具有性能监视的车用无线电力传输系统及其监视方法技术方案

一种用于对位于车辆(18)中的电池(22)进行充电的无线电力传输系统(10)可以包括初级侧网络(12)、次级侧网络(14)、检测线圈(40)以及充电监视控制器(150)。次级侧网络通过初级侧网络的发送线圈(34)和次级侧网络的接收线圈(36)之间的感应耦合从初级侧网络接收电力。检测线圈可以耦合至为初级侧网络或者次级侧网络中的至少一个所设置的磁芯(200，202)。检测线圈可以基于发送线圈和接收线圈之间的感应耦合输出至少一个电压信号。充电监视控制器可以基于来自检测线圈的至少一个电压信号确定系统诊断状态。

Vehicle wireless power transmission system with performance monitoring and its monitoring method

A wireless power transmission system (10) for charging a battery (22) located in vehicle (18) can include a primary side network (12), a secondary side network (14), a detection coil (40), and a charging monitoring controller (150). The secondary side network receives electricity from the primary side network through the induction coupling between the transmission coil (34) of the primary side network and the receiving coil (36) of the secondary side network. The detection coil can be coupled to at least one of the core (200202) in the primary side network or the secondary side network. The detection coil can output at least one voltage signal based on the induction coupling between the transmission coil and the receiving coil. The charge monitoring controller can determine the system diagnostic state based on at least one voltage signal from the detection coil.

