一种无线充电线圈仿真方法、系统及存储介质与流程

1.本技术涉及仿真技术领域，尤其涉及一种无线充电线圈仿真方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.相关技术中，无线充电作为一种新型的充电方式，由于其安全、方便、环保等特点，在人们的生活中越来越受到重视。无线充电标准有三种：power matters alliance(pma)标准、qi标准、alliance for wireless power(a4wp)标准。其中qi标准和a4wp标准应用相对较广。
3.qi标准是全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟(wireless power consortium，简称wpc)推出的“无线充电”标准，基于电磁感应原理进行输电，具备便捷性和通用性两大特征。因为方案简单，设计成熟已得到广泛应用。但是qi方案工作频率在100khz-200khz之间，工作频率较低，导致无线充电线圈尺寸较大，qi标准的无线充电器充电仅能给qi标识的设备充电，且一次只能给一个设备充电,自由度较低。
4.a4wp标准的无线充电器重点引入“电磁谐振无线充电”技术，因此airfuel magnetic resonance(高频谐振无线电力)，作为a4wp标准的具体应用技术，磁谐振在6.78mhz运作，因airfuel magnetic resonance较高的工作频率，即使较小的线圈尺寸也可实现较大的充电自由度，充电速度也更快，为用户提供更高效能的充电体验。但针对无线充电而言，若采用a4wp标准，线圈的设计要求较高，若采用qi标准的设计方案进行设计，会出现线圈发热严重，传输效率低下的问题，限制了中高频领域中无线充电器的应用。


技术实现要素：

5.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种无线充电线圈仿真方法、系统及存储介质，能够避免在中高频率运行的线圈出现发热严重、传输效率低下的问题。
6.根据本技术的第一方面实施例的无线充电线圈仿真方法，包括：
7.获取耦合系数、与所述耦合系数对应的第一尺寸数据；
8.在预设的线圈股数范围内选取第一线圈对应的多个第一股数；
9.根据所述第一尺寸数据、多个所述第一股数、预设的线圈圈数，建立多个第一三维模型；其中，所述第一股数与所述第一三维模型一一对应；
10.根据预设的系统参数、多个所述第一三维模型，仿真得到所述第一线圈的第二股数。
11.根据本技术的一些实施例，在所述获取耦合系数、与所述耦合系数对应的第一尺寸数据之前，包括：
12.根据预设的结构参数，确定所述第一线圈的第一尺寸数据集、第二线圈的第二尺寸数据集；其中，所述第一尺寸数据集、所述第二尺寸数据集均包括线圈厚度、尺寸范围；所
述尺寸范围包括外径范围和内径范围。
13.根据本技术的一些实施例，所述获取耦合系数、与所述耦合系数对应的第一尺寸数据，包括：
14.根据所述第一尺寸数据集，对所述第一线圈的内径、外径、厚度分别进行赋值，得到多个第三尺寸数据；
15.根据所述第二尺寸数据集，对第二线圈的内径、外径、厚度分别进行赋值，得到多个第四尺寸数据；其中，所述第三尺寸数据与所述第四尺寸数据一一对应；
16.根据多个所述第三尺寸数据、对应的多个所述第四尺寸数据，仿真得到多个耦合系数；其中，所述第三尺寸数据与所述耦合系数一一对应；
17.从多个所述耦合系数中比较得到最大的所述耦合系数；
18.将最大的所述耦合系数对应的所述第三尺寸数据作为所述第一尺寸数据。
19.根据本技术的一些实施例，所述根据预设的系统参数、多个所述第一三维模型，仿真得到所述第一线圈的第二股数，包括：
20.根据预设的系统参数、多个所述第一三维模型，仿真得到所述第一线圈对应的多个第一品质参数；其中，所述第一股数与所述第一品质参数一一对应；
21.根据多个所述第一品质参数计算得到多个第一品质因数；其中，所述第一品质因数与所述第一品质参数一一对应；
22.从多个所述第一品质因数中比较得到最大的所述第一品质因数；
23.将最大的所述第一品质因数对应的所述第一股数作为所述第一线圈的所述第二股数。
24.根据本技术的一些实施例，所述无线充电线圈仿真方法还包括：
25.选取最大的耦合系数对应的所述第四尺寸数据作为所述第二线圈的第二尺寸数据；
26.在预设的线圈股数范围内选取第二线圈对应的第三股数；
27.根据所述第二尺寸数据、所述第三股数、预设的线圈圈数，建立与多个所述第三股数一一对应的多个第二三维模型；
28.根据预设的系统参数、多个所述第二三维模型，仿真得到所述第二线圈的第四股数；
29.所述根据预设的系统参数、多个所述第二三维模型，仿真得到所述第二线圈的第四股数，包括：
30.根据预设的系统参数、多个所述第二三维模型，仿真得到所述第二线圈对应的多个第二品质参数；其中，所述第三股数与所述第二品质参数一一对应；
