CN107521357A - 无线充电***的线圈对准 - Google Patents
无线充电***的线圈对准 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107521357A CN107521357A CN201710450733.9A CN201710450733A CN107521357A CN 107521357 A CN107521357 A CN 107521357A CN 201710450733 A CN201710450733 A CN 201710450733A CN 107521357 A CN107521357 A CN 107521357A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- response
- voltage
- coil
- secondary coil
- vehicle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/12—Inductive energy transfer
- B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/12—Inductive energy transfer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/12—Inductive energy transfer
- B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
- B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
- B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
- B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
- B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
- B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
- B60L53/39—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer with position-responsive activation of primary coils
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
- B60L2240/527—Voltage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本公开涉及无线充电***的线圈对准。一种车辆***包括控制器,控制器被配置为:响应于对准模式,禁用电力整流器并且启用精密整流器以输出响应于在次级线圈中感应出的电流的电压,其中,电力整流器被配置为在次级线圈与电池之间转移电荷,在次级线圈中感应出的电流因流过对应的初级线圈的电流而产生;响应于所述电压超过阈值,启用电力整流器并禁用精密整流器。
Description
技术领域
本公开涉及用于对无线充电***的初级线圈和次级线圈进行对准的***和方法。
背景技术
术语“电动车辆”可被用于描述具有用于车辆推进的至少一个电动马达的车辆,诸如,电池电动车辆(BEV)和混合动力电动车辆(HEV)。BEV包括至少一个电动马达,其中,用于马达的能量源是可通过外部电网进行再充电的电池。HEV包括内燃发动机和一个或更多个电动马达,其中,用于发动机的能量源是燃料,并且用于马达的能量源是电池。HEV电池可以是可通过外部电网进行再充电的更大容量的电池,并且可充当用于车辆推进的主要能量源,直到电池消耗到低能量水平,此时,HEV可至少部分依赖内燃发动机以用于车辆推进。
发明内容
一种车辆***包括控制器,控制器被配置为:响应于对准模式,禁用电力整流器并且启用精密整流器以输出响应于在次级线圈中感应出的电流的电压,其中,电力整流器被配置为在次级线圈与电池之间转移电荷,在次级线圈中感应出的电流因流过对应的初级线圈的电流而被产生;响应于所述电压超过阈值,启用电力整流器并禁用精密整流器。
一种用于车辆的方法包括:响应于对准模式,由控制器禁用电力整流器并且启用精密整流器以输出响应于在次级线圈中感应出的电流的电压,其中,电力整流器被配置为在次级线圈与电池之间转移电荷,在次级线圈中感应出的电流因流过对应的初级线圈的电流而被产生;响应于所述电压超过阈值,启用电力整流器并禁用精密整流器。
根据本发明的一个实施例,所述方法还包括:响应于所述电压小于所述阈值,发出命令以提示改变次级线圈的位置。
根据本发明的一个实施例,所述方法还包括:响应于所述电压超过所述阈值,退出对准模式。
根据本发明的一个实施例,由精密整流器输出的电压指示由耦合系数定义的初级线圈与次级线圈之间的相对对准,其中,退出对准模式还响应于耦合系数超过特定值。
根据本发明的一个实施例,所述方法还包括:响应于所述电压超过所述阈值,产生针对与初级线圈关联的充电器的通知。
根据本发明的一个实施例,响应于来自与初级线圈关联的充电器的通知而进入对准模式。
一种用于车辆的方法包括:由控制器响应于次级线圈两端的电压小于阈值而发出提示改变次级线圈的位置的命令,其中,次级线圈两端的电压因使不超过1安培的电流循环通过初级线圈而被产生并且由精密整流器输出;响应于所述电压大于所述阈值,启用电力整流器以在次级线圈与电池之间转移电荷。
