一种无线充电系统双DD耦合器及确定其结构参数的方法和
系统
技术领域
背景技术
[0002] 无线电能传输技术(Wireless Power Transfer，简称WPT)最早诞生于十九世纪的美国。它是一种借助空间无形软介质(如
磁场、
电场、激光、
微波等)，实现电能由源设备传递至受电设备的全新电能接入模式。该技术实现供、受电设备之间电气隔离，因此从根本上杜绝了传统有线供电模式带来的器件磨损、
接触不良、接触火花等问题，是一种洁净、安全、灵活的新型供电模式，被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。
[0003] 基于
电磁感应原理的无线电能传输(Inductive Power Transfer，简称IPT)技术以其功率传输容量大、效率高等特点，得到广泛的关注与研究。相比于传统电气设备的有线电能传输方式，功率传输能
力、效率和成本等特性是研究无线电能传输系统着重考虑的主要指标，也是当前无线电能传输领域研究的重点。磁路耦合机构作为IPT系统中电能从原边传输到副边的重要环节，其设计的好坏直接决定了系统功率传输能力和效率的高低，因此无线电能传输系统中磁路机构的研究设计就变得尤为重要，而衡量无线电能传输磁路耦合机构性能关键的指标就是耦合器的耦合系数，该参数决定了电能传输的多少。
[0004] 传统无线充电模式是单发射单拾取，但因线圈的耐流能力有限，输出功率无法有更大程度的提升，因此双发射-双拾取模式成为解决输出功率受限的有效方法之一。但是目前的双发射双拾取结构的磁耦合机构中，多个线圈间存在交叉耦合，增大了系统分析的复杂度，在一定程度上也降低了系统效率。
发明内容
[0005] 为了解决
现有技术中的双发射双拾取结构的磁耦合机构的多个线圈间存在交叉耦合，降低了系统效率的技术问题，本发明提供一种无线充电系统双DD耦合器，所述耦合器包括原边电能发射侧和副边电能拾取侧，两侧均为双层结构，由两个长宽相同的DD线圈
正交叠放构成，原边电能发射侧和副边电能拾取侧相对设置，相互平行且两侧的DD线圈呈中心对称，其中：
[0006] 所述原边电能发射侧的两个正交叠放的DD线圈同时作为电能发射线圈，副边电能拾取侧的两个正交叠放的DD线圈同时作为电能拾取线圈，四个DD线圈的结构参数完全相同。
[0007] 进一步地，所述耦合器的原边电能发射侧和副边电能拾取侧在正交叠放的两个DD线圈上还分别
覆盖一层
铁氧体屏蔽层，所述铁氧体屏蔽层为多个尺寸相同的条状铁氧体构成的网格状结构，所述网格状结构均匀分布且关于中心对称，以及所述原边电能发射侧和副边电能拾取侧的铁氧体屏蔽层在远离相对设置的正交叠放的两个DD线圈的方向上呈中心对称。
[0008] 根据本发明的另一方面，本发明提供一种确定所述无线充电系统双DD耦合器结构参数的方法，所述方法包括：
[0009] 根据无线充电系统连接的拟充电设备的输出功率等级pout和双DD线圈中流过的
电流大小，确定线圈使用的
导线的线径r；
[0010] 根据输出功率等级pout、原边电能发射侧和副边电能拾取侧相对设置时的气隙高度h和最大偏移距离δ，以及应用场景下的尺寸限制条件确定双DD线圈的外径L；
[0011] 根据双DD线圈的外径L确定铁氧体屏蔽层中铁氧体条的长度FerL；
[0012] 根据确定的铁氧体条的长度FerL，结合耦合器体积限制条件和成本初始化设置铁氧体条的厚度Ferd0和宽度Ferw0；
[0013] 基于确定的铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0和宽度Ferw0，以及线圈使用的导线的线径r和线圈的外径L，根据预先设置的线圈优化模型确定线圈
匝数N；
[0014] 基于铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0，线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，根据预先设置的铁氧体分布排列
密度Fdens优化模型，确定铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S；
[0015] 基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，根据预先设置的铁氧体条厚度的优化模型，确定铁氧体条厚度最优值Ferd；
[0016] 输出所述双DD线圈的线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，铁氧体条的长度FerL、铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw、相邻铁氧体条之间的间距S和铁氧体条厚度最优值Ferd以用于生产所述双DD耦合器。
[0017] 进一步地，所述基于确定的铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0和宽度Ferw0，以及线圈使用的导线的线径r和线圈的外径L，根据预先设置的线圈优化模型确定线圈匝数N，其计算公式为：
[0018]
[0019] 所述模型以满足拟充电设备的输出功率等级pout的耦合系数kD_DD为目标，以线圈匝数N的取值为优化变量，采用有限元方法确定线圈匝数N。
