东北大学孙秋野获国家专利权
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龙图腾网获悉东北大学申请的专利基于焦点状态估计与动态融合补偿的无线充电系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121756942B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610263057.3,技术领域涉及:B60L53/12;该发明授权基于焦点状态估计与动态融合补偿的无线充电系统是由孙秋野;任鹏旭;刘鑫蕊;王睿;邢荣达;胡旭光;王鹏程设计研发完成,并于2026-03-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于焦点状态估计与动态融合补偿的无线充电系统在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于焦点状态估计与动态融合补偿的无线充电系统,涉及无线充电技术领域。该方法系统由地面供电装置和车载充电装置两大部分构成,两者之间通过一条双向无线通信链路和一个基于磁场耦合的无线能量传输通道实现连接与协同工作;其中地面供电装置连接由交流市电转换而来的直流母线接收直流电能输入,通过磁场耦合向车载充电装置发射能量;同时,接收车载充电装置的通信信号;所述车载充电装置通过磁场耦合从地面供电装置接收能量,并转化为电能,向车辆用电负载供电;同时,采用基于观测器的控制方法,实时估计并动态补偿系统的总扰动稳定输出电压,并向地面供电装置传输控制指令。
本发明授权基于焦点状态估计与动态融合补偿的无线充电系统在权利要求书中公布了:1.一种基于焦点状态估计与动态融合补偿的无线充电系统,其特征在于:由地面供电装置和车载充电装置两大部分构成,两者之间通过一条双向无线通信链路和一个基于磁场耦合的无线能量传输通道实现连接与协同工作; 所述地面供电装置连接由交流市电转换而来的直流母线接收直流电能输入,将直流电能转化为高频交流电能,并经过谐振优化后通过磁场耦合向车载充电装置发射能量;同时,通过双向无线通信电路接收车载充电装置的通信信号; 所述车载充电装置通过磁场耦合从地面供电装置接收能量,并转化为电能,针对该电能进行整流输出直流电能,将直流电能进行电压调节后,向车辆用电负载供电;同时,采用基于观测器的控制方法,实时估计并动态补偿系统的总扰动稳定输出电压,并向地面供电装置传输控制指令; 所述车载充电装置包括副边接收线圈D、副边串联补偿与整流网络E、BUCK拓扑型DCDC变换器F、电动汽车电池负载G、双边扰动抑制控制装置H以及车载主控通信模块I; 所述副边接收线圈D通过磁场耦合从地面供电装置的原边发射线圈C接收能量,并输出电能; 所述副边串联补偿与整流网络E接收副边接收线圈D输出的电能,并输出经过整流后的直流电能; 所述BUCK拓扑型DCDC变换器F接收副边串联补偿与整流网络E输出的直流电能,输出经过电压调节后的直流电能;同时接收双边扰动抑制控制装置H输出的控制信号; 所述电动汽车电池负载G接收BUCK拓扑型DCDC变换器F输出的电压调节后的直流电能,向车辆用电负载供电,并向双边扰动抑制控制装置H提供输出电压信息; 所述双边扰动抑制控制装置H通过实时估计并补偿因原边发射线圈C和副边接收线圈D偏移引起的互感变化进而引起的扰动,向BUCK拓扑型DCDC变换器F发送控制信号,同时,补偿扰动引起的输出电压的误差,计算控制量u,并通过车载主控通信模块I、地面受控通信模块J向原边执行控制器K发送控制信号; 所述车载主控通信模块I连接双边扰动抑制控制装置H以接收控制信号,并与地面供电装置的地面受控通信模块J建立双向无线通信链路以交换通信状态信息和控制信号; 所述双边扰动抑制控制装置H由跟踪微分器H1、动态融合补偿器H2以及焦点状态估计器H3构成; 所述焦点状态估计器H3接收电动汽车电池负载G提供的输出电压信息,并向动态融合补偿器H2输出电动汽车电池负载输出电压的估计值和电动汽车电池负载输出电压变化率的估计值; 所述跟踪微分器H1接收来自外部信号源的电压参考信号,将输入的电压参考信号平滑化为连续变化的、以当前电动汽车电池负载G输出电压为初始值、电压参考信号为最终值的目标跟踪信号,并同时生成其微分信号; 所述动态融合补偿器H2接收跟踪微分器H1输出的目标跟踪信号和微分信号以及焦点状态估计器H3输出的电动汽车电池负载输出电压的估计值和电动汽车电池负载输出电压变化率的估计值,输出控制信号以驱动BUCK拓扑型DCDC变换器F,并向车载主控通信模块I输出控制信号; 所述双边扰动抑制控制装置H补偿扰动引起的输出电压的误差,计算控制量u的具体方法为: 步骤1:焦点状态估计器H3实时采样电动汽车电池负载G输出的实际输出电压; 步骤2:焦点状态估计器H3结合当前采样的输出电压,进行状态观测,利用其内部构建的超平滑核函数计算电动汽车电池负载输出电压的估计值及电动汽车电池负载输出电压变化率的估计值,并将及输出至动态融合补偿器H2; 步骤3:跟踪微分器H1接收由外部信号源提供的电压参考信号; 步骤4:跟踪微分器H1接收电压参考信号,并通过基于最速控制综合函数的离散迭代算法进行过渡过程安排运算,将突变的电压参考信号处理为一条从电动汽车电池负载G当前输出电压值过渡到目标值的光滑轨迹曲线,同时生成该轨迹的目标跟踪信号及其微分信号,并传送至动态融合补偿器H2; 步骤5:动态融合补偿器H2接收来自跟踪微分器H1的目标跟踪信号及其微分信号,以及来自焦点状态估计器H3输出的及,计算输出电压的跟踪误差和输出电压变化率的跟踪误差,其中; 步骤6:动态融合补偿器H2基于计算得到的输出电压的跟踪误差和输出电压变化率的跟踪误差,应用非线性比例环节,计算初始控制量; 步骤7:动态融合补偿器H2对初始控制量进行动态融合补偿计算,得到最终控制量u,并输出至BUCK拓扑型DCDC变换器F,以调节其开关动作; 步骤8:动态融合补偿器H2同时将最终控制量u输出至车载主控通信模块I,通过无线通信链路将控制指令发送至地面供电装置; 步骤9:返回步骤4,继续进行输出电压采样与调节。
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