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電動(dòng)車輛電池的非接觸充電方法

文檔序號(hào):3863810閱讀:140來源:國(guó)知局
電動(dòng)車輛電池的非接觸充電方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于電動(dòng)車輛(30)的電池(Batt)的無接觸充電的方法,其通過使用充電設(shè)備的發(fā)送器線圈(11)和車輛的接收器線圈(21)的磁感應(yīng)進(jìn)行,其中該方法包括如下步驟:根據(jù)可變頻率(N_PWM),控制(140)轉(zhuǎn)換器(3)的電源,在轉(zhuǎn)換器(3)的端子處連接發(fā)送器線圈(11);在模擬電路中測(cè)量(100)在發(fā)送線圈(11)的端子處的電流(U)的值和電壓(O)的值;并且計(jì)算(110)在電流(U)和電壓(I)之間的相移。該方法基本上特征在于其進(jìn)一步包括如下步驟:將相移轉(zhuǎn)換(120)為數(shù)字值;并通過數(shù)字處理,將轉(zhuǎn)換器的可變頻率鎖定(130)為相移值。
【專利說明】電動(dòng)車輛電池的非接觸充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)或混合動(dòng)力自動(dòng)車輛的電池的非接觸充電。
【背景技術(shù)】
[0002]充電是通過磁感應(yīng)進(jìn)行的:在一個(gè)被稱為“充電區(qū)域”的位置中,產(chǎn)生電流以在接地電路中流動(dòng),該接地電路具有發(fā)射線圈或者初級(jí)線圈,從而向電動(dòng)或混合動(dòng)力自動(dòng)車輛(以下簡(jiǎn)稱車輛)的接收線圈或次級(jí)線圈提供電力。
[0003]僅在初級(jí)線圈和次級(jí)線圈足夠靠近在一起,并且發(fā)射的功率部分取決于接地電路的諧振時(shí),磁感應(yīng)現(xiàn)象才會(huì)發(fā)生。雖然在充電時(shí)車輛是靜止的,但是在電路中流動(dòng)的電流的頻率必須根據(jù)次級(jí)線圈相對(duì)于初級(jí)線圈的位置調(diào)整,即為在充電區(qū)域中汽車的位置相對(duì)于(靜止)初級(jí)線圈的位置。這是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的諧振。
[0004]因此,更精確的說,根據(jù)第一個(gè)目的,本發(fā)明涉及一種電動(dòng)自動(dòng)車輛的電池的非接觸充電的方法,其通過充電設(shè)備的發(fā)射諧振電路和車輛的接收諧振電路之間的磁感應(yīng)進(jìn)行,所述發(fā)射諧振電路包含發(fā)射線圈,所述接收諧振電路包含接收線圈,車輛位于發(fā)射線圈的上部,從而能夠保證發(fā)射線圈和接收線圈之間良好的磁耦合,該方法包括以下步驟:
[0005]-根據(jù)可變頻率一起控制電源和逆變器的設(shè)定點(diǎn),所述逆變器與發(fā)射線圈的端子相連,
[0006]-測(cè)量模擬電路中發(fā)射線圈的端子兩端的電流值和電壓值;
[0007]-計(jì)算電流與電壓之間的相移。
[0008]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言這種方法是已知的。特別的通過現(xiàn)有技術(shù)文件EP2317624中給出的例子,其目的特別是為了比較電壓和電流之間的相位以便驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁頻率,在包含“相位比較器”的電路中,通過VCO模塊,即電壓控制振蕩器,根據(jù)邏輯信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào),該信號(hào)的可變振幅引起勵(lì)磁頻率的變化,邏輯信號(hào)為電流和電壓的符號(hào)的圖像,電壓控制振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)的頻率取決于輸入電壓。
[0009]其他解決方案包括使充電電路的頻率根據(jù)次級(jí)線圈接收的功率而變化,但是在這種情況下,車輛電池會(huì)拒絕過大功率的傳輸。
[0010]然而,這樣的解決方案實(shí)施起來復(fù)雜并且昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是通過提出一種簡(jiǎn)單并且本質(zhì)上是數(shù)字形式的解決方案以彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)。
