电动汽车无线充电系统耦合系数估计方法研究

郭瑞尧 ， 王思亮 ， 卢相璇

（西安建筑科技大学机电工程学院，陕西 西安 710055）

0 前言

当前，续驶里程短、充电时间长是制约电动汽车发展的关键因素。无线电能传输(wireless power transfer，WPT)技术可实现电动汽车移动充电，从而使电动汽车摆脱电池问题的束缚[1]。然而，在电动汽车动态充电过程中，原副线圈空间相对位置改变会引起WPT系统参数变化，造成WPT系统阻抗失配，最终导致充电效率降低。应用阻抗匹配技术可以使失配的系统重新恢复匹配[2]，提升充电效率，广泛应用于无线充电领域。进行阻抗匹配前需要获取耦合系数信息，所以精确的估计耦合系数是提升充电效率的关键。

目前，获得耦合系数方法主要分为两大类：1）根据传输距离、线圈拓扑、偏移程度、传输介质等关键因素进行互感计算[3]，该类方法可以直观反映关键参数对互感的影响，适用于理论分析研究。但该类方法在实际工况中需要实时检测线圈空间位置，难以进行实际应用。2）根据等效电路模型建立耦合系数估计方程，通过检测电路参数进行耦合系数估算[4-6]，此类方法更适用于实际应用，许多学者对此进行研究。文献[4]根据回路阻抗关系推导出耦合系数参数方程，通过测量一次侧和二次侧电压电流实时估算出耦合系数；文献[5]提出一种系统非谐振状态下的耦合系数估计方程，通过测量一次侧电流和负载电流估算耦合系数，提升估计精准度；文献[6]提出了用于多个负载之间交叉耦合系数的估计方法，只需要检测一次电流，通过解耦一个二次拾取电路，便可以估计出一次侧和二次侧之间的耦合系数。……