度满足要求。
[0024]所述步骤C)中，电流密度满足要求后，判断原边线圈的匝数和最大匝数13的大小关系，即检查原边线圈的匝数是否小于已知的原边线圈的最大匝数，如果小于，则判断副边线圈的匝数和最大匝数16的大小关系，再检查副边线圈的匝数是否小于副边线圈的最大匝数，如果不小于，则原边线圈匝数加一，副边线圈匝数14不变，如果小于，则原边线圈匝数不变，副边线圈匝数17加一。
[0025]所述步骤D)中，判断原边线圈的匝数和最大匝数13的大小关系，即检查原边线圈的匝数是否小于原边线圈的最大匝数，如果不小于，则检查原副边线圈的补偿拓扑结构和该设备的ICPT系统结合是否达到效率提高的要求15，如果不满足，则需要改变原边线圈和副边线圈的几何结构2，进行重新验证，如果满足，则优化完成。
[0026]如图1所示，ICPT系统的优化过程需要知道一些如线圈匝数、供电电压、线圈的最大电流密度和横截面积等初步参数，即原边线圈的输入电压设定为220V，原边线圈的最大匝数设定为27匝，副边线圈的最大匝数设定为7匝，原边线圈的最大电流密度设定为5A/_2，副边线圈的最大电流密度设定为4A/mm2，原边线圈和副边线圈的初始匝数均设定为I匝，原边线圈的横截面积设定为2.5_2，副边线圈的横截面积设定为10_2，副边线圈的频率因数设定为I。
[0027]如图1所示流程，在数据准备完成后，判断副边线圈的转移功率和负载功率8的大小关系，如果转移功率P2>负载功率P lMd，则必须适当增加副边线圈的频率因数6，直到转移功率p2<负载功率P load,接下来判断原边线圈的电流密度和最大电流密度5A/mm2的大小关系式9和判断副边线圈的电流密度和最大电流密度4A/mm2的大小关系式11，检查原副边线圈的电流密度是否小于原副边线圈的最大电流密度；如果条件不满足，分别对应增大原边线圈的横截面积10和增大副边线圈的横截面积12，增加0.2mm2给原边线圈和副边线圈相应的横截面积为设定的2.5mm2、10mm2，直到电流密度满足设定的原边线圈的最大电流密度为5A/mm2、副边线圈的最大电流密度为4A/mm2的要求。
[0028]电流密度满足要求后，判断原边线圈的匝数和最大匝数27匝的大小关系式13，即检查原边线圈的匝数是否小于已知的原边线圈的最大匝数，如果小于，则判断副边线圈的匝数和最大匝数?匝的大小关系式16，即再检查副边线圈的匝数是否小于已知的副边线圈的最大匝数，如果不小于，则原边线圈匝数加一，副边线圈匝数14不变，返回重新设计，如果小于，则原边线圈匝数不变，副边线圈匝数17加一，返回重新设计。
[0029]判断原边线圈的匝数和最大匝数27匝的大小关系式13，即检查原边线圈的匝数是否小于已知的原边线圈的最大匝数，如果不小于，则检测原副边线圈的补偿拓扑结构和设备的ICPT系统相结合是否达到效率提高的要求15，如果不满足，则需要改变线圈的几何结构2，然后重新验证优化，如果满足，则优化完成最终线圈18。
【主权项】
1.一种提高基于电磁感应耦合原理的电动汽车非接触式充电效率方法，该方法是在原边线圈外接电源，通过电磁感应耦合副边线圈产生能量的条件下进行对设备系统充电的，该设备系统包括道路导轨铺设的原边线圈和电动汽车内置的副边线圈，通过电磁感应耦合系统的拓扑结构改变所述原副边线圈的尺寸匝数和原副边线圈的相对位置来对电动汽车电池进行非接触式充电，该方法包括以下步骤: A)电磁感应耦合系统模型的数据准备，包括原边线圈的输入电压设定为220V，原边线圈的最大匝数设定为27匝，副边线圈的最大匝数设定为7匝，原边线圈的最大电流密度设定为5A/mm2，副边线圈的最大电流密度设定为4A/mm2，原边线圈和副边线圈的初始匝数均设定为I匝，原边线圈的横截面积设定为2.5mm2，副边线圈的横截面积设定为10mm2，副边线圈的频率因数设定为I ; B)数据准备完成后，调整副边线圈的频率因数(6)，使得副边线圈的转移功率P2S电动汽车的负载功率Pltjad，接着调整原边线圈和副边线圈的横截面积，使得原副边线圈的电流密度小于原副边线圈的最大电流密度； C)电流密度满足要求后，判断原边线圈和副边线圈的现有匝数是否小于原边线圈和副边线圈的最大匝数，并给原边线圈和副边线圈的现有匝数加一； D)检测原副边线圈的补偿拓扑结构和设备的ICPT系统相结合是否达到效率提高的要求(15)，优化完成最终线圈(18)。
2.根据权利要求1所述的提高基于电磁感应耦合原理的电动汽车非接触式充电效率方法，其特征是:所述步骤A)中，原副边线圈的结构固定，初始化原副边线圈的匝数(3)均为一匝，初始化原副边线圈的横截面积和副边线圈的频率因数(4)，初始化原边线圈的电感和副边线圈的电感(5)。
3.根据权利要求1所述的提高基于电磁感应耦合原理的电动汽车非接触式充电效率方法，其特征是:所述步骤B)中，判断副边线圈的转移功率和负载功率(8)的大小关系，如果转移功率P2>负载功率P load,则必须增加副边线圈的频率因数(6)，直到转移功率P2S负载功率匕_，接着通过测量判断原边线圈的电流密度和最大电流密度(9)的大小关系，判断副边线圈的电流密度和最大电流密度(11)的大小关系，检查原副边线圈的电流密度是否小于原副边线圈的最大电流密度；如果条件不满足，分别对应增大原边线圈的横截面积(10)和增大副边线圈的横截面积(12)，直到电流密度满足要求。
4.根据权利要求1所述的提高基于电磁感应耦合原理的电动汽车非接触式充电效率方法，其特征是:所述步骤C)中，电流密度满足要求后，判断原边线圈的匝数和最大匝数(13)的大小关系，即检查原边线圈的匝数是否小于已知的原边线圈的最大匝数，如果小于，则判断副边线圈的匝数和最大匝数(16)的大小关系，即再检查副边线圈的匝数是否小于副边线圈的最大匝数，如果不小于，则原边线圈匝数加一，副边线圈匝数(14)不变，如果小于，则原边线圈匝数不变，副边线圈匝数(17)加一。
5.根据权利要求1所述的提高基于电磁感应耦合原理的电动汽车非接触式充电效率方法，其特征是:所述步骤D)中，判断原边线圈的匝数和最大匝数(13)的大小关系，即检查原边线圈的匝数是否小于原边线圈的最大匝数，如果不小于，则检测原副边线圈的补偿拓扑结构和设备的ICPT系统相结合是否达到效率提高的要求(15)，如果不满足，则需要改变原边线圈和副边线圈的几何结构(2)，进行重新验证，如果满足，则优化完成。
【专利摘要】本发明提供一种提高基于电磁感应耦合原理的电动汽车非接触式充电效率方法，该方法包括步骤：电磁感应耦合系统模型的数据准备；调整副边线圈的频率因数，使得副边线圈的转移功率P2≤电动汽车的负载功率Pload，接着调整原边线圈和副边线圈的横截面积，使得原边线圈和副边线圈的电流密度小于原边线圈和副边线圈的最大电流密度；判断原边线圈和副边线圈的现有匝数是否小于原边线圈和副边线圈的最大匝数，并给原边线圈和副边线圈的现有匝数加一；检测原副边线圈的补偿拓扑结构和设备的ICPT系统相结合是否达到效率提高的要求，优化完成最终线圈。有益效果是该方法在一个2-kW功率的标准下检测所设计系统的正常运作性，实现了高达82％的效率，有效提高了无线充电的安全性以及能源的充分利用。
【IPC分类】H02J7-02
【公开号】CN104779686
【申请号】CN201510157373
【发明人】张镇, 贾炳南, 王江, 邓斌, 魏熙乐, 于海涛
【申请人】天津大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月3日