关键词：道路工程;无线充电系统;有限元分析;耦合线圈;抗偏性能;互操作性
摘 要：城市道路电动汽车无线充电系统因其便捷、高效等特点受到广泛研究。为解决不同类型原副边线圈匹配时、原副边线圈出现偏移偏转时的高效率能量传输问题，提出了一种改进型DD线圈结构，采用半圆形线圈代替矩形线圈，并在半圆型DD线圈的基础上增加一个正交的Q线圈。基于改进型DD线圈的基本结构，设计了嵌入式磁芯结构，从耦合机构结构轻量化角度对改进型DD线圈进行了优化设计。采用COMSOL有限元仿真软件与MATLAB进行联合仿真，对比分析了单极型DD型线圈、改进型DD线圈及DDQ线圈的互操作与抗偏性能，建立了采用改进型DD线圈的系统模型，对副边线圈旋转偏移过程中的系统能量传输特性进行了分析。结果表明：相较于传统单极型DD线圈，改进型DD线圈互感值提升了70%以上；相较于DDQ线圈，尤其当副边线圈为圆形时，改进型DD线圈互感值提升了4%以上，同时材料用量减少了2%；采用改进型DD线圈的电动汽车无线充电系统最大输出功率可达3.46kW，效率为94.73%，在副边线圈0～45°旋转偏移的过程中，系统输出功率波动率仅为0.12%，效率波动率仅为0.01%，系统能量传输稳定性高。
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