为机动车内的移动设备进行感应充电的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对机动车内的移动设备(222)进行感应充电的充电器(300)，包括：电源(302)，其配置成以直流电压的形式供应电能；发射线圈(316)，其用于向所述移动设备(222)感应地传送功率；信号发生器(312)，其配置成产生正弦信号(310)；和输出级(304)，其耦连到电源(302)、发射线圈(316)和信号发生器(312)并且配置成接收正弦信号(310)作为控制信号并且向发射线圈(316)提供由电源(302)供给能量的与控制信号对应的电流。本发明专利技术还涉及一种用于对机动车辆内的移动设备(222)进行感应充电的方法。

【技术实现步骤摘要】
为机动车内的移动设备进行感应充电的方法本申请是本申请人提出的申请日为2017年11月30日、申请号为201711233925.0、专利技术名称为“为机动车内的移动设备进行感应充电的方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及无线功率传输领域，特别是在机动车内部。因此，本专利技术涉及一种用于对机动车内的移动装置进行感应充电的充电器，以及一种对机动车内的移动装置进行感应充电的方法。
技术介绍
移动设备必须反复充电才能使用。为了避免通过插头和插座枯燥地连接充电器以实现反复充电，用于无线传输功率的系统正在被越来越多地使用。这里利用两个磁线圈之间的交变电感来通过磁感应传送电输出。通常在电感和谐振系统之间进行区分，也可以使用混合形式。在电感系统中，充当变压器初级绕组的源线圈由电压源或电流源供电。充当变压器的次级绕组的接收线圈直接连接或通过谐振耦连电容连接到桥式整流器。在谐振系统中，源线圈和接收线圈耦连到电容器以形成电振荡电路，使得线圈的阻抗的一部分被抵消。这最终导致优化到电功率所传送于的窄频带上的系统。由于充电器和待充电的移动设备必须相互调谐，因此在无线功率传输领域已经建立了各种标准。无线充电联盟(WPC)颁布的Qi标准通常被归为感应充电标准。尽管在参考电路中使用了一个谐振电容，但品质因数Q位于一位数范围内；这意味着没有有效利用共振。这里的功率以88Hz-205Hz的频率范围传输。在汽车环境中，利用方波信号在传输线圈之前激励输出级是无益的，因为这导致高的电磁辐射/噪声辐射和/或电磁不兼容性。尤其在收音机、ABS、自动驾驶仪等敏感车辆模块附近，这种情况只能通过车内和充电器周围昂贵的屏蔽措施来缓解。例如在US2016/0301236A1、US2014/0239732A1或WO2015/177657A1中描述了用于在机动车辆内对电池驱动的移动设备进行感应充电的充电器。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的一个技术问题是创建解决或缓解上述问题的无线功率传输，并且使用最简单的可能的结构手段来实现。该技术问题通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求、说明书和附图中指定了本专利技术的有利的进一步发展。根据本专利技术的用于对机动车辆内的移动设备进行感应充电的充电器包括电源、发射线圈、信号发生器以及适当地将电源、发射器线圈和信号发生器彼此连接的输出级。电源设计用于提供直流电压。因此，电源可以被理解为电池、具有直流电压转换器的发电机或用于连接直流电压的接口。发射线圈配置成感应地将功率传送到移动设备。信号发生器配置成产生正弦信号并且在输出级的控制输入处提供正弦信号。输出级具有控制输入、功率输入和功率输出。输出级的功率输入电耦连到电源，并且输出级的功率输出电耦连到发射线圈。输出级配置成在控制输入处接收信号发生器的正弦信号，以根据控制信号转换所施加的直流电压，并且经由发射线圈的功率输出提供相应的电流。感应式充电器的传输功率是通过对用作控制信号的正弦信号的幅度进行闭环控制而实现的。因此，信号发生器包括布置在信号发生器和控制输入之间的电平调节装置。电平调节装置也被称为电平控制装置或电平控制器。作为闭环控制装置，电平调节装置还可以包括用于指定设定点值的控制器输入和用于读取实际值的反馈输入。这里的实际值由用于测量电流的测量装置检测。测量装置也被称为电流测量装置。测量装置布置和配置在输出级的集电极端子与电源或底盘接地的电极之间，并且设计成测量由电源作为实际值提供的电流。换句话说，所产生的感应充电器是其中产生正弦信号并施加正弦信号以激励输出级。因此，例如在汽车领域，包括汽车乘客车厢区域，接近诸如收音机或ABS之类的敏感汽车模块处，符合无线充电联盟的Qi标准配置的智能电话通过优化的电磁兼容性进行充电。有利地观察到这符合汽车工业的有效规范和规定，特别是关于电磁兼容性。这里的输出级可以成本有效地设计成半桥电路或全桥电路。因此，输出级可包括推挽式布置的两个或更多个晶体管。因此，输出级可设计成具有单周期控制的推挽输出级。输出级的控制输入因此可以连接到基极，晶体管的两个发射极可以彼此连接并连接到功率输出。晶体管的两个集电极形成电源输入。输出级的第一集电极然后电连接到电源的正极，并且输出级的第二集电极连接到电源负极或底盘接地。这两个晶体管有利地分别由具有相反电参数的PNP晶体管和NPN晶体管组成。在一个优选实施例中，NPN晶体管的集电极电连接到电源的正极，并且PNP晶体管的集电极连接到电源负极或底盘接地。根据该实施例，信号发生器是以不同的方式实现的。例如，它可以设计为LC发生器、RC发生器、锁相环发生器(PLL)或方波发生器以及随后的低通滤波器。因此，信号发生器可适合于电路以创造高品质且同时低价的解决方案。在一个变型中，发射线圈设计为印刷电路板上的(多个)印刷导体，由此可以实现相应的充电器的非常低成本的设计。此外，通过集成到印刷电路板中的线圈可以容易地调整绕组的形式；一些例子包括大致矩形或正方形形状，或者任何其他多边形(三角形，五角形，八角形，...)的绕组。对于批量生产，充电器的主要部分可以低价地在ASIC中实现。结合印刷在PCB上的线圈，充电器可通过这种非常紧凑但高性能、同时低成本的方式生产，同时满足汽车应用中对电磁兼容性的要求。用于对机动车内的移动设备进行感应充电的方法至少包括提供、生成和传送的步骤。在提供步骤中，由电源提供直流电压的形式的电能。在生成步骤中，信号发生器生成正弦信号作为控制信号，该信号在传送步骤中被用于通过输出级和发射线圈将电能以与控制信号对应的电流的形式感应地传送到移动设备。附图说明以下参考附图解释本专利技术的有利实施例。在附图中：图1示出了根据符合Qi标准的现有技术的感应充电器的参考设计的电路图；图2示出了根据符合Qi标准的现有技术的感应充电器的另一参考设计的电路图；图3示出了根据本专利技术第一实施例的感应充电器的电路图；图4示出了根据本专利技术第二实施例的感应充电器的电路图；以及图5示出了根据本专利技术实施例的用于感应充电的方法的流程图。附图仅仅是示意性表示，并且仅用于解释本专利技术。相同或相似的元件始终以相同的附图标记提供。具体实施方式图1示出了根据符合Qi标准的现有技术的参考设计感应充电器100的电路图。该电路由为输出级104供电的DC电压源102组成。输出级104包括半桥或全桥，并且用MOSFET106实现。交替地接通和关断MOSFET106导致谐振振荡电路交替地施加到正电源电压或负电源电压或底盘接地108。MOSFET106的交替通断是通过由微控制器112发射的施加的方波信号110来执行的。微控制器112用作方波信号发生器112。串联振荡电路118中的输入功率引起电容114和线圈116之间的振荡，并导致通过发射线圈116将功率传送到次级电路。借助于方波信号110直接激励输出级104导致非常急速上升的电压和电流(“电流增加”被电感衰减)，导致电网噪声和电磁噪声增加。由于串联振荡电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对机动车内的移动设备(222)进行感应充电的充电器(300)，该充电器具有/n电源(302)，该电源配置成以直流电压的形式供应电能；/n发射线圈(316)，该发射线圈用于向所述移动设备(222)感应地传送功率；/n信号发生器(312)，该信号发生器被配置成产生正弦信号(310)并调节正弦信号(310)的幅度，以控制传送的电能，其中，该信号发生器直接控制所述发射线圈(316)的频率；/n耦连到电源(302)、发射线圈(316)和信号发生器(312)的输出级(304)，该输出级被配置成接收正弦信号(310)作为控制信号并且向所述发射线圈(316)提供由所述电源(302)供给的与所述控制信号对应的电流；/n电流测量装置(440)，该电流测量装置设置在所述输出级(304)的集电极端子和电源(302)的电极(332，334)之间并且配置成测量由所述电源(302)作为实际值提供的电流，以及/n电平控制装置(442)，该电平控制装置设置在信号发生器(312)的输出端和输出级(304)的控制输入端或放大器级(444)的输入端之间，并且包括用于读取所述实际值的反馈输入端。/n

