用于电动车辆的无线功率传输系统技术方案

用于向电动车辆的电池供给电力的功率传输系统包括发射器侧功率子系统和发射器侧线圈子系统之间的创新的连接布置，其有利于功率传输系统的安装和维护并且允许实现用以控制所述功率传输系统的操作的改进的控制功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电动车辆的无线功率传输系统本专利技术涉及用于电动车辆的功率传输系统的领域。具体而言，本专利技术涉及能够以无线方式在电力系统和车载在电动车辆上的电池之间交换电力的感应功率传输系统。用于电动车辆的无线感应功率传输系统在现有技术中是公知的。通常，这些系统被用于对电动车辆的电池充电。当被用作电池充电系统时，无线感应功率传输系统采用被放置在地面上或嵌入地面中的发射器线圈，以通过路面和车辆本身之间的气隙将电力感应传输到车载安装在电动车辆上的接收器线圈。如在常规的变压器中那样，在发射器线圈的绕组中流动的AC电流产生使得感应的AC电流在接收器线圈的绕组中流动的磁通。以这这种方式，电力可以从发射器线圈感应传输到接收器线圈。当被用作电池充电系统时，用于电动车辆的无线功率传输系统通常包括发射器侧部分和接收器侧部分。发射器侧部分通常包括发射器线圈和可连接至干线以馈送发射器线圈的电源系统。车载在电动车辆上的接收器侧部分通常包括接收器线圈和利用由接收器线圈感应接收的电力馈送电池的功率变换系统。功率传输系统的发射器侧部分和接收器侧部分二者均包括多个控制器以控制它们的操作。布置在不同部分的控制器可以通过专用通信信道相互通信，该专用通信信道通常是无线通信信道,例如是Wi-FiTM类型的。为了确保车载在电动车辆上的电池的适当充电过程，传输到电池的电力必须根据电池充电曲线(profile)被适当地控制，该电池充电曲线通常根据电池的特性和荷电状态以及诸如充电循环期间的能量生成的减少和充电过程所需的时间的减少等的其它附加方面被设置。现有技术的功率传输系统的很多方面有待改进，尤其是关于其安装和维护的实用性。当前的功率传输系统需要复杂和耗时的操作以安装与发射器线圈电耦合的电子级。此外，由于上述发射器线圈和与其电耦合的一些电路被放置在地面上或嵌入地面中，因此可能的维护干预可能相当复杂和昂贵。本专利技术的主要目标是提供允许克服上述缺点的用于电动车辆的无线功率传输系统。在该目标内，本专利技术的另一目的是提供确保根据给定的电池充电曲线对在电力系统和车载在电动车辆上的电池之间交换的电力进行适当控制的无线功率传输系统。本专利技术的另一目的是提供显著易于现场安装和维护的无线功率传输系统。本专利技术的另一目的是提供以工业级布置和生产相对容易和廉价的无线功率传输系统。以上的目标和目的，以及从随后的说明书中和从附图中将更加清楚的其它目的，由根据以下权利要求1和相关从属权利要求所述的用于电动车辆的功率传输系统实现。一般来说，根据本专利技术的功率传输系统包括：-发射器侧功率子系统，可与所述电力系统电耦合并适于与电力系统交换AC电力；-发射器侧线圈子系统，与所述发射器侧功率子系统电耦合并适于与所述发射器侧功率子系统交换AC电力，所述发射器侧线圈子系统包括发射器线圈；-接收器侧线圈子系统，包括可与所述发射器线圈感应耦合的接收器线圈，所述接收器侧线圈子系统适于与所述发射器侧线圈子系统交换AC电力；-接收器侧功率子系统，与所述接收器侧线圈子系统电耦合并且适于与所述接收器侧线圈子系统交换AC电力，所述接收器侧功率子系统可与所述电池电耦合并且适于与电池交换DC电力；-适于控制所述发射器侧功率子系统的操作的第一控制装置、适于控制所述发射器侧线圈子系统的操作的第二控制装置和所述第一控制装置和所述第二控制装置之间的无线类型的第一通信信道。