根据本发明的一个实施例,所述方法还包括:响应于所述电压超过所述阈值,产生针对与初级线圈关联的充电器的通知。
根据本发明的一个实施例,次级线圈两端的电压指示由耦合系数定义的初级线圈与次级线圈之间的相对对准。
附图说明
图1是示出了典型的混合动力电动车辆(HEV)的动力***的框图;
图2是示出了无线充电***的线圈的框图;
图3A是示出了无线充电***的框图;
图3B是示出了电力整流器的示意图;
图4是示出了包括精密整流器的无线充电***的框图;
图5是示出了精密整流器的示意图;
图6是示出了精密整流器的输入对输出的曲线图;
图7是示出了用于执行无线充电***的对准的算法的流程图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而,应理解的是,公开的实施例仅为示例,并且其他实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制;可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此,在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制,而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是,参照任一附图示出和描述的多种特征可与一个或更多个其他附图中示出的特征组合,以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而,与本公开的教导一致的特征的多种组合和修改可被期望用于特定的应用或实施方式。
图1描绘了混合动力电动车辆(HEV)的动力***10。HEV 12(以下称为车辆12)可包括混合动力传动装置22,混合动力传动装置22机械地连接到发动机24和用于驱动车轮28的驱动轴26。混合动力传动装置22还可机械地连接到能够作为马达或发电机进行操作的一个或更多个电机20。电机20可电连接到逆变器***控制器(ISC)30,逆变器***控制器30提供在电机20与至少一个牵引电池14之间的双向能量传输。
虽然图1描绘了混合动力电动车辆,但是在此的描述同样适用于纯电动车辆。针对纯电动车辆(例如,电池电动车辆(BEV)),混合动力传动装置22可以是连接到电机20的齿轮箱,而且可不存在发动机24。讨论的各个组件可具有一个或更多个关联的控制器以控制并监测组件的操作。控制器可经由串行总线(例如,控制器局域网(CAN))或经由独立导体进行通信。
牵引电池14通常提供高电压(HV)直流电(DC)输出。在马达模式下,ISC 30可将由牵引电池14提供的DC输出转换成电机20的适当功能可能需要的三相交流电(AC)。在再生模式下,ISC 30可将来自充当发电机的电机20的三相AC输出转换成牵引电池14所需的DC输入。除了提供用于推进的能量之外,牵引电池14还可提供用于高电压负载32(诸如,压缩机和电加热器)和低电压负载34(诸如,电气附件、辅助电池等)的能量。
牵引电池14可包括电连接到母线电气中心(BEC)36的多个电池单元(未示出)(例如,电化学电池单元)或者启用将电能供给到电池单元以及从电池单元获取电能的多个连接器和开关。其它类型的能量储存装置的实施方式(诸如,电容器)也可被预期。电池控制器38可电连接到BEC 36,并可诸如通过将信号输出到BEC 36来控制能量经由BEC 36流到电池单元和经由BEC 36从电池单元流出能量。在一个示例中,电池控制器38可被配置为监测并管理每个电池单元的温度和荷电状态(SOC)。电池控制器38还可被配置为:响应于检测到电池单元的温度和/或SOC超过或低于特定阈值或者响应于从另一车辆控制器(诸如但不限于,底盘控制器、动力传动***控制器、制动控制器、暖通空调控制器等)接收的信号或请求,将指示用于启用电能的供给和获取的请求的信号输出到BEC 36。
车辆12可被配置为经由到电源的连接来给牵引电池14再充电。例如,电池控制器38可与被配置为控制或调节牵引电池14的充电的车载电力转换控制器(以下称为充电器)40进行通信。充电器40可与电动车辆供电设备(EVSE)16进行通信以协调电力到车辆12的传送。
充电器40可被配置为:响应于确定车辆12已连接到EVSE 16,将指示用于给牵引电池14充电的请求的信号发送到电池控制器38。在一个示例中,车辆12可包括被配置为与EVSE 16的充电连接器(未示出)配合的充电端口(未示出)。如将至少参照图2描述的,车辆12可被配置为诸如经由使用电磁场的电荷转移来接收无线充电。
响应于接收到来自充电器40的请求,电池控制器38可命令BEC 36断开或闭合一个或更多个开关(例如,正极主接触器和负极主接触器),以启用在EVSE 16与牵引电池14之间的电能传输。在一个示例中,充电器40可调节从EVSE 16供应的电力,以向牵引电池14提供适当的电压水平和电流水平。
在图2中示出的是针对车辆12的牵引电池14的示例无线充电***42。在一个实例中,EVSE 16可电连接到初级线圈44且被配置为给初级线圈44供电。在该实例中,将交流电传递通过初级线圈44可使得初级线圈44发射诸如电磁能的能量。当车辆12的次级线圈46位于初级线圈44的预定义距离阈值内时,由初级线圈44发射的能量可在次级线圈46中感应出电流。次级线圈46可电连接到车辆12的充电器40并且由车辆12的充电器40供电。在一个示例中,次级线圈46可被配置为:响应于检测到能够提供无线充电的EVSE 16的初级线圈44在预定义距离内可用,向充电器40发送信号。例如,次级线圈46可基于通过初级线圈44在次级线圈46中感应出的电流的大小来检测初级线圈44的接近度。
在一个示例中,初级线圈44和次级线圈46可分别位于EVSE 16和车辆12的感应充电板内。车辆12还可包括AC/DC转换器(未示出),所述AC/DC转换器被配置为将从EVSE 16接收到的AC输入整流和滤波为可被用于对牵引电池14进行充电的DC输出。EVSE 16的初级线圈44可位于相对于车辆12的各种位置中的一个(诸如但不限于,车辆12的下方、车辆12的前方、车辆12的后方、车辆12的左侧或右侧、车辆12的上方等)。EVSE 16的初级线圈44和/或感应充电板可相对于车辆12的次级线圈46彼此对准,以形成适当的间隙来帮助将能量传输到车辆12。
在一个示例中,车辆12的次级线圈46可位于车辆12上的各种位置之一(诸如但不限于,车辆12的底面、车辆12的车顶、车辆12的前保险杠或后保险杠等)。在另一示例中,初级线圈44和次级线圈46以及它们对应的感应充电板可相对于彼此以各种空间配置被定位,诸如但不限于,水平、垂直、在一个或更多个空间维度上偏移预定义角度等。
在开始来自EVSE 16的能量传输之前,车辆12可被配置为响应于预定义信号(诸如,响应于表明能够提供无线充电的EVSE 16的初级线圈44在预定义距离内可用的来自次级线圈46的信号)来改变相对于EVSE 16的位置。在一个示例中,车辆12(例如,经由通过充电器40发出的一个或更多个命令)可被配置为改变车辆12相对于EVSE 16的位置(或对准),使得次级线圈46与初级线圈44之间的耦合系数大于系数阈值,其中,耦合系数可以是线圈44和线圈46的实际互感与线圈44和线圈46的最大可能电感的比值。
车辆12(例如,经由充电器40)还可被配置为相对于EVSE 16对车辆12进行对准,使得次级线圈46相对于初级线圈44的距离小于距离阈值。在另一示例中,车辆12(诸如,例如,经由充电器40)可被配置为相对于EVSE 16对车辆12进行对准,使得在次级线圈46中感应出的电压大于电压阈值,其中,所述电压可由使用交流电的流通产生的初级线圈44的振荡磁场来感应出。这些仅仅是示例,并且用于建立初级线圈44和次级线圈46的相对对准的其它方法也可被预期。
车辆12的充电器40可被配置为:响应于从EVSE 16接收到指示无线充电可用的信号,发起车辆12相对于EVSE 16的对准过程。充电器40可被配置为通过向被配置为将车辆12的位置改变到预定义位置的车辆12的一个或更多个控制器(未示出)发送信号来发起车辆12的对准过程。
例如,充电器40可向车辆12的所述一个或更多个控制器输出用于改变车辆12的位置的请求,使得次级线圈46相对于初级线圈44的距离小于距离阈值,使得在次级线圈46中感应出的电压大于电压阈值等。在另一示例中,充电器40可被配置为通过向车辆驾驶员发出用于改变车辆12的位置的一个或更多个音频和/或视频指令来发起车辆12的对准过程,使得次级线圈46相对于初级线圈44的距离小于距离阈值,使得在次级线圈46中感应出的电压大于电压阈值等。这些仅仅是用于发起次级线圈46相对于初级线圈44的对准过程的示例,并且其它方法和方式也可被预期。
由初级线圈44响应于EVSE 16使交流电循环通过过初级线圈44而产生的振荡磁场的大小可与循环电流的量成比例。沿初级线圈44的磁场B的大小可以以特斯拉(T)为单位进行测量,并且可使用公式(1)来表示:
其中,μ0可表示自由空间的磁导率,I是电流,N可表示初级线圈44中的导线的总的匝数,l可表示初级线圈44的长度,n可表示初级线圈44每单位长度内的导线的匝数。
作为振荡磁场的结果所产生的电场E的大小可使用公式(2)来表示:
其中,k可表示与介质(例如,空气、环绕线圈)关联的比例(或库伦定律)常数,Q可表示以库(C)为单位的电荷量,d可表示初级线圈44与次级线圈46之间的距离。
在一个示例中,振荡电场和磁场可产生可使用频率和/或波长来表征的电磁波。振荡电场和磁场的大小还可与产生的电磁波的频率和/或波长成比例。在一个实例中,EVSE16可被配置为控制初级线圈44中循环的电流的量,使得由振荡电磁场产生的电磁波的频率和/或波长分别小于频率阈值和波长阈值。在另一示例中,EVSE 16可被配置为控制初级线圈44中循环的电流的量,使得产生的电场和/或磁场的大小小于预定义大小阈值(例如,小于1安培(A))。
参照图3A,示出了用于使用无线充电来给车辆12的牵引电池14充电的示例对准***48。EVSE 16可被配置为使用电气或电子***、子***、数字和/或模拟电路组件等来给初级线圈44供电(例如,使预定义量的电流循环通过初级线圈44)。在一个示例中,EVSE 16可包括EVSE整流器50、DC/DC转换器52、滤波器54、逆变器56以及EVSE补偿网络58。
EVSE整流器50可被配置为将接收的AC(诸如,由电网或另一电源供应的AC)转换为DC。DC/DC转换器52可被配置为将从EVSE整流器50接收的DC输入升高(或者提升)到预定义的DC输出。在一个示例中,DC/DC转换器52与滤波器54(例如,大容量电容器)的组合可包括功率因子校正(PFC)转换器,所述功率因子校正转换器被配置为提高功率因子和/或降低可由EVSE整流器50引入到输入电力中的谐波量。逆变器56可以是桥式逆变器,所述桥式逆变器被配置为将功率因子校正级的DC输出转换为具有预定义频率的AC波形。EVSE补偿网络58可被配置为调节由逆变器56输出的信号的相移角,使得初级线圈44的输出信号具有预定义大小。
