[发明专利]一种无线充电系统耦合线圈传输性能优化方法及系统

权利要求书

1.一种无线充电系统耦合线圈传输性能优化方法，其特征在于，包括：

构建无线充电系统模型并对所述无线充电系统模型进行仿真得到耦合线圈仿真性能参数；

获取系统性能指标目标函数和耦合线圈性能目标函数；

根据所述无线充电系统模型确定耦合线圈方程组；

根据所述系统性能指标目标函数和所述耦合线圈性能目标函数利用非线性方程求解法求解所述耦合线圈方程组，得到耦合线圈电参数；

根据所述耦合线圈电参数和所述耦合线圈仿真性能参数对无线充电系统中的耦合线圈进行调整。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统耦合线圈传输性能优化方法，其特征在于，所述根据所述无线充电系统模型确定耦合线圈方程组，具体包括：

根据所述无线充电系统模型确定无线充电系统性能指标与耦合线圈电参数的关系；所述无线充电系统性能指标包括系统输出功率、系统输出效率、耦合系数和品质因数；所述耦合线圈电参数包括原边线圈自电感、副边线圈自电感、原边线圈电阻、副边线圈电阻和互电感；

根据所述无线充电系统性能指标与所述耦合线圈电参数的关系确定耦合线圈传输效率与所述耦合线圈电参数之间的关系；

根据所述无线充电系统性能指标与所述耦合线圈电参数的关系和所述耦合线圈传输效率与所述耦合线圈电参数之间的关系构建耦合线圈方程组。

3.根据权利要求1所述的无线充电系统耦合线圈传输性能优化方法，其特征在于，所述根据所述系统性能指标目标函数和所述耦合线圈性能目标函数利用非线性方程求解法求解所述耦合线圈方程组，得到耦合线圈电参数，具体包括：

以所述系统性能指标目标函数和所述耦合线圈性能目标函数为约束条件，利用非线性方程求解法求解所述耦合线圈方程组，确定耦合线圈电参数；所述非线性方程求解法包括二分法、迭代法、牛顿法和割线法。

4.根据权利要求1所述的无线充电系统耦合线圈传输性能优化方法，其特征在于，所述根据所述耦合线圈电参数和所述耦合线圈仿真性能参数对无线充电系统中的耦合线圈进行调整，具体包括：

将所述耦合线圈电参数与所述耦合线圈仿真性能参数进行对比，得到耦合线圈匝数调整量、轴径比调整量和系统工作角频率调整量；

利用所述耦合线圈匝数调整量、所述轴径比调整量和所述系统工作角频率调整量对所述耦合线圈进行调整。

5.根据权利要求1所述的无线充电系统耦合线圈传输性能优化方法，其特征在于，所述系统性能指标目标函数的计算公式为：

P_o＝300,

η≥90％,

其中，P_o为系统额定输出功率；η为系统传输效率。

6.根据权利要求1所述的无线充电系统耦合线圈传输性能优化方法，其特征在于，所述耦合线圈性能目标函数的计算公式为：

R_avg100，

R_avg200，

k0.3，

Q300，

η_max99％，

其中，R_avg为线圈平均半径，k为耦合线圈间的耦合系数，Q为耦合线圈的品质因数，η_max为线圈的传输效率。

7.根据权利要求2所述的无线充电系统耦合线圈传输性能优化方法，其特征在于，所述无线充电系统性能指标与所述耦合线圈电参数的关系的计算公式为：

其中，P_o为系统额定输出功率，I₂为副边线圈中的电流，R_L为无线充电系统模型的负载阻抗，ω为系统工作角频率，j为虚数单位，用以表示复阻抗，I₁为原边线圈中电流，L₁为原边线圈的自电感，L₂为副边线圈的自电感，R₁为原边线圈和副边线圈的电阻，R₂为副边线圈的电阻，M为耦合线圈原边线圈和副边线圈之间的互电感值，k为耦合线圈间的耦合系数，Q₁为原边耦合线圈的品质因数。