[0020] 进一步地，所述基于铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0，线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，根据预先设置的铁氧体分布排列密度Fdens优化模型，确定铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S，其计算公式为：
[0021]
[0022]
[0023] 所述模型以所述耦合器的耦合系数kD_DD最大为目标，以铁氧体分布排列密度Fdens的取值为优化变量，以满足铁氧体分布排列密度Fdens取值的铁氧体条宽度Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S为子优化变量，采用有限元方法确定所述模型的铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S，其中，所述铁氧体条宽度度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S满足的限制条件如下：
[0024] (n-1)×S+n×Ferw≤L
[0025] 式中，n为同一方向铁氧体条的数目。
[0026] 进一步地，所述基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，根据预先设置的铁氧体条厚度的优化模型，确定铁氧体条厚度最优值Ferd，其计算公式为：
[0027]
[0028] 所述模型基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，以耦合器的耦合系数kD_DD最大为目标，以铁氧体条厚度的取值为优化变量，结合成本限制和耦合器体积确定铁氧体条厚度最优值Ferd。
[0029] 根据本发明的另一方面，本发明还提供一种确定本发明所述无线充电系统双DD耦合器结构参数的系统，所述系统包括：
[0030] 线径确定单元，其用于根据无线充电系统连接的拟充电设备的输出功率等级pout和双DD线圈中流过的电流大小，确定线圈使用的导线的线径r；
[0031] 外径确定单元，其用于根据输出功率等级pout、原边电能发射侧和副边电能拾取侧相对设置时的气隙高度h和最大偏移距离δ，以及应用场景下的尺寸限制条件确定双DD线圈的外径L；
[0032] 长度确定单元，其用于根据双DD线圈的外径L确定铁氧体屏蔽层中铁氧体条的长度FerL；
[0033] 初始化单元，其用于根据确定的铁氧体条的长度FerL，结合耦合器体积限制条件和成本初始化设置铁氧体条的厚度Ferd0和宽度Ferw0；
[0034] 匝数确定单元，其用于基于确定的铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0和宽度Ferw0，以及线圈使用的导线的线径r和线圈的外径L，根据预先设置的线圈优化模型确定线圈匝数N；
[0035] 排列确定单元，其用于基于铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0，线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，根据预先设置的铁氧体分布排列密度Fdens优化模型，确定铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S；
[0036] 厚度确定单元，其用于基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，根据预先设置的铁氧体条厚度的优化模型，确定铁氧体条厚度最优值Ferd；
[0037] 结果输出单元，其用于输出所述双DD线圈的线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，铁氧体条的长度FerL、铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw、相邻铁氧体条之间的间距S和铁氧体条厚度最优值Ferd以用于生产所述双DD耦合器。
[0038] 进一步地，所述匝数确定单元基于确定的铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0和宽度Ferw0，以及线圈使用的导线的线径r和线圈的外径L，根据预先设置的线圈优化模型确定线圈匝数N，其计算公式为：
[0039]
[0040] 所述模型以满足拟充电设备的输出功率等级pout的耦合系数kD_DD为目标，以线圈匝数N的取值为优化变量，采用有限元方法确定线圈匝数N。
[0041] 进一步地，所述排列确定单元基于铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0，线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，根据预先设置的铁氧体分布排列密度Fdens优化模型，确定铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S，其计算公式为：
[0042]
[0043]
