CN112051460B - 一种无线充电***电磁安全性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线充电***电磁安全性评估方法,首先,评估无线充电***性能与电应力指标,如果未通过,则进行性能与电应力指标整改;如果通过,则进一步评估无线充电***传导电磁干扰指标;然后,如果传导电磁干扰指标评估未通过,则进行传导电磁干扰指标整改;如果通过,则进一步评估无线充电***辐射电磁场安全性指标;最后,如果辐射电磁场安全性指标评估未通过,则进行辐射电磁场指标整改,如果通过,则认为待评估无线充电***电磁安全性达标。该方法能够***全面地对无线充电***的电磁安全性进行评估,并且能够对评估中发现的问题进行溯源与整改,从而实现无线充电***电磁安全性的全面提高。
Description
技术领域
本发明属于无线充电领域,具体涉及一种无线充电***电磁安全性评估方法。
背景技术:
由于无线充电***通过开放空间中的电磁场传输能量,其电磁安全性问题一直受到广泛关注。无线充电***的电磁安全性与***关键位置的电应力、传导电磁干扰、辐射电磁场等多种因素有关,对***的安全稳定运行有着重要影响。如中国专利号为CN106130194 A的“无线电能传输***以及无线电能传输控制方法”通过***控制避免出现瞬时的过压或过流状态,使无线电能传输***更安全、稳定地工作。但其只考虑了过压和过流两种电应力因素,未能全面地评估无线充电***的电磁安全性。如中国专利号为CN107070003 A的“用于无线电能传输的金属异物检测装置、方法及传输***”,提出了一种金属异物检测装置和方法,避免了由于金属涡流效应引起的温度过高,进而造成安全隐患的风险。如中国专利号为CN 104167773 A的“车辆无线充电器安全***”,提出了一种当生物邻近充电区域时的检测装置,通过降低充电功率或者停止充电的方法提高***在该情况下的安全性。但上述两项专利中仅考虑了外部的金属异物或生物体对无线充电***的影响,而忽略了***自身的安全性因素,以及***对周边弱电设备与人员的影响。因此,需要一种能够全面、量化地对无线充电***电磁安全性进行评估的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术不能全面地对无线充电***电磁安全性进行评估的问题,提出一种无线充电***电磁安全性评估方法。本发明可以为无线充电***电磁安全性的***化评估提供依据,并且能够对评估中发现的问题进行溯源与整改,从而实现无线充电***电磁安全性的全面提高。
一种无线充电***电磁安全性评估方法:首先,评估无线充电***性能与电应力指标,如果未通过,则进行性能与电应力指标整改;如果通过,则进一步评估无线充电***传导电磁干扰指标;然后,如果传导电磁干扰指标评估未通过,则进行传导电磁干扰指标整改;如果通过,则进一步评估无线充电***辐射电磁场安全性指标;最后,如果辐射电磁场安全性指标评估未通过,则进行辐射电磁场指标整改,如果通过,则认为待评估无线充电***电磁安全性达标。
所述的无线充电***电磁安全性评估方法,其中同时包含安全性评估流程和溯源整改流程:所述的安全性评估流程包括:评估无线充电***性能与电应力指标,评估无线充电***传导电磁干扰指标,以及评估无线充电***辐射电磁场安全性指标;所述的溯源整改流程包括:性能与电应力指标整改,传导电磁干扰指标整改,以及辐射电磁场指标整改。
所述的无线充电***电磁安全性评估方法中包含溯源整改流程,能够及时地对相应评估中发现的问题进行整改和完善,有利于全面提升无线充电***的电磁安全性。
所述无线充电******性能指标包括:额定输出功率、能量传输效率、偏移容忍度、最大充电电压、最大充电电流;
无线充电***电应力指标包括:无线能量传输线圈电压、电流应力指标,阻抗匹配电路电压、电流应力指标,逆变器电压、电流应力指标,整流器电压、电流应力指标,有源功率因数校正电路电压、电流应力指标。
所述无线充电***性能与电应力指标的评估方法包括:采用功率分析仪测量***的额定输出功率、能量传输效率;测量***的最大充电电压和最大充电电流,以及各关键位置的电应力,所述关键位置包括:无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流;
通过分析***在线圈偏移情况下的性能指标来明确其偏移容忍度,在无线能量传输线圈偏移10cm的情况下,***传输效率不低于90%,输出功率不低于额定功率的90%,传导电磁干扰和辐射电磁场均不超出标准规定的限值,无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流不超出设备安全限值,则可以认为评估通过。
所述性能与电应力指标整改方法包括:调整无线能量传输线圈的尺寸、匝数、线径等参数,当***传输效率低于90%,输出功率偏差超过额定功率的10%,或无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流超出设备安全限值时,增大或减小无线能量传输线圈的尺寸、匝数、线径等具体参数,调整至***传输效率高于90%,输出功率偏差小于额定功率的10%,并且无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流低于设备安全限值时,可以判定为合格;
