CN104249671A - 具有无线电力传输功能的车辆驱动系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有无线电力传输功能的车辆驱动系统，其包含驱动控制器，驱动控制器配置成通过使用由车辆内电池施加的直流电压来产生与装置对应的高频交流电压，并通过将所产生的高频交流电压施加于初级线圈来产生磁场。平滑器配置成将由次级线圈感应的交流电压平滑为预定电平的直流电压，并向装置供给恒定电压，其中，装置基于由平滑器供给的恒定电压来操作。

Description

具有无线电力传输功能的车辆驱动系统及其方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2013年6月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0073763，并要求其优先权权益，其全部公开内容通过引用的方式合并入本文。

技术领域

本公开涉及具有无线电力传输功能的车辆驱动系统及其方法，更具体地，涉及向安装在车辆的轮毂轴承、车轮等中的各种装置无线地供应电力以驱动装置的技术。

背景技术

车辆是通过使发动机电力驱动其自身的前轮和后轮而从一个地方移动到另一个地方的装置，并包含确保车辆内乘客的安全的各种设备。

设备包括：轮胎压力监测系统（TPMS）传感器，其感测轮胎气压以最佳地保持轮胎的空气压力，并向驾驶员提供所感测的轮胎压力；以及电热丝轮胎，防止轮胎在雪地或结冰道路上滑动。车轮照明系统（LED）提供车辆乘客的上/下车安全，且可变车轮提高车辆的驱动性能。

上述设备消耗车辆的电池电量，并且不能无电操作。

因此，设备必须供应有电。然而，由于所有的TPMS传感器、电热丝轮胎、车轮照明系统和可变车轮均安装在车辆的旋转体（轮毂轴承、车轮等）中，设备供电不容易。

发明内容

本公开已致力于解决现有技术中出现的上述问题，同时由现有技术实现的优势则完整保持。

本公开的一个方面提供具有无线电力传输功能的车辆驱动系统，能够通过无线供电至安装在车辆的轮毂轴承、车轮等中的各种装置而驱动装置，从而更有效地驱动各种装置而无需各个装置包含电池，以及提供其方法。

根据本公开的示例性实施方式，具有无线电力传输功能的车辆驱动系统包含驱动控制器，驱动控制器配置成通过使用由车辆内电池施加的直流电压来产生与装置对应的高频交流电压，并通过将所产生的高频交流电压施加于初级线圈来产生磁场。平滑器配置成使由次级线圈感应的交流电压平滑至预定电平的直流电压，并向装置供给恒定电压，其中，装置基于由平滑器供给的恒定电压来操作。

根据本公开的另一示例性实施方式，具有无线电力传输功能的车辆驱动系统包含驱动控制器，驱动控制器配置成通过使用从车辆内电池施加的直流电压来产生与车轮照明系统对应的高频交流电压，并通过将所产生的高频交流电压施加于初级线圈来产生磁场。平滑器配置成使由次级线圈感应的交流电压平滑至预定电平的直流电压，并向车轮照明系统供给恒定的电压。其中，至少一个车轮照明系统安装在车轮的一侧和另一侧，并基于由平滑器供给的恒定电压来操作。

根据本公开的另一示例性实施方式，具有无线电力传输功能的车辆驱动系统包含驱动控制器，驱动控制器配置成通过使用从车辆内电池施加的直流电压来产生与可变车轮对应的高频交流电压，并通过将所产生的高频交流电压施加于初级线圈来产生磁场。平滑器配置成使由次级线圈感应的交流电压平滑至预定电平的直流电压，并向可变车轮供给恒定电压。其中，可变车轮基于由驱动单元供给的恒定电压来操作，并在车辆行驶期间堵住车轮表面上的槽，以防止由气动力引起的燃料效率降低。

根据本公开的另一示例性实施方式，驱动车辆装置的方法包括驱动安装在车辆的转向节处的控制器以及安装在车辆的轮毂轴承处的平滑器。驱动控制器，通过使用从电池施加的直流电压来产生与装置对应的高频交流电压，并通过将所产生的高频交流电压施加于初级线圈来产生磁场。将由次级线圈感应的交流电压平滑至预定电平的直流电压。平滑器产生供给至装置的恒定电压。