【技术实现步骤摘要】
具有性能监视的车用无线电力传输系统及其监视方法
本专利技术的
涉及用于对车辆中的电池进行充电的无线电力传输系统以及监视用于车辆的无线电力传输系统的方法。
技术介绍
本节提供关于本公开内容的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。在致力于减少由使用内燃机的汽车排放的化石燃料排放物和其他污染物的过程中，已设计和实现了混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)以减轻内燃机的环境影响。为了向这些电池系统提供电力，HEV和EV可以通过连接至电网而被提供电力。HEV或EV的电池系统可以通过使用铜电缆连接至电网。通常，铜电缆具有包含插头的一端，从而使得电池系统能够连接至电网。HEV或者EV的电池系统还可以通过实现无线或非接触的充电系统来连接至电网。无线充电系统(也可以被称为无线电力传输(WPT)系统)可以利用两个感应线圈之间的互感向HEV或EV的电池系统提供电力。电网可以在第一线圈处引起电压，并且由于第一线圈和连接至HEV或EV的电池系统的第二线圈之间的感应耦合，第二线圈将感应出电压，并且随后为HEV或EV的电池系统充电。虽然无线充电系统具有不需要电缆、连接器以及插头的优点，但无线充电系统通常具有低功率效率(powerefficiency)。无线充电系统的效率可能会由于发送线圈和接收线圈之间的线圈未对准而受到影响。例如，接收线圈可能与发送线圈未对准。未对准可能增加两个线圈之间的距离，并且因此降低两个线圈之间的互感。互感的降低会降低WPT系统的总功率效率。
技术实现思路
本节提供本公开内容的总体概述，并且并非是其全部范围或其全部特征的全面公开。本公开内容总体上涉及用于对布置在车辆中的电池进行充电的无线电力传输系统以及监视该无线电力传输系统的方法，该系统和该方法各自均通过监视和确定系统的线圈是否未对准而提高了无线电力传输的效率。根据本公开内容的一方面，一种无线电力传输系统可以包括初级侧网络、次级侧网络、用于感测初级侧网络和次级侧网络之间的电力的检测线圈以及基于由检测线圈感测的电力来确定无线电力传输系统的系统诊断状态的充电监视控制器。初级侧网络可以包括发送线圈和多个初级磁芯。发送线圈可以耦合至多个初级磁芯，并且可以被配置为从电源接收电力。次级侧网络可以包括接收线圈和多个次级磁芯。接收线圈可以耦合至多个次级磁芯，并且可以配置为通过发送线圈和接收线圈之间的感应耦合从初级侧网络接收电力。检测线圈可以耦合至初级磁芯或次级磁芯中的至少一个。检测线圈可以基于发送线圈和接收线圈之间的感应耦合输出至少一个电压信号。充电监视控制器可以基于来自检测线圈的至少一个电压信号确定系统诊断状态。充电监视控制器可以基于来自检测线圈的电压信号确定发送线圈和接收线圈是否未对准，以作为系统诊断状态。利用上述无线电力传输系统，可以通过监视发送线圈和接收线圈是否未对准并且调整未对准来提高无线电力传输的效率。根据本公开内容的另一方面，一种用于对位于车辆中的电池进行充电的无线电力传输系统包括：多个磁芯、接收线圈、多个检测线圈以及充电监视控制器。接收线圈耦合至磁芯。磁芯和接收线圈沿着车辆下侧布置，并且接收线圈从位于车辆外部的发送线圈接收电力。检测线圈围绕磁芯缠绕。检测线圈响应于接收线圈从发送线圈接收电力而输出指示相应的检测线圈处的感应电压的电压信号。充电监视控制器电耦合至检测线圈，并且存储预定的性能数据。充电监视控制器基于性能数据和来自检测线圈的电压信号确定系统诊断状态。利用上述无线电力传输系统，可以通过监视发送线圈和接收线圈是否未对准并且调整未对准来提高无线电力传输的效率。根据本公开内容的又一方面，提供了一种监视用于车辆的无线电力传输系统的操作状况的方法。在这里，无线电力传输系统包括发送线圈和接收线圈，并且发送线圈经由感应耦合向接收线圈供应电力。该方法包括：通过检测线圈检测无线电力传输系统的预定义位置处的感应电压；通过检测线圈向充电监视控制器输出指示感应电压的电压信号；通过充电监视控制器确定指示来自位于预定义位置处的检测线圈的电压信号的电压值；以及，基于在预定义位置处检测的电压值和由充电监视控制器存储的预定的性能数据，通过充电监视控制器从无线电力传输系统的多个系统诊断状态当中识别至少一个系统诊断状态。预定的性能数据将会在预定义位置处检测到的、多个预期的电压值与一个或更多个系统诊断状态相关联地存储。利用监视用于车辆的无线电力传输系统的操作状况的上述方法，可以通过监视发送线圈和接收线圈是否未对准并且调整未对准来提高无线电力传输的效率。根据具体实施方式、权利要求书以及附图，本公开内容的进一步的适用范围将变得明显。具体实施方式和具体示例仅旨在用于说明目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。附图说明这里描述的附图仅出于说明所选实施方式而不是所有可能的实现方式的目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。图1是通过本公开内容的无线电力传输(WPT)系统进行充电的车辆的功能框图；图2是包括初级侧网络和次级侧网络的WPT系统的示例框图；图3是具有检测线圈的WPT系统的示例电路图；图4示出了与WPT系统的接收线圈放置在一起的检测线圈；图5示出了WPT系统的发送线圈、接收线圈以及检测线圈的示例物理实施方式；以及图6是WPT系统的充电监视控制器的示例框图。在附图中，附图标记可以被重复使用以标识相似和/或相同的元件。具体实施方式为了提高无线电力传输(WPT)系统的效率，可以监视WPT系统的性能以确定例如该系统的线圈是否未对准。本公开内容的WPT系统监视在发送线圈与接收线圈之间传送的电力以及线圈之间的对准性，以评估WPT系统的性能。在示例实施方式中，WPT系统包括检测线圈，用于感测发送线圈和接收线圈之间的感应耦合以确定WPT系统的系统诊断状态(即系统健康状态)。例如，检测线圈可以被用于确定线圈的对准性作为系统诊断状态。控制器利用与WPT系统的性能相关的信息来控制系统以确保WPT系统高效且安全地操作。现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。参考图1和图2，在示例实施方式中，被指示作为无线电力传输系统的示例的WPT系统10可以包括初级侧网络12和次级侧网络14。初级侧网络12可以被设置在家中的车库16中，并且次级侧网络14可以位于车辆18中。初级侧网络12被配置为从电源20接收电力，并且感应出通过次级侧网络14的电流。电源20可以供应例如来自电网的直流(DC)电力或交流(AC)电力。次级侧网络14基于在次级侧网络14中感应的电流向电池22供应电力。因此，WPT系统10对车辆的电池22进行无线充电。虽然初级侧网络12被描述为处于车库中，但也可以在位于例如加油站、休息区和/或除了家以外的场所的充电站处实现初级侧网络12。参考图2，初级侧网络12包括功率变换器网络30、初级侧补偿网络32以及发送线圈34。次级侧网络14可以包括接收线圈36、次级侧补偿网络38、一个或更多个检测线圈40、整流器网络42以及输出调谐器网络44。初级侧网络12可以沿着车辆18所停的表面放置或刚好在该表面下方。例如，初级侧网络12可以被设置成位于车库16表面的充电垫。次级侧网络14可以沿着车辆18的下侧放置，使得接收线圈36被配置为面对发送线圈34。在示例实施方式中，功率变换器网络30将来自电源20的DC电力转换为输入AC信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的无线电力传输系统，其包括：初级侧网络(12)，所述初级侧网络(12)包括发送线圈(34)和多个初级磁芯(200)，其中，所述发送线圈耦合至所述多个初级磁芯，并且所述发送线圈被配置为从电源(20)接收电力；次级侧网络(14)，所述次级侧网络(14)包括接收线圈(36)和多个次级磁芯(202)，其中，所述接收线圈耦合至所述多个次级磁芯，并且所述次级侧网络被配置为通过所述发送线圈和所述接收线圈之间的感应耦合从所述初级侧网络接收电力；多个检测线圈(40)，所述多个检测线圈(40)耦合至所述初级磁芯或所述次级磁芯中的至少一个，其中，所述多个检测线圈基于所述发送线圈和所述接收线圈之间的感应耦合输出至少一个电压信号；以及充电监视控制器(150)，所述充电监视控制器(150)基于来自所述检测线圈的所述至少一个电压信号确定系统诊断状态。