[0012]考慮到這一目的,根據(jù)本發(fā)明和上文引用的前序部分的方法,其特征實(shí)質(zhì)上在于進(jìn)一步包括了以下步驟:
[0013]-將相移轉(zhuǎn)換為數(shù)字值;
[0014]-通過數(shù)字處理,使為逆變器配置的切換設(shè)定點(diǎn)的頻率從動(dòng)于相移的數(shù)值。
[0015]根據(jù)本發(fā)明,在硬件級(jí)別上,電壓和電流之間的相位差的檢測(cè)非常簡(jiǎn)單。它最小化硬件電子元件的數(shù)量,從而最小化實(shí)現(xiàn)成本,使基本部件可以采用數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的,相移值對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)諧振。
[0016]基于這些特性,在數(shù)字部件中,性能的調(diào)節(jié)是容易的且可參數(shù)化的。
[0017]基于本發(fā)明,有可能在大幅降低的傳輸功率上尋找諧振。由于汽車電池傾向于拒絕太大的功率傳輸,因此這是非常有用的。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中,設(shè)想的步驟包括:
[0019]-建立相移的絕對(duì)值;
[0020]-計(jì)算相移的絕對(duì)值的導(dǎo)數(shù);
[0021]-計(jì)算導(dǎo)數(shù)的符號(hào);以及
[0022]-根據(jù)相移的絕對(duì)值、導(dǎo)數(shù)和導(dǎo)數(shù)的符號(hào)估計(jì)實(shí)際相移值。
[0023]基于這一特性,通過簡(jiǎn)單的數(shù)字處理就能夠得到電路的頻率是否大于或者小于諧振頻率。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中,設(shè)想的步驟包括使可變頻率從動(dòng)于低于預(yù)定值的相移值。
[0025]這使得能夠最小化電流相位和電壓相位之間的相移。通過在相位上使用閉環(huán),該特性使系統(tǒng)具有魯棒性。
[0026]基于本發(fā)明,通過軟件環(huán)路實(shí)現(xiàn)頻率從動(dòng),從而允許從動(dòng)微調(diào)的完全靈活性(頻率根據(jù)需求完全可變)。
[0027]優(yōu)選的,通過比例積分調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)從動(dòng),選擇比例積分調(diào)節(jié)器的比例增益和/或積分增益以使得優(yōu)化可變頻率到預(yù)定值的收斂速度。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中,設(shè)想對(duì)相移的絕對(duì)值濾波的至少一個(gè)步驟。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中,設(shè)想的步驟包括:
[0030]-將相移的絕對(duì)值的導(dǎo)數(shù)與高閾值和低閾值進(jìn)行比較,
[0031]-發(fā)射表不電流和電壓之間相移信號(hào)的符號(hào)的信號(hào);
[0032]其中,
[0033]-如果相移的絕對(duì)值的導(dǎo)數(shù)大于高閾值,則電流和電壓之間的相移信號(hào)的符號(hào)被認(rèn)為是正;以及
[0034]-如果相移的絕對(duì)值的導(dǎo)數(shù)小于低閾值,則電流和電壓之間的相移信號(hào)的符號(hào)被認(rèn)為是負(fù)。
[0035]根據(jù)另一個(gè)目的,本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)程序,包括程序代碼指令,當(dāng)所述程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí),用以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。
[0036]根據(jù)本發(fā)明,相位的公式表示可以采用部分模擬以及部分?jǐn)?shù)字(通過軟件)的形式進(jìn)行構(gòu)造。這使得能夠減小模擬元件的數(shù)量,因此降低成本并且增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性,而純模擬的解決方案實(shí)現(xiàn)起來非常復(fù)雜。
