感应功率传输系统和方法技术方案

本公开涉及感应功率传输系统和方法。用于IPT系统(400)的外物检测设备，包括控制装置(10)，所述控制装置(10)适于检测在所述系统的IPT初级衬垫(401)上或其附近的外物的存在。IPT初级衬垫(401)上或其附近的外物的存在。IPT初级衬垫(401)上或其附近的外物的存在。

【技术实现步骤摘要】
感应功率传输系统和方法
[0001]本申请是2012年12月18日提交的、申请号为201810460114.2、专利技术名称为“感应功率传输系统和方法”的中国专利技术专利申请的分案申请，其中，中国专利技术专利申请201810460114.2是2012年12月18日提交的、申请号为201280069521.1、专利技术名称为“感应功率传输系统和方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及用于检测感应功率传输(IPT)系统中的外物以及检测IP T系统中的磁功率传输结构的排列或相对位置的系统和方法。本专利技术还涉及提高IPT系统的安全，例如缓解高功率IPT系统以高速率对电动车辆充电时的火灾风险。

技术介绍

[0003]在纯电动车辆(即与混合车辆不同，只通过电力供电的车辆)的开发中，有许多问题需要解决才能使纯电动车辆获得广泛接受。主要问题之一是与对车辆的电池充电相关的不方便和安全因素。
[0004]感应功率传输(IPT)提供了更传统充电的有用替代。IPT系统在美国专利US5293308中有描述。
[0005]除了其它优点，使用IPT不需要用户将电缆手动连接到电池。在优选实施例中，只需要将车驾驶到嵌入道路或停车场中(或设置于道路或停车场上)的IPT充电衬垫上就可以开始充电。
[0006]在电动车辆的感应充电开发中，使用安装在道路上的发射器衬垫将磁通耦合到车辆下面的衬垫，关心的问题是在地面安装的衬垫上可能有各种物体在加热。IPT系统固有便利性的一个缺点是在将车停在衬垫上开始充电之前用户不可能检查IPT衬垫没有外物(可能降低效率或对IPT系统的操作构成危害的物体(例如金属物体))或垃圾。
[0007]此问题的一种解决方案是提供复杂的电子外物检测(FOD)系统，但这种系统需要在苛刻的条件下工作，要求其极其敏感。此外，道路上的衬垫和车辆上的衬垫可能由不同的企业使用不同的调谐技术和不同的磁路结构制造，因此产生额外的复杂性。
[0008]在一些情况下，甚至非常小的物体(例如香烟或口香糖包装的薄箔)如果在充电操作过程中位于IPT衬垫上都有可能引起安全问题。小片的金属纸可能在一些充电条件下引起火灾。纸本身的燃烧可能是无关紧要的，但如果在车辆下方附近还有其它易燃材料(例如干树叶)，则也可能引起火灾，这意味着局势可能很快就变得更加严重。
[0009]较大物体(例如铝罐)本身可能不会引起火灾，但可能非常热，使得当车辆离开充电衬垫时，有热的碎片留下，小孩可能拾到而受伤。非常大的物体可能停止充电过程本身。
[0010]在本说明书中，提到“IPT”时表示“感应功率传输”。提到“IPT衬垫”时是指作为IPT系统的一部分的配置为用于产生用于能量传输的磁场或从磁场中得到能量的一个或多个线圈。提到磁结构时包括衬垫或导电元件的其它布置(例如IPT系统轨道或线圈)，他们用来通过使用IPT系统中的磁场来传输能量。词语“初级(primary)”指被激励以产生磁场的磁结
构，词语“次级(secondary)”指一种磁结构，在这种磁结构中由来自初级或发射器结构的磁场感生出电流。因此，“初级衬垫”和“发射器衬垫”指被激励以产生磁场的衬垫结构，词语“次级衬垫”指一种衬垫结构，在这种衬垫结构中，由来自初级结构的磁场感生出电流。
[0011]在此说明书中通过申请号或公开号引用的所有以前的专利说明书通过引用被全文并入本文中。然而，在该说明书中对现有技术的引用不是也不应认为是对现有技术在任何国家形成公知常识的一部分的承认或任何形式的建议。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供IPT系统或用于IPT系统的设备或方法，其会克服或改善目前这种系统的问题，或者至少提供一种有用选择。
[0013]进一步或替代性目的是提供用于检测由IPT初级衬垫产生的磁场中的外物或IPT初级衬垫之上或其附近的外物的存在的方法或设备，其会克服或改善目前这种系统的问题，或者至少提供一种有用选择。
[0014]本专利技术的进一步或替代性目的是提供用于检测IPT系统的初级磁结构和次级磁结构之间的相对位置或排列的方法或设备。
[0015]本专利技术的进一步或替代性目的是提供缓解来自IPT衬垫的火灾风险的系统和方法，其会克服或改善目前这种系统或方法的问题，或者至少提供一种有用选择。
[0016]通过下文仅通过示例给出的描述，本专利技术的其它目的将变得明显。
[0017]根据一个方面，提供了一种用于IPT系统的外物检测设备，所述设备包括控制装置，所述控制装置适于检测所述系统的IPT初级衬垫之上或其附近的外物的存在。
[0018]优选地，所述控制装置使用IPT初级衬垫和/或IPT次级衬垫来检测外物。
[0019]优选地，所述控制装置适于检测IPT次级衬垫相对于IPT初级衬垫何时处于充电位置。
[0020]优选地，所述控制装置适于在检测到外物时选择性降低由所述系统传输的功率。
[0021]优选地，所述控制装置通过至少以下步骤检测外物：
[0022]确定预期功率传输速率；
[0023]确定实际功率传输速率；以及
[0024]比较预期功率传输速率与实际功率传输速率。
[0025]优选地，所述设备确定实际功率传输速率是否比预期功率传输速率小预定量以上。
[0026]优选地，所述设备包括测量所述系统的IPT初级衬垫和所述系统的IPT次级衬垫之间的相对位置的装置。
[0027]优选地，所述测量相对位置的装置适于测量所述IPT初级和次级衬垫的电学特征。
[0028]优选地，所述测量相对位置的装置适于通过短路电流的相位和幅值测量所述初级和次级衬垫的横向偏移。
[0029]优选地，所述测量相对位置的装置适于测量在所述IPT次级衬垫中感生的电压的横向偏移。
[0030]优选地，所述设备包括通过比较所述IPT初级和IPT次级衬垫中的电流的幅值来测量所述初级和次级衬垫之间的距离的装置。
[0031]优选地，所述设备包括通信装置，所述通信装置用于向所述控制装置传送关于所述IPT初级衬垫和所述IPT次级衬垫之一或二者的信息。
[0032]在另一方面，提供了一种操作IPT系统以检测外物存在的方法，所述方法包括：
[0033]确定预期功率传输速率；
[0034]确定实际功率传输速率；以及
[0035]比较预期功率传输速率与实际功率传输速率。
[0036]优选地，所述方法包括确定实际功率传输速率是否比预期功率传输速率小预定量以上。
[0037]优选地，所述方法包括测量所述系统的IPT初级衬垫和所述系统的IPT次级衬垫之间的相对位置。
[0038]优选地，测量相对位置包括测量所述IPT初级和次级衬垫的电学特征。
[0039]优选地，测量相对位置包括通过短路电流的相位和幅值测量所述初级和次级衬垫的横向偏移。
[0040]优选地，测量相对位置包括测量在所述IPT次级衬垫中感生的电压的横向偏移。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种操作无线充电器的方法，包括:所述无线充电器使功率可用于无线功率传输，所述无线充电器包括具有上表面的初级垫；在使功率可用于无线功率传输的同时，所述无线充电器测量指示由所述可用于无线功率传输的功率引起的温度变化的至少一项特征；以及无线充电器响应于至少一个测量的特征而选择性地操作推动器，使大量空气通过初级垫的上表面移动，其中被推动器移动的空气质量取决于无线充电器测量的至少一个特征。2.根据权利要求1所述的方法，其中该方法包括无线充电器进行以下操作：测量所述无线充电器的电学特征；响应于所述电学特征在第一范围内而操作所述无线充电器的推动器在第一占空比下工作；以及响应于所述电学特征在第二范围内而操作所述无线充电器的推动器在第二占空比下工作。3.根据权利要求1所述的方法，其中该方法包括无线充电器响应于从无线充电器传输的无线功率的测量而控制推动器，从无线充电器传输的无线功率的测量包括用于无线功率充电器的逆变器桥电流的测量。4.根据权利要求1所述的方法，其中该方法包括无线充电器使用无线电源充电器的逆变器桥电流以及来自松散地耦合到无线充电器的次级装置的功率测量结果中的至少一个，确定来自无线充电器的无线功率传输的速率。5.根据权利要求1所述的方法，其中该方法包括无线充电器将功率传输到与无线充电器松散耦合的次级装置，并比较得自来自无线充电器的电测量的功率传输的预期速率与在次级装置处接收的功率速率的测量，以检测正在被可用于无线功率传输的功率加热的外来物体的存在。6.根据权利要求1所述的方法，其中该方法包括无线充电器测量指示由可用于无线功率传输的功率引起的温度变化的至少两个特征，响应于至少两个测量的特征中的第一个而控制推动器，并且响应于至少两个测量的特征中的第二个而控制来自无线充电器的功率传输速率。7.根据权利要求6所述的方法，其中该方法包括无线充电器响应于至少两个测量的特征中的第二个在第一范围内，相对于最大可能的功率传输速率而限制来自无线充电器的功率传输速率。8.根据权利要求7所述的方法，其中该方法包括无线充电器响应于电学特征超出第一范围的上限而停止来自无线充电器的功率传输。9.一种操作无线充电器的方法，包括所述无线充电器使功率可用于无线功率传输，在所述无线充电器使功率可用时测量所述无线充电器的电学特征，以及选择性地操作所述无线充电器的推动器以在所述无线充电器的上表面上产生气流，其中，所述方法包括响应于所述电学特征在第一范围内且低于第一阈值而操作推动器以第一占空比工作；以及响应于所述电学特征在第一范围内且高于第一阈值而操作无线充电器的推动器以第二占空比工作。10.根据权利要求9所述的方法，其中该方法包括无线充电器响应于电学特征超过第一
范围的上限而连续地操作推动器。11.根据权利要求10所述的方法，其中该方法包括无线充电器响应于电学特征超过第一范围的上限而以预定的时间操作推动器。12.根据权利要求9所述的方法，其中当电学特征在第一范围内时无线充电器不连续地操...

【专利技术属性】
技术研发人员：格兰特，
申请(专利权)人：奥克兰联合服务有限公司，
类型：发明
国别省市：