机程序产品在移动终端上运行时,使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
[0227] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程,可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括:能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。
[0228] 以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。
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