根据本专利技术的功率传输系统包括适于电耦合所述发射器侧功率子系统和所述发射器侧线圈子系统的连接装置。所述连接装置包括可借助于无工具类型的可移除耦合进行电耦合的第一连接元件和第二连接元件。所述第一连接元件和所述第二连接元件中的至少一个包括能够与所述第一控制装置通信的相应收发器单元。优选地，所述第一连接元件和所述第二连接元件可借助于插头-插座类型的可移除耦合进行电耦合。根据本专利技术的一些实施例，所述第一连接元件和所述第二连接元件可彼此直接耦合。根据本专利技术的其它实施例，所述连接装置包括具有第一耦合端口和第二耦合端口的适配器元件，所述第一连接元件和所述第二连接元件可分别与所述第一端口和所述第二端口耦合。优选地，所述第一连接元件包括能够与所述第一控制装置通信的第一收发器单元。优选地，所述第一收发器单元适于将指示所述发射器侧线圈子系统的操作状况和/或所述第一连接元件的操作状况和/或所述第二连接元件的操作状况的信息发射到所述第一控制装置。优选地，所述第一连接元件包括与所述第一收发器单元操作上耦合的第一感测布置。所述第一感测布置适于提供指示所述第一连接元件的操作状况的检测信号。优选地，所述第一收发器单元能够以无线方式与所述第一控制装置通信。优选地，所述第二连接元件包括能够与所述第一控制装置或与所述第一连接元件的第一收发器单元通信的第二收发器单元，所述第一收发器单元转而能够与所述第一控制装置通信。优选地，所述第二收发器单元适于将指示所述发射器侧线圈子系统的操作状况和/或所述第二连接元件的操作状况的信息发射到所述第一控制装置或到所述第一收发器单元。优选地，所述第二连接元件包括与所述第二收发器单元操作上耦合的第二感测布置。所述第二感测布置适于提供指示所述第二连接元件的操作状况的检测信号。优选地，第二收发器单元能够以无线方式与所述第一控制装置或与所述第一收发器单元通信。优选地，所述发射器侧功率子系统和所述第一控制装置被布置在电动车辆充电设施的壁箱设备中。优选地，所述发射器侧线圈子系统和所述第二控制装置被布置或嵌入电动车辆充电设施的地垫设备中。优选地，所述接收器侧线圈子系统、所述接收器侧功率子系统、所述第三控制装置和所述电池被布置为车载在所述电动车辆上。参照纯粹出于解释和非限制性目的而提供的下面给出的描述和附图，本专利技术的进一步的特征和优点将更加清楚，其中，图1-图3示意性地示出根据本专利技术的功率传输系统及该功率传输系统的一些可能的实施例。参照图1，本专利技术涉及能够以无线方式在电力系统100(例如干线)和车载在电动车辆上的电池200之间交换电力的用于电动车辆的功率传输系统1。功率传输系统1尤其适于被用作能够将从电力系统100获得的电力传输到电池200的电池充电系统，并且为了简单起见，将具体参考该应用描述。然而，功率传输系统1可以适于实现双向功率传输功能，并且因此，它可以被用于将电力从电池200传输至电力系统100。功率传输系统1包括发射器侧部分和接收器侧部分，该发射器侧部分和该接收器侧部分分别包含被布置为不车载和车载在电动车辆上的多个子系统和部件。在发射器侧部分，功率传输系统1包括可与电力系统100电耦合并适于与电力系统100交换AC电力的发射器侧功率子系统2。优选地，发射器侧功率子系统2包括第一AC/DC整流级21，该第一AC/DC整流级21可与电力系统100电耦合以交换AC电力。优选地，第一整流级21包括级联电耦合的滤波器和开关变换器(未示出)。...

