[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

说明书

本发明涉及一种电动汽车无线充电弯道磁耦合互感优化方法，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；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；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，与现有技术相比，本发明具有减小弯道的互感波动，提高弯道行驶时充电的稳定性等优点。

技术领域

本发明涉及电动汽车动态无线充电领域，尤其是涉及一种电动汽车无线充电弯道磁耦合互感优化方法和结构。

背景技术

磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetic Coupling Resonance Wireless PowerTransfer)技术，简称MCR-WPT技术，是一种通过磁耦合谐振方式进行电能传输的技术。该技术具有传输效率高、功率大、距离远和对介质依赖性小等优点，但也存在对线圈间耦合距离、角度偏转等变化敏感的缺点。因此，电能稳定无线传输仍是基础挑战，应用推广仍受技术瓶颈限制。电磁耦合结构设计是无线电能传输技术中的核心点，直接影响到系统的输出功率和传输效率的稳定性。

在现有的电动汽车动态无线充电技术中，大多集中在直道的电磁耦合结构上，多采用矩形拾取线圈，长导轨式或级联式的矩形发射线圈，其抗横向偏移有较好表现，且传输效率高，控制简单。但是当电动汽车在弯道行驶时，磁耦合结构的互感波动率较大，造成拾取电压波动较大，能量获取较低，不能满足电动汽车弯道平稳运行的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车无线充电弯道磁耦合互感优化方法和结构，解决电动汽车在弯道行驶过程中，磁耦合结构处的互感下降以及其波动较大的问题，同时包括由互感波动引起的拾取电压下降和波动较大问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电动汽车无线充电弯道磁耦合互感优化方法，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；

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；

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。

进一步地，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。

进一步地，所述的步骤S2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；

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；

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*。

更进一步地，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：