[0044] 所述模型以所述耦合器的耦合系数kD_DD最大为目标，以铁氧体分布排列密度Fdens的取值为优化变量，以满足铁氧体分布排列密度Fdens取值的铁氧体条宽度Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S为子优化变量，采用有限元方法确定所述模型的铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S，其中，所述铁氧体条宽度度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S满足的限制条件如下：
[0045] (n-1)×S+n×Ferw≤L
[0046] 式中，n为同一方向铁氧体条的数目。
[0047] 进一步地，所述厚度确定单元基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，根据预先设置的铁氧体条厚度的优化模型，确定铁氧体条厚度最优值Ferd，其计算公式为：
[0048]
[0049] 所述模型基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，以耦合器的耦合系数kD_DD最大为目标，以铁氧体条厚度的取值为优化变量，结合成本限制和耦合器体积确定铁氧体条厚度最优值Ferd。
[0050] 本发明技术方案提供的无线电充电系统双DD耦合器包括原边电能发射侧和副边电能拾取侧，两侧均为双层结构，由两个长宽相同的DD线圈正交叠放构成，而且，所述原边电能发射侧和副边电能拾取侧的双层DD线圈结构上还可以再覆盖一层铁氧体屏蔽层结构来增强所述耦合器的耦合性能。本发明所述的双DD耦合器设计提高了无线充电系统的输出功率，减少了交叉耦合对于系统分析的难度，提高了系统效率。
[0051] 本发明技术方案提供的确定无线电充电系统双DD耦合器结构参数的方法和系统根据拟充电设备的输出功率等级，线圈设计成本，应用场景的尺寸限制条件、铁氧体条体积限制条件和成本确定线圈的结构参数，然后在确定线圈结构参数的条件下，进一步确定铁氧体屏蔽层中的铁氧体条的分布排列，结构参数进行设计，所述方法和系统为双DD线圈和铁氧体屏蔽层的铁氧体条分布排列提供指导，缩短了分析和加工周期，提高了双DD耦合器的抗偏移性能，从而提升了充电系统的输出性能。
附图说明
[0052] 通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
[0053] 图1为根据本发明优选实施方式的无线充电系统双DD耦合器的结构示意图；
[0054] 图2为根据本发明优选实施方式的另一个无线充电系统双DD耦合器的结构示意图；
[0055] 图3为根据本发明优选实施的确定无线充电系统双DD耦合器结构参数的方法的
流程图；
[0056] 图4为根据本发明优选实施方式的双DD耦合器的耦合系数与铁氧体条分布排列密度的关系变化示意图；
[0057] 图5为根据本发明优选实施方式的确定双DD耦合器中铁氧体条厚度与耦合系数变化关系的示意图；
[0058] 图6为根据本发明优选实施方式的确定无线充电系统双DD耦合器结构参数的系统的结构示意图。
具体实施方式
[0059] 现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的
实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0060] 除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0061] 图1为根据本发明优选实施方式的无线充电系统双DD耦合器的结构示意图。如图1所示，本优选实施方式所述的无线充电系统双DD耦合器100包括原边电能发射侧101和副边电能拾取侧102，两侧均为双层结构，由两个长宽相同的DD线圈103正交叠放构成，原边电能发射侧101和副边电能拾取侧102相对设置，相互平行且两侧的DD线圈103呈中心对称，其中：
[0062] 所述原边电能发射侧101的两个正交叠放的DD线圈103同时作为电能发射线圈，副边电能拾取侧102的两个正交叠放的DD线圈103同时作为电能拾取线圈，四个DD线圈的结构参数完全相同。每一侧的双DD线圈正交叠放能够消除叠放的两个DD线圈间的交叉耦合，线圈的结构参数完成相同可以获得对称的偏移耦合性能。另外，原边电能发射侧和副边电能拾取侧的两个DD线圈正交叠放，则同向的电能发射和电能拾取DD线圈形成一个耦合器，非同向的电能发射和电能拾取DD线圈形成一个耦合器，消除非同向的电能发射和电能拾取线圈间的耦合。
[0063] 图2为根据本发明优选实施方式的另一个无线充电系统双DD耦合器的结构示意图。如图2所示，本优选实施方式所述的双DD耦合器200包括：
[0064] 原边电能发射侧201和副边电能拾取侧202，两侧均为双层结构，由两个长宽相同的DD线圈211正交叠放构成，原边电能发射侧201和副边电能拾取侧202相对设置，相互平行且两侧的DD线圈211呈中心对称；
[0065] 铁氧体屏蔽层203，其覆盖在所述原边电能发射侧201和副边电能拾取侧202的正交叠放的两个DD线圈211上，所述铁氧体屏蔽层203为多个尺寸相同的条状铁氧体构成的网格状结构，所述网格状结构均匀分布且关于中心对称，以及所述原边电能发射侧201和副边电能拾取侧202的铁氧体屏蔽层203在远离相对设置的正交叠放的两个DD线圈的方向上呈中心对称。在原边电能发射侧和副边电能拾取侧的正交叠放的两个DD线圈上再覆盖一层铁氧体屏蔽层能够进一步地提高耦合器的耦合性能。
[0066] 图3为根据本发明优选实施的确定无线充电系统双DD耦合器结构参数的方法的流程图。如图3所示，本优选实施方式所述的确定无线充电系统双DD耦合器结构参数的方法300包括：
[0067] 在步骤301，根据无线充电系统连接的拟充电设备的输出功率等级pout和双DD线圈中流过的电流大小，确定线圈使用的导线的线径r。
[0068] 以输出功率为1kW的电动
汽车为背景，所述汽车中的耦合器原边电能发射侧和副边电能拾取侧的气隙高度为20cm，最大横向偏移距离15cm。考虑到输出功率较大，而双DD耦合器的两个耦合器各自承担一半的功率输出，因而线圈的耐流值可以降低，选择3mm线径的
利兹线为宜，在降低成本的同时保证仍有足够的耐流值。
[0069] 在步骤302，根据输出功率等级pout、原边电能发射侧和副边电能拾取侧相对设置时的气隙高度h和最大偏移距离δ，以及应用场景下的尺寸限制条件确定双DD线圈的外径L。
[0070] 考虑到输出功率1kW，等级较大，由DD线圈特性可知，外径至少为气隙高度的两倍，因此L至少大于400mm。所有DD线圈的长宽均设置相同，以获得x和y方向对称的抗偏移性能并最小化交叉耦合系数，减小占地空间。而正交叠放的目的在于解耦，即同一侧叠放的两个线圈间没有耦合，而只与另外一侧的同方向的线圈有耦合，与另外一侧的异方向的线圈没有耦合。同时，叠放的优点还在于使得结构更加紧凑，减小耦合器体积。为便于工程操作，外径一般选择整数值。考虑到横向偏移距离150mm，DD线圈将在x或y方向上外径的34％左右处耦合系数降低为0，因此可以将尺寸设置为：长*宽*线径＝500mm*500mm*3mm，这样可以使得一个DD耦合器的耦合性能为0时，另一个耦合器耦合性能不为0，并最大程度的节省了用线量，即所述双DD线圈的外径L＝500mm。
[0071] 在步骤303，根据双DD线圈的外径L确定铁氧体屏蔽层中铁氧体条的长度FerL。
[0072] 根据上一个步骤确定的双DD线圈的外径L为500mm，由于铁氧体屏蔽层直接覆盖线圈，因此设置铁氧体条的长度FerL等于双DD线圈的外径L。
[0073] 在步骤304，根据确定的铁氧体条的长度FerL，结合耦合器体积限制条件和成本初始化设置铁氧体条的厚度Ferd0和宽度Ferw0。
[0074] 当设置铁氧体条的长度FerL等于500mm后，结合耦合器体积限制条件初始化铁氧体宽度为Ferw0＝40mm，厚度为Ferd0＝20mm。
[0075] 在步骤305，基于确定的铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0和宽度Ferw0，以及线圈使用的导线的线径r和线圈的外径L，根据预先设置的线圈优化模型确定线圈匝数N。
[0076] 优选地，所述基于确定的铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0和宽度Ferw0，以及线圈使用的导线的线径r和线圈的外径L，根据预先设置的线圈优化模型确定线圈匝数N，其计算公式为：
[0077]
[0078] 所述模型以满足拟充电设备的输出功率等级pout的耦合系数kD_DD为目标，以线圈匝数N的取值为优化变量，采用有限元方法确定线圈匝数N。
[0079] 在本优选实施方式中，满足1kW输出功率等级以及气隙高度20mm的耦合系数可设置在0.15左右。根据有限元方法可得满足条件的匝数为20。
[0080] 在步骤306，基于铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0，线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，根据预先设置的铁氧体分布排列密度Fdens优化模型，确定铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S。
[0081] 优选地，所述基于铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0，线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，根据预先设置的铁氧体分布排列密度Fdens优化模型，确定铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S，其计算公式为：
[0082]
[0083]
[0084] 所述模型以所述耦合器的耦合系数kD_DD最大为目标，以铁氧体分布排列密度Fdens的取值为优化变量，以满足铁氧体分布排列密度Fdens取值的铁氧体条宽度Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S为子优化变量，采用有限元方法确定所述模型的铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S，其中，所述铁氧体条宽度度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S满足的限制条件如下：
