本發(fā)明涉及無線電能傳輸，尤其涉及一種基于時鐘同步的動態(tài)無線充電系統(tǒng)效率計算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在過去的十年內(nèi)，非常多的動態(tài)移動式用電設(shè)備(比如電動汽車、軌道交通工具、倉儲運輸機器人等)的充電方式采用插拔式充電和電池充電，這嚴(yán)重限制了動態(tài)移動式用電設(shè)備的巡航里程和智能化水平的提升。此外，采用接觸充電方式存在插頭易磨損、安全性低等問題。與傳統(tǒng)的插拔式充電方式相比，無線電能傳輸(wireless?power?transfer,簡稱wpt)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。而在動態(tài)無線充電(ev-dwpt)的過程中，由于導(dǎo)軌切換，發(fā)射線圈一直處于變換狀態(tài)并且無法通過有線連接發(fā)射端與接收端，在進行效率計算的同時由于無法做到無線傳輸時鐘的同步，而導(dǎo)致效率計算會產(chǎn)生大于一或者接近于零的情況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供基于時鐘同步的動態(tài)無線充電系統(tǒng)效率計算方法及系統(tǒng)，解決的技術(shù)問題在于：如何做到發(fā)射端和接收端的時鐘同步，以精確計算系統(tǒng)效率。

2、本發(fā)明提供基于時鐘同步的動態(tài)無線充電系統(tǒng)效率計算方法，動態(tài)無線充電系統(tǒng)包括接收端和多導(dǎo)軌式的發(fā)射端，包括步驟：

3、對所述接收端的輸出電流和輸出電壓進行采樣；

4、通過第一衛(wèi)星馴服時鐘生成第一頻率的第一脈沖信號、第二頻率的第二脈沖信號和第一時間戳信號；當(dāng)接收端控制單元接收到所述第一脈沖信號時，根據(jù)所述第二脈沖信號開始計數(shù)獲取所述接收端的輸出電流和輸出電壓，并通過所述第一時間戳信號為達到預(yù)設(shè)計數(shù)值的接收端的輸出電流和輸出電壓打上第一時間戳標(biāo)簽；

5、根據(jù)達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所述接收端的輸出電流和輸出電壓計算打上所述第一時間戳標(biāo)簽的所述接收端的平均功率；

6、采取與計算所述接收端的平均功率相同的過程計算所述發(fā)射端的平均功率；

7、根據(jù)具有相同時間戳標(biāo)簽的所述發(fā)射端的平均功率和所述接收端的平均功率計算該相同時間戳標(biāo)簽所對應(yīng)的系統(tǒng)效率。

8、進一步地，所述采取與計算所述接收端的平均功率相同的過程計算所述發(fā)射端的平均功率，具體包括步驟：

9、對所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓進行采樣；

10、通過第二衛(wèi)星馴服時鐘生成所述第一頻率的第三脈沖信號、所述第二頻率的第四脈沖信號和第二時間戳信號；當(dāng)發(fā)射端控制單元接收到所述第三脈沖信號時，根據(jù)所述第四脈沖信號開始計數(shù)獲取所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓，并通過所述第二時間戳信號為達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值的發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓打上第二時間戳標(biāo)簽；

11、根據(jù)達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓計算打上所述第二時間戳標(biāo)簽的所述發(fā)射端的平均功率。

12、進一步地，所述根據(jù)達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所述接收端的輸出電流和輸出電壓計算打上所述第一時間戳標(biāo)簽的所述接收端的平均功率，具體為：

13、對所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)每一次采樣計數(shù)的所述接收端的輸出電流和輸出電壓計算一次輸出功率；

14、對所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所有輸出功率求算術(shù)平均得到打上所述第一時間戳標(biāo)簽的所述接收端的平均功率。

15、進一步地，所述根據(jù)達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓計算打上所述第二時間戳標(biāo)簽的所述發(fā)射端的平均功率，具體為：

16、對所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)每一次采樣計數(shù)的所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓計算一次輸入功率；

17、對所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所有輸入功率求算術(shù)平均得到打上所述第二時間戳標(biāo)簽的所述發(fā)射端的平均功率。

18、進一步地，當(dāng)達到一次所述預(yù)設(shè)計數(shù)值計算一次所述發(fā)射端的平均功率和所述接收端的平均功率；

19、所述第一頻率和所述第二頻率滿足：所述第一頻率能被所述第二頻率整除。

20、本發(fā)明還提供一種基于時鐘同步的動態(tài)無線充電系統(tǒng)效率計算系統(tǒng)，應(yīng)用上述基于時鐘同步的動態(tài)無線充電系統(tǒng)效率計算方法，其關(guān)鍵在于：包括接收端采樣模塊、接收端功率計算模塊、發(fā)射端采樣模塊、發(fā)射端功率計算模塊和效率計算模塊；所述接收端功率計算模塊設(shè)有接收端控制單元以及連接所述接收端控制單元的第一衛(wèi)星馴服時鐘和接收端無線通信單元；

21、所述接收端采樣模塊用于對所述接收端的輸出電流和輸出電壓進行采樣；

22、所述第一衛(wèi)星馴服時鐘用于生成第一頻率的第一脈沖信號、第二頻率的第二脈沖信號和第一時間戳信號并發(fā)送至所述接收端控制單元；

23、所述接收端控制單元當(dāng)接收到所述第一脈沖信號時，根據(jù)所述第二脈沖信號開始計數(shù)獲取所述接收端的輸出電流和輸出電壓，并通過所述第一時間戳信號為達到預(yù)設(shè)計數(shù)值的接收端的輸出電流和輸出電壓打上第一時間戳標(biāo)簽；所述接收端控制單元還根據(jù)達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所述接收端的輸出電流和輸出電壓計算打上所述第一時間戳標(biāo)簽的所述接收端的平均功率并通過所述接收端無線通信單元發(fā)送至所述效率計算模塊；