31.根据多个所述第二品质参数计算得到多个第二品质因数；其中，所述第二品质参数与所述第二品质因数一一对应；
32.从多个所述第二品质因数中比较得到最大的所述第二品质因数；
33.选取最大的所述第二品质因数对应的所述第三股数作为所述第二线圈的所述第四股数。
34.根据本技术的一些实施例，所述无线充电线圈仿真方法还包括：
35.在预设的线圈间距范围内对所述第一线圈的第一线间距、所述第二线圈的第二线
间距进行取值，得到所述第一线圈的多个第一线间距数据、所述第二线圈的多个第二线间距数据；
36.根据所述第一尺寸数据、所述第二尺寸数据、所述第二股数、所述第四股数、多个所述第一线间距数据、多个所述第二线间距数据，仿真得到所述第一线圈的第三线间距数据、所述第二线圈的第四线间距数据。
37.根据本技术的一些实施例，所述根据所述第一尺寸数据、所述第二尺寸数据、所述第二股数、所述第四股数、多个所述第一线间距数据、多个所述第二线间距数据，仿真得到所述第一线圈的第三线间距数据、所述第二线圈的第四线间距数据，包括：
38.将所述第一尺寸数据、所述第二尺寸数据、所述第二股数、所述第四股数、多个所述第一线间距数据、多个所述第二线间距数据输入预设的线间距仿真模型，仿真得到所述第一线圈对应的多个第三品质参数、所述第二线圈对应的多个第四品质参数；其中，所述第一线间距数据与所述第三品质参数一一对应，所述第二线间距数据与所述第四品质参数一一对应；
39.根据多个所述第三品质参数、多个所述第四品质参数，分别计算得到所述第一线圈对应的多个第三品质因数、所述第二线圈对应的多个第四品质因数；
40.从多个所述第三品质因数中比较得到最大的所述第三品质因数以及从多个所述第四品质因数中比较得到最大的所述第四品质因数；
41.将最大的所述第三品质因数对应的所述第一线间距数据作为所述第三线间距数据，以及选取最大的所述第四品质因数对应的所述第二线间距数据作为所述第四线间距数据。
42.根据本技术的一些实施例，所述第一线圈、所述第一线圈均为fpc线圈，所述fpc线圈用于调整线间距。
43.根据本技术的第二方面实施例的无线充电线圈仿真系统，包括：
44.至少一个存储器；
45.至少一个处理器；
46.至少一个程序；
47.所述程序被存储在所述存储器中，所述处理器执行至少一个所述程序以实现如第一方面实施例所述的无线充电线圈仿真方法。
48.根据本技术的第三方面实施例的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面实施例所述的无线充电线圈仿真方法。
49.根据本技术实施例的无线充电线圈仿真方法，至少具有如下有益效果：首先，获取耦合系数、与耦合系数对应的第一尺寸数据；在预设的线圈股数范围内选取第一线圈对应的多个第一股数；其次，根据第一尺寸数据、第一股数、预设的线圈圈数，建立与第一股数一一对应的多个第一三维模型；之后，根据预设的系统参数、多个第一三维模型，仿真得到第一线圈的第二股数；此外，本技术的无线充电线圈仿真方法，还仿真得到第二线圈的第四股数。最后，在预设的线圈间距范围内对第一线圈的第一线间距、第二线圈的第二线间距进行取值，得到第一线圈的多个第一间距数据、第二线圈的多个第二间距数据；根据第一尺寸数据、第三尺寸数据、第二股数、第四股数、多个第一间距数据、多个第二间距数据，仿真得到
第一线圈的第三线间距数据、第二线圈的第四线间距数据。本技术的无线充电线圈仿真方法，能够通过仿真的方式，确定线圈的股数、再进一步根据第一线圈或第二线圈中每股线圈的线间距确定最后的品质因数，以降低线圈的损耗，减少发热量，进而能够对中高频运行的无线充电线器进行很好的设计，使得线圈能够避免发热严重、传输效率低下的问题，因此，本技术的无线充电线圈仿真方法，能够避免在中高频率运行的线圈出现发热严重、传输效率低下的问题。
50.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
51.下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明，其中：
52.图1为本技术一个实施例所提供的无线充电线圈仿真方法的流程示意图；
53.图2为本技术一个实施例所提供的第一线圈或第二线圈的三维模型图；
54.图3为本技术另一实施例所提供的第一线圈或第二线圈的三维模型图；
55.图4为本技术另一实施例所提供的第一线圈或第二线圈的三维模型图；
56.图5为本技术另一实施例所提供的第一线圈或第二线圈的三维模型图；
57.图6为本技术一个实施例所提供的无线充电线圈仿真系统的连接示意图。
58.附图标记：
59.存储器200、处理器300。
具体实施方式
60.下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