[0085] (n-1)×S+n×Ferw≤L
[0086] 式中，n为同一方向铁氧体条的数目。
[0087] 为了方便工程操作，Ferw和S一般取整数。在本优选实施方式中，结合实际应用背景对耦合器的尺寸限制以及成本限制，本案例设置Ferw的最大值为80mm。结合工程经验，Ferw取值较小的耦合效果差，因此最小值设置为40mm，并取铁氧体宽度分别为40mm，60mm和80mm三种情况进行研究。
[0088] Fdens的取值主要由Ferw的最小值决定，因为Ferw取值很小时，Fdens的取值可以很大。例如本实施例中Fdens的最大取整值为10。然而，若两铁氧体相距较远，中间没有铁氧体的区域就会产生大量漏磁通，并且较大程度的降低耦合系数。
[0089] 图4为根据本发明优选实施方式的双DD耦合器的耦合系数与铁氧体条分布排列密度的关系变化示意图。如图4所示，在铁氧体条分布排列密度Fdens的值大于7以后，双DD耦合器中的两个耦合器的耦合系数均呈现明显下降趋势，故本实施例中的取值范围为0至7。
[0090] 在铁氧体条分布排列密度Fdens取0至7之间的任意一个值，且铁氧体条之间的间隙和宽度取不同值时，研究耦合器的耦合系数和横向偏移距离之间的关系可知：
[0091] 每一个Fdens取值下都有一组铁氧体条间距和宽度可以使得偏移条件下的耦合系数最大，这和铁氧体分布排列的方式有关。但是，铁氧体覆盖面积大小并不能完全决定耦合性能，当Fdens取值越大，铁氧体越靠外径分布，并不利于磁通的引导，因而整体耦合系数低于Fdens取值较小时的结果。因此，还需要研究铁氧体条分布排列密度Fdens取0至7之间的不同值时，耦合系数和横向偏移之间的关系，根据研究结果可知，当铁氧体条分布排列密度Fdens取3和4时，耦合系数和横向偏移之间的变化关系相当接近，但是考虑到成本，Fdens的取值等于3为最优，此时，铁氧体条的宽度最优值等于60mm，间隙的最优距离为180mm。
[0092] 在步骤307，基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，根据预先设置的铁氧体条厚度的优化模型，确定铁氧体条厚度最优值Ferd。
[0093] 优选地，所述基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，根据预先设置的铁氧体条厚度的优化模型，确定铁氧体条厚度最优值Ferd，其计算公式为：
[0094]
[0095] 所述模型基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，以耦合器的耦合系数kD_DD最大为目标，以铁氧体条厚度的取值为优化变量，结合成本限制和耦合器体积确定铁氧体条厚度最优值Ferd。
[0096] 图5为根据本发明优选实施方式的确定双DD耦合器中铁氧体条厚度与耦合系数变化关系的示意图。结合成本限制和耦合器体积，本实施例中设置铁氧体条的厚度的取值范围为20至50mm。如图5所示，在铁氧体条的厚度增大到25至30mm时，双DD耦合器中的两个耦合器的耦合系数均趋近平缓不再变化。为了尽可能的减小耦合器体积，选择25mm为最优厚度。
[0097] 在步骤308，输出所述双DD线圈的线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，铁氧体条的长度FerL、铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw、相邻铁氧体条之间的间距S和铁氧体条厚度最优值Ferd以用于生产所述双DD耦合器。
[0098] 图6为根据本发明优选实施方式的确定无线充电系统双DD耦合器结构参数的系统的结构示意图。如图6所示，本优选实施方式所述的确定无线充电系统双DD耦合器结构参数的系统600包括：
[0099] 线径确定单元601，其用于根据无线充电系统连接的拟充电设备的输出功率等级pout和双DD线圈中流过的电流大小，确定线圈使用的导线的线径r；
[0100] 外径确定单元602，其用于根据输出功率等级pout、原边电能发射侧和副边电能拾取侧相对设置时的气隙高度h和最大偏移距离δ，以及应用场景下的尺寸限制条件确定双DD线圈的外径L；
[0101] 长度确定单元603，其用于根据双DD线圈的外径L确定铁氧体屏蔽层中铁氧体条的长度FerL；
[0102] 初始化单元604，其用于根据确定的铁氧体条的长度FerL，结合耦合器体积限制条件和成本初始化设置铁氧体条的厚度Ferd0和宽度Ferw0；
[0103] 匝数确定单元605，其用于基于确定的铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0和宽度Ferw0，以及线圈使用的导线的线径r和线圈的外径L，根据预先设置的线圈优化模型确定线圈匝数N；
[0104] 排列确定单元606，其用于基于铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0，线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，根据预先设置的铁氧体分布排列密度Fdens优化模型，确定铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S；