24、所述發(fā)射端采樣模塊用于對所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓進行采樣；

25、所述發(fā)射端功率計算模塊與所述接收端功率計算模塊為相同設(shè)置，用于采用與所述接收端功率計算模塊相同的過程計算所述發(fā)射端的平均功率并發(fā)送至所述效率計算模塊；

26、所述效率計算模塊用于根據(jù)具有相同時間戳標(biāo)簽的所述發(fā)射端的平均功率和所述接收端的平均功率計算該相同時間戳標(biāo)簽所對應(yīng)的系統(tǒng)效率。

27、優(yōu)選地，所述發(fā)射端功率計算模塊設(shè)有發(fā)射端控制單元以及連接所述發(fā)射端控制單元的第二衛(wèi)星馴服時鐘和發(fā)射端無線通信單元；

28、所述第二衛(wèi)星馴服時鐘用于生成所述第一頻率的第三脈沖信號、所述第二頻率的第四脈沖信號和第二時間戳信號并發(fā)送至所述發(fā)射端控制單元；

29、所述發(fā)射端控制單元當(dāng)接收到所述第三脈沖信號時，根據(jù)所述第四脈沖信號開始計數(shù)獲取所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓，并通過所述第二時間戳信號為達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值的所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓打上第二時間戳標(biāo)簽；所述發(fā)射端控制單元還根據(jù)達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓計算打上所述第二時間戳標(biāo)簽的所述發(fā)射端的平均功率并通過所述發(fā)射端無線通信單元發(fā)送至所述效率計算模塊。

30、優(yōu)選地，所述接收端控制單元根據(jù)達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所述接收端的輸出電流和輸出電壓計算打上所述第一時間戳標(biāo)簽的所述接收端的平均功率，具體為：

31、對所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)每一次采樣計數(shù)的所述接收端的輸出電流和輸出電壓計算一次輸出功率；

32、對所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所有輸出功率求算術(shù)平均得到打上所述第一時間戳標(biāo)簽的所述接收端的平均功率；

33、所述發(fā)射端控制單元根據(jù)達到所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓計算打上所述第二時間戳標(biāo)簽的所述發(fā)射端的平均功率，具體為：

34、對所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)每一次采樣計數(shù)的所述發(fā)射端的輸入電流和輸入電壓計算一次輸入功率；

35、對所述預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的所有輸入功率求算術(shù)平均得到打上所述第二時間戳標(biāo)簽的所述發(fā)射端的平均功率。

36、優(yōu)選地，所述接收端控制單元當(dāng)計數(shù)達到一次所述預(yù)設(shè)計數(shù)值時計算一次所述發(fā)射端的平均功率；所述發(fā)射端控制單元當(dāng)計數(shù)達到一次所述預(yù)設(shè)計數(shù)值時計算所述接收端的平均功率；所述第一頻率和所述第二頻率滿足：所述第一頻率能被所述第二頻率整除。

37、優(yōu)選地，所述發(fā)射端包括直流母線以及并聯(lián)連接所述直流母線的多個高頻逆變電路，以及與多個所述高頻逆變電路一一連接的多個發(fā)射端諧振電路，每個所述發(fā)射端諧振電路包括發(fā)射端補償網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射線圈，在所述直流電源與每個所述發(fā)射線圈之間連接有一個切換開關(guān)；所述接收端包括順序連接的接收線圈、接收端補償網(wǎng)絡(luò)、電能變換電路和電池包；所述接收端采樣模塊的采樣點設(shè)置在所述電能變換電路和所述電池包之間；所述發(fā)射端采樣模塊的采樣點設(shè)置在所述直流母線上。

38、本發(fā)明提供的基于時鐘同步的動態(tài)無線充電系統(tǒng)效率計算方法及系統(tǒng)，其在發(fā)射端和接收端各設(shè)置一個衛(wèi)星馴服時鐘，通過衛(wèi)星馴服時鐘生成三種信號，分別是第一頻率和第二頻率的脈沖信號以及時間戳信號，當(dāng)接收端或發(fā)射端的控制單元收到第一頻率的脈沖信號時，則開始以第二頻率的脈沖信號進行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達到預(yù)設(shè)計數(shù)值時，計算預(yù)設(shè)計數(shù)值內(nèi)的采樣電壓和采樣電流的平均功率，并根據(jù)時間戳信號為該平均功率打上時間戳標(biāo)簽，當(dāng)發(fā)射端和接收端的時間戳標(biāo)簽相同時，代表該標(biāo)簽下的接收端的功率和發(fā)射端的功率是同一時刻采樣的，則根據(jù)發(fā)射端和接收端的功率計算該時刻對應(yīng)的系統(tǒng)效率。

39、本方法及系統(tǒng)利用衛(wèi)星馴服時鐘做到發(fā)射端和接收端的時間同步，能夠精準(zhǔn)地計算系統(tǒng)效率，誤差較低，在百分之一內(nèi)，且相比于大型功率分析儀的昂貴價格，本發(fā)明價格較低。