EVSE补偿网络58的输出可被配置为给初级线圈44通电(或供电),使得初级线圈44产生具有预定义大小的振荡磁场。由初级线圈44经由例如振荡磁场输出的电压或能量可在车辆12的次级线圈46中感应出电流。车辆12还可包括车辆补偿网络60,车辆补偿网络60被配置为将在次级线圈46中感应出的电流的频率调节为预定义频率(例如,预定义开关频率)。
车辆电力整流器62可被配置为将车辆补偿网络60的AC输出转换为可与牵引电池14兼容的DC输出。在一个示例中,在车辆电力整流器62的输出的电压和/或电流可指示次级线圈46与初级线圈44之间的相对对准(例如,次级线圈46与初级线圈44之间的距离)。在另一示例中,车辆电力整流器62的电压输出可指示由耦合系数k定义的初级线圈44和次级线圈46的相对对准。耦合系数k可以是0到1之间的小数,其中,0指示无感应耦合,1指示全感应耦合或最大感应耦合。在一个示例中,耦合系数k的值大于0.5可指示初级线圈44与次级线圈46之间的紧耦合,耦合系数k的值小于0.5可指示初级线圈44与次级线圈46之间的松耦合。例如但不限于,耦合系数k可以是几何结构、材料、感应系数以及与初级线圈44和次级线圈46关联的其它属性和特征的函数。
如在图3B中示出的,车辆电力整流器62可包括分别与以全桥配置的二极管D1 64、D2 66、D3 68和D4 70并联连接的滤波器电容器71。二极管D1至D4中的每个可具有关联的正向压降(例如,0.7V至0.9V)。当EVSE 16使低于预定义电流阈值(例如,小于1A)的交流电循环通过初级线圈44时,在车辆12的次级线圈46中感应出的电压可分别小于二极管D1 64、D266、D3 68和D4 70的正向压降。
参照图4,示出了用于基于通过低交流电(例如,小于1A的交流电)的循环产生的电压而相对于EVSE 16对车辆12进行对准的示例对准***72。车辆12可包括精密整流器74,精密整流器74被配置为对由在初级线圈44中循环的低交流电(例如,小于1A的交流电)在次级线圈46中感应出的电压进行转换。在一个示例中,精密整流器74可被配置为对由初级线圈44中循环的低交流电(例如,小于1A的交流电)在次级线圈46中感应出的电压进行放大。精密整流器74输出的电压可指示由耦合系数k定义的初级线圈44和次级线圈46的相对对准。充电器40可被配置为使用精密整流器74的电压输出来确定耦合系数k。充电器40可被配置为在对准过程期间启用精密整流器74。充电器40还可被配置为在对准过程完成之后禁用精密整流器74。
在一个实例中,充电器40可被配置为:响应于接收到预定义信号,通过诸如闭合和断开开关76来启用和禁用精密整流器74。例如,充电器40可响应于从EVSE 16接收到指示无线充电可用的无线信号而通过例如闭合开关76来启用精密整流器74。在另一示例中,充电器40可响应于确定对准过程完成而通过例如断开开关76来禁用精密整流器74。这些仅仅是示例,并且响应于其它命令、信号、输入、输出以及通过其它电气或电子装置来启用和禁用精密整流器74也可被预期。
充电器40还可被配置为分别通过例如闭合和断开开关78来启用和禁用车辆电力整流器62。充电器40还可被配置为响应于接收到预定义信号而通过例如断开或闭合开关78来启用和禁用车辆电力整流器62。例如,充电器40可响应于从EVSE 16接收到指示无线充电可用的无线信号而通过例如闭合开关78来启用车辆电力整流器62。在另一示例中,充电器40可响应于确定对准过程完成而通过例如闭合开关78来启用车辆电力整流器62。这些仅仅是示例,并且响应于其它命令、信号、输入、输出以及通过其它电气或电子装置来启用和禁用车辆电力整流器62也可被预期。
参照图5,示出了用于对准无线充电***的线圈的示例精密整流器74′。精密整流器74′可被配置为接收AC输入信号82(例如,由次级线圈46和车辆补偿网络60产生的输出)。精密整流器74′还可被配置为放大接收到的AC输入信号82以产生放大的输出信号84。例如,精密整流器74′可包括多个运算放大器80a至80c(诸如,差分放大器),运算放大器80a至80c被配置为基于在运算放大器80a至80c中的至少一个的两个输入端子处接收的电压与对输入信号的负反馈之间的电压差来产生放大的输出信号84。
在一个示例中,运算放大器80a和80b均可由电源(通常使用符号V+/V-来指示)供电,并且可被配置为将接收到的AC输入信号82转换(整流)为DC输出信号83。例如,运算放大器80a和80b可响应于AC输入信号82为正(即,响应于二极管84a正向偏置且二极管84b反向偏置)而充当产生等于输入电压的输出电压的缓冲器(buffer)。在另一示例中,运算放大器80a可响应于AC输入信号82为负(例如,使得二极管84a反向偏置,二极管84b正向偏置,并且电阻器86a将运算放大器80b的非反相输入端子偏置为接地)而驱动运算放大器80b的反相输入,以产生具有单位增益(例如,电阻器86b和86c等值处)的输入电压的反相的输出电压。电阻器88的大小可用于控制运算放大器80a的输入阻抗,电容器90的大小可用于使运算放大器80a的负反馈信号(例如,低通滤波器)的高频谐波平滑,从而帮助稳定运算放大器80a的输出信号。
运算放大器80c可以是非反相放大器,所述非反相放大器被配置为放大运算放大器80b的DC输出信号83并输出放大的输出信号84。运算放大器80c可在运算放大器80c的非反相输入端子处接收运算放大器80b的DC输出信号83。运算放大器80c的增益(例如,通过运算放大器80c施加到DC输出信号83的放大的量)可基于位于运算放大器80c的负反馈路径上的电阻器92a和92b的比值。电阻器94和电容器96的大小可用于控制到运算放大器80c的低通滤波器输入信号,电容器98的大小可用于使运算放大器80c的负反馈信号(例如,低通滤波器)的高频谐波平滑,从而帮助稳定运算放大器80c的放大的输出信号84。在一个示例中,多个运算放大器80a至80c中的至少一个的电源线V+/V-可包括一个或更多个的旁路电容器(诸如,旁路电容器99a至99h),旁路电容器被配置为将在电源线V+/V-中存在的高频转移到地。
