一种电动汽车无线充电系统及该系统的发射线圈设计方法技术方案

本发明专利技术提出了一种电动汽车无线充电系统及该系统的发射线圈设计方法。本发明专利技术建立了无线充电系统的等效电路模型，推导了系统发射线圈在接收线圈平面内任意一点产生的磁感应强度数学表达式，根据推导的磁感应强度数学表达式构建优化目标模型，结合优化目标模型的约束条件，确定能够产生相对均匀磁场的发射线圈匝数、匝间距和线圈宽度，从而确定组合式平面螺旋结构发射线圈的线圈构型，最后通过有限元仿真软件计算该发射线圈在接收线圈平面上的磁场分布、平面上一条截线的磁通密度模分布。本发明专利技术提出的组合式平面螺旋结构发射线圈在系统接收线圈发生偏移后仍能保持较稳定的互感。统接收线圈发生偏移后仍能保持较稳定的互感。统接收线圈发生偏移后仍能保持较稳定的互感。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车无线充电系统及该系统的发射线圈设计方法


[0001]本专利技术属于无线充电
，尤其是涉及一种具有高抗偏移性的无线充电系统发射线圈设计方法。

技术介绍

[0002]近年来，传统燃油汽车的广泛使用给环境和资源带来了巨大的压力。为了减少汽车尾气排放，保障能源安全、促进节能减排，电动汽车受到了越来越多的关注。电动汽车具有零排放、无污染的优点，但由于车载电池容量有限、充电不便和存在安全隐患等问题，电动汽车的进一步推广普及受到了制约。目前常见的电动汽车充电方式主要有有线充电和无线充电两种。有线充电虽为较普遍的充电方式，但其存在着诸多问题如连接部分易损坏、插拔时容易产生火花、占地面积大等。无线充电作为一种新型电能传输方式，其不需要导线进行传导或者其他的一些物理接触就能使电能到达负载端，相较于有线充电，无线充电具有占地面积小、方便灵活、无需插拔、维护成本低等优点，因此受到越来越多的关注。电动汽车的无线充电技术主要可以分为静态无线充电、准动态无线充电和动态无线充电三种。静态无线充电技术是在汽车停止时给汽车充电；准动态无线充电是在汽车短时间停靠的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车无线充电系统，其特征在于，包括：电动汽车无线充电系统由无线充电发射模块和无线充电接收模块无线连接构成；所述的无线充电发射模块铺设于电动汽车行驶道路上；所述的无线充电接收模块安装于电动汽车；所述无线充电发射模块包括依次连接的直流输入电源、高频逆变电路、发射SS补偿电路、发射线圈；所述无线充电接收模块包括依次连接的接收线圈、接收SS补偿电路、整流电路、负载电阻。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述的发射SS补偿电路包括依次连接的发射谐振补偿电容、发射线圈自感、发射线圈等效电阻依次连接组成的发射串联回路。3.根据权利要求2所述的一种电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述的接收SS补偿电路包括依次连接的接收谐振补偿电容、接收线圈自感、接收线圈等效电阻组成的接收串联回路。4.根据权利要求3所述的一种电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述的发射线圈由两部分若干同等间距的正方形线圈组成的平面螺旋线圈，线圈整体由单根利兹线绕制而成，线圈中心部分的匝间距相等，外侧匝间距相等且小于中心部分。5.根据权利要求4所述的一种电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述的接收线圈由若干同等间距的正方形线圈组成的平面螺旋线圈，线圈整体由单根利兹线绕制而成。6.一种电动汽车无线充电系统内发射线圈设计方法，适用于权利要求1所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，包括：根据系统的输入电压，发射线圈的自感、等效电阻和补偿电容，接收线圈的自感、等效电阻和补偿电容，负载电阻建立系统的等效电路模型；建立发射线圈在接收线圈平面上任意一点产生的磁感应强度数学模型；根据系统发射线圈在接收线圈平面上任意一点产生的磁感应强度数学模型构建优化目标模型；建立优化目标模型的约束条件；将优化目标模型最小化作为寻优目标，结合优化目标模型的约束条件，确定发射线圈的匝数、匝间距和线圈宽度。7.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，发射线圈在接收线圈平面上任意一点产生的磁感应强度数学模型，定义为：其中，发射线圈与接收线圈同轴平行放置，2a为系统发射线圈边长，I为流过发射线圈回路的电流，x为接收线圈平面上任意一点的x轴坐标，y为接收线圈平面上该点的y轴坐标，z为接收线圈平面上该点的z轴坐标，e
z
为发射线圈边上任意线元指向接收线圈平面上该点的单位向量的z轴分量，μ0为真空磁导率。8.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，优化目标模型，定义为：min|B
K(i)
‑
B
K(i+1)
|(d1,W1,N1,...d
K
,W
K
,N
K
)其中，B
K(i)
为第K层发射线圈在接收线圈平面内任意一点P
i
(x
i
,y
i
,z
i
)的磁感应强度，
B
K(i+1)
为第K层发射线圈在接收线圈平面内任意一点P
i+1
(x
i+1
,y
i+1
,z
i+1
)的磁感应强度，K≥1且为整数，i≥1且为整数，d1为第一层发射线圈匝间距，W1为第一层发射线圈宽度，N1为第一层发射线圈匝数，d
K
为第K层发射线圈匝间距，W
K
为第K层发射线圈宽度，N
K
为第K层发射线圈匝数。9.根据权利要求8所述的设计方法，其特征在于，优化目标模型的约束条件，定义为：其中，2b为系统接收线圈边长，R为发射线圈与接收线圈之间的距离。10.根据权利要求8所述的设计方法，其特征在于，确定组合式平面螺旋结构发射线圈的匝数、匝间距和线圈宽度，具体过程如下：层发射线圈匝数为N1，则第一层发射线圈第一匝边长为2d1，第二匝边长为4d1，
…
，第N1匝边长为2N1d1，接收线圈为单匝测试线圈，第一层发射线圈与接收线圈处于同轴平行的位置，则第一层发射线圈在接收线圈平面内任意一点p
i
(x
i
,y
i
,z
i
)(i≥1且为整数)的磁感应强度为：强度为：
…
其中，B
1,1
为第一层发射线圈第一匝在该接收线圈平面上任意一点p
i
(x
i
,y
i
,z
i
)的磁感应强度，B
1,2
为第一层发射线圈第二匝在该接收线圈平面上同...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文聪，黄津莹，张晓柯，朱雨樵，马超，胡滢，常雨芳，严怀成，张皓，王洪荣，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：