基于实时电流检测的电动自行车无线充电自动停充方法及系统与流程

本发明涉及电动自行车无线充电控制，具体涉及基于实时电流检测的电动自行车无线充电自动停充方法及系统。

背景技术：

1、电动自行车采用感应式无线充电时，发射侧通过高频逆变单元、补偿网络和发射线圈产生交变磁场，接收侧通过接收线圈、补偿网络以及整流及充电单元向动力电池输送充电电流。充电过程中，接收侧充电电流可以作为充电状态监测和供能控制的依据。

2、接收侧充电电流降低具有不同成因。动力电池接近充电终止阶段时，允许接收的充电电流可能逐渐下降；发射线圈与接收线圈发生位置偏移、谐振参数随温升变化或者无线传输工作点改变时，也可能导致接收侧电流降低。此外，电池管理系统限流或保护、充电回路间歇通断以及电流数据通信异常，也可能表现为持续或间歇的低电流。采用接收侧电流低于固定阈值直接执行停充时，存在将无线链路供能能力下降解释为动力电池进入充电终止状态的风险。

3、主动改变无线充电工作状态并观察发射侧电流和接收侧电流响应，可以获得当前工作点附近的链路传递关系，并据此判断接收侧对新增供能的响应。在一次低电流状态的探测过程中，无线链路仍可能发生缓慢漂移。采用探测开始时获得的固定链路传递关系预测整个探测过程时，预测值与实际响应之间的差异可能同时包含链路漂移和接收侧受流限制，影响停充判断。仅依据探测结束后的链路参数变化，也难以获得中间探测时段内各时刻相匹配的链路传递关系。

4、动力电池处于恒压充电末期时，未施加主动扰动条件下的基准充电电流本身也可能缓慢下降。采用探测前单一基准计算接收侧新增电流时，基准电流的自然变化会进入主动响应差额。正向增加供能的探测还可能产生额外充电量，需要在探测幅度、持续时间以及前置降流探测和后置降流探测之间建立约束。

5、因此，本技术提供基于实时电流检测的电动自行车无线充电自动停充方法及系统以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于实时电流检测的电动自行车无线充电自动停充方法及系统，用以解决现有技术中接收侧低电流的不同成因难以区分，以及探测期间无线链路缓慢漂移和基准电流自然变化影响受流判断的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了基于实时电流检测的电动自行车无线充电自动停充方法，包括：

3、采集发射侧电流和接收侧电流，当接收侧电流低于候选阈值时，生成停充候选事件；

4、执行前置降流探测、正向受流探测和后置降流探测，根据前置、后置降流探测的发射侧电流下降量和接收侧电流下降量分别确定第一、第二链路传递关系；

5、比较第一、第二链路传递关系的相对变化量与变化阈值，当相对变化量不超过变化阈值时，根据第一、第二链路传递关系及正向受流探测前后的发射侧基准电流和接收侧基准电流重构虚拟链路传递轨迹、发射侧虚拟基准电流轨迹和接收侧虚拟基准电流轨迹；

6、根据发射侧虚拟基准电流轨迹和接收侧虚拟基准电流轨迹确定实际发射侧增量和实际接收侧增量，根据虚拟链路传递轨迹和实际发射侧增量确定预测接收侧增量，根据预测接收侧增量与实际接收侧增量的正向偏差进行积分及归一化处理，形成轨迹受流缺口；

7、当轨迹受流缺口低于缺口阈值时，取消停充候选事件，当连续预设次数得到的轨迹受流缺口均不低于缺口阈值时，停止无线供能。

8、在其中一些具体实施例中，采集发射侧电流和接收侧电流，当接收侧电流低于候选阈值时，生成停充候选事件，进一步包括：

9、当发射侧电流和接收侧电流在稳定窗口内的波动分别低于各自平均值的预设比例时，记录发射侧基准电流和接收侧基准电流；

10、当发射侧电流在稳定窗口内的波动未低于发射侧电流平均值的预设比例，或者接收侧电流在稳定窗口内的波动未低于接收侧电流平均值的预设比例时，继续采样；

11、当接收侧电流持续低于候选阈值达到候选时长时，生成停充候选事件；

12、生成停充候选事件后固定工作频率、补偿网络状态及除发射侧电流目标外的控制参数；

13、当接收侧电流突降至预设异常范围、反复降至零值并恢复或者接收侧电流数据连续丢失时，终止停充候选事件并切断无线供能。

14、在其中一些具体实施例中，执行前置降流探测、正向受流探测和后置降流探测，根据前置、后置降流探测的发射侧电流下降量和接收侧电流下降量分别确定第一、第二链路传递关系，进一步包括：

15、设置不同幅度的降流探测量，每次降流探测依次执行基准保持、发射侧电流降低、暂态结束后的稳定采样和基准恢复；

16、基于各降流探测中发射侧电流下降量与接收侧电流下降量的对应关系进行局部拟合，分别形成第一链路传递关系和第二链路传递关系；

17、当前置降流探测和后置降流探测的各局部斜率同方向、前置降流探测的各局部斜率相对于第一链路传递关系的相对偏差以及后置降流探测的各局部斜率相对于第二链路传递关系的相对偏差均处于预设允许范围、发射侧电流恢复至发射侧基准允许区间且接收侧电流恢复至接收侧基准允许区间时，保留对应的第一链路传递关系或第二链路传递关系，当任一条件不成立时，作废对应的第一链路传递关系或第二链路传递关系，并作废正向受流探测数据。

18、在其中一些具体实施例中，执行前置降流探测、正向受流探测和后置降流探测，根据前置、后置降流探测的发射侧电流下降量和接收侧电流下降量分别确定第一、第二链路传递关系，进一步包括：

19、在正向受流探测中，选取大于接收侧电流检测噪声上限且不超过允许充电电流的预设比例的目标接收侧增量；

20、根据目标接收侧增量和第一链路传递关系确定发射侧理论探测增量；

21、按照发射侧允许电流、允许功率、线圈允许电流和充电回路额定限制对发射侧理论探测增量限幅，得到发射侧实际探测增量；

22、按照发射侧实际探测增量增加发射侧电流，在稳定采样时段记录发射侧电流和接收侧电流，完成正向受流探测后恢复正向受流探测前基准状态。

23、在其中一些具体实施例中，当相对变化量不超过变化阈值时，根据第一、第二链路传递关系及正向受流探测前后的发射侧基准电流和接收侧基准电流重构虚拟链路传递轨迹、发射侧虚拟基准电流轨迹和接收侧虚拟基准电流轨迹，进一步包括：

24、以前置降流探测结束时刻和后置降流探测开始时刻为时间区间两端，根据正向受流探测时刻在所述时间区间中的相对位置确定归一化时间系数；

25、基于归一化时间系数对第一链路传递关系和第二链路传递关系进行时间加权插值，得到各正向受流探测时刻的虚拟链路传递值；

26、按照正向受流探测时刻排列虚拟链路传递值，形成虚拟链路传递轨迹。

27、在其中一些具体实施例中，当相对变化量不超过变化阈值时，根据第一、第二链路传递关系及正向受流探测前后的发射侧基准电流和接收侧基准电流重构虚拟链路传递轨迹、发射侧虚拟基准电流轨迹和接收侧虚拟基准电流轨迹，进一步包括：

28、基于归一化时间系数对正向受流探测前后的发射侧基准电流和接收侧基准电流分别进行时间加权插值，得到各正向受流探测时刻的虚拟发射侧基准电流和虚拟接收侧基准电流；

29、按照正向受流探测时刻排列虚拟发射侧基准电流和虚拟接收侧基准电流，分别形成发射侧虚拟基准电流轨迹和接收侧虚拟基准电流轨迹。

30、在其中一些具体实施例中，根据虚拟链路传递轨迹和实际发射侧增量确定预测接收侧增量，还包括：

31、对正向受流探测期间的预测接收侧增量进行正部积分，得到正向受流探测的预测新增电荷量；

32、对前置降流探测中接收侧电流相对于前置降流基准状态的降低量进行积分，得到前置降流探测的接收侧电荷减量，对后置降流探测中接收侧电流相对于后置降流基准状态的降低量进行积分，得到后置降流探测的接收侧电荷减量，并基于前置降流探测的接收侧电荷减量和后置降流探测的接收侧电荷减量确定累计接收侧电荷减量；

33、当累计接收侧电荷减量小于预测新增电荷量时，在完成第二链路传递关系拟合所需的稳定采样后延长后置降流保持时段，直至累计接收侧电荷减量达到预测新增电荷量；

34、当累计接收侧电荷减量达到预测新增电荷量时，恢复后置降流探测前的基准状态或者停止无线供能，并将延长时段排除在第二链路传递关系的拟合数据之外。

35、在其中一些具体实施例中，当轨迹受流缺口低于缺口阈值时，取消停充候选事件，当连续预设次数得到的轨迹受流缺口均不低于缺口阈值时，停止无线供能，进一步包括：

36、当接收侧电流高于候选阈值且充电系统未触发限流控制或硬件保护时，重复执行前置降流探测、正向受流探测和后置降流探测，基于所得轨迹受流缺口的分布上界，或者基于所得轨迹受流缺口的统计均值和离散程度，并结合安全裕量设定缺口阈值；