【技术保护点】
1.一种用于在电力系统(100)和电动车辆的电池(200)之间交换电力的功率传输系统(1)，包括：/n-发射器侧功率子系统(2)，可与所述电力系统(100)电耦合并适于与所述电力系统交换AC电力；/n-发射器侧线圈子系统(3)，与所述发射器侧功率子系统电耦合并适于与所述发射器侧功率子系统交换AC电力，所述发射器侧线圈子系统包括发射器线圈(31)；/n-接收器侧线圈子系统(4)，包括可与所述发射器线圈(31)感应耦合的接收器线圈(41)，所述接收器侧线圈子系统适于与所述发射器侧线圈子系统(3)交换AC电力；/n-接收器侧功率子系统(5)，与所述接收器侧线圈子系统(4)电耦合并且适于与所述接收器侧线圈子系统交换AC电力，所述接收器侧功率子系统可与所述电池(200)电耦合并且适于与所述电池交换DC电力；/n-适于控制所述发射器侧功率子系统(2)的操作的第一控制装置(6)、适于控制所述发射器侧线圈子系统(3)的操作的第二控制装置(7)、所述第一控制装置和所述第二控制装置(7)之间的无线类型的第一通信信道(9)；/n其特征在于，所述功率传输系统(1)包括适于电耦合所述发射器侧功率子系统(2)和所述发射器侧线圈子系统(3)的连接装置(50)，所述连接装置包括可借助于无工具类型的可移除耦合进行电耦合的第一连接元件和第二连接元件(51、52)，所述第一连接元件和所述第二连接元件中的至少一个包括能够与所述第一控制装置通信的相应收发器单元(515、525)。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在电力系统(100)和电动车辆的电池(200)之间交换电力的功率传输系统(1)，包括：
-发射器侧功率子系统(2)，可与所述电力系统(100)电耦合并适于与所述电力系统交换AC电力；
-发射器侧线圈子系统(3)，与所述发射器侧功率子系统电耦合并适于与所述发射器侧功率子系统交换AC电力，所述发射器侧线圈子系统包括发射器线圈(31)；
-接收器侧线圈子系统(4)，包括可与所述发射器线圈(31)感应耦合的接收器线圈(41)，所述接收器侧线圈子系统适于与所述发射器侧线圈子系统(3)交换AC电力；
-接收器侧功率子系统(5)，与所述接收器侧线圈子系统(4)电耦合并且适于与所述接收器侧线圈子系统交换AC电力，所述接收器侧功率子系统可与所述电池(200)电耦合并且适于与所述电池交换DC电力；
-适于控制所述发射器侧功率子系统(2)的操作的第一控制装置(6)、适于控制所述发射器侧线圈子系统(3)的操作的第二控制装置(7)、所述第一控制装置和所述第二控制装置(7)之间的无线类型的第一通信信道(9)；
其特征在于，所述功率传输系统(1)包括适于电耦合所述发射器侧功率子系统(2)和所述发射器侧线圈子系统(3)的连接装置(50)，所述连接装置包括可借助于无工具类型的可移除耦合进行电耦合的第一连接元件和第二连接元件(51、52)，所述第一连接元件和所述第二连接元件中的至少一个包括能够与所述第一控制装置通信的相应收发器单元(515、525)。


2.根据权利要求1所述的功率传输系统，其特征在于，所述第一连接元件和所述第二连接元件(51、52)可借助于插头-插座类型的可移除耦合进行电耦合。


3.根据前述权利要求中的一项所述的功率传输系统，其特征在于，所述第一连接元件和所述第二连接元件(51、52)可彼此直接耦合。


4.根据权利要求1至2中的一项所述的功率传输系统，其特征在于，所述连接装置(50)包括具有第一耦合端口和第二耦合端口(531、532)的适配器元件(53)，所述第一连接元件和所述第二连接元件(51、52)可分别与所述第一端口和所述第二端口(531、532)耦合。


5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的功率传输系统，其特征在于，所述第一连接元件(51)包括能够与所述第一控制装置(6)通信的第一收发器单元(515)。

【专利技术属性】
技术研发人员：F·汤姆百丽，P·布拉斯琪雅克，M·莱格，O·艾珀多恩，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH