[发明专利]一种无线充电线圈自感和互感的电性能参数计算方法

说明书

本发明提出一种无线充电线圈自感和互感的电性能参数计算方法，属于新能源汽车领域及电磁学领域。该方法首先获取不同形状线圈的自感函数、自感修正系数、互感函数和互感修正系数速查表；对任意线圈，获取该线圈几何参数，包括：线圈尺寸，导线半径，线圈匝数，两线圈间纵向距离和横向偏移，计算无量纲参数；根据线圈形状，利用几何参数和无量纲参数，通过速查表得到该线圈的自感函数，自感修正系数，互感函数和互感修正系数；最后利用公式，计算得到该线圈的电性能参数，包括：自感系数、互感系数和互感耦合系数。本发明利用线圈几何参数，经过查表和公式计算，即可得到线圈自感系数和互感系数较为准确的计算结果，方法简便，有很高的推广价值。

技术领域

本发明属于新能源汽车领域及电磁学领域，特别涉及一种无线充电线圈自感和互感的电性能参数计算方法。

背景技术

随着电池能量密度的不断提升，电动汽车的续驶里程可能不再成为问题。但如何把电能从电网转移到车上，会成为电动汽车推广的瓶颈。电动汽车动力电池充电呈现以下几类解决方案：有线充电、换电和无线能量传输(无线充电)。

无线能量传输是指不借助导线，利用电磁感应原理或者其他相关交流感应技术，实现一定距离的电能传送。无线充电所具有的使用便利性、充电安全性、车-网电能传输灵活性、无人驾驶电动车辆适用性等独特优点，使得无线充电技术具有较为广阔的发展空间。

目前，车用无线能量传输主要采用磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetically-Coupled Resonant Wireless Power Transfer)的方式，这一技术是由麻省理工学院在2007年提出的。针对这一技术，目前主要的研究热点和技术难点集中在以下三个方面：无线充电线圈的设计，无线充电电路结构的设计，电力变换器设计与控制。其中，无线充电线圈设计的目的是实现大功率、高效、抗偏移能力强的无线能量传输。而线圈设计需要建立在计算线圈自感系数和互感系数的基础上。

目前常用的线圈自感系数和互感系数的计算方法有：1.采用经验公式计算：这一计算方法中，计算自感系数和互感系数的经验公式大多针对圆形线圈，对方形线圈等其他形状难以计算，且部分公式计算复杂；2.通过建立磁场模型计算：这种方法计算量大，过程复杂，不适于工程技术应用。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种无线充电线圈自感和互感的电性能参数计算方法。本发明利用线圈几何参数，经过查表和公式计算，即可得到线圈自感系数、互感系数和互感耦合系数较为准确的计算结果，方法简便，在实际工程中有很高的推广价值。

本发明提出一种无线充电线圈自感和互感的电性能参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取不同形状线圈分别对应的自感函数L₀(r/a)速查表，自感修正系数ε(n，r/a)速查表，互感函数f(x/a，d/a)速查表和互感修正系数τ(n，r/a)速查表；

2)选取任意线圈i，获取该线圈几何参数，包括：线圈尺寸a_i，导线半径r_i，线圈匝数n_i，两线圈间纵向距离d_i，两线圈间横向偏移x_i；

3)对步骤2)选取的线圈i计算无量纲参数，包括：无量纲线径r_i/a_i，无量纲距离d_i/a_i，无量纲偏移x_i/a_i；