[发明专利]一种分离型DD线圈及其互感优化设计方法

说明书

本发明涉及分离型DD线圈及其互感优化设计方法，该分离型DD线圈包括相互分离的发射线圈和接收线圈，发射线圈与接收线圈之间存在耦合距离，发射线圈的宽度与接收线圈的宽度相等，发射线圈内与接收线圈内均存在分离间隙，且二者的分离间隙相等。该分离型DD线圈的互感优化设计方法主要是通过仿真软件分析发射与接收线圈的长度比例与线圈互感波动率的关系，寻找接收线圈与发射线圈最优长度比例，并在线圈最优长度比例基础上，运用仿真软件分析一定线圈耦合距离下的线圈分离间隙与线圈互感的关系，以寻找最优分离间隙。与现有技术相比，本发明能够增大发射线圈与接收线圈之间的耦合系数、且减少互感波动，更好地维持无线电能传输系统的接收电压。

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，尤其是涉及一种分离型DD线圈及其互感优化设计方法。

背景技术

电动汽车无线充电的磁耦合结构是指将无线电能传输技术与电动汽车充电结合起来实现无线充电，能够大大提高电动汽车充电的方便性。用户只需把车停在安装有电能发送装置的指定区域，充电即可自动进行；无线充电系统的发射装置可埋设在车库或停车场，不需要任何维护。其中，磁耦合结构的性能是影响无线电能传输的重要因素，磁耦合结构的种类主要有环形线圈，螺线管线圈和8字形线圈，8字形线圈也称为DD线圈，DD线圈由两个环形线圈反向串联而成，以产生方向相反的磁场，DD线圈的耦合系数和损耗介于环形线圈和螺线管线圈之间。

然而，传统的DD线圈在线圈反向串联交接处会形成自耦合区域，使得当接收线圈跨越发射线圈的自耦合区域时，容易造成互感波动大、导致接收能量低，进而引发无线电能传输系统的电压不稳定，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种分离型DD线圈及其互感优化设计方法，能够增大发射线圈与接收线圈之间的耦合系数、且减少互感波动，更好地维持无线电能传输系统的接收电压。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种分离型DD线圈，包括相互分离的发射线圈和接收线圈，所述发射线圈与接收线圈之间存在耦合距离，所述发射线圈的宽度与接收线圈的宽度相等，所述发射线圈内与接收线圈内均存在分离间隙。

进一步地，所述发射线圈内的分离间隙与接收线圈内的分离间隙相等。

进一步地，所述接收线圈的长度为发射线圈的长度的两倍。

进一步地，所述发射线圈设置于接收线圈的下方。

进一步地，所述发射线圈内的分离间隙为发射线圈宽度的十分之一；

所述接收线圈内的分离间隙为接收线圈宽度的十分之一。

一种分离型DD线圈的互感优化设计方法，包括以下步骤：

S1、在仿真软件中搭建相互分离的发射线圈与接收线圈模型，其中，发射线圈与接收线圈之间存在耦合距离，发射线圈的宽度与接收线圈的宽度相等，发射线圈内的分离间隙与接收线圈内的分离间隙相等；

S2、在仿真软件中设置发射线圈与接收线圈的不同长度比例，并进行对应的互感系数仿真模拟，以筛选出最优长度比例；

S3、在仿真软件中设置发射线圈与接收线圈的长度比例为最优长度比例，并设置发射线圈与接收线圈之间的耦合距离，之后设置发射线圈及接收线圈内的不同分离间隙，并进行对应的互感仿真模拟，以筛选出最优分离间隙。

进一步地，所述仿真软件具体为COMSOL仿真软件。

进一步地，所述步骤S2的具体过程为：

在仿真软件中设置多组不同长度比例的发射线圈与接收线圈；

在接收线圈沿着X轴方向移动的过程中，记录不同长度比例下的系统互感系数波动曲线；