[发明专利]一种面向两轮轻载电动车无线充电线圈的优化设计方法

说明书

本发明公开了一种面向两轮轻载电动车无线充电线圈的优化设计方法，包括以下步骤：S1、选取圆形线圈结构，充电间距d为3cm‑6cm，接收端为半径不大于6cm的圆，选取每匝线圈间距ε＝Litz线直径，线圈和磁芯间距α＝Litz线半径；S2、根据无线充电系统设计功率P₀和直流端输入电压V_in，计算原边线圈最大电流值本发明中，本发明面向二轮轻载电动车，因其功率和线圈尺寸较小，故而在诸如每匝线圈间距、线径、最外层线圈距离磁芯边缘距离等参数上具有较小的可选择性，从而可以设置小范围的离散参数集合，直接进行参数扫描，而不是像一般多目标优化一样，需要优化算法进行迭代。

技术领域

本发明涉及无线充电线圈技术领域，尤其涉及一种面向两轮轻载电动车无线充电线圈的优化设计方法。

背景技术

无线充电技术源于无线电能传输技术，其原理是充电器与用电装置之间以磁场传送能量，其可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种类型，小功率无线充电常采用电磁感应式，大功率无线充电常采用谐振式，由供电设备将能量传送至用电装置，无线充电作为一种新型的充电方式，具备操作便捷、安全可靠和充电灵活等显著的优点，已经成为手机、智能家用电器、纯电动汽车、插电式混合动力汽车及二轮轻载电动车等设备的理想充电方式，具有非常广阔的市场前景。

对于二轮轻载电动车而言，二轮轻载电动车体积小，可用于放置充电线圈的位置空间有限，这对其充电装置的尺寸提出了严格要求，如何在保证充电功率等级、充电性能的情况下，设计出成本低、传输效率高的充电线圈对于充电装置来说就显得非常重要，因此，本发明提供一种面向两轮轻载电动车无线充电线圈的优化设计方法。

发明内容

为了解决上述背景技术中所提到的技术问题，而提出的一种面向两轮轻载电动车无线充电线圈的优化设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种面向两轮轻载电动车无线充电线圈的优化设计方法，包括以下步骤：

S1、选取圆形线圈结构，充电间距d为3cm-6cm，接收端为半径不大于6cm的圆，选取每匝线圈间距ε＝Litz线直径，线圈和磁芯间距α＝Litz线半径；

S2、根据无线充电系统设计功率P₀和直流端输入电压V_in，计算原边线圈最大电流值对应线规查找合适规格的Litz线，以计算原边线圈互感最小值M_min；

S3、计算最大单匝线圈互感值M₁,以确定线圈缠绕位置：其中，k为耦合因子，L_p1为原边最大单匝线圈自感，L_s1为副边最大单匝线圈自感；

S4、绘制原边单匝发射线圈相对副边接收线圈互感随半径变化趋势图，并通过选取互感半径值确定线圈缠绕位置和线圈匝数N；

S5、计算传输损耗Loss和和线圈成本Cost，根据设计需求，对传输损耗Loss和线圈成本Cost分别取权重因子a和b，设置理想的损失函数：

Index＝a*Loss+b*Cost；

损失函数最大值为maxIndex，当Index＜maxIndex时，优化结束，否则，调整调整Litz线规格和线圈几何尺寸，重复上述过程。

作为上述技术方案的进一步描述：

原边线圈互感最小值的计算公式为：其中，L_sec为接收端自感，Q₂通常取值为5～10，输出功率P_out≈P₀，ω₀＝2π×85kHz。

作为上述技术方案的进一步描述：