[发明专利]一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法

说明书

本发明公开了无线充电领域内的一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法，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；在满足给定要求的前提下，实现谐振线圈电气性能和物理性能的最优化。

技术领域

本发明涉及无线充电领域内的谐振线圈设计方法。

背景技术

随着时代的发展，能源短缺与环境污染问题日益凸显，化石燃料的大量使用更是加剧了这一现象。传统的柴油汽车就是化石燃料的主要使用途径之一。为了解决上述问题，改善能源结构已经迫在眉睫。

电动汽车被许多研究人员视为传统柴油汽车的有效替代方案。其相关领域也被大量研究。目前，电动汽车难以普及的原因之一就是对的动力电池无法支撑其长时间行驶，而又缺少可靠、快速的充电方案。动态无线充电(Dynamic wireless Power Transmission)技术就是在地面铺设充电设备，在汽车行驶过程中为其充电，该技术能够有效地提高电动汽车的续航里程。

由于技术不成熟，电动汽车动态无线充电技术性能不能满足使用需求，该技术尚未得到大规模应用。谐振线圈就是限制无线充电性能的一个主要原因。作为DWPT的核心部件，谐振线圈的设计对系统的传输效率、传输功率及偏移容忍度等起到决定性的作用。目前的谐振线圈的设计方案大部分集中于其静态性能，且忽略了线圈参数对谐振补偿网络的影响。因此，亟待一个着眼与大功率、高效率、良好的动态性能及与谐振网络适应度的谐振线圈优化方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法，使其在满足给定要求的前提下，实现谐振线圈电气性能和物理性能的最优化。

为实现上述目的，本发明还提供了一种电动汽车动态无线充电谐振线圈设计方法，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。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，从给定的设计目标及约束条件出发，对谐振线圈进行参数设计，使其在满足给定要求的前提下，实现谐振线圈电气性能和物理性能的最优化。

作为本发明的进一步改进，所述步骤2具体内容如下，