[发明专利]一种电动汽车动态无线供电系统中接收端构型的设计方法

权利要求书

1.一种电动汽车动态无线供电系统中接收端构型的设计方法，其特征在于：所述方法具体包括设计指标及限制条件确定、电气参数计算、结构参数设计和性能校验四个部分；

所述的设计指标及限制条件确定具体包含两个步骤：第一步，根据电动汽车的电池和底盘高度参数计算输出功率、输出电压和传输效率设计指标；第二步，基于底盘安装空间和侧移要求确定设计过程中的限制条件，对后续接收端的电气和结构参数设计提供约束；

所述的电气参数计算具体包含三个步骤：第一步，根据设计指标计算等效电阻R_e和接收线圈电流I_S；第二步根据设计指标确定接收线圈允许的最大内阻r_s-max；第三步，计算接收线圈所需的开路电压U_oc-need和所需互感M_need；

所述的结构参数设计具体包含四个步骤：第一步，通过单次有限元仿真获得供电导轨在接收端平面的磁场分布，得到磁密幅值B_z-max和形状参数σ，来为后续互感计算和线圈宽度设计提供参考；第二步，以底盘尺寸和偏移性能限制条件为约束，根据结构参数设计准则依次完成线圈长度、线圈宽度、线圈连接方式和线圈中心距的设计；第三步，由线圈尺寸选择接收端磁芯尺寸，计算单匝接收线圈时互感；第四步，由计算得到的接收电流确定线径，根据所需互感完成接收线圈的匝数设计；至此完成接收端的结构的初步设计；

所述的性能校验具体包含两个步骤：第一步，基于初步设计结果，搭建仿真模型进行单次仿真，完成磁饱和校验；第二步，进行接收端效率校验，若满足设计指标，则设计完成，否则返回结构参数设计部分重新进行结构参数的调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由式(1)和式(2)计算等效电阻R_e和接收线圈电流I_S；由式(3)确定接收线圈允许的最大内阻r_s-max；由式(4)和式(5)计算接收线圈所需的开路电压U_oc-need和所需互感M_need；

式(1)至式(5)的表达式如下：

R_e＝(8/π²)·R_L＝(8/π²)·(U_o/I_o) (1)

其中，R_L为电池的等效负载；R_e为负载电阻R_L经过不控整流电流后的等效阻抗；U_o为电池的充电电压；I_o为电池的充电电流；

其中，η为接收端的传输效率指标；

其中，I_p为发射线圈中电流的有效值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由式(6)进行接收端效率校验，式(6)的表达式如下：

其中，I_s为接收线圈中电流的有效值；r_s为设计完成后接收线圈的计算内阻。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的结构参数设计准则包括接收线圈长度设计准则、接收线圈宽度设计准则、多个接收线圈连接方式设计准则、多个接收线圈中心距设计准则以及接收端磁芯设计准则。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的接收线圈长度设计准则具体为：

在接收端设计过程中，接收线圈长度l_coil应满足：

0.75τ≤l_coil≤τ (7)

接收线圈长度l_coil的具体取值由输出功率和长度比功率的权重决定；对功率密度的权重要求高时，应减小线圈长度，令接收线圈长度l_coil的取值靠近0.75τ；对输出功率的权重要求高时，应增加线圈长度，令接收线圈长度l_coil的取值靠近τ。