调整阻抗匹配电路的拓扑结构,当***传输效率低于90%,输出功率偏差超过额定功率的10%,或无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流超出设备安全限值时,改变阻抗匹配电路的拓扑结构,调整至***传输效率高于90%,输出功率偏差小于额定功率的10%,并且无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流低于设备安全限值时,可以判定为合格;
调整阻抗匹配电路的电感、电容参数值,使用耐压更高和过电流能力更强的电力电子器件,当***传输效率低于90%,输出功率偏差超过额定功率的10%,或无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流超出设备安全限值时,增大或减小调整阻抗匹配电路的电感、电容参数值,调整至***传输效率高于90%,输出功率偏差小于额定功率的10%,并且无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流低于设备安全限值时,可以判定为合格。
所述无线充电***传导电磁干扰指标包括:逆变器传导电磁干扰,整流器传导电磁干扰,有源功率因数校正电路传导电磁干扰,无线充电***输入,输出的共模和差模传导电磁干扰。
所述无线充电***传导电磁干扰指标的评估方法包括:采用线性阻抗稳定网络、接收机或频谱仪测量***中逆变器、整流器、有源功率校正电路的传导电磁干扰,以及无线充电***输入、输出的共模和差模传导电磁干扰。
所述传导电磁干扰指标整改方法包括:
调整逆变器的软开关状态,当***传导电磁干扰超出标准规定的限值时,主要通过调整补偿网络的参数值,以及逆变器开关器件并联缓冲电路的参数值,改变逆变器的软开关状态,调整至***传导电磁干扰低于标准规定的限值,可以判定为合格;
调整无线充电***输入、输出端的共模和差模滤波器参数,当***传导电磁干扰超出标准规定的限值时,主要通过调整无线充电***输入共模和差模滤波器的电感、电容参数值,以及无线充电***输出共模和差模滤波器的电感、电容参数值的参数值,改变逆变器的软开关状态,调整至***传导电磁干扰低于标准规定的限值时,可以判定为合格。
所述无线充电***辐射电磁场安全性指标评估内容包括:无线充电***辐射电磁场对弱电控制器的影响,无线充电***辐射电磁场对弱电线束的影响,无线充电***辐射电磁场对周边人员的影响。
所述无线充电***辐射电磁场安全性指标的评估方法包括:采用电磁场探头测量弱电控制器、弱电线束,以及周边人员所在位置处的电磁场强度;采用线性阻抗稳定网络、接收机或频谱仪测量无线充电***辐射电磁场在弱电设备和弱电线束中产生的电磁干扰;评估在无线充电***辐射电磁场影响下弱电设备和弱电线束的工作状态。
所述辐射电磁场指标整改方法包括:调整现有屏蔽体的结构、尺寸等参数,当***电磁辐射干扰超出标准规定的限值时,增大或减小屏蔽体的结构、尺寸等参数值,调整至***电磁辐射低于标准规定的限值,可以判定为合格;
加入新的屏蔽体并调整其与现有屏蔽体的组成结构;
采用可升降式的无线能量传输线圈以减小传输距离。
所述的溯源整改流程中,当进行辐射电磁场指标整改时,存在对无线充电***性能与电应力指标,以及传导电磁干扰指标产生影响的情况,此时应重新评估无线充电***性能与电应力指标,进而重新评估无线充电***传导电磁干扰指标;当进行传导电磁干扰指标整改时,存在对无线充电***性能与电应力指标产生影响的情况,此时应重新评估无线充电***性能与电应力指标。
所述的无线充电***电磁安全性评估方法中包含***性能与电应力、传导电磁干扰、辐射电磁场这三个层面上的多种电磁安全性指标;并能够通过实际测量分析,实现对无线充电***电磁安全性全面、量化地评估。
本发明的优点在于:该种无线充电***电磁安全性评估方法,包含多个层面上的多种电磁安全性指标,实现全面、量化地评估;包含溯源整改流程,有利于全面提升无线充电***的电磁安全性。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
如图1所示,首先,评估该无线充电***性能与电应力指标。
采用功率分析仪测量***的额定输出功率、能量传输效率;采用示波器测量***的最大充电电压、最大充电电流,以及各关键位置的电应力;通过分析***在线圈偏移情况下的性能指标来明确其偏移容忍度。测试结果表明:该无线充电***满足下列性能指标要求:额定输出功率3.3kW、能量传输效率90%、偏移容忍度10cm、最大充电电压400V、最大充电电流8A;并且满足无线能量传输线圈电压、电流应力指标,阻抗匹配电路电压、电流应力指标,逆变器电压、电流应力指标,整流器电压、电流应力指标,有源功率因数校正电路电压、电流应力指标的要求。
然后,评估该无线充电***传导电磁干扰指标。
采用线性阻抗稳定网络、接收机测量***中逆变器、整流器、有源功率校正电路的传导电磁干扰,以及无线充电***输入、输出的共模和差模传导电磁干扰;并将测试结果与相关国家标准进行对比,结果表明:逆变器传导电磁干扰,整流器传导电磁干扰,有源功率因数校正电路传导电磁干扰,无线充电***输入、输出的共模和差模传导电磁干扰均满足相关国家标准的要求。
最后,评估该无线充电***辐射电磁场安全性指标。