参照图6,示出了示出使用精密整流器(诸如,至少参照图5描述的精密整流器74′)的对准***的电压输出的示例图100。例如,曲线102可表示输入到精密整流器74′的输入电压104的均方根(RMS)值与精密整流器74′的DC输出电压106之间的直接关系。
参照图7,示出了用于使用精密整流器来执行针对无线充电***的对准过程的示例处理110。处理110可在框112开始,在框112,充电器40从例如EVSE 16接收指示无线充电可用于车辆12的信号。在一个示例中,充电器40可响应于接收到指示无线充电可用于车辆12的信号而进入对准模式。
在框114,充电器40禁用车辆电力整流器62。在一个示例中,充电器40可通过断开开关78来禁用车辆电力整流器62。在框116,充电器40启用精密整流器74。在一个示例中,充电器40可通过闭合开关76来启用精密整流器74。在框118,充电器40测量由精密整流器74输出的电压。在一个示例中,由精密整流器74输出的电压可指示在次级线圈46中感应出的电流,所述电流因循环通过初级线圈44的不大于1安培的电流而产生。
在框120,充电器40确定精密整流器74的电压输出是否大于电压阈值。响应于精密整流器74的电压输出小于电压阈值,充电器40返回框118,在框118,充电器40测量精密整流器74的电压输出。
在框122,充电器40响应于在框120确定精密整流器74的电压输出超过电压阈值而禁用精密整流器74。例如,充电器40可通过断开开关76来禁用精密整流器74。在一个示例中,精密整流器74的电压输出可指示初级线圈44与次级线圈46之间的距离,精密整流器74的电压输出超过阈值可指示初级线圈44与次级线圈46之间的距离小于距离阈值。
充电器40可响应于在框120确定精密整流器74的电压输出超过电压阈值并且随后禁用精密整流器74而退出对准模式。在框124,充电器40启用车辆电力整流器62。在一个示例中,充电器40可通过闭合开关78来启用车辆电力整流器62。在一个示例中,充电器40可被配置为向EVSE 16发送指示初级线圈44与次级线圈46之间的距离小于距离阈值且对准完成的通知。在框126,充电器40经由车辆电力整流器62发起对牵引电池14的无线充电。在一个实例中,充电器40可被配置为在发起对牵引电池14的无线充电之前通知车辆12的驾驶员牵引电池14准备好经由无线充电会话接收能量。此时处理110可结束。在一些示例中,处理110可响应于接收到指示无线充电可用于车辆12的信号或者响应于接收到另一信号或请求而被重复执行。
在此公开的处理、方法或算法可被传送给处理装置、控制器或计算机或者通过处理装置、控制器或计算机被实现,其中,所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地,所述处理、方法或算法可被存储为通过控制器或计算机以多种形式执行的数据和指令,包括但不限于永久存储在不可写的存储介质(诸如,ROM装置)中的信息以及可变地存储在可写的存储介质(诸如,软盘、磁带、CD、RAM装置和其他的磁性介质和光学介质)中的信息。所述处理、方法或算法还可在软件可执行的对象中实施。可选地,可利用适当的硬件组件(诸如,专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来全部或部分地实现所述处理、方法或算法。
说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语,并且应理解的是,可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述,可将各种实施例的特征进行组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管关于一个或更多个期望的特性,各种实施例已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式,但是本领域的普通技术人员应认识到,一个或更多个特征或特性可被折衷以实现依赖于特定应用和实现的期望的整体***属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易装配性等。因此,针对一个或更多个特性,被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式的实施例并非在本公开的范围之外,并可被期望用于特定应用。
Claims (10)
1.一种车辆***,包括:
控制器,被配置为:
响应于对准模式,禁用电力整流器并且启用精密整流器以输出响应于在次级线圈中感应出的电流的电压,其中,电力整流器被配置为在次级线圈与电池之间转移电荷,在次级线圈中感应出的电流因流过对应的初级线圈的电流而被产生;
响应于所述电压超过阈值,启用电力整流器并禁用精密整流器。
2.如权利要求1所述的车辆***,其中,控制器还被配置为:响应于所述电压小于所述阈值,发出命令以提示改变次级线圈的位置。
3.如权利要求1所述的车辆***,其中,控制器还被配置为:响应于所述电压超过所述阈值,退出对准模式。
4.如权利要求3所述的车辆***,其中,由精密整流器输出的电压指示由耦合系数定义的初级线圈与次级线圈之间的相对对准,并且其中,控制器还被配置为:响应于耦合系数超过特定值而退出对准模式。