【技术特征摘要】
2016.07.12 US 15/207,9251.一种用于车辆的无线电力传输系统，其包括：初级侧网络(12)，所述初级侧网络(12)包括发送线圈(34)和多个初级磁芯(200)，其中，所述发送线圈耦合至所述多个初级磁芯，并且所述发送线圈被配置为从电源(20)接收电力；次级侧网络(14)，所述次级侧网络(14)包括接收线圈(36)和多个次级磁芯(202)，其中，所述接收线圈耦合至所述多个次级磁芯，并且所述次级侧网络被配置为通过所述发送线圈和所述接收线圈之间的感应耦合从所述初级侧网络接收电力；多个检测线圈(40)，所述多个检测线圈(40)耦合至所述初级磁芯或所述次级磁芯中的至少一个，其中，所述多个检测线圈基于所述发送线圈和所述接收线圈之间的感应耦合输出至少一个电压信号；以及充电监视控制器(150)，所述充电监视控制器(150)基于来自所述检测线圈的所述至少一个电压信号确定系统诊断状态。2.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，所述检测线圈耦合到所述次级磁芯，并且围绕所述次级磁芯缠绕。3.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，所述检测线圈耦合到所述初级磁芯，并且围绕所述初级磁芯缠绕。4.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，所述检测线圈耦合到所述初级磁芯和所述次级磁芯，并且围绕所述初级磁芯和所述次级磁芯缠绕。5.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，所述充电监视控制器存储预定的性能数据(256)，并且基于所述性能数据和来自所述检测线圈的所述电压信号确定所述发送线圈和所述接收线圈是否未对准，以作为所述系统诊断状态。6.根据权利要求5所述的无线电力传输系统，其中，所述充电监视控制器通信地耦合至所述车辆中的控制模块，并且在所述充电监视控制器确定所述发送线圈和所述接收线圈未对准时向所述控制模块发送通知。7.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，每个所述检测线圈位于指定的磁芯处并且围绕指定的磁芯缠绕，所述指定的磁芯来自于所述初级磁芯或所述次级磁芯中的所述至少一个。8.根据权利要求1至7中任一项所述的无线电力传输系统，其还包括：系统电力控制器(152)，所述系统电力控制器(152)与所述初级侧网络被放置在一起，其中，所述系统电力控制器接收来自所述充电监视控制器(150)的所述系统诊断状态，并且基于该系统诊断状态控制供应到所述发送线圈的电力。9.根据权利要求1至4中任一项所述的无线电力传输系统，其中：所述充电监视控制器(150)存储预定的性能数据(256)，所述性能数据将多个系统诊断状态与针对一个或更多个检测线圈(40)的、预期的感应电压值相关联；以及所述充电监视控制器基于来自所述检测线圈的所述电压信号和所述性能数据中提供的所述预期的感应电压值，从所述性能数据中提供的系统诊断状态当中确定当前系统诊断状态。10.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中：所述多个检测线圈(40)包括第一组检测线圈和第二组检测线圈，所述第一组检测线圈耦合到所述初级磁芯(200)并且围绕所述初级磁芯(200)缠绕，所述第二组检测线圈耦合到所述次级磁芯(202)并且围绕所述次级磁芯(202)缠绕；所述第一组检...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮仲维，克里斯托弗·杰弗里·怀特，
申请(专利权)人：电装国际美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US