[发明专利]基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置和参数设定方法在审
申请号: | 202211389822.4 | 申请日: | 2022-11-08 |
公开(公告)号: | CN115622269A | 公开(公告)日: | 2023-01-17 |
发明(设计)人: | 吉莉;张弛;孙红军;张明;葛富辰;曹旭东;朱丽萍;魏学良 | 申请(专利权)人: | 中国石油大学(北京) |
主分类号: | H02J50/00 | 分类号: | H02J50/00;H02J50/10 |
代理公司: | 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 | 代理人: | 赵悦 |
地址: | 102249*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 组合 dd 线圈 无线 充电 耦合 装置 参数 设定 方法 | ||
1.一种基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置,其特征在于,包括:高频逆变电路、原边补偿网络、原边DD线圈、副边DD线圈、副边补偿网络和整流电路;
所述高频逆变电路的输入端连接交流激励电压源,所述高频逆变电路的输出端连接所述原边补偿网络;所述原边补偿网络连接所述原边DD线圈,所述原边DD线圈与副边DD线圈耦合,所述副边DD线圈连接副边补偿网络,所述副边补偿网络和整流电路与负载连接。
2.如权利要求1所述的基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置,其特征在于,所述原边DD线圈由两个线圈组成,所述两个线圈结构相同,导线绕向相反,电流流经所述原边补偿网络时,从其中一个线圈流入,并由另一个线圈流出,后到达所述高频逆变器的输出端后,所述原边DD线圈与所述副边DD线圈发生耦合,在所述副边DD线圈中产生感应电流。
3.如权利要求1所述的基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置,其特征在于,所述副边DD线圈由单组线圈构成,所述副边耦合DD线圈的尺寸小于所述原边DD线圈,所述副边DD线圈一端与第三电容相连,另一端与第四电容以及整流电路第二输入端相连。
4.如权利要求1-3任一项所述的基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置,其特征在于,所述原边补偿网络包括第一电容、第二电容以及第三电感,所述第一电容、第二电容与所述原边DD线圈串联,所述第三电感与第一电容和第二电容并联,所述高频逆变器的第一输出端连接所述第三电感,所述高频逆变器的第二输出端与第二电容以及所述原边DD线圈相连接。
5.如权利要求1-3任一项所述的基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置,其特征在于,所述副边补偿网络包括第三电容、第四电容和第四电感,所述第三电容、第四电容和所述副边DD线圈串联,所述第四电感与第三电容和第四电容并联,所述整流电路的第一输入端与第四电感相连,所述整流电路的第二输入端与副边线圈以及第四电容相连。
6.如权利要求1-3任一项所述的基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置,其特征在于,在所述原边DD线圈的下方和所述副边DD线圈的上方设置屏蔽铁氧体材料,所述屏蔽铁氧体材料采用全屏蔽式设置,所述原边DD线圈与副边DD线圈平行。
7.一种基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置的参数设定方法,其特征在于,用于如权利要求1-6任一项所述的基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置,包括以下步骤:
调整原边DD线圈和副边DD线圈的尺寸,获得空间磁场均匀程度最高时的原边DD线圈尺寸和副边DD线圈尺寸;
保持所述原边DD线圈尺寸和副边DD线圈尺寸,且恒定原边DD线圈和副边DD线圈的外径,调整线圈匝数和线圈的匝间距,获得接收平面纵向磁场均匀程度最高时的线圈匝数和线圈的匝间距;
进一步调整线圈匝数和线圈的匝间距,获得磁场均匀程度最高时的线圈匝数和线圈的匝间距;
保持原边DD线圈和副边DD线圈的外径和内径不变,改变DD线圈的导线排列方式,获得磁场均匀程度最高时的导线排列方式;
调整充电场景条件,根据磁感应强度在平面内的偏离系数,获得磁场均匀程度最高时的充电场景条件;
将最佳的线圈匝数、线圈的匝间距、导线排列方式和充电场景条件设定为最优的参数方案。
8.如权利要求7所述的基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置的参数设定方法,其特征在于,所述线圈的匝间距的计算公式为:
其中,A为原边DD线圈和副边DD线圈的外径;Pg为线圈的匝间距;a为原边DD线圈和副边DD线圈的内径;p为组内匝间距;N为线圈的匝数。
9.如权利要求7所述的基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置的参数设定方法,其特征在于,所述充电场景条件包括:副边充电区域以及传输距离。
10.如权利要求7所述的基于组合型DD线圈的无线充电耦合装置的参数设定方法,其特征在于,在场点处产生的所述磁感应强度的计算公式为:
Bnz=∮dB=μ0I(B1→2(-dBy)+B2→3(-dBx))/4π+μ0I(B3→4·dBy+B4→1·dBx)/4π
其中,μ0为真空磁导率,I为原边线圈中的电流,当电流元的方向分别为X方向和Y方向时,其在场点处产生的纵向磁感应强度分别表示为dBx和dBy;1、2、3、4分别代表矩形闭合回路的四处节点;
最终整体原边线圈在接收平面处场点产生的轴向磁感应强度为B:
B=∑[Bnz(x,y)+Bnz(-x,y)]。
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