[0037]最后,本發(fā)明還涉及一種電動(dòng)自動(dòng)汽車的電池的通過磁感應(yīng)非接觸充電的系統(tǒng),該汽車的接收諧振電路包括接收線圈,
[0038]該系統(tǒng)包括:
[0039]-發(fā)射諧振電路,其包含發(fā)射線圈;
[0040]-逆變器,其端子兩端連接發(fā)射線圈;
[0041]-模擬和數(shù)字主板,在其上布置有模擬電路和控制板,所述模擬電路測(cè)量并處理發(fā)射線圈端子兩端的電流和電壓,模擬電路計(jì)算電流和電壓之間的相移的絕對(duì)值(ABS_PH_ANA),從模擬電路中得到的相移信號(hào)(ABS_PH_ANA)作為輸入注入到數(shù)字控制板中,數(shù)字控制板將頻率設(shè)定點(diǎn)(N_PWM)作為輸出發(fā)射至逆變器,以及
[0042]-模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器,用以將相移轉(zhuǎn)換為數(shù)字值;
[0043]控制板被配置為:通過數(shù)字處理,使配置到逆變器的切換設(shè)定點(diǎn)的頻率從動(dòng)于相移的數(shù)值,以便能夠確保當(dāng)車輛放置在發(fā)射線圈上部時(shí)的發(fā)射線圈和接收線圈之間的磁感應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]本發(fā)明其他的特性和優(yōu)點(diǎn)將通過閱讀以下說明部分更清楚的呈現(xiàn),以下說明部分通過說明性和非限制性的例子的方式并參考附圖給出,在附圖中:
[0045]-圖1不出了車輛非接觸充電的整體框圖;
[0046]-圖2示出了圖1中的框圖的特定電子細(xì)節(jié);
[0047]-圖3示出了一個(gè)電路實(shí)施例,其用以測(cè)量電壓和電流之間相移的絕對(duì)值。
[0048]-圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)(處理器)的一部分的實(shí)施例,
[0049]-圖5示出了圖4中塊B3的實(shí)施例,
[0050]-圖6不出了相移信號(hào)根據(jù)可變頻率的演化,
[0051]-圖7A和圖7B以同步方式分別示出了諧振頻率的變化和相移信號(hào)(帶符號(hào)的和不帶符號(hào)的絕對(duì)值的)的在初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下根據(jù)時(shí)間的演化。
[0052]-圖8示出了相移信號(hào)和其絕對(duì)值的根據(jù)可變頻率的演化。
[0053]-圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0054]圖1示出了車輛非接觸充電的總體框圖,圖2示出了該總體框圖的特定電子細(xì)節(jié),包括濾波器FiIt。
[0055]作為典型的電網(wǎng)絡(luò)的電源I向整流器2發(fā)射正弦電流。整流器2能夠向頻率可調(diào)整的逆變器3供電。逆變器3向被稱為L(zhǎng)C電路的諧振充電電路10供電,該諧振充電電路包括充電線圈11,也稱為初級(jí)線圈或者發(fā)射線圈。
[0056]初級(jí)線圈11能夠?qū)囕v30的電池進(jìn)行充電,該車輛30配備有諧振接收電路20,諧振接收電路20包括接收線圈21,也稱為次級(jí)線圈或者簡(jiǎn)稱為“次級(jí)”。
[0057]充電電路10和接收電路20被配置為在相同的諧振頻率上進(jìn)行諧振。
[0058]目前,諧振頻率取決于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的相對(duì)位置。
[0059]驅(qū)動(dòng)僅在充電側(cè)活動(dòng)的諧振頻率值,即不在車輛的地理位置側(cè)驅(qū)動(dòng)諧振頻率值。因此,在逆變器3側(cè)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)諧振頻率值,逆變器3的頻率通過調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)。
[0060]由模擬電路41測(cè)量和處理在初級(jí)線圈11的端子兩端的電流U和電壓I,模擬電路41計(jì)算在電流和電壓之間相移的絕對(duì)值A(chǔ)BS_PH_ANA,以下稱為相移信號(hào)或者“相移”。
[0061]從模擬電路41產(chǎn)生的相移信號(hào)ABS_PH_ANA作為輸入注入到數(shù)字控制板42,其作為輸出發(fā)射頻率設(shè)定點(diǎn)至逆變器3,所述頻率設(shè)定點(diǎn)為N_PWM的圖像。
