[发明专利]二维无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法

说明书

本发明公开了二维无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法，该系统包括第一发射线圈、第二发射线圈与接收线圈，偏移角度的计算方法如下：根据互感计算公式计算第一发射线圈、第二发射线圈与接收线圈之间的互感与偏移角度的关系；根据基尔霍夫电压定律及谐振条件，计算第一发射线圈、第二发射线圈与接收线圈之间的互感与第一发射线圈、第二发射线圈的电压、电流之间的关系；根据上面计算的各个关系，计算偏移角度与第一发射线圈、第二发射线圈的自身电压、电流之间的关系。本发明仅需对发射端的进行参数的测量，并且能够精准地获取接收线圈与发射线圈之间的偏移角度，实现容易、操作简单，为无线电能定向传输提供一种有效解决方法。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，特别是一种二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法。

背景技术

当前无线电能传输技术应用十分广泛。近些年电动汽车行业的不断发展，衍生出了诸如要求高传输效率、高传输功率等相应的技术问题。其中，发射线圈和接收线圈相对位置检测成为影响传输效率、传输功率的一个重要因素。因此，精准的检测发射线圈和接收线圈的相对位置就显得尤为重要。目前无线电能传输系统中接收线圈偏移角度存在检测困难、现有方法精度较低的问题。

CN107749677A公开了一种原副边线圈盘对准方法、对准设备及无线电能传输系统。通过建立三维坐标系，并在三维坐标系的X、Y、Z轴方向上添加磁场传感器，利用磁场传感器计算出偏移角度的方法，检测副边线圈盘在三维空间上自身是否水平、以及对原边线圈盘的偏移角度。确定副边线圈盘的相对原边线圈盘的位置。虽然提供了一种原副边线圈盘对准的方法，能够提供一定的精度。但是需要在三维坐标系的X、Y、Z轴方向上添加磁场传感器，增加系统的结构复杂度与成本，另外整体操作步骤较多，不利用实际应用。

CN112050727A公开了一种谐振式无线电能传输系统接收线圈偏移角度检测方法及系统。首先，根据发射线圈和接收线圈的谐振参数，由基尔霍夫电压定律，计算反射阻抗与互感之间的关系；其次，根据发射线圈和接收线圈的内阻，由耦合因数公式得到线圈之间耦合程度的关系，接着，根据发射线圈和接收线圈的匝数，由互感计算公式计算空间任意位置两线圈互感关系，最后，由上述所得计算耦合因数KR与反射阻抗、偏移角度之间的关系。虽然提供了一种“单对单”无线电能传输系统的偏移角度的计算方法，但对“多对单”、“多对多”的二维、三维无线电能传输系统却不能有效计算偏移角度。另外，该结构需要额外添加反射阻抗检测模块，增加了系统的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法，能精确获知接收线圈相对于发射线圈的偏移角度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法，二维谐振式无线电能传输系统包括第一发射线圈、第二发射线圈与接收线圈，二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法包括以下步骤：

步骤(1)、根据互感计算公式计算第一发射线圈、第二发射线圈与接收线圈之间的互感与偏移角度的关系；

步骤(2)、根据基尔霍夫电压定律及谐振条件，计算第一发射线圈、第二发射线圈与接收线圈之间的互感与第一发射线圈、第二发射线圈的电压、电流之间的关系；

步骤(3)、根据步骤(1)及步骤(2)中计算的各个关系，计算偏移角度与第一发射线圈、第二发射线圈的自身电压、电流之间的关系。

作为本发明所述的一种二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法进一步优化方案，步骤(1)中偏移角度θ与互感之间满足如下关系：