5.如权利要求1所述的车辆***,其中,控制器还被配置为:响应于所述电压超过所述阈值,产生针对与初级线圈关联的充电器的通知。
6.如权利要求1所述的车辆***,其中,控制器还被配置为:响应于来自与初级线圈关联的充电器的通知而进入对准模式。
7.一种用于车辆的方法,包括:
响应于对准模式,由控制器禁用电力整流器并且启用精密整流器以输出响应于在次级线圈中感应出的电流的电压,其中,电力整流器被配置为在次级线圈与电池之间转移电荷,在次级线圈中感应出的电流因流过对应的初级线圈的电流而被产生;
响应于所述电压超过阈值,启用电力整流器并禁用精密整流器。
8.一种用于车辆的方法,包括:
由控制器响应于次级线圈两端的电压小于阈值而发出提示改变次级线圈的位置的命令,其中,次级线圈两端的电压因使不超过1安培的电流循环通过初级线圈而被产生并且由精密整流器输出;
响应于所述电压大于所述阈值,启用电力整流器以在次级线圈与电池之间转移电荷。
9.如权利要求8所述的方法,还包括:响应于所述电压超过所述阈值,产生针对与初级线圈关联的充电器的通知。
10.如权利要求8所述的方法,其中,次级线圈两端的电压指示由耦合系数定义的初级线圈与次级线圈之间的相对对准。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/183,872 | 2016-06-16 | ||
US15/183,872 US10173542B2 (en) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | Wireless charging system coil alignment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107521357A true CN107521357A (zh) | 2017-12-29 |
CN107521357B CN107521357B (zh) | 2023-03-10 |
Family
ID=60481158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710450733.9A Active CN107521357B (zh) | 2016-06-16 | 2017-06-15 | 无线充电***的线圈对准 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10173542B2 (zh) |
CN (1) | CN107521357B (zh) |
DE (1) | DE102017113196A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110797953A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-02-14 | 北京品驰医疗设备有限公司 | 植入医疗设备及其充电对位方法 |
CN110829615A (zh) * | 2018-08-08 | 2020-02-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种应用于磁耦合无线充电传输***的磁耦合机构位置自动对准方法 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10399449B2 (en) * | 2016-08-08 | 2019-09-03 | Hyundai Motor Company | Wireless charging control apparatus and method for optimal charging by adjusting the inclination of the electric vehicle being charged |
CN110707767B (zh) * | 2018-07-10 | 2021-09-21 | 华为技术有限公司 | 无线充电控制方法、无线充电发射器及*** |
CN109327065B (zh) * | 2018-12-06 | 2020-02-21 | 华为技术有限公司 | 无线充电***的接收端、方法、用电终端、发射端及*** |
US11658350B2 (en) * | 2019-02-28 | 2023-05-23 | Purdue Research Foundation | Smart battery management systems |
CN110061570B (zh) * | 2019-05-28 | 2020-10-02 | 浙江大学 | 通过副边调制实现pfc的无线电能传输*** |
CN110994749B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-12-06 | 青岛鲁渝能源科技有限公司 | 无线电能传输***的调节方法、装置及无线电能传输*** |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4217634A (en) * | 1977-09-05 | 1980-08-12 | Sangamo Weston, Inc. | Voltage and current sources |