[0062]在此實(shí)例中,模擬電路41和控制板42設(shè)置在模擬和數(shù)字主板40上。[0063]在諧振電路中,電壓和電流在諧振上是同向的。在此目的是為了在諧振時(shí)在初級(jí)線圈11和次級(jí)線圈21之間執(zhí)行功率的傳輸。
[0064]圖2更精確地呈現(xiàn)了不同的功率階段,而圖1特別具體呈現(xiàn)了主板或者對(duì)應(yīng)于控制的塊40。
[0065]如圖6所示,充電電路10中的電壓U和電流I之間的相位差在諧振時(shí)幾乎為零。相位差在諧振頻率之前為負(fù),諧振時(shí)接近于零,以及在超過諧振后為正(若在充電電路中建立電流I和電壓U之間的相位差,則上述現(xiàn)象是相反的)。這樣,在充電電路中對(duì)應(yīng)于電壓和電流之間的相位差的信號(hào)絕對(duì)值一稱為絕對(duì)值信號(hào)一在諧振時(shí)通過幾乎為零的拐點(diǎn)。
[0066]在圖6所示的,其表示了根據(jù)頻率的相移的絕對(duì)值的情況下,因此相移信號(hào)ABS_PH_ANA的時(shí)間導(dǎo)數(shù)在諧振頻率前為負(fù),在諧振頻率后為正。相位差的符號(hào)與相移信號(hào)ABS_PH_ANA的導(dǎo)數(shù)的符號(hào)之間存在對(duì)應(yīng)。
[0067]圖8表示了根據(jù)頻率的相移的實(shí)際值一即帶符號(hào)的值。
[0068]為了驅(qū)動(dòng)逆變器3的頻率的建立,設(shè)想模擬處理,其能夠提供相移ABS_PH_ANA的值,并且設(shè)想數(shù)字處理,其能夠提供相位差的符號(hào)的估計(jì),用PH_EST表示。
[0069]如圖9所示,在模擬側(cè),電壓U的測(cè)量值與電流I的測(cè)量值進(jìn)行比較100,從而計(jì)算110這兩個(gè)值之間的相移ABS_PH_ANA的值。為此目的,可實(shí)現(xiàn)如圖3所示的電路41。
[0070]在圖3中,Ul和U2是電壓U(選通脈沖信號(hào))的測(cè)量值的比較器和強(qiáng)度I (正弦信號(hào))的測(cè)量值的比較器。來自這些比較器的輸出是相對(duì)于彼此相移的正選通脈沖信號(hào)并輸入至異或門,對(duì)該異或門的輸出進(jìn)行濾波,以便恢復(fù)相移的絕對(duì)值。
[0071 ](模擬)相移信號(hào)ABS_PH_ANA導(dǎo)向到在數(shù)字控制板42的輸入處的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器,以將相移轉(zhuǎn)換為數(shù)字值120。
[0072]在數(shù)字側(cè),數(shù)字處理能夠使逆變器的可變頻率從動(dòng)于相移值130。為了這個(gè)目的,控制板42包括計(jì)算機(jī),可選的還包括上面提到的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。
[0073](布爾)初始化信號(hào)init導(dǎo)向計(jì)算機(jī)的另一個(gè)輸入。初始化信號(hào)init的值指示執(zhí)行功率轉(zhuǎn)移與否的次序。這使得根據(jù)可變頻率控制逆變器3的電源140,其為N_PWM的圖像,逆變器3的端子兩端連接發(fā)射線圈11。
[0074]為此目的,計(jì)算機(jī)包括一個(gè)調(diào)節(jié)器,這里為脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)節(jié)器,其輸出信號(hào)N_PWM直接對(duì)應(yīng)于電壓逆變器3的斬波周期。信號(hào)N_PWM的值對(duì)應(yīng)于PWM寄存器值,并且逆變器3的斬波周期T與信號(hào)N_PWM的值相關(guān),其等式為:
[0075]T = N_PWM/10~8
[0076]上述公式與控制板2的時(shí)鐘周期相關(guān)(時(shí)鐘周期等于100MHz)。
[0077]在圖4中示出了至少一個(gè)計(jì)算機(jī)部分的實(shí)施例。它包括四個(gè)塊B1-B4。
[0078]基于模擬相移ABS_PH_ANA,塊B1,B2和B3能夠構(gòu)造表示相移符號(hào)的信號(hào)PH_EST。
[0079]塊BI是產(chǎn)生濾波功能的濾波器,這里為I階低通濾波器。調(diào)節(jié)參數(shù)(截止角頻率)為fc_w,其典型值例如為628rad/s。塊BI的作用是抑制來自模擬信號(hào)ABS_PH_ANA的測(cè)量噪音。
