[发明专利]一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法

权利要求书

1.一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1，给定目标参数：

根据无线充电系统的前后级电路以及功率等级需求，设定无线充电系统的前级输入电压U_in及输出电压U_out，系统输出功率P_out，原副边线圈的垂直距离；

步骤2，选取动态无线充电系统谐振补偿网络及谐振频率；

步骤3，确定谐振补偿网络中的谐振电感值；

步骤4，确定谐振线圈互感系数；

步骤5，利兹线选型；

步骤6，确定约束条件；

步骤7，线圈最小尺寸及绕线最大长度的确定；

步骤8，谐振线圈绕制；

步骤9，磁芯结构优化；

步骤10，确定原边线圈摆放间距。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法，其特征在于：所述步骤2具体内容如下，

设定谐振补偿网络谐振频率为85KHz，根据谐振线圈间的相对位置不是恒定的，其相对位置总是在频繁、快速的发生变化，其位置变化方向主要在汽车移动方向上的特性，选取LCC-LCC拓扑作为线圈的谐振补偿网络，选取DD型线圈作为谐振线圈结构。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法，其特征在于：所述步骤3具体内容如下，

采用电压型逆变器，电路中的谐波三次谐波分量占基波含量可由如下公式(1)计算，

这里使谐振电感的取值需满足

I_1st为逆变器输出电流的基波，I_3st为逆变器输出电流的三次谐波，L_f为谐振补偿网络中的谐振电感，M为谐振线圈的互感，U_out为输出电压；

原副边谐振线圈及谐振补偿网络是对称的，即谐振电感L_f＝L₁＝L₄，谐振线圈自感L＝L₂＝L₃，谐振电容C_f＝C₁＝C₄，补偿电容C_P＝C₂＝C₃。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法，其特征在于：所述步骤4具体内容如下，

根据无线充电系统的功率公式(2)，结合给定的输入电压、输出电压及确定的电感系数可以得到满足该功率等级所需要的互感系数；其中公式(2)如下所示：

M为谐振线圈互感，ω₀为谐振角频率，U_in为输入电压，L_f为谐振电感值，Uout为输出电压。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法，其特征在于：所述步骤5具体内容如下，

根据上面计算得出的谐振电感参数及输入电压，由公式(3)计算得出谐振线圈中的电流，根据系统工作频率85KHz，选铜作为导线材料，计算其集肤深度，根据集肤深度，选用单股线径为0.1mm的利兹线；根据谐振线圈中的电流，按照1.5～2倍的电流裕度选择利兹线股数；其中公式(3)如下：

I_L为谐振线圈电流。