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用于电动交通工具无线充电器输出保护的系统和方法技术方案

技术编号:21120165 阅读:31 留言:0更新日期:2019-05-16 10:24
本申请涉及用于电动交通工具无线充电器输出保护的系统和方法。提供了一种无线充电器输出保护系统和方法,用于在无线充电期间保护电动交通工具中的电池免受所需要的电源和杂散电源的影响。无线电力传输系统包括在电动交通工具侧的无线充电器,无线充电器从充电基座无线地接收电力。当连接到无线充电器的低电压电池失去时,无线充电器输出保护系统和方法关停无线充电器输出并引流接收天线(例如,交通工具垫)中的能量。并且当电力从耦合到接收天线的杂散电源传输时,无线充电器输出保护系统和方法关停无线充电器输出并引流接收天线(例如,交通工具垫)中的不需要的能量。

【技术实现步骤摘要】
用于电动交通工具无线充电器输出保护的系统和方法
本公开涉及一种电动交通工具电池充电保护系统。背景无线电力传输系统使电力能够从源无线地传输到负载。感应电力传输是非辐射或近场类型的无线电力传输。感应电力传输使用通过源的初级线圈(即,发射天线)的振荡电流来生成振荡磁近场,该振荡磁近场在负载的次级线圈(即,接收天线)中感应电流。源包括具有功率晶体管开关的电力转换器,该电力转换器以可控的时间切换以将源的电力转换成通过初级线圈的振荡电流。执行感应电力传输以使用来自源的电力对负载(例如,电动交通工具的牵引电池)进行无线充电。在这样的无线电动交通工具充电系统中,源的发射天线嵌入在“充电”垫中,并且接收天线(和相关联的整流器)嵌入在交通工具的指定位置中。感应电力传输涉及天线之间的感应耦合。为了使感应电力传输有效,天线之间的间隔必须在小的偏移容差内相对接近。理想地,交通工具的接收天线仅接收从充电垫中的发射天线传输的电力。实际上,电动交通工具的接收天线是LC谐振电路,如果信号频率接近接收天线的LC谐振频率,LC谐振电路可以接收来自任何感应电源的电力,并将其传输到牵引电池。来自杂散电源(straypowersource)的意外电力可能损坏牵引电池。交通工具侧的无线充电器中的许多控制电子设备仅在正常充电期间通过低电压电池(例如,12伏电池)来提供电力。因此,当从杂散电源接收到磁近场信号时,控制电子设备不能够断开无线充电器输出。此外,在正常无线充电期间,如果低电压电池以某种方式与无线充电器断开连接,并且控制电子设备失去电力,则充电器和源之间的无线通信也同样失去。缺少与电源的无线通信的情况下,充电操作的有效控制可能被放弃,潜在地损坏牵引电池。概述本公开的一个或更多个实施方案涉及交通工具充电单元,该交通工具充电单元具有无线充电器输出保护系统。交通工具充电单元可以包括电力线和整流器,电力线构造成传输在接收天线中所感应的交流电流,整流器构造成将来自电力线的交流电流整流成用于对交通工具电池充电的直流电流。交通工具充电单元还可以包括电力线开关、传感器电路、控制开关和监控电路。电力线开关可以连接到电力线并且构造成控制接收天线和整流器之间的电连接。传感器电路可以构造成检测电力线电压并使用电力线电压生成控制电压信号。监控电路可以通过控制开关选择性地连接到电力线开关。监控电路可以构造成响应于来自传感器电路的控制电压信号输出开关控制信号,使电力线开关改变状态。根据实施方案,控制开关可以是MOSFET。此外,电力线开关可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT),绝缘栅双极晶体管具有选择性地连接到监控电路的栅极。监控电路可以构造成在由充电基座在接收天线中所感应的电流引起的对交通工具电池的正常无线充电期间,被从传感器电路的控制电压信号通过接收天线来提供电力。控制开关可以构造成在交通工具电池的正常无线充电期间正常打开,并且阻止来自监控电路的开关控制信号到达电力线开关。控制开关可以构造成在正常无线充电期间,当低电压电池与监控电路断开时闭合。