[0105] 厚度确定单元607，其用于基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，根据预先设置的铁氧体条厚度的优化模型，确定铁氧体条厚度最优值Ferd；
[0106] 结果输出单元608，其用于输出所述双DD线圈的线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，铁氧体条的长度FerL、铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw、相邻铁氧体条之间的间距S和铁氧体条厚度最优值Ferd以用于生产所述双DD耦合器。
[0107] 优选地，所述匝数确定单元605基于确定的铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0和宽度Ferw0，以及线圈使用的导线的线径r和线圈的外径L，根据预先设置的线圈优化模型确定线圈匝数N，其计算公式为：
[0108]
[0109] 所述模型以满足拟充电设备的输出功率等级pout的耦合系数kD_DD为目标，以线圈匝数N的取值为优化变量，采用有限元方法确定线圈匝数N。
[0110] 优选地，所述排列确定单元606基于铁氧体条的长度FerL，厚度Ferd0，线圈使用的导线的线径r，线圈的外径L和线圈匝数N，根据预先设置的铁氧体分布排列密度Fdens优化模型，确定铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S，其计算公式为：
[0111]
[0112]
[0113] 所述模型以所述耦合器的耦合系数kD_DD最大为目标，以铁氧体分布排列密度Fdens的取值为优化变量，以满足铁氧体分布排列密度Fdens取值的铁氧体条宽度Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S为子优化变量，采用有限元方法确定所述模型的铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt、铁氧体条宽度度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S，其中，所述铁氧体条宽度度最优值Ferw和相邻铁氧体条之间的间距S满足的限制条件如下：
[0114] (n-1)×S+n×Ferw≤L
[0115] 式中，n为同一方向铁氧体条的数目。
[0116] 优选地，所述厚度确定单元607基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，根据预先设置的铁氧体条厚度的优化模型，确定铁氧体条厚度最优值Ferd，其计算公式为：
[0117]
[0118] 所述模型基于确定的铁氧体条的长度FerL和铁氧体分布排列密度的最优值Fdens-opt，以耦合器的耦合系数kD_DD最大为目标，以铁氧体条厚度的取值为优化变量，结合成本限制和耦合器体积确定铁氧体条厚度最优值Ferd。
[0119] 本发明所述确定无线电充电系统双DD耦合器结构参数的系统确定无线电充电系统双DD耦合器结构参数的步骤与本发明所述确定无线电充电系统双DD耦合器结构参数的方法采取的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
[0120] 已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的
专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
[0121] 通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
[0122] 本领域内的技术人员应明白，本
申请的实施例可提供为方法、系统、或
计算机程序产品。因此，本申请可采用完全
硬件实施例、完全
软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘
存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0123] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方
框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程
数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中
指定的功能的装置。
[0124] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0125] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0126] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行
修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
