【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于無線電能傳輸，涉及一種磁耦合器及強抗偏移電動汽車無線充電系統(tǒng)及其設(shè)計方法。
技術(shù)介紹
1、近年來我國電動汽車產(chǎn)業(yè)空前繁榮，同時電動汽車充電技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施取得了長足的進步，除傳統(tǒng)的傳導(dǎo)充電外，新型寬禁帶功率器件的發(fā)展還催生了無線充電方式。基于無線電能傳輸技術(shù)的無線充電具有便捷、安全、可靠的特點，能夠避免頻繁插拔帶來的磨損、提升雨雪天氣和潮濕環(huán)境下的充電安全性。伴隨著無人駕駛和智能汽車技術(shù)的興起，無線充電已成為傳導(dǎo)充電的有力補充和未來的發(fā)展趨勢。
2、目前，無線充電系統(tǒng)實際應(yīng)用的最大阻礙之一仍然是偏移問題。受泊車精度限制，系統(tǒng)發(fā)射端和接收端間的相對偏移難以避免，而發(fā)射和接收線圈間的互感與偏移位置有關(guān)，大范圍的線圈偏移會造成系統(tǒng)輸出功率和傳輸效率的劇烈波動。針對無線充電系統(tǒng)的抗偏移能力提升問題，現(xiàn)有方案已分別從磁耦合器設(shè)計、補償拓?fù)洹⒀a償參數(shù)、控制策略等方面著手提出了一系列抗偏移能力提升方法。
3、例如，采用扁平螺線管磁耦合器可以大幅提升無線充電系統(tǒng)某一水平方向的抗偏移能力，然而受結(jié)構(gòu)限制，兩個水平正交方向偏移對扁平螺線管磁耦合器的影響差別較大，系統(tǒng)另一水平方向的抗偏移能力較差。可見，無線充電系統(tǒng)不僅需要較強的抗偏移能力，且要求抗偏移能力不能具有方向性。另外，電動汽車無線充電場景要求系統(tǒng)架構(gòu)簡單可靠、車載接收端元件盡可能少，現(xiàn)有抗偏移無線充電系統(tǒng)方案很難兼顧上述兩方面要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種磁耦
2、為達到上述目的，本專利技術(shù)公開了一種磁耦合器，包括發(fā)射端及接收端，所述接收端包括接收線圈，所述發(fā)射端包括補償線圈以及發(fā)射線圈，發(fā)射端與接收端平行分布，所述發(fā)射端為田字形結(jié)構(gòu)，其中，所述補償線圈由對角分布的兩個線圈組串聯(lián)組成，發(fā)射線圈由對角分布的另外兩個線圈組串聯(lián)組成。
3、進一步的，所述接收線圈為平面方形線圈。
4、進一步的，發(fā)射端的一個端面對應(yīng)接收端的一個端面，其中，發(fā)射端的每個端面與接收端的對應(yīng)端面齊平。
5、進一步的，發(fā)射端的中心點與接收端的中心端位于同一垂直線上。
6、進一步的，補償線圈采用上下兩層線圈繞制而成。
7、進一步的，發(fā)射線圈采用上下兩層線圈繞制而成。
8、本專利技術(shù)公開了一種強抗偏移電動汽車無線充電系統(tǒng)，其特征在于，包括系統(tǒng)交流電源、補償線圈串聯(lián)補償電容、發(fā)射端并聯(lián)補償電容、發(fā)射線圈串聯(lián)補償電容、接收線圈補償電容、系統(tǒng)負(fù)載以及磁耦合器；
9、補償線圈、系統(tǒng)交流電源及補償線圈串聯(lián)補償電容所形成的串聯(lián)支路與發(fā)射端并聯(lián)補償電容和發(fā)射線圈串聯(lián)補償電容及發(fā)射線圈所形成的串聯(lián)支路并聯(lián)連接；
10、接收線圈補償電容的一端經(jīng)接收線圈及系統(tǒng)負(fù)載與接收線圈補償電容的另一端相連接。
11、本專利技術(shù)公開了一種強抗偏移電動汽車無線充電系統(tǒng)的設(shè)計方法，包括：
12、確定補償線圈串聯(lián)補償電容的電容值；
13、確定系統(tǒng)交流電源、補償線圈串聯(lián)補償電容、發(fā)射端并聯(lián)補償電容、發(fā)射線圈串聯(lián)補償電容及接收線圈補償電容的對應(yīng)關(guān)系；
14、根據(jù)補償線圈串聯(lián)補償電容的電容值以及系統(tǒng)交流電源、補償線圈串聯(lián)補償電容、發(fā)射端并聯(lián)補償電容、發(fā)射線圈串聯(lián)補償電容及接收線圈補償電容的對應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建強抗偏移電動汽車無線充電系統(tǒng)。
15、進一步的，所述補償線圈串聯(lián)補償電容的電容值根據(jù)式(1)確定：
16、(lf′req/mps_n)2+4ω2mfs_n2-(lf′req/mps_m)2-4ω2mfs_m2＝0(1)
17、其中，mfp為補償線圈與發(fā)射線圈之間的互感，mps為發(fā)射線圈與接收線圈之間的互感，mfs為補償線圈與接收線圈之間的互感，mps_n及mfs_n分別為磁耦合器正對時，發(fā)射線圈和接收線圈之間的互感以及補償線圈和接收線圈之間的互感，mps_m及mfs_m分別為磁耦合器最大偏移距離下，發(fā)射線圈和接收線圈之間的互感以及補償線圈和接收線圈之間的互感，lf′＝lf-mfp-1/ω2cf′。
18、進一步的，系統(tǒng)交流電源、補償線圈串聯(lián)補償電容、發(fā)射端并聯(lián)補償電容、發(fā)射線圈串聯(lián)補償電容及接收線圈補償電容的對應(yīng)關(guān)系為：
19、
20、本專利技術(shù)具有以下有益效果：
21、本專利技術(shù)所述的磁耦合器及強抗偏移電動汽車無線充電系統(tǒng)及其設(shè)計方法在具體操作時，所述發(fā)射端包括補償線圈以及發(fā)射線圈，發(fā)射端與接收端平行分布，通過補償線圈及發(fā)射線圈相配合，使其具有較強的抗偏移能力，同時抗偏移性能不受偏移方向的影響，在一定的偏移范圍內(nèi)，另外，本專利技術(shù)將磁耦合器集成于所述電動汽車無線充電系統(tǒng)中，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)比較簡單，且系統(tǒng)車載接收端僅需一個最基本的線圈和一個補償電容，不需要補償電感和其他額外組件，有利于電動汽車無線充電系統(tǒng)接收端的輕量化，可以實現(xiàn)更高的接收端功率密度，便于車載部件的布置。
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1.一種磁耦合器，其特征在于，包括發(fā)射端及接收端，所述接收端包括接收線圈(Ls)，所述發(fā)射端包括補償線圈(Lf)以及發(fā)射線圈(Lp)，發(fā)射端與接收端平行分布，所述發(fā)射端為田字形結(jié)構(gòu)，其中，所述補償線圈(Lf)由對角分布的兩個線圈組串聯(lián)組成，所述發(fā)射線圈(Lp)由對角分布的另外兩個線圈組串聯(lián)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述接收線圈(Ls)為平面方形線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述發(fā)射端的一個端面對應(yīng)接收端的一個端面，其中，所述發(fā)射端的每個端面與接收端的對應(yīng)端面齊平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述發(fā)射端的中心點與接收端的中心端位于同一垂直線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述補償線圈(Lf)采用上下兩層線圈繞制而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述發(fā)射線圈(Lp)采用上下兩層線圈繞制而成。
7.一種強抗偏移電動汽車無線充電系統(tǒng)，其特征在于，包括系統(tǒng)交流電源(Up)、補償線圈串聯(lián)補償電容(Cf')、發(fā)射
8.一種權(quán)利要求7所述強抗偏移電動汽車無線充電系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的強抗偏移電動汽車無線充電系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述補償線圈串聯(lián)補償電容(Cf')的電容值根據(jù)式(1)確定：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的強抗偏移電動汽車無線充電系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，系統(tǒng)交流電源(Up)、補償線圈串聯(lián)補償電容(Cf')、發(fā)射端并聯(lián)補償電容(Cf)、發(fā)射線圈串聯(lián)補償電容(Cp)及接收線圈補償電容(Cs)的對應(yīng)關(guān)系為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種磁耦合器，其特征在于，包括發(fā)射端及接收端，所述接收端包括接收線圈(ls)，所述發(fā)射端包括補償線圈(lf)以及發(fā)射線圈(lp)，發(fā)射端與接收端平行分布，所述發(fā)射端為田字形結(jié)構(gòu)，其中，所述補償線圈(lf)由對角分布的兩個線圈組串聯(lián)組成，所述發(fā)射線圈(lp)由對角分布的另外兩個線圈組串聯(lián)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述接收線圈(ls)為平面方形線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述發(fā)射端的一個端面對應(yīng)接收端的一個端面，其中，所述發(fā)射端的每個端面與接收端的對應(yīng)端面齊平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述發(fā)射端的中心點與接收端的中心端位于同一垂直線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述補償線圈(lf)采用上下兩層線圈繞制而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合器，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳曉康，楊岑玉，徐翀，劉銘揚，劉曉彤，魏斌，夏力行，黃曉華，
申請(專利權(quán))人：中國電力科學(xué)研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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