监控电路还可以构造成将停用信号无线地传输到充电基座以关闭设置在充电基座中的交流电源。控制开关可以构造成当监控电路处于睡眠模式时闭合。监控电路可以构造成当传感器电路检测到的电力线电压是通过由杂散电源在接收天线中感应的电流引起时,从传感器电路的控制电压信号接收电力。电力线开关可以构造成在接收到开关控制信号时闭合。电力线可以包括正电力线导体和负电力线导体。传感器电路可以连接到正电力线导体和负电力线导体中的至少一个。电力线开关可以包括正电力线开关和负电力线开关,正电力线开关和负电力线开关各自连接到正电力线导体和负电力线导体中的一个。正电力线开关和负电力线开关均可以由来自监控电路的同一开关控制信号来控制。可选地,正电力线开关和负电力线开关可以由监控电路来单独地控制。本公开的一个或更多个另外的实施方案涉及一种用于切断无线充电器输出的方法。该方法可以包括检测电力线上的杂散电压,杂散电压通过由杂散电源在电力线中感应的交流电流生成;将电力线上的杂散电压转换成控制电压信号;使用控制电压信号为监控电路提供电力;和响应于从控制电压信号接收电力,通过监控电路将开关控制信号输出到电力线开关,使电力线开关闭合并且将在电力线中感应的交流电流转移到接地。电力线可以连接到整流器,以用于在正常无线充电期间将交流电流整流成用于对交通工具电池充电的直流电流。通过监控电路将开关控制信号输出至电力线开关的步骤可以包括:将开关控制信号传输到连接到正电力线导体的负电力线开关,使负电力线开关闭合;以及将开关控制信号输出到连接到负电力线导体的正电力线开关,使正电力线开关闭合。本公开的一个或更多个另外的实施方案涉及一种用于切断无线充电器输出的方法。该方法可以包括将来自电力线的交流电流整流成用于对交通工具电池充电的直流电流,该交流电流通过来自充电基座中的交流电源的发射天线中的电流在接收天线中被感应而得;使用来自电力线的电流在传感器电路处生成控制电压信号;在监控电路处检测来自低电压电池的电力失去;响应于检测到来自低电压电池的电力失去,将监控电路连接到电力线开关;和响应于从控制电压信号接收电力,通过监控电路将开关控制信号输出到电力线开关,使电力线开关闭合并且将电力线中的电流转移到接地。该方法还可以包括响应于检测到来自低电压电池的电力失去,通过监控电路将无线停用信号传输至充电基座,以关闭设置在充电基座中的交流电源。将监控电路连接到电力线开关的步骤可以包括响应于检测到来自低电压电池的电力失去,闭合电力线开关和监控电路之间的控制开关。通过监控电路将开关控制信号输出至电力线开关的步骤可以包括:将开关控制信号传输到连接到正电力线导体的负电力线开关,使负电力线开关闭合;以及将开关控制信号输出到连接到负电力线导体的正电力线开关,使正电力线开关闭合。附图说明图1示出了用于利用来自充电基座的电力对电动交通工具无线充电的感应电力传输系统的示意图;图2图示了感应电力传输系统的框图;图3图示了根据本公开的一个实施方案的具有交通工具充电单元的交通工具侧的无线充电器的框图;图4图示了根据本公开的一个实施方案的无线充电系统的电力线电压和开关控制信号的电压波形的曲线图;图5图示了根据本公开的另一个实施方案的无线充电系统的交通工具侧的各种电压波形的曲线图;图6图示了描述根据本公开的一个实施方案的交通工具充电单元的方法的操作的流程图;以及图7图示了描述根据本公开的另一个实施方案的交通工具充电单元的方法的操作的流程图。详细描述本文公开了本专利技术的详细的实施方案;然而,应理解的是,所公开的实施方案仅是可以以各种形式和可选的形式体现的本专利技术的示例。附图不一定是按比例的;一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此,本文中所公开的特定的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的,而是仅仅作为用于教导本领域中的技术人员以各种方式利用本专利技术的代表性基础。