37、当单次轨迹受流缺口低于缺口阈值时，取消停充候选事件；

38、当单次轨迹受流缺口不低于缺口阈值时，形成受流限制候选状态，并在预设间隔后再次执行前置降流探测、正向受流探测和后置降流探测，当受流限制候选状态连续达到预设次数时，确认充电终止。

39、在其中一些具体实施例中，当连续预设次数得到的轨迹受流缺口均不低于缺口阈值时，停止无线供能，进一步包括：

40、按照预设斜率降低发射侧电流，当发射侧电流进入预设关断范围时，停止高频逆变驱动并关闭发射侧功率输出；

41、停止高频逆变驱动后继续检测发射侧电流，当发射侧电流在预设允许时长内降低至预设断能确认范围时，确认停充完成，当发射侧电流在预设允许时长内未降低至预设断能确认范围时，断开上游隔离开关并记录停充执行异常；

42、当接收侧电流突降至预设异常范围、反复降至零值并恢复、接收侧电流数据连续丢失或者充电系统触发硬件保护时，跳过按照预设斜率降低发射侧电流的过程并切断无线供能。

43、基于同一构思，本发明还提供基于实时电流检测的电动自行车无线充电自动停充系统，包括：

44、候选事件生成模块，配置为采集发射侧电流和接收侧电流，当接收侧电流低于候选阈值时，生成停充候选事件；

45、探测模块，配置为执行前置降流探测、正向受流探测和后置降流探测，根据前置、后置降流探测的发射侧电流下降量和接收侧电流下降量分别确定第一、第二链路传递关系；

46、数据有效性及轨迹重构模块，配置为比较第一、第二链路传递关系的相对变化量与变化阈值，当相对变化量不超过变化阈值时，根据第一、第二链路传递关系及正向受流探测前后的发射侧基准电流和接收侧基准电流重构虚拟链路传递轨迹、发射侧虚拟基准电流轨迹和接收侧虚拟基准电流轨迹；

47、缺口计算模块，配置为根据发射侧虚拟基准电流轨迹和接收侧虚拟基准电流轨迹确定实际发射侧增量和实际接收侧增量，根据虚拟链路传递轨迹和实际发射侧增量确定预测接收侧增量，根据预测接收侧增量与实际接收侧增量的正向偏差进行积分及归一化处理，形成轨迹受流缺口；

48、停充控制模块，配置为当轨迹受流缺口低于缺口阈值时，取消停充候选事件，当连续预设次数得到的轨迹受流缺口均不低于缺口阈值时，停止无线供能。

49、与现有技术相比，其有益效果在于：

50、本发明公开了基于实时电流检测的电动自行车无线充电自动停充方法及系统，通过接收侧低电流生成停充候选事件，并依据主动探测形成的轨迹受流缺口确定候选事件取消或者无线供能停止，使低电流触发和正常停充判断分别采用不同的数据依据。在第一链路传递关系和第二链路传递关系满足重构条件时，根据接收侧对实际发射侧增量的响应识别持续受流限制，降低无线链路供能变化造成的低电流对正常停充判断的影响。

51、通过前置降流探测和后置降流探测分别获得正向受流探测前后的链路传递关系，并在相对变化量不超过变化阈值时重构中间时段的虚拟链路传递轨迹，使后置探测结果参与正向受流探测各时刻的响应预测，能够补偿适用范围内的链路缓慢漂移。

52、分别重构发射侧虚拟基准电流轨迹和接收侧虚拟基准电流轨迹，并据此确定实际发射侧增量和实际接收侧增量，能够减小探测期间基准电流自然变化对主动响应计算的影响。预测接收侧增量由虚拟链路传递轨迹和实际发射侧增量确定，使实际施加的发射侧扰动进入受流预测过程。

53、根据预测接收侧增量与实际接收侧增量之间的正向偏差进行积分及归一化处理，形成轨迹受流缺口，并结合正常受流状态下建立的缺口阈值和连续多次确认完成充电终止判定，能够减小局部噪声及短时响应波动对停充判断的影响。

54、还通过预测新增电荷量与前置、后置降流探测产生的接收侧电荷减量建立电荷闭合约束，在累计接收侧电荷减量不足时延长后置降流保持时段，并将延长时段排除在第二链路传递关系的拟合数据之外，从而限制主动诊断探测产生的附加充电量并保持前后链路拟合的数据口径一致。