US4912591A (en) * | 1985-03-14 | 1990-03-27 | Cooper Power Systems, Inc. | Distribution line switchgear control employing a precision rectifier |
CN102089955A (zh) * | 2008-07-08 | 2011-06-08 | 高通股份有限公司 | 在规定限制下的无线高电力传送 |
EP2546093A2 (en) * | 2011-07-11 | 2013-01-16 | Delphi Technologies, Inc. | Electrical charging system having energy coupling arrangement for wireless energy transmission therebetween |
CN103563216A (zh) * | 2011-05-27 | 2014-02-05 | 日产自动车株式会社 | 非接触供电装置 |
CN103891099A (zh) * | 2011-10-27 | 2014-06-25 | 丰田自动车株式会社 | 非接触受电装置、非接触输电装置和非接触输电受电*** |
CN104471822A (zh) * | 2012-07-16 | 2015-03-25 | 高通股份有限公司 | 感应电力传递***中的装置对准及识别 |
CN104578236A (zh) * | 2013-10-09 | 2015-04-29 | 施耐德电器工业公司 | 能量转换***、再充电装置及发送和接收相关数据的方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4716353A (en) | 1986-09-02 | 1987-12-29 | Electro-Voice Inc. | Battery charger |
-
2016
- 2016-06-16 US US15/183,872 patent/US10173542B2/en active Active
-
2017
- 2017-06-14 DE DE102017113196.5A patent/DE102017113196A1/de active Pending
- 2017-06-15 CN CN201710450733.9A patent/CN107521357B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4217634A (en) * | 1977-09-05 | 1980-08-12 | Sangamo Weston, Inc. | Voltage and current sources |
US4912591A (en) * | 1985-03-14 | 1990-03-27 | Cooper Power Systems, Inc. | Distribution line switchgear control employing a precision rectifier |
CN102089955A (zh) * | 2008-07-08 | 2011-06-08 | 高通股份有限公司 | 在规定限制下的无线高电力传送 |
CN103563216A (zh) * | 2011-05-27 | 2014-02-05 | 日产自动车株式会社 | 非接触供电装置 |
EP2546093A2 (en) * | 2011-07-11 | 2013-01-16 | Delphi Technologies, Inc. | Electrical charging system having energy coupling arrangement for wireless energy transmission therebetween |
CN103891099A (zh) * | 2011-10-27 | 2014-06-25 | 丰田自动车株式会社 | 非接触受电装置、非接触输电装置和非接触输电受电*** |
CN104471822A (zh) * | 2012-07-16 | 2015-03-25 | 高通股份有限公司 | 感应电力传递***中的装置对准及识别 |
CN104578236A (zh) * | 2013-10-09 | 2015-04-29 | 施耐德电器工业公司 | 能量转换***、再充电装置及发送和接收相关数据的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
王晓雷等: "微电网测控组合式精密整流电信号调理电路实时模型", 《自动化应用》 * |
马杰等: "集成运算放大器在整流电路中的应用", 《新技术新工艺》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110829615A (zh) * | 2018-08-08 | 2020-02-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种应用于磁耦合无线充电传输***的磁耦合机构位置自动对准方法 |
CN110829615B (zh) * | 2018-08-08 | 2020-08-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种无线充电***磁耦合机构位置自动对准方法 |
CN110797953A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-02-14 | 北京品驰医疗设备有限公司 | 植入医疗设备及其充电对位方法 |