附图说明

基于以下结合附图的详细说明，本公开的上述和其他目的、特征和优势将更加明显。

图1是根据本公开的示例性实施方式的具有无线电力传输功能的车辆驱动系统的配置图。

图2是根据本公开实施方式的车辆驱动系统的驱动控制器和平滑器的详细配置图。

图3是根据本公开的示例性实施方式的具有无线电力传输功能的车辆驱动系统的结构视图。

图4A是根据本公开的另一个示例性实施方式的具有无线电力传输功能的车辆驱动系统的结构视图。

图4B是示出根据本公开示例性实施方式的可变车轮由车辆驱动系统驱动的状态的示意图；以及

图5是根据本公开示例性实施方式的使用无线电力传输功能来驱动车辆中装置的方法的流程图。

附图标记：

10：驱动控制单元

20：驱动单元

30：安全装置

13：控制器

11：电力发送器

14：数据接收器

22：电力接收器

23：控制器

24：数据发送器

501：使用由电池施加的直流电压来产生与安全装置对应的高频交流电压

502：通过将所产生的高频交流电压施加至初级线圈来产生磁场

503：使由次级线圈感应的交流电压平滑至预定电平的直流电压

504：产生要供给安全装置的恒定电压

具体实施方式

在下文中，将详细参照附图来描述本公开的示例性实施方式。

图1是根据本公开的示例性实施方式的具有无线电力传输功能的车辆驱动系统的配置图。

如图1所示，根据本公开示例性实施方式的具有无线电力传输功能的车辆驱动系统包含驱动控制器10、平滑器20和装置30。

驱动控制器10使用来自车辆中电池的直流电压来产生与装置30对应的高频交流电压脉冲（高频交流电压），并将高频交流电压脉冲施加于初级线圈12以产生磁场。

平滑器20将由次级线圈21感应的交流电压平滑至预定电平的直流电压，并向装置30供给恒定电压。

装置30基于从平滑器20供给的恒定电压而操作。此处，装置30包含轮胎压力监测系统（TPMS）传感器、车轮照明系统、电热丝轮胎、可变车轮等。

在下文中，驱动控制器10和平滑器20将参照图2进行详细描述。

图2是根据本公开实施方式的车辆驱动系统的驱动控制器和平滑器的详细配置图。

如图2所示，根据本公开示例性实施方式的驱动控制器10包含电力发送器11、初级线圈12、第二控制器13和数据接收器14。

首先，电力发送器11通过使用由电池施加的交流电压来产生等于或高于商用频率（例如，60Hz）的高频交流电压脉冲。换言之，电力发送器11产生与装置30中所需的恒定电压和恒定电流对应的高频交流电压脉冲。

电力发送器11可以包含电力驱动器（未示出）、脉冲宽度调制（PWM）信号发生器（未示出）等。

电力驱动器可以包含通过转换来自电池的直流电压来产生等于或高于商用频率的高频交流电压的高频振荡电路。驱动电路通过向初级线圈12施加脉冲宽度调制的高频交流电压脉冲来驱动初级线圈12。

PWM信号发生器对由高频振荡电路产生的高频交流电压进行脉宽调制。通过这样做，电力发送器11的输出信号变成高频交流电压脉冲。高频交流电压脉冲变为脉冲串，该脉冲串的脉冲宽度可以通过第二控制器13来控制。换言之，第二控制器13控制PWM信号发生器，以产生与装置30中所需的恒定电压以及恒定电流对应的高频交流电压脉冲。

初级线圈12基于由电力发送器11产生的高频交流电压脉冲来产生磁场。

之后，第二控制器13控制电力发送器11，以产生与装置30的恒定电压以及恒定电流对应的高频交流电压脉冲。换言之，第二控制器13基于装置30的恒定电压和恒定电流来控制高频交流电压脉冲的脉冲宽度。

数据接收器14是附加部件，在装置30是TPMS传感器的情况下需要。TPMS传感器测量要发送至TPMS的轮胎空气压力，并且数据接收器14经初级线圈12从平滑器20接收空气压力信息。在这种情况下，数据接收器14也可以包含恢复空气压力信息的解调器。