采用电磁场探头测量弱电控制器、弱电线束,以及车内外人员所在位置处的电磁场强度;采用线性阻抗稳定网络、接收机测量无线充电***辐射电磁场在弱电设备和弱电线束中产生的电磁干扰;并评估在无线充电***辐射电磁场影响下弱电设备和弱电线束的工作状态。测试结果表明:在无线充电***辐射电磁场的影响下,经过屏蔽后的弱电设备和弱电线束均能正常工作;但车外一处人员所在位置的磁场强度略微超过了国际非电离辐射防护委员会导则规定的21A/m的限值,需要进行辐射电磁场指标整改。采用调整现有屏蔽体结构的方法,增加现有铁氧体屏蔽材料的面积。由于采取该整改措施后,会影响无线能量传输线圈的自电感和互电感,存在对无线充电***性能与电应力指标,以及传导电磁干扰指标产生影响的情况,故重新评估无线充电***性能与电应力指标,进而重新评估无线充电***传导电磁干扰指标。评估结果显示无线充电***性能与电应力指标,以及传导电磁干扰指标均满足要求;最后再次评估无线充电***辐射电磁场安全性指标,评估结果显示:未通过前一次评估位置处的磁场强度已经减小到21A/m以下,符合国际非电离辐射防护委员会导则的规定。因此,认为整改后的待评估无线充电***的电磁安全性达标。
从上述实施例中可以看出,本发明的无线充电***电磁安全性评估方法中包含***性能与电应力、传导电磁干扰、辐射电磁场这三个层面上的多种电磁安全性指标;并能够通过实际测量分析,实现对无线充电***电磁安全性全面、量化地评估;同时,本发明的方法中包含溯源整改流程,能够及时地对相应评估中发现的问题进行整改和完善,有利于全面提升无线充电***的电磁安全性,具有良好的应用效果。
由技术常识可知,本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此,上述公开的实施方案,就各方面而言,都只是举例说明,并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (1)
1.一种无线充电***电磁安全性评估方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
首先,评估无线充电***性能与电应力指标,包括:
测量***的额定输出功率和能量传输效率;
测量***的最大充电电压和最大充电电流,以及各关键位置的电应力,所述关键位置包括:无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流;
通过分析***在线圈偏移情况下的性能指标来明确其偏移容忍度;
然后,评估无线充电***传导电磁干扰指标,包括:采用线性阻抗稳定网络、接收机测量***中逆变器、整流器、有源功率校正电路的传导电磁干扰,以及无线充电***输入、输出的共模和差模传导电磁干扰;
最后,评估无线充电***辐射电磁场安全性指标,包括:测量弱电控制器、弱电线束,以及车内外人员所在位置处的电磁场强度;采用线性阻抗稳定网络、接收机或频谱仪测量无线充电***辐射电磁场在弱电设备和弱电线束中产生的电磁干扰;并评估在无线充电***辐射电磁场影响下弱电设备和弱电线束的工作状态;
评估全部通过表示电磁安全性达标,否则需做相对应的溯源整改后重新评估,其中,
无线充电***性能与电应力指标的整改方法,包括:
调整阻抗匹配电路的拓扑结构,当***传输效率低于90%,输出功率偏差超过额定功率的10%,或无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流超出设备安全限值时,改变阻抗匹配电路的拓扑结构,调整至***传输效率高于90%,输出功率偏差小于额定功率的10%,并且无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流低于设备安全限值时,判定为合格;
调整阻抗匹配电路的电感、电容参数值,当***传输效率低于90%,输出功率偏差超过额定功率的10%,或无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流超出设备安全限值时,增大或减小调整阻抗匹配电路的电感、电容参数值,调整至***传输效率高于90%,输出功率偏差小于额定功率的10%,并且无线能量传输线圈两端的电压、无线能量传输线圈中的电流、补偿电容两端电压、补偿电容中的电流低于设备安全限值时,判定为合格;
无线充电***传导电磁干扰指标的整改方法,包括:
调整逆变器的软开关状态,当***传导电磁干扰超出标准规定的限值时,通过调整补偿网络的参数值,以及逆变器开关器件并联缓冲电路的参数值,改变逆变器的软开关状态,调整至***传导电磁干扰低于标准规定的限值,判定为合格;
调整无线充电***输入、输出端的共模和差模滤波器参数,当***传导电磁干扰超出标准规定的限值时,通过调整无线充电***输入共模和差模滤波器的电感、电容参数值,以及无线充电***输出共模和差模滤波器的电感、电容的参数值,改变逆变器的软开关状态,调整至***传导电磁干扰低于标准规定的限值时,判定为合格;
无线充电***辐射电磁场安全性指标的整改方法,包括:
调整现有屏蔽体的结构参数和/或尺寸参数,当***电磁辐射干扰超出标准规定的限值时,增大或减小屏蔽体的结构参数和/或尺寸参数,调整至***电磁辐射低于标准规定的限值,判定为合格;
加入新的屏蔽体并调整其与现有屏蔽体的组成结构一致;
采用可升降式的无线能量传输线圈以减小传输距离。
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