【技术特征摘要】
20161201 DE 102016123268.81.一种用于对机动车内的移动设备(222)进行感应充电的充电器(300)，该充电器具有
电源(302)，该电源配置成以直流电压的形式供应电能；
发射线圈(316)，该发射线圈用于向所述移动设备(222)感应地传送功率；
信号发生器(312)，该信号发生器被配置成产生正弦信号(310)并调节正弦信号(310)的幅度，以控制传送的电能，其中，该信号发生器直接控制所述发射线圈(316)的频率；
耦连到电源(302)、发射线圈(316)和信号发生器(312)的输出级(304)，该输出级被配置成接收正弦信号(310)作为控制信号并且向所述发射线圈(316)提供由所述电源(302)供给的与所述控制信号对应的电流；
电流测量装置(440)，该电流测量装置设置在所述输出级(304)的集电极端子和电源(302)的电极(332，334)之间并且配置成测量由所述电源(302)作为实际值提供的电流，以及
电平控制装置(442)，该电平控制装置设置在信号发生器(312)的输出端和输出级(304)的控制输入端或放大器级(444)的输入端之间，并且包括用于读取所述实际值的反馈输入端。


2.根据权利要求1所述的充电器(300)，其中，所述输出级(304)设计为半桥电路或全桥电路。


3.根据前述权利要求中任一项所述的充电器(300)，其中，所述输出级(304)由推挽式电路中的晶体管(306)组成。


4.根据权利要求3所述的充电器(300)，其中，所述输出级(304)设计成具有单断控制的推挽放大器。


5.根据权利要求3所述的充电器(300)，其中，所述晶体管(306)设计成具有相反电参数的N...

【专利技术属性】
技术研发人员：雨果·寇塔斯，克里斯托弗·陶特万，
申请(专利权)人：利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE