[发明专利]用于双极无线充电系统的组合式中继线圈及其设计方法

说明书

本发明涉及一种用于双极无线充电系统的组合式中继线圈及其设计方法，所述组合式中继线圈设置于发射线圈与接收线圈之间，包括磁芯和多个绕设于所述磁芯上的分离绕组，多个所述分离绕组间隔设置。与现有技术相比，本发明不仅可以提升系统效率，并且增强了系统的抗偏移能力，扩大了系统的有效充电区域。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其是涉及一种用于双极无线充电系统的组合式中继线圈及其设计方法。

背景技术

中继线圈的使用可以极大提升无线电能传输系统的传输距离。由于平面环形线圈有效充电区域及相对传输高度的限制，新型的双极线圈，如double D pad(DDP)，广泛用于电动汽车无线充电。由于线圈之间的配合限制，平面环形中继线圈不能应用在双极线圈系统中。

目前的无线电能传输系统中继线圈还存在以下不足：

1、当前基于磁耦合原理的无线充电系统充电距离有限，无法满足许多工作环境对充电距离和效率的要求。

2、目前对无线电能传输中继线圈的研究主要集中于MRC系统，没有专门针对IPT系统中继结构的研究。

3、无线电能传输的大功率应用场合大多采用双极线圈，导致传统圆环形中继线圈中继作用的失效。

4、一般中继线圈结构仅能增大传输距离，对系统抗偏移性能没有提升。

5、一般的平板线圈在作为中继线圈时，为保证双侧磁通的利用，无法安装磁芯，中继作用不显著。

鉴于以上原因，传统的中继线圈研究的成果难以运用于电动汽车无线充电等大功率，高抗偏移能力要求的应用中。

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用于双极无线充电系统的组合式中继线圈及其设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于双极无线充电系统的组合式中继线圈，设置于发射线圈与接收线圈之间，包括磁芯和多个绕设于所述磁芯上的分离绕组，多个所述分离绕组间隔设置。

进一步地，所述磁芯为铁氧体磁芯。

进一步地，所述磁芯为H型磁芯。

本发明还提供一种组合式中继线圈的结构设计方法，该方法根据系统效率和抗偏移性能构造目标方程，并采用贝叶斯优化算法求解所述目标方程，获得组合式中继线圈的最优结构参数。

进一步地，所述结构参数包括分离绕组的绕组匝数和各分离绕组间的间距。

进一步地，所述目标方程为：

式中，f(n,d)为目标函数，n为绕组匝数，d为各分离绕组间的间距，n_min、n_max分别为n的最小值和最大值，d_min、d_max分别为d的最小值和最大值，k₂₃为发射线圈和组合式中继线圈间的耦合系数，k_N为特定组合的n、d值对应的无偏移耦合系数，α₁、α₂、α₃为设定系数，mis为接收线圈中心相对中继线圈中心的偏移量。

本发明还提供一种双极无线电能传输系统，包括所述的组合式中继线圈。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明的组合式中继线圈绕设有绕组，具有双面磁通性质，可以充分利用其两侧的磁通，且这种性质不会因铁氧体磁芯的加入而改变。