61.需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
62.在本技术的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
63.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
64.本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点
可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
65.下面参照图1描述根据本技术实施例的无线充电线圈仿真方法。
66.可以理解的是，如图1所示，无线充电线圈仿真方法，包括：
67.步骤s100，获取耦合系数、与耦合系数对应的第一尺寸数据；
68.步骤s110，在预设的线圈股数范围内选取第一线圈对应的多个第一股数；
69.步骤s120，根据第一尺寸数据、多个第一股数、预设的线圈圈数，建立多个第一三维模型；其中，第一股数与第一三维模型一一对应；
70.步骤s130，根据预设的系统参数、多个第一三维模型，仿真得到第一线圈的第二股数。
71.需要说明的是，如图2、图3、图4所示，均为三维模型，每一线圈股数对应一个三维模型。
72.可以理解的是，在获取耦合系数、与耦合系数对应的第一尺寸数据之前，包括：
73.根据预设的结构参数，确定第一线圈的第一尺寸数据集、第二线圈的第二尺寸数据集；其中，第一尺寸数据集、第二尺寸数据集均包括线圈厚度、尺寸范围；尺寸范围包括外径范围和内径范围。
74.需要说明的是，当第一线圈为发射线圈时，第二线圈为接收线圈；或，第一线圈为接收线圈时，第二线圈为发射线圈。
75.可以理解的是，获取耦合系数、与耦合系数对应的第一尺寸数据，包括：
76.根据第一尺寸数据集，对第一线圈的内径、外径、厚度分别进行赋值，得到多个第三尺寸数据；
77.根据第二尺寸数据集，对第二线圈的内径、外径、厚度分别进行赋值，得到多个第四尺寸数据；其中，第三尺寸数据与第四尺寸数据一一对应；
78.根据多个第三尺寸数据、对应的多个第四尺寸数据，仿真得到多个耦合系数；其中，第三尺寸数据与耦合系数一一对应；
79.从多个耦合系数中比较得到最大的耦合系数；
80.将最大的耦合系数对应的第三尺寸数据作为第一尺寸数据。
81.可以理解的是，根据预设的系统参数、多个第一三维模型，仿真得到第一线圈的第二股数，包括：
82.根据预设的系统参数、多个第一三维模型，仿真得到第一线圈对应的多个第一品质参数；其中，第一股数与第一品质参数一一对应；
83.根据多个第一品质参数计算得到多个第一品质因数；其中，第一品质因数与第一品质参数一一对应；
84.从多个第一品质因数中比较得到最大的第一品质因数；
85.将最大的第一品质因数对应的第一股数作为第一线圈的第二股数。
86.可以理解的是，无线充电线圈仿真方法还包括：
87.选取最大的耦合系数对应的第四尺寸数据作为第二线圈的第二尺寸数据；
88.在预设的线圈股数范围内选取第二线圈对应的第三股数；
89.根据第二尺寸数据、第三股数、预设的线圈圈数，建立与多个第三股数一一对应的多个第二三维模型；
90.根据预设的系统参数、多个第二三维模型，仿真得到第二线圈的第四股数；
91.根据预设的系统参数、多个第二三维模型，仿真得到第二线圈的第四股数，包括：
92.根据预设的系统参数、多个第二三维模型，仿真得到第二线圈对应的多个第二品质参数；其中，第三股数与第二品质参数一一对应；
93.根据多个第二品质参数计算得到多个第二品质因数；其中，第二品质参数与第二品质因数一一对应；
94.从多个第二品质因数中比较得到最大的第二品质因数；
95.选取最大的第二品质因数对应的第三股数作为第二线圈的第四股数。
96.需要说明的是，第一品质参数包括第一线圈的电感值和电阻值，第二品质参数包括第二线圈的电感值和电阻值；具体地，品质因数计算公式如下：品质因数q＝2πf*l/r，l为电感，r为电阻。
97.需要说明的是，根据第一三维模型或第二三维模型，仿真数据表如下：
98.线圈线材(股数*线径)电阻/mω电感值/nhq值1*0.7mm36434279.92*0.35mm60740356.64*0.35mm66834443.9
99.根据上表可知，单根线的线圈q值最高，在充电过程损耗最小，生热最低，说明中高频的无线充电器对应的线圈需要采用单股线。
100.可以理解的是，无线充电线圈仿真方法还包括：
101.在预设的线圈间距范围内对第一线圈的第一线间距、第二线圈的第二线间距进行取值，得到第一线圈的多个第一线间距数据、第二线圈的多个第二线间距数据；
102.根据第一尺寸数据、第二尺寸数据、第二股数、第四股数、多个第一线间距数据、多个第二线间距数据，仿真得到第一线圈的第三线间距数据、第二线圈的第四线间距数据。
103.可以理解的是，根据第一尺寸数据、第二尺寸数据、第二股数、第四股数、多个第一线间距数据、多个第二线间距数据，仿真得到第一线圈的第三线间距数据、第二线圈的第四线间距数据，包括：
104.将第一尺寸数据、第二尺寸数据、第二股数、第四股数、多个第一线间距数据、多个第二线间距数据输入预设的线间距仿真模型，仿真得到第一线圈对应的多个第三品质参数、第二线圈对应的多个第四品质参数；其中，第一线间距数据与第三品质参数一一对应，第二线间距数据与第四品质参数一一对应；
105.根据多个第三品质参数、多个第四品质参数，分别计算得到第一线圈对应的多个第三品质因数、第二线圈对应的多个第四品质因数；
106.从多个第三品质因数中比较得到最大的第三品质因数以及从多个第四品质因数中比较得到最大的第四品质因数；
107.将最大的第三品质因数对应的第一线间距数据作为第三线间距数据，以及选取最大的第四品质因数对应的第二线间距数据作为第四线间距数据。
108.需要说明的是，线间距仿真模型如图5所示，通过改线与线之间的间距，进而可以确定最优的品质因数。
109.需要说明的是，线间距的仿真数据表如下：
110.线间距/mm电阻/mω电感值/nhq值0.1544.10456.5471.490.2406.86484.76101.510.25385.09493.82109.260.3352.57502.62121.460.35335.80511.27129.720.4344.69519.57128.420.45342.22527.91131.430.5340.01536.75134.500.55359.27545.57129.380.6371.32555.54127.47
111.根据仿真结果可知，线间距为0.5mm时，品质因数q最高。
112.可以理解的是，第一线圈、第一线圈均为fpc线圈，fpc线圈用于调整线间距。
113.下面参照图6描述根据本技术实施例的无线充电线圈仿真系统。
114.可以理解的是如图6所示，无线充电线圈仿真系统，包括：
115.至少一个存储器200；
116.至少一个处理器300；
117.至少一个程序；
118.程序被存储在存储器200中，处理器300执行至少一个程序以实现上述的无线充电线圈仿真方法。图6以一个处理器300为例。
119.处理器300和存储器200可以通过总线或其他方式连接，图6以通过总线连接为例。
120.存储器200作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及信号，如本技术实施例中的无线充电线圈仿真系统对应的程序指令/信号。处理器300通过运行存储在存储器200中的非暂态软件程序、指令以及信号，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的无线充电线圈仿真方法。
121.存储器200可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储上述无线充电线圈仿真方法的相关数据等。此外，存储器200可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器200可选包括相对于处理器300远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该无线充电线圈仿真系统。上述网络的实例包括但不限于物联网、软件定义网络、传感器网络、互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
122.一个或者多个信号存储在存储器200中，当被一个或者多个处理器300执行时，执行上述任意方法实施例中的无线充电线圈仿真方法。例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s100至s130。
123.下面参照图6描述根据本技术实施例的计算机可读存储介质。
124.如图6所示，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器300执行，例如，被图6中的一个处理器300执行，可使得上述一个或多个处理器300执行上述方法实施例中的无线充电线圈仿真方法。例如，执行以上描述的图1
中的方法步骤s100至s130。
125.以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
126.通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读信号、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
127.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。