[发明专利]一种电动汽车无线充电弯道磁耦合互感优化方法和结构

权利要求书

1.一种电动汽车无线充电弯道磁耦合互感优化方法，其特征在于，该方法通过在电动汽车底盘的矩形拾取线圈上增设一个圆形补偿线圈来实现，所述的圆形补偿线圈的最优补偿匝数的获取具体包括以下步骤：

S1：构建电动汽车无线充电弯道系统，所述的电动汽车无线充电弯道系统包括设置于地面的发射线圈、设置于汽车内部的矩形拾取线圈、设置于矩形拾取线圈内的圆形补偿线圈以及用于弯道信号检测和汽车控制的信号检测控制端，所述的发射线圈包括弯道部分和与弯道部分连接的直道部分；

S2：根据无线充电弯道系统，计算得到圆形补偿线圈的最优补偿匝数，具体包括：

S21：根据互感求解公式和纽曼公式，分别求出矩形拾取线圈在直道部分的互感值M₁、矩形拾取线圈在弯道部分的互感值M₂以及圆形补偿线圈在弯道部分的互感值M₃，所述的矩形拾取线圈在直道部分的互感值M₁、矩形拾取线圈在弯道部分的互感值M₂以及圆形补偿线圈在弯道部分的互感值M₃分别为：

其中，N₁为矩形拾取线圈的匝数，N₂为发射线圈的匝数，N为圆形补偿线圈的匝数，G(L₁,L₂,D₁,D₂,h)、H(L₁,L₂,R₁,R₂,h,α)和F(R,R₁,R₂,h,α)分别为尺寸参数，L₁为矩形拾取线圈的长度，L₂为发射线圈直道部分的长度，D₁为矩形拾取线圈的宽度，D₂为发射线圈直道部分的宽度，h为矩形拾取线圈与发射线圈的垂直间距，R₁为发射线圈弯道部分的内径，R₂为发射线圈弯道部分的外径，α为发射线圈的转弯角度，R为圆形补偿线圈的半径，μ₀为真空导磁率；

S22：根据电动汽车的能量拾取要求，计算得到最优补偿匝数比ζ₀，所述的根据电动汽车的能量拾取要求具体为：电动汽车的能量拾取在直道部分和弯道部分的互感值相等，所述的最优补偿匝数比ζ₀的表达式为：

所述的最优补偿匝数比ζ₀根据电动汽车能量拾取要求的约束条件求解得到，所述的电动汽车能量拾取要求的约束条件的表达式为：M₁＝M₂+M₃；

S23：根据最优补偿匝数比ζ₀，计算得到圆形补偿线圈的最优补偿匝数N*，具体为：

在COMSOL仿真中将电动汽车弯道行驶模型搭建为一个矩形拾取线圈和弯道的发射线圈模型，并连接Matlab/Simulink进行联合仿真，得到电动汽车在直道部分和弯道部分磁耦合结构的互感波动率以及抗偏移能力；

S3：进行电动汽车无线充电弯道磁耦合互感仿真，对计算得到的最优补偿匝数进行验证；

S4：若仿真验证的结果达到设定标准值，则将该最优补偿匝数用于圆形补偿线圈，所述的互感波动率的设定标准值为：小于等于±0.4％；所述的抗偏移能力的设定标准值为：在±5cm内互感波动率小于5％；

用以实现电动汽车无线充电弯道磁耦合互感优化方法的电动汽车无线充电弯道磁耦合互感优化结构，该结构包括电动汽车、铺设于地面的与弯道角度相适应的发射线圈、设置于电动汽车底盘的矩形拾取线圈以及设置于电动汽车底盘的矩形拾取线圈上的圆形补偿线圈，所述的圆形补偿线圈的最优补偿匝数通过基于电动汽车无线充电弯道磁耦合结构的优化方法得到，所述的电动汽车行驶于发射线圈的正上方，所述的圆形补偿线圈设置于高于矩形拾取线圈1cm处，所述的圆形补偿线圈的直径比矩形拾取线圈的长小2cm。