[发明专利]一种用于无线充电的线圈参数优化方法

说明书

本发明公开了一种用于无线充电的线圈参数优化方法，首先通过从子线圈最内匝线圈向最外匝线圈开始依次对每条边在空间中每点的磁场强度进行求解，按照叠加原理求出DD型线圈在整个空间中的磁场分布，然后对整个线圈所在空间中所有点进行矩阵运算，便可获得DD型线圈在空间中每个点的磁场分布情况；然后根据获取的DD型线圈在空间中每个点的磁场分布情况，基于蚁群优化算法，以发射到接收线圈上的磁感应强度叠加矢量和为优化依据，对待优化的参数进行最优化求解，即可完成线圈参数优化，本发明计算方法简单，根据上述方法能够完成DD型线圈的优化设计，为DD型线圈提供一种科学、可靠的优化方法。

技术领域

本发明属于电动汽车无线充电技术领域，具体涉及一种用于无线充电的线圈参数优化方法。

背景技术

在电动汽车无线充电领域中，线圈是电动汽车无线充电系统中的关键元件，它决定了系统的功率传输能力和传输的效率；而目前传统的圆形线圈以及磁通管式线圈一直具有低耦合系数、较差的抗水平偏移特性等缺点，并且目前在汽车无线充电的DD型线圈的设计中缺少一个科学、可靠的设计方法，在以往的文献中也没有对DD型线圈的空间磁场进行数学上的建模分析。在求解磁感应强度时，由于由电流元指向空间某一点的矢量R的大小方向均未知，对于这种复杂函数求积分时很难求出其原函数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于无线充电的线圈参数优化方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于无线充电的线圈参数优化方法，包括以下步骤：

步骤1)、从子线圈最内匝线圈向最外匝线圈开始依次对每条边在空间中每点的磁场强度进行求解，按照叠加原理求出DD型线圈在整个空间中的磁场分布，然后对整个线圈所在空间中所有点进行矩阵运算，便可获得DD型线圈在空间中每个点的磁场分布情况；

步骤2)、基于蚁群优化算法，以发射到接收线圈上的磁感应强度叠加矢量和为优化依据，对待优化的参数进行最优化求解，得到最优的一组设计参数，即可完成线圈参数优化。

进一步的，以DD型线圈中两个子线圈几何中心为坐标中心建立空间坐标系，针对线圈内任意P点处的磁感应强度，建立DD型线圈磁场分布的计算公式：

式中：B_iP1、B_iP2、B_iP3、B_iP4为一个子线圈内第i匝线圈对应的四个边分别在P点的磁感应强度；μ₀为真空磁导率；I为线圈中电流的大小；n为每根导线划分后的第n个微元；N为每根导线划分为微元的总个数；(x,y,z)为空间中任意点P点的坐标；(ai,bi)、(ai,bi')、(ai',bi')、(ai',bi)为第i匝线圈对应的四个顶点的坐标；

DD型线圈中其中一个子线圈中第i匝线圈各边在观测点P(x,y,z)上的磁感应强度B_iL为：

B_il＝B_iP1(x,y,z)+B_iP2(x,y,z)+B_iP3(x,y,z)+B_iP4(x,y,z)

同理可求出另一个子线圈中的第i匝线圈在观测点P的磁感应强度B_ir，利用叠加原理，即可得到整个DD线圈在P点的磁感应强度B：

B＝B_il+B_ir。

进一步的，对整个线圈所在空间中所有点进行矩阵运算，便可获得DD线圈在空间中每个点的磁感应强度。

进一步的，待优化的参数包括发射线圈的面积S、匝数z、长宽比k、匝间距w和两个子线圈之间的间距Gap。