[發(fā)明專利]用于感應(yīng)電力傳輸?shù)脑缙谟睬袚Q檢測和保護(hù)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810520658.3
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN110014901B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肯德爾·艾格斯
• 申請（專利權(quán)）人: 李爾公司
• 主分類號(hào): B60L53/12
• 分類號(hào): B60L53/12;H02J7/00;H02J50/20;H02J50/12
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 李薇;楊明釗

本申請公開了用于感應(yīng)電力傳輸?shù)脑缙谟睬袚Q檢測和保護(hù)的方法。一種感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)包括電力轉(zhuǎn)換器和控制器。電力轉(zhuǎn)換器包括開關(guān)?？刂破鞲鶕?jù)時(shí)間表切換開關(guān)，以使電力轉(zhuǎn)換器向諧振網(wǎng)絡(luò)輸出電壓和電流?？刂破鲗㈦娏鞯牧汶娏鹘徊纥c(diǎn)與時(shí)間表進(jìn)行比較，以確定零電流交叉點(diǎn)是否發(fā)生在切換開關(guān)中的一個(gè)或更多個(gè)的調(diào)度時(shí)間之前。當(dāng)零電流交叉點(diǎn)在調(diào)度時(shí)間之前發(fā)生時(shí)，控制器禁止開關(guān)切換，使得開關(guān)在調(diào)度時(shí)間處不切換，從而防止開關(guān)的硬切換發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)，例如用于對電動(dòng)車輛進(jìn)行無線充電。

背景

無線電力傳輸系統(tǒng)使得電力能夠從源無線傳輸?shù)截?fù)載。感應(yīng)電力傳輸是一種非輻射或近場類型的無線電力傳輸。感應(yīng)電力傳輸使用通過源的初級線圈(即，發(fā)射天線)的振蕩電流來生成振蕩磁近場，該振蕩磁近場在負(fù)載的次級線圈(即，接收天線)中感應(yīng)電流。源包括具有功率晶體管開關(guān)的電力轉(zhuǎn)換器，該電力轉(zhuǎn)換器在可控時(shí)間處切換以將源的電力轉(zhuǎn)換成通過初級線圈的振蕩電流。

執(zhí)行感應(yīng)電力傳輸以使用來自源的電力對負(fù)載(例如電動(dòng)車輛的牽引電池)進(jìn)行無線充電。在這樣的無線電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)中，源的發(fā)射天線嵌入在“充電”墊中，并且接收天線(和相關(guān)聯(lián)的整流器)嵌入在車輛的指定位置中。感應(yīng)電力傳輸涉及天線之間的感應(yīng)耦合。為了使感應(yīng)電力傳輸有效，天線之間的間隔必須在小的偏移容差內(nèi)相對接近。

在給定的指定負(fù)載范圍下，感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)需要在諧振調(diào)諧(Q)、天線耦合、天線的線圈匝數(shù)、天線線圈的尺寸、天線線圈分離偏移范圍和功率晶體管開關(guān)類型之間的權(quán)衡的平衡，其能夠自動(dòng)啟動(dòng)并在無損壞的軟切換操作模式中操作。這種平衡通過使用具有大物理形狀因子的天線來滿足。

規(guī)范已經(jīng)積極地減小了允許的天線尺寸(即，天線將更小)并且增大了天線分離偏移范圍(即，感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)將利用被定位成更遠(yuǎn)一點(diǎn)的天線來工作)。這些規(guī)范迫使諧振網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧和操作以運(yùn)行在軟切換模式邊界附近或甚至超過軟切換模式邊界，并進(jìn)入不期望的硬切換模式。在這些高電流諧振網(wǎng)絡(luò)中的硬切換會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的效率顯著下降。如果硬切換足夠嚴(yán)重，則功率消耗可以增加到功率晶體管開關(guān)和/或系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)能夠承受的程度之外。

概述

一種感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)包括電力轉(zhuǎn)換器和控制器。電力轉(zhuǎn)換器包括開關(guān)。控制器將根據(jù)時(shí)間表切換開關(guān)，以使電力轉(zhuǎn)換器向諧振網(wǎng)絡(luò)輸出電壓和電流。控制器將電流的零電流交叉點(diǎn)與時(shí)間表進(jìn)行比較，以確定零電流交叉點(diǎn)是否發(fā)生在切換開關(guān)中的一個(gè)或更多個(gè)的調(diào)度時(shí)間之前。當(dāng)零電流交叉點(diǎn)在調(diào)度時(shí)間之前發(fā)生時(shí)，控制器使開關(guān)禁用，使得開關(guān)在調(diào)度時(shí)間處不切換，從而防止開關(guān)的硬切換發(fā)生。

控制器可以確認(rèn)當(dāng)零電流交叉點(diǎn)發(fā)生在切換一個(gè)或更多個(gè)開關(guān)的調(diào)度時(shí)間之后時(shí)正在發(fā)生一個(gè)或更多個(gè)開關(guān)的軟切換。

一種感應(yīng)電力傳輸方法包括:根據(jù)時(shí)間表切換電力轉(zhuǎn)換器的多個(gè)(apluralityof)開關(guān)，以使電力轉(zhuǎn)換器向諧振網(wǎng)絡(luò)輸出電壓和電流。該方法還包括將電流的零電流交叉點(diǎn)與時(shí)間表進(jìn)行比較，以確定零電流交叉點(diǎn)是否發(fā)生在切換開關(guān)中的一個(gè)或更多個(gè)的調(diào)度時(shí)間之前。該方法還包括當(dāng)零電流交叉點(diǎn)在調(diào)度時(shí)間之前發(fā)生時(shí)使開關(guān)禁用，使得開關(guān)在調(diào)度時(shí)間處不切換，從而防止開關(guān)的硬切換發(fā)生。

附圖說明

圖1示出了用于利用來自充電基座的電力對電動(dòng)車輛無線充電的感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的示意圖；

圖2示出了感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的框圖；

圖3A示出了電力轉(zhuǎn)換器和感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的充電基座的諧振網(wǎng)絡(luò)以及從電力轉(zhuǎn)換器流入諧振網(wǎng)絡(luò)的電力的框圖；

圖3B示出了基于處于給定耦合模式的充電基座的初級線圈和電動(dòng)車輛的次級線圈以并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)形式的諧振網(wǎng)絡(luò)的電路圖；

圖3C示出了基于處于給定耦合模式的充電基座的初級線圈和電動(dòng)車輛的次級線圈以串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)形式的諧振網(wǎng)絡(luò)的電路圖；