CN110797953B (zh) * | 2019-09-27 | 2021-11-23 | 北京品驰医疗设备有限公司 | 植入医疗设备及其充电对位方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102017113196A1 (de) | 2017-12-21 |
US10173542B2 (en) | 2019-01-08 |
CN107521357B (zh) | 2023-03-10 |
US20170361723A1 (en) | 2017-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107521357A (zh) | 无线充电***的线圈对准 | |
US10919401B2 (en) | Integrated wireless power transfer system | |
CN106374578B (zh) | 无线充电***及其功率传输控制方法 | |
JP6602868B2 (ja) | 適応的なワイヤレス電力伝送のためのシステム、装置、および方法 | |
US9963040B2 (en) | Non-contact power supply system, and power transmission device and vehicle used therein | |
Onar et al. | Vehicular integration of wireless power transfer systems and hardware interoperability case studies | |
US9533591B2 (en) | Vehicular power reception device, power supply apparatus, and electric power transfer system | |
CN106374579B (zh) | 无线充电***及其功率传输控制方法 | |
CN105305651B (zh) | 送电装置、受电装置以及搭载有受电装置的车辆 | |
US20140285030A1 (en) | Wireless power reception apparatus, wireless power transmission apparatus, and wireless power transmission and reception system | |
CN106394270A (zh) | 感应式电力传输的电压控制方法 | |
Huang et al. | Design methodology of a series-series inductive power transfer system for electric vehicle battery charger application | |
CN104753150B (zh) | 一种电动汽车行进式无线充电装置及其控制方法 | |
CN110679059A (zh) | 多模式无线功率接收机控制 | |
US20150311723A1 (en) | Parallel series dc inductive power transfer system | |
Peschiera et al. | Review and comparison of inductive charging power electronic converter topologies for electric and plug-in hybrid electric vehicles | |
Kobayashi et al. | Real-time coupling coefficient estimation and maximum efficiency control on dynamic wireless power transfer using secondary DC-DC converter | |
CN110071562A (zh) | 一种发送侧切换混合拓扑恒流恒压感应式无线充电方法及*** | |
US20190341787A1 (en) | Energy system for a motor vehicle and method for charging an electrical energy storage device | |
CN109617256A (zh) | 一种无线电能多级双向传输*** | |
JP2014087145A (ja) | 充電装置及び充電方法 | |
CN106451818A (zh) | 基于磁耦合谐振的轮毂电机无线供电*** | |
Gunji et al. | Envelope model of load voltage on series-series compensated wireless power transfer via magnetic resonance coupling | |
Ding et al. | Wireless power transmission-based in-wheel switched reluctance motor drive system with an x-type converter | |
JP5696674B2 (ja) | 電動車両 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |