[發明專利]一種電動汽車無線充電彎道磁耦合互感優化方法和結構

有效

• 申請號: 202011181056.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112373321B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 趙帆帆;胥飛
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B60L53/122;B60L53/34;H02J50/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種電動汽車無線充電彎道磁耦合互感優化方法，該方法通過在電動汽車底盤的矩形拾取線圈上增設一個圓形補償線圈來實現，所述的圓形補償線圈的最優補償匝數的獲取具體包括以下步驟：S1：構建電動汽車無線充電彎道系統；S2：根據無線充電彎道系統，計算得到圓形補償線圈的最優補償匝數；S3：進行電動汽車無線充電彎道磁耦合互感仿真，對計算得到的最優補償匝數進行驗證；S4：若仿真驗證的結果達到設定標準值，則將該最優補償匝數用于圓形補償線圈，與現有技術相比，本發明具有減小彎道的互感波動，提高彎道行駛時充電的穩定性等優點。

技術領域

本發明涉及電動汽車動態無線充電領域，尤其是涉及一種電動汽車無線充電彎道磁耦合互感優化方法和結構。

背景技術

磁耦合諧振式無線電能傳輸(Magnetic Coupling Resonance Wireless PowerTransfer)技術，簡稱MCR-WPT技術，是一種通過磁耦合諧振方式進行電能傳輸的技術。該技術具有傳輸效率高、功率大、距離遠和對介質依賴性小等優點，但也存在對線圈間耦合距離、角度偏轉等變化敏感的缺點。因此，電能穩定無線傳輸仍是基礎挑戰，應用推廣仍受技術瓶頸限制。電磁耦合結構設計是無線電能傳輸技術中的核心點，直接影響到系統的輸出功率和傳輸效率的穩定性。

在現有的電動汽車動態無線充電技術中，大多集中在直道的電磁耦合結構上，多采用矩形拾取線圈，長導軌式或級聯式的矩形發射線圈，其抗橫向偏移有較好表現，且傳輸效率高，控制簡單。但是當電動汽車在彎道行駛時，磁耦合結構的互感波動率較大，造成拾取電壓波動較大，能量獲取較低，不能滿足電動汽車彎道平穩運行的要求。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種電動汽車無線充電彎道磁耦合互感優化方法和結構，解決電動汽車在彎道行駛過程中，磁耦合結構處的互感下降以及其波動較大的問題，同時包括由互感波動引起的拾取電壓下降和波動較大問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種電動汽車無線充電彎道磁耦合互感優化方法，該方法通過在電動汽車底盤的矩形拾取線圈上增設一個圓形補償線圈來實現，所述的圓形補償線圈的最優補償匝數的獲取具體包括以下步驟：

S1：構建電動汽車無線充電彎道系統；

S2：根據無線充電彎道系統，計算得到圓形補償線圈的最優補償匝數；

S3：進行電動汽車無線充電彎道磁耦合互感仿真，對計算得到的最優補償匝數進行驗證；

S4：若仿真驗證的結果達到設定標準值，則將該最優補償匝數用于圓形補償線圈。

進一步地，所述的電動汽車無線充電彎道系統包括設置于地面的發射線圈、設置于汽車內部的矩形拾取線圈、設置于矩形拾取線圈內的圓形補償線圈以及用于彎道信號檢測和汽車控制的信號檢測控制端，所述的發射線圈包括彎道部分和與彎道部分連接的直道部分。

進一步地，所述的步驟S2具體包括：

S21：根據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以及圓形補償線圈在彎道部分的互感值M₃；

S22：根據電動汽車的能量拾取要求，計算得到最優補償匝數比ζ₀；

S23：根據最優補償匝數比ζ₀，計算得到圓形補償線圈的最優補償匝數N*。

更進一步地，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以及圓形補償線圈在彎道部分的互感值M₃分別為：