如图2所示，根据本公开示例性实施方式的平滑器20包含次级线圈21、电力接收器22、第三控制装置23和数据发送器24。

次级线圈21与初级线圈12磁耦合，以产生感应电动势。在这种情况下，由于施加至初级线圈12的电力信号是脉冲宽度调制信号，在次级线圈21中感应的感应电动势也变为交流电压脉冲串。

接下来，电力接收器22将次级线圈21感应的交流电压脉冲平滑为预定电平的直流电压，并向装置30供给恒定电压。

电力接收器22可以包含整流器（未示出）和恒压恒流电路（未示出）。在这种情况下，整流器与次级线圈21的输出端连接并将次级线圈21感应的交流电压脉冲平滑为预定电平的直流电压。此外，恒压恒流电路使用预定电平的直流电压，以产生要供给至装置30的恒定电压和恒定电流。

之后，第三控制器23控制电力接收器22，以将次级线圈21感应的交流电压脉冲平滑为预定电平的直流电压，并向装置30供给恒定电压和恒定电流。

此外，控制器23校准数据发送器24，并在从装置30接收数据（例如，TPMS传感器的感测信号）时在次级线圈21感应的交流电压脉冲的下降时间发送数据。然后，数据发送器24在第三控制器23的控制下发送数据至驱动控制器10。

图3是根据本公开示例性实施方式的具有无线电力传输功能的车辆驱动系统的结构视图，并示出所驱动的装置30为车轮照明系统（LED）的情况。

图3示出作为不旋转固定的非旋转体的转向节110、作为旋转体的轮毂轴承120、以及车轮130。

如图3所示，驱动控制器10布置在转向节110处并且平滑器20布置在轮毂轴承处。如上所述，驱动控制器10和平滑器20相互不接触，以无线地供应电力。在这种情况中，不论轮毂轴承是否旋转，驱动控制器10均可以向平滑器20供给电力。

此外，作为装置30的实例的至少一个车轮照明系统31安装在车轮130的一侧和另一侧，并在照明控制器32的控制下基于从平滑器20供给的恒定电压来操作。

作为装置30的另一个实例的电热丝轮胎和TPMS传感器以相同方式操作。在这种情况下，设置电热丝轮胎控制器（未示出）或TPMS传感器控制器（未示出），而非照明控制器32。

根据本公开的示例性实施方式，照明控制器32和平滑器20各自单独实施，但照明控制器32还可以安装在平滑器20中。此外，车轮照明系统31的位置可以根据设计者的意图而安装在车轮130的各个位置处。

图4A是根据本公开的另一个示例性实施方式的具有无线电力传输功能的车辆驱动系统的结构视图，并示出要驱动的装置30是可变车轮的情况。

如图4A所示，可变车轮是可以在行驶期间覆盖车轮表面的槽以提高气动性能的车轮。可变车轮包含覆盖车轮表面的槽的盖41、往复地旋转盖的电动机42、以及控制电动机42的电动机控制器43。

通常而言，轮胎附着的车轮表面具有至少一个使空气穿过的槽。经槽引入的空气产生气动力，从而降低燃料效率。如图4B所示，可变车轮在车辆行驶期间覆盖车轮表面上的槽，以防止由气动力而产生的燃料效率降低。

本公开的示例性实施方式已描述驱动控制器10和平滑器20垂直布置在车轮的驱动轴处的实例，但不限于此。

图5是根据本公开示例性实施方式的使用无线电力传输功能来驱动车辆装置的方法的流程图。驱动控制器安装在车辆的转向节处，并且平滑器安装在车辆的轮毂轴承处，以驱动车辆的装置。

首先，驱动控制器10使用由电池施加的直流电压来产生与设备对应的高频交流电压（501）。之后，驱动控制器10将所生成的高频交流电压施加于初级线圈，以产生磁场（502）。平滑器将由次级线圈感应的交流电压平滑为预定电平的直流电压（503）。然后，平滑器向装置供给恒定电压（504）。

由于该过程，电池在各个装置中不是必要的，并且各种装置可以更有效地驱动。

如上所述，根据本公开的示例性实施方式，无需各个装置包含电池，通过无线地供电至安装在车辆的轮毂轴承、车轮等中的装置以驱动装置，可以更有效地驱动各种装置。

上述的本公开可以由本公开所属领域的技术人员进行各种取代、改变和修改，而不偏离本公开的范围和精神。因此，本公开不限于上述示例性实施方式及附图。

Claims (13)