现在参考图1,示出了感应电力传输系统10的示意图,感应电力传输系统10用于利用来自充电基座14的电力对电动交通工具12无线充电。充电基座14包括定位在地面中或结构的地板上的发射天线16。由于其物理构造,发射天线16有时被称为基垫或垫。交通工具12包括安装到交通工具的下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交通工具充电单元,其具有无线充电器输出保护系统,所述交通工具充电单元包括:电力线,其构造成传输在接收天线中感应的交流电流;整流器,其构造成将来自所述电力线的交流电流整流成用于对交通工具电池充电的直流电流;连接到所述电力线的电力线开关,所述电力线开关构造成控制所述接收天线和所述整流器之间的电连接;传感器电路,其构造成检测电力线电压并使用所述电力线电压生成控制电压信号;控制开关;和监控电路,其通过所述控制开关选择性地连接到所述电力线开关,所述监控电路构造成响应于来自所述传感器电路的所述控制电压信号而输出开关控制信号,使所述电力线开关改变状态。

【技术特征摘要】
2017.11.02 US 15/801,8511.一种交通工具充电单元,其具有无线充电器输出保护系统,所述交通工具充电单元包括:电力线,其构造成传输在接收天线中感应的交流电流;整流器,其构造成将来自所述电力线的交流电流整流成用于对交通工具电池充电的直流电流;连接到所述电力线的电力线开关,所述电力线开关构造成控制所述接收天线和所述整流器之间的电连接;传感器电路,其构造成检测电力线电压并使用所述电力线电压生成控制电压信号;控制开关;和监控电路,其通过所述控制开关选择性地连接到所述电力线开关,所述监控电路构造成响应于来自所述传感器电路的所述控制电压信号而输出开关控制信号,使所述电力线开关改变状态。2.根据权利要求1所述的交通工具充电单元,其中,所述控制开关是MOSFET。3.根据权利要求1所述的交通工具充电单元,其中,所述电力线开关包括绝缘栅双极晶体管(IGBT),所述绝缘栅双极晶体管具有选择性地连接到所述监控电路的栅极。4.根据权利要求1所述的交通工具充电单元,其中,在由充电基座在所述接收天线中所感应的电流引起的对交通工具电池的正常无线充电期间,所述监控电路构造成被从所述传感器电路的所述控制电压信号通过所述接收天线来提供电力。5.根据权利要求4所述的交通工具充电单元,其中,所述控制开关构造成在所述交通工具电池的正常无线充电期间正常打开,并且阻止来自所述监控电路的所述开关控制信号到达所述电力线开关。6.根据权利要求5所述的交通工具充电单元,其中,所述控制开关构造成在正常无线充电期间,当所述低电压电池与所述监控电路断开时闭合。7.根据权利要求6所述的交通工具充电单元,其中,所述监控电路还构造成将停用信号无线地传输到所述充电基座,以关停设置在所述充电基座中的交流电源。8.根据权利要求5所述的交通工具充电单元,其中,所述控制开关构造成当所述监控电路处于睡眠模式时闭合。9.根据权利要求8所述的交通工具充电单元,其中,所述监控电路构造成当由所述传感器电路检测到的所述电力线电压是通过由杂散电源在所述接收天线中感应的电流引起时,从所述传感器电路的所述控制电压信号接收备用电力。10.根据权利要求1所述的交通工具充电单元,其中,所述电力线开关构造成在接收到所述开关控制信号时闭合。11.根据权利要求10所述的交通工具充电单元,其中,所述电力线包括正电力线导体和负电力线导体,所述传感器电路连接到所述正电力线导体和所述负电力线导体中的至少一个,并且所述电力线开关包括正电力线开关和负电力线开关,所述正电力线开关和所述负电力...

【专利技术属性】
技术研发人员:史蒂文·聪大卫·A·海恩瑞安·克利夫兰埃里克·塞勒姆
申请(专利权)人:李尔公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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