[發(fā)明專利]一種電動(dòng)汽車無(wú)線充電彎道磁耦合互感優(yōu)化方法和結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011181056.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112373321B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙帆帆;胥飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號(hào): B60L53/12
• 分類號(hào): B60L53/12;B60L53/122;B60L53/34;H02J50/12
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種電動(dòng)汽車無(wú)線充電彎道磁耦合互感優(yōu)化方法，其特征在于，該方法通過(guò)在電動(dòng)汽車底盤(pán)的矩形拾取線圈上增設(shè)一個(gè)圓形補(bǔ)償線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述的圓形補(bǔ)償線圈的最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)的獲取具體包括以下步驟：

S1：構(gòu)建電動(dòng)汽車無(wú)線充電彎道系統(tǒng)，所述的電動(dòng)汽車無(wú)線充電彎道系統(tǒng)包括設(shè)置于地面的發(fā)射線圈、設(shè)置于汽車內(nèi)部的矩形拾取線圈、設(shè)置于矩形拾取線圈內(nèi)的圓形補(bǔ)償線圈以及用于彎道信號(hào)檢測(cè)和汽車控制的信號(hào)檢測(cè)控制端，所述的發(fā)射線圈包括彎道部分和與彎道部分連接的直道部分；

S2：根據(jù)無(wú)線充電彎道系統(tǒng)，計(jì)算得到圓形補(bǔ)償線圈的最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)，具體包括：

S21：根據(jù)互感求解公式和紐曼公式，分別求出矩形拾取線圈在直道部分的互感值M₁、矩形拾取線圈在彎道部分的互感值M₂以及圓形補(bǔ)償線圈在彎道部分的互感值M₃，所述的矩形拾取線圈在直道部分的互感值M₁、矩形拾取線圈在彎道部分的互感值M₂以及圓形補(bǔ)償線圈在彎道部分的互感值M₃分別為：

其中，N₁為矩形拾取線圈的匝數(shù)，N₂為發(fā)射線圈的匝數(shù)，N為圓形補(bǔ)償線圈的匝數(shù)，G(L₁,L₂,D₁,D₂,h)、H(L₁,L₂,R₁,R₂,h,α)和F(R,R₁,R₂,h,α)分別為尺寸參數(shù)，L₁為矩形拾取線圈的長(zhǎng)度，L₂為發(fā)射線圈直道部分的長(zhǎng)度，D₁為矩形拾取線圈的寬度，D₂為發(fā)射線圈直道部分的寬度，h為矩形拾取線圈與發(fā)射線圈的垂直間距，R₁為發(fā)射線圈彎道部分的內(nèi)徑，R₂為發(fā)射線圈彎道部分的外徑，α為發(fā)射線圈的轉(zhuǎn)彎角度，R為圓形補(bǔ)償線圈的半徑，μ₀為真空導(dǎo)磁率；

S22：根據(jù)電動(dòng)汽車的能量拾取要求，計(jì)算得到最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)比ζ₀，所述的根據(jù)電動(dòng)汽車的能量拾取要求具體為：電動(dòng)汽車的能量拾取在直道部分和彎道部分的互感值相等，所述的最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)比ζ₀的表達(dá)式為：

所述的最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)比ζ₀根據(jù)電動(dòng)汽車能量拾取要求的約束條件求解得到，所述的電動(dòng)汽車能量拾取要求的約束條件的表達(dá)式為：M₁＝M₂+M₃；

S23：根據(jù)最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)比ζ₀，計(jì)算得到圓形補(bǔ)償線圈的最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)N*，具體為：

在COMSOL仿真中將電動(dòng)汽車彎道行駛模型搭建為一個(gè)矩形拾取線圈和彎道的發(fā)射線圈模型，并連接Matlab/Simulink進(jìn)行聯(lián)合仿真，得到電動(dòng)汽車在直道部分和彎道部分磁耦合結(jié)構(gòu)的互感波動(dòng)率以及抗偏移能力；

S3：進(jìn)行電動(dòng)汽車無(wú)線充電彎道磁耦合互感仿真，對(duì)計(jì)算得到的最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證；

S4：若仿真驗(yàn)證的結(jié)果達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值，則將該最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)用于圓形補(bǔ)償線圈，所述的互感波動(dòng)率的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值為：小于等于±0.4％；所述的抗偏移能力的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值為：在±5cm內(nèi)互感波動(dòng)率小于5％；

用以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車無(wú)線充電彎道磁耦合互感優(yōu)化方法的電動(dòng)汽車無(wú)線充電彎道磁耦合互感優(yōu)化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)汽車、鋪設(shè)于地面的與彎道角度相適應(yīng)的發(fā)射線圈、設(shè)置于電動(dòng)汽車底盤(pán)的矩形拾取線圈以及設(shè)置于電動(dòng)汽車底盤(pán)的矩形拾取線圈上的圓形補(bǔ)償線圈，所述的圓形補(bǔ)償線圈的最優(yōu)補(bǔ)償匝數(shù)通過(guò)基于電動(dòng)汽車無(wú)線充電彎道磁耦合結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法得到，所述的電動(dòng)汽車行駛于發(fā)射線圈的正上方，所述的圓形補(bǔ)償線圈設(shè)置于高于矩形拾取線圈1cm處，所述的圓形補(bǔ)償線圈的直徑比矩形拾取線圈的長(zhǎng)小2cm。