感应式电力传输的电压控制方法技术

本公开涉及感应式电力传输的电压控制方法。一种无线车辆充电系统包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为：操作逆变器以控制到电力转换器的电压输入，从而使得逆变器的输出处的阻抗相位角趋向于预定角度并达到车辆电力转换器的输出处的功率需求。所述至少一个控制器还被配置为：操作车辆电力转换器以达到所述功率需求。所述至少一个控制器可控制逆变器的频率输出以基于目标函数的变化率来调整到电力转换器的电压输入，所述目标函数被配置为：减小电力转换器的输出功率误差以及逆变器的输出处的阻抗相位角误差。

【技术实现步骤摘要】

本申请总体上涉及对车辆无线充电系统进行控制。
技术介绍
插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)包括用于为车辆供电的牵引电池。车辆可连接到外部电源以对牵引电池进行充电。车辆可支持牵引电池的无线充电。无线充电通过使用充电系统和车辆中的线圈来完成。电力通过线圈从充电系统被感应传输至车辆。充电线圈的对准可通过各种方法来完成。一些系统可依赖于驾驶员来对准充电线圈。例如，充电系统可包括在充电站的地板内的线圈。车辆可包括车辆底部的线圈，当车辆位于充电站中时，车辆底部的线圈可接近于地板线圈。充电的效果可取决于线圈的相对对准。
技术实现思路
一种车辆无线充电系统包括逆变器。所述车辆无线充电系统还包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为：操作所述逆变器以控制到车辆电力转换器的电压输入，从而使得所述逆变器的输出处的阻抗相位角趋向于预定角度并达到车辆电力转换器的输出处的功率需求；操作车辆电力转换器以达到所述功率需求。所述预定角度可被配置为实现所述逆变器的零电压开关。所述阻抗相位角可以是所述逆变器的输出处的电压与所述逆变器的输出处的电流之间的相位角差。所述至少一个控制器还可被配置为：通过基于电压基准调整所述逆变器的输出处的电压的频率来操作所述逆变器。所述电压基准可以是基于所述功率需求、车辆电力转换器的功率输出、阻抗相位角以及预定角度的。所述电压基准可以是基于以下项的：(i)利用输出功率误差的第一项与利用阻抗相位角误差的第二项的加权和的变化率；(ii)所述电压基准的变化率。所述至少一个控制器还可被配置为：通过基于电流输入基准和到车辆电力转换器的电流输入来调整用于将电压输入连接到负载的开关器件的占空比，操作车辆电力转换器。所述电流输入基准可根据基于以下项的电压基准来推导得到：(i)利用输出功率误差的第一项与利用阻抗相位角误差的第二项的加权和的变化率；(ii)所述电压基准的变化率。一种车辆无线充电系统包括逆变器，所述逆变器被配置为与车辆电力转换器进行感应耦合。所述车辆无线充电系统还包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为：控制所述逆变器的频率输出，以基于目标函数的变化率调整到车辆电力转换器的电压输入，所述目标函数被配置为减小车辆电力转换器的输出功率误差和所述逆变器的输出处的阻抗相位角误差。所述至少一个控制器还可被配置为：基于所述电压输入的变化率控制频率输出。所述至少一个控制器还可被配置为：基于连接到车辆电力转换器的负载的功率需求来改变用于开关车辆电力转换器的占空比。输出功率误差可以是车辆电力转换器输出处的功率需求与车辆电力转换器输出处的功率输出之间的差，阻抗相位角误差可以是基准阻抗相位角与测量的在逆变器输出处的阻抗相位角之间的差。所述目标函数可以是加权的目标函数，使得与输出功率误差关联的第一加权值大于与阻抗相位角误差关联的第二加权值。一种控制车辆充电的方法包括：通过至少一个控制器改变逆变器的输出处的频率，所述逆变器被配置为基于加权的目标函数的变化率产生到感应耦合的电力转换器的电压输入，所述加权的目标函数包括电力转换器的输出功率误差和所述逆变器的输出处的阻抗相位角误差。所述方法还可包括：基于到电力转换器的输入电流的电流基准，通过所述至少一个控制器改变用于开关电力转换器的占空比，所述电流基准根据所述电压输入和连接到电力转换器的负载的功率需求来推导得到。所述方法还可包括：通过所述至少一个控制器改变所述占空比，以减小所述电流基准与到电力转换器的电流输入之间的误差。所述方法还可包括：通过所述至少一个控制器改变所述频率，以减小所述电压输入与基于加权的目标函数的变化率的电压基准之间的误差。所述方法还可包括：基于所述电压基准的变化率，通过所述至少一个控制器改变所述频率。所述方法还可包括：响应于加权的目标函数的变化率的符号与所述电压基准的变化率的符号不同，通过所述至少一个控制器将所述电压基准减小预定量。