[0080]塊B2是一個(gè)微分器,這里為一個(gè)微分濾波器,用于執(zhí)行微分的功能。優(yōu)選的,它也可以為另一個(gè)I階濾波器,其調(diào)節(jié)參數(shù)是fc_w,其典型值例如為628rad/s。塊B2的輸出生成信號(hào)Der_ABS_PH,其為輸入信號(hào)ABS_PH_ANA的(濾波后的)導(dǎo)數(shù)的圖像。[0081 ] 塊B3以公式表示信號(hào)sgn_PH,其表示導(dǎo)數(shù)Der_ABS_PH的符號(hào)。塊B3的示例性實(shí)施例在圖5中示出。
[0082]來自塊B2的信號(hào)Der_ABS_PH與第一閾值Threshold_H進(jìn)行比較:如果導(dǎo)數(shù)信號(hào)Der_ABS_PH的值大于該第一閾值,則認(rèn)為原始信號(hào)(即非絕對(duì)值相移信號(hào))為正,以及檢測(cè)到正值的通道;來自比較的信號(hào)DETECT10N_PLUS_1等于I。
[0083]來自塊B2的信號(hào)Der_ABS_PH還與第二閾值Threshold_L進(jìn)行比較:如果導(dǎo)數(shù)信號(hào)Der_ABS_PH的值小于該第二閾值,則認(rèn)為原始信號(hào)為負(fù),以及檢測(cè)到負(fù)值的通道;來自比較的信號(hào)DETECT10N_MINUS_1等于I。
[0084]Thresholds和Threshold_L構(gòu)成兩個(gè)可調(diào)參數(shù)。典型值為10和-10 ( 一個(gè)閾值為正,另一個(gè)為負(fù));(Threshold_B的值過低會(huì)有檢測(cè)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn),而Threshold_H的值過高會(huì)有不能檢測(cè)到符號(hào)變化的風(fēng)險(xiǎn))。
[0085]信號(hào)DETECT10N_MINUS_1與預(yù)定值相乘,這里取預(yù)定值為2,其結(jié)果與信號(hào)DETECT10N_PLUS_1相加從而根據(jù)下述邏輯形成信號(hào)PATH_0UTPUT:
[0086]PATH_0UTPUT = 0,若沒有檢測(cè)到符號(hào)變化,
[0087]PATH_0UTPUT = 1,若 DETECT10N_PLUS_1 = I,
[0088]PATH_0UTPUT = 2,若 DETECT10N_MINUS_1 = I,
[0089]隨后,借助于多路開關(guān)可以容易的構(gòu)建輸出信號(hào)sng_PH,其表不相移信號(hào)的符號(hào),例如根據(jù)下述的邏輯:
[0090]如果PATH_0UTPUT = 0,則保留在塊最后調(diào)用期間計(jì)算的符號(hào),
[0091]PATH_0UTPUT = 1,則 sng_PH = I,
[0092]PATH_0UTPUT = 2,則 sng_PH = -1。
[0093]輸出信號(hào)sng_PH也可以作為輸入經(jīng)由“單元延遲”塊1/Z進(jìn)行循環(huán)(圖5),這能夠恢復(fù)信號(hào)sng_PH的最后的值。此時(shí),沒有檢測(cè)到變化,則先前的值被保留下來。
[0094]表不相移信號(hào)的符號(hào)的輸出信號(hào)sng_PH與相移信號(hào)ABS_PH_ANA相乘以在塊B4的一個(gè)輸入上得到估計(jì)信號(hào)PH_EST。
[0095]塊B4實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié),例如傳統(tǒng)的PI (比例積分)型調(diào)節(jié)器。
[0096]在一個(gè)實(shí)施例中,從動(dòng)的原則是始于低初始頻率,其由初始值確定,其例如對(duì)應(yīng)一個(gè)等于9000的典型的初始值T_init。這個(gè)值在維度上等于換算到秒的時(shí)間除10~8,因?yàn)闀r(shí)鐘頻率等于IOOMHz。
[0097]這個(gè)初始值T_init是可參數(shù)化的。
[0098]這樣,如果初始值等于9000,則逆變器3的初始頻率等于:
[0099]頻率=10~8/9000= 11111Hz。
[0100]當(dāng)激活調(diào)節(jié)器時(shí),根據(jù)關(guān)系式,逆變器3的頻率命令是通過信號(hào)N_PWM的值固定的:
[0101]N_PWM = T_init - U_Corr
[0102]U_Corr是P_I調(diào)節(jié)器的輸出(初始為負(fù))。
[0103]這樣,信號(hào)N_PWM的值將逐步減少,而電源的頻率將逐步增加直到所需的諧振值。
[0104]P-1校正器的調(diào)節(jié)參數(shù)(圖中未示出)是:
[0105]-比例增益Kp,[0106]-積分增益Ki。
[0107]這兩個(gè)參數(shù)能夠調(diào)節(jié)可變頻率至諧振頻率的收斂速度。
[0108]塊B4的第一個(gè)輸入是期望獲得的相移設(shè)定點(diǎn)的值C0NS_PH。由于模擬處理系統(tǒng)的各種缺陷,使得能夠構(gòu)建的ABS_PH_ANA的實(shí)際相移信號(hào)從未完全下降到零,如圖6所示。因此,設(shè)定點(diǎn)不能精確的固定到O。典型值例如為20°。
[0109]第二輸入對(duì)應(yīng)要調(diào)節(jié)的數(shù)量,其為重建的帶符號(hào)的相移:
[0110]PH_EST = ABS_PH_ANA x sgn_PH
[0111]第三個(gè)輸入對(duì)應(yīng)信號(hào)init (指示初始狀態(tài)的布爾信號(hào));當(dāng)信號(hào)等于I時(shí),信號(hào)表示待機(jī)狀態(tài),此時(shí)不尋找傳輸功率,而當(dāng)PI控制器的輸出等于通過第四個(gè)輸入固定的值時(shí),在此時(shí)信號(hào)為O值。
[0112]當(dāng)信號(hào)init等于O時(shí),PI控制器的輸出將逐漸減小(因?yàn)槌跏贾凳?90°的次序);因此校正器將逐漸減小N_PWM直至所需的值(這個(gè)值接近于諧振),N_PWM始于由T_init固定的數(shù)值。
[0113]第四輸入對(duì)應(yīng)于初始值VAL_INITIAL,這里在O處固定。只要充電次序未指定,則不分配設(shè)定點(diǎn),即信號(hào)“init”不經(jīng)過O。
[0114]圖7A和圖7B以同步方式分別示出了根據(jù)時(shí)間的諧振頻率的演化和相移信號(hào)的演化,在試驗(yàn)期間,接收器(車輛)和充電設(shè)備經(jīng)歷一些相對(duì)運(yùn)動(dòng),其在功率傳輸中生成擾動(dòng)。
[0115]初始線圈開始在次級(jí)線圈的正對(duì)面。從動(dòng)施加初始頻率H)(這里為大約21kHz)。
[0116]次級(jí)線圈首先在一個(gè)方向上移動(dòng)一次,頻率降低,逐漸穩(wěn)定在頻率Fl處(這里大約為20.5kHz)。這個(gè)移動(dòng)暫時(shí)增加了相移(圖7B),相移隨后穩(wěn)定在設(shè)定點(diǎn)值C0NS_PH附近。
[0117]然后次級(jí)線圈在同樣的方向上移動(dòng)第二次。頻率再次下降,逐步穩(wěn)定在頻率F2(這里大約為20kHz)處。這個(gè)運(yùn)動(dòng)再次暫時(shí)增加了相移(圖7B),相移隨后穩(wěn)定在其設(shè)定點(diǎn)值CONS附近。
[0118]然后次級(jí)線圈在相反的方向上移動(dòng),使其恢復(fù)到初始位置。從動(dòng)將頻率帶回到接近于初始值H)的值,同時(shí),這個(gè)運(yùn)動(dòng)暫時(shí)減小相移(圖7B),相移隨后穩(wěn)定在其設(shè)定點(diǎn)值C0NS_PH 附近。
[0119]注意,這里從動(dòng)調(diào)整的相當(dāng)緩慢,但是可以顯著加速?gòu)膭?dòng)的速度。
【權(quán)利要求】
1.一種方法,用于電動(dòng)自動(dòng)車輛(30)的電池(Batt)的非接觸充電,其通過在充電設(shè)備的發(fā)射諧振電路(10)和車輛的接收諧振電路(20)之間的磁感應(yīng)進(jìn)行,所述發(fā)射諧振電路包含發(fā)射線圈(11),所述接收諧振電路包含接收線圈(21),車輛(30)位于發(fā)射線圈(11)之上,從而能夠保證在發(fā)射線圈(11)和接收線圈(21)之間的磁耦合,該方法包括以下步驟: -根據(jù)可變頻率一起控制(140)電源和逆變器(3)的設(shè)定點(diǎn),所述逆變器的端子兩端連接發(fā)射線圈(11), -測(cè)量(100)模擬電路中發(fā)射線圈(11)的端子兩端的電流(U)的值和電壓(I)的值,以及 -計(jì)算(110)在電流⑶與電壓⑴之間的相移, 該方法的特征在于,其進(jìn)一步包括如下步驟: -將相移轉(zhuǎn)換(120)為數(shù)字值, -通過數(shù)字處理,使為逆變器配置的切換設(shè)定點(diǎn)的頻率從動(dòng)(130)于相移值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,包括如下步驟: -建立相移的絕對(duì)值(ABS_PH_ANA), -計(jì)算相移的絕對(duì)值的導(dǎo)數(shù)(Der_ABS_PH), -計(jì)算導(dǎo)數(shù)的符號(hào)(Sgn_DER),以及 -根據(jù)相移的絕對(duì)值(ABS_PH_ANA)、導(dǎo)數(shù)(Der_ABS_PH)和導(dǎo)數(shù)的符號(hào)(Sgn_DER),估計(jì)實(shí)際相移值(PH_EST)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,包括步驟: 使逆變器⑶的頻率從動(dòng)于低于預(yù)定值(CONS_PH)的相移值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中通過比例積分調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)通過數(shù)字處理的從動(dòng)(130),選擇所述比例積分調(diào)節(jié)器的比例增益值和/或積分增益值,以便優(yōu)化逆變器(3)的頻率到預(yù)定值(CONS_PH)的收斂速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的方法,包括:至少一個(gè)對(duì)相移的絕對(duì)值(ABS_PH_ANA)進(jìn)行濾波的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的方法,包括如下步驟: -將相移的絕對(duì)值的導(dǎo)數(shù)(Der_ABS_PH)與高閾值(THRESHOLD_H)和低閾值(THRESHOLD_L)進(jìn)行比較, -發(fā)射表不在電流和電壓之間的相移信號(hào)的符號(hào)的信號(hào)(Sgn_PH); 其中, -如果相移的絕對(duì)值的導(dǎo)數(shù)(Der_ABS_PH)大于高閾值(THRESHOLD_H),則在電流和電壓之間的相移信號(hào)的符號(hào)被認(rèn)為是正;以及 -如果相移的絕對(duì)值的導(dǎo)數(shù)(Der_ABS_PH)小于低閾值(THRESHOLD_L),則在電流和電壓之間的相移信號(hào)的符號(hào)被認(rèn)為是負(fù)。
7.一種計(jì)算機(jī)程序,包括程序代碼指令,當(dāng)所述程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí),用以執(zhí)行上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法的步驟。
8.—種系統(tǒng),用于電動(dòng)自動(dòng)車輛(30)的電池(Batt)的磁感應(yīng)非接觸充電,接收諧振電路(20),其包含接收線圈(21),該系統(tǒng)包括: -發(fā)射諧振電路(10),其包含發(fā)射線圈(11), -逆變器(3),其端子兩端連接發(fā)射線圈(11), -模擬和數(shù)字主板(40),在其上布置有模擬電路(41)和控制板(42),模擬電路(41)測(cè)量并處理發(fā)射線圈(11)的端子兩端的電流(U)和電壓(I),所述模擬電路(41)計(jì)算電流和電壓之間的相移的絕對(duì)值(ABS_PH_ANA),從模擬電路(41)中得到的相移信號(hào)(ABS_PH_ANA)作為輸入注入到數(shù)字控制板(42)中,所述數(shù)字控制板(42)向逆變器(3)發(fā)射頻率設(shè)定點(diǎn)(N_PWM)作為輸出,以及 -模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器,用以將相移轉(zhuǎn)換為數(shù)字值, 控制板(42)被配置為:通過數(shù)字處理,使為逆變器(3)配置的切換設(shè)定點(diǎn)的頻率從動(dòng)于相移值,以便能夠確保當(dāng)車輛(30)放置在發(fā)射線圈(11)之上時(shí)在發(fā)射線圈(11)和接收線圈(21) 之間的磁耦合。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK103974848SQ201280060822
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月13日
【發(fā)明者】J·烏伊維, S·克萊古特 申請(qǐng)人:雷諾股份公司
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