1.一种具有无线电力传输功能的车辆驱动系统，其包含：

驱动控制器，配置成通过使用由车辆内的电池施加的直流电压来产生与装置对应的高频交流电压，并通过将所产生的高频交流电压施加于初级线圈来产生磁场；

平滑器，配置成使由次级线圈感应的交流电压平滑为预定电平的直流电压，并向所述装置供给恒定电压，

其中，所述装置基于由所述平滑器供给的恒定电压来操作。

2.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其中，

所述驱动控制器安装在所述车辆的转向节处，并且所述平滑器安装在所述车辆的轮毂轴承处。

3.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其中，

所述驱动控制器包含：

电力发送器，使用由所述电池施加的直流电压来产生与所述装置所需的恒定电压以及恒定电流对应的高频直流电压；

所述初级线圈，基于由所述电力发送器产生的高频交流电压来产生磁场；以及

第二控制器，控制所述电力发送器，以产生与所述装置的恒定电压以及恒定电流对应的高频交流电压。

4.根据权利要求3所述的车辆驱动系统，还包含：

数据接收器，配置成经所述初级线圈从所述平滑器接收数据。

5.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其中，

所述平滑器包含：

所述次级线圈，与所述初级线圈磁耦合，以产生感应电动势；

电力接收器，将由所述次级线圈感应的交流电压平滑为预定电平的直流电压，并向所述装置供给恒定电压；以及

第三控制器，控制所述电力接收器，以将由所述次级线圈感应的交流电压平滑为预定电平的直流电压，并向所述装置供给恒定电压。

6.根据权利要求5所述的车辆驱动系统，还包含：

数据发送器，配置成向所述驱动控制器发送数据，

其中，所述驱动控制器控制所述数据发送器，以在从所述装置接收数据时，在所述次级线圈感应的交流电压的下降时间，校准并发送该数据。

7.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其中，

所述装置是轮胎压力监测系统（TPMS）传感器、车轮照明系统、电热丝轮胎和可变车轮中的任一种。

8.一种具有无线电力传输功能的车辆驱动系统，其包含：

驱动控制器，配置成通过使用由车辆内的电池施加的直流电压来产生与车轮照明系统对应的高频交流电压，并通过将所产生的高频交流电压施加于初级线圈来产生磁场；

平滑器，配置成使由次级线圈感应的交流电压平滑为预定电平的直流电压，并向所述车轮照明系统供给恒定电压，

其中，至少一个车轮照明系统安装在车轮的一侧和另一侧，并基于由所述平滑器供给的恒定电压来操作。

9.一种具有无线电力传输功能的车辆驱动系统，其包含：

驱动控制器，配置成通过使用由车辆内的电池施加的直流电压来产生与可变车轮对应的高频交流电压，并通过将所产生的高频交流电压施加于初级线圈来产生磁场；

平滑器，配置成使由次级线圈感应的交流电压平滑为预定电平的直流电压，并向所述可变车轮供给恒定电压，

其中，所述可变车轮基于由驱动单元供给的恒定电压来操作，并在所述车辆的行驶期间堵住所述车轮的表面上的槽，以防止由气动力而引起的燃料效率的降低。

10.根据权利要求9所述的车辆驱动系统，其中，

所述可变车轮包含：

盖，覆盖所述车轮的表面上的槽；

电动机，往复地旋转所述盖；以及

电动机控制器，控制所述电动机。

11.一种驱动车辆的装置的方法，所述车辆包含安装在所述车辆的转向节处的驱动控制器以及安装在所述车辆的轮毂轴承处的平滑器，所述方法包括：

通过所述驱动控制器，通过使用由电池施加的直流电压来产生与所述装置对应的高频交流电压；

通过所述驱动控制器，经由将所产生的高频交流电压施加于初级线圈来产生磁场；

通过所述平滑器，将由次级线圈感应的交流电压平滑为预定电平的直流电压；以及

通过所述平滑器，向所述装置供给恒定电压。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

通过所述平滑器，在从所述装置接收数据时，在所述次级线圈感应的交流电压的下降时间，校准并发送所接收的数据。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

通过所述驱动控制器，经由所述初级线圈从所述平滑器接收数据。