所述方法还可包括：响应于加权的目标函数的变化率的符号与所述电压基准的变化率的符号相同，通过所述至少一个控制器将所述电压基准增大预定量。附图说明图1是电气化(electrified)车辆的示例。图2是可行的车辆充电系统的示图。图3是车辆充电系统的组件的可行的配置的示图。图4是用于车辆充电系统的可行的控制系统的框图。具体实施方式在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种形式和可替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其它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变型可被期望用于特定的应用或实施方式。图1描绘了通常被称作插电式混合动力电动车辆(PHEV)的电气化车辆12。典型的插电式混合动力电动车辆12可包括机械连接到混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14能够作为马达或发电机进行操作。另外，混合动力传动装置16机械连接到发动机18。混合动力传动装置16还机械连接到驱动轴20，驱动轴20机械连接到车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14可提供推进和减速能力。电机14还可用作发电机并且可通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热量损失掉的能量来提供燃料经济性效益。通过允许发动机18在更高效的速度下运转以及在特定条件下允许混合动力电动车辆12在发动机18关闭的情况下以电动模式运转，电机14还可以减少车辆排放。电气化车辆12可包括电池电动车辆(BEV)。BEV可不包括发动机18。牵引电池或电池组24储存电机14可使用的能量。车辆电池组24通常提供高电压DC输出。牵引电池24电连接到一个或更多个电力电子模块。当一个或更多个接触器42断开时，一个或更多个接触器42可将牵引电池24与其它组件隔离，并且当一个或更多个接触器42闭合时，一个或更多个接触器42可将牵引电池24连接到其它组件。电力电子模块26还电连接到电机14，并且在牵引电池24和电机14之间提供双向传输能量的能力。例如，牵引电池24可提供DC电压，而电机14可能利用三相AC电来运转。电力电子模块26可将DC电压转换为三相AC电以操作电机14。在再生模式下，电力电子模块26可将来自用作发电机的电机14的三相AC电转换为与牵引电池24相兼容的DC电压。牵引电池24除了提供用于推进的能量之外，还可提供用于其它车辆电力系统的能量。车辆12可包括DC/DC转换器模块28，DC/DC转换器模块28将牵引电池24的高电压DC输出转换为与低电压车辆负载52相兼容的低电压DC供应。DC/DC转换器模块28的输出可电连接到辅助电池30(例如，12V电池)。低电压系统52可电连接到辅助电池30。一个或更多个电力负载46可连接到高电压总线，高电压总线连接到牵引电池24。电力负载46可具有适时地操作和控制电力负载46的关联的控制器。电力负载46的示例可以是风扇、加热元件和/或空调压缩机。电气化车辆12可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆无线充电系统，包括：逆变器；至少一个控制器，被配置为：操作所述逆变器以控制到车辆电力转换器的电压输入，从而使得所述逆变器的输出处的阻抗相位角趋向于预定角度并达到车辆电力转换器的输出处的功率需求；操作车辆电力转换器以达到所述功率需求。

【技术特征摘要】
2015.07.27 US 14/810,0981.一种车辆无线充电系统，包括：逆变器；至少一个控制器，被配置为：操作所述逆变器以控制到车辆电力转换器的电压输入，从而使得所述逆变器的输出处的阻抗相位角趋向于预定角度并达到车辆电力转换器的输出处的功率需求；操作车辆电力转换器以达到所述功率需求。2.如权利要求1所述的车辆无线充电系统，其中，所述预定角度被配置为实现所述逆变器的零电压开关。3.如权利要求1所述的车辆无线充电系统，其中，所述阻抗相位角为所述逆变器的输出处的电压与所述逆变器的输出处的电流之间的相位角差。4.如权利要求1所述的车辆无线充电系统，其中，所述至少一个控制器还被配置为：通过基于电压基准调整所述逆变器的输出处的电压的频率来操作所述逆变器。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·艾尔沙伊尔，哈迪·马雷克，理查德·威廉姆·卡伍兹，内文·奥图尤特，克里斯托弗·W·贝尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US