[发明专利]一种电动汽车无线供电系统的三线圈结构

权利要求书

1.一种三线圈结构的电动汽车无线供电系统拓扑结构的设计与建模方法，其特征在于：所述拓扑结构是由一个发射线圈、两个相互嵌套的线圈构成，两个相互嵌套的线圈由中继线圈和接收线圈组成；

所述建模方法如下：

运用基尔霍夫电压定律，可以得到三线圈结构的方程如下：

其中下标1表示发射线圈，下标2表示中继线圈,下标3表示接收线圈，i＝1，2，3；R_i表示第i个线圈的等效电阻；所述等效电阻包括线圈的电阻、外接谐振电容的寄生电阻以及介质损耗；R_s表示电源的内阻抗；R_L表示负载电阻；C_i表示第i个线圈的外接谐振电容；L_i表示第i个线圈的自感；M_ij表示第i和j个线圈之间的互感，i,j＝1,2,3；i≠j；U_s表示电源电压；I_i表示第i个线圈中的电流；ω表示角频率；

通过求解方程(1)和(2)，可以得到线圈中电流的表达式如下：

根据式(3)，可以得到负载电阻的电压表达式如下：

当系统工作在谐振状态时，式(4)可简化成式(5)：

式中U_out是输出电压，所述输出电压为负载电阻的电压；接收线圈的匝数少于中继线圈的匝数，但两个相互嵌套的线圈之间的距离非常近，所以它们之间的互感可以大于或等于发射与接收线圈之间的互感，同时，由于接收线圈的匝数较少且发射和接收线圈之间的传输距离较远，所以它们之间的互感M₁₃很小；输出电压U_out的表达式化简如下：

从式(6)中可以看出，基于三线圈结构的电动汽车无线供电系统的输出电压U_out基本不受负载变化的影响，为新型结构的恒电压输出提供了理论依据。

2.根据权利要求1所述的一种三线圈结构的电动汽车无线供电系统拓扑结构的设计与建模方法，其特征在于：三线圈结构的发射线圈是由圆形或方形多匝线圈构成，接收线圈也是由圆形或方形多匝线圈构成。

3.根据权利要求1所述的一种三线圈结构的电动汽车无线供电系统拓扑结构的设计与建模方法，其特征在于：三线圈结构的中继线圈(2)和接收线圈(3)处于同一个平面上且相互嵌套，接收线圈与中继线圈匝间距离为Δ₁，Δ₁大于等于零。