CN107612157B - 具有性能监视的车用无线电力传输系统及其监视方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于对位于车辆(18)中的电池(22)进行充电的无线电力传输系统(10)可以包括初级侧网络(12)、次级侧网络(14)、检测线圈(40)以及充电监视控制器(150)。次级侧网络通过初级侧网络的发送线圈(34)和次级侧网络的接收线圈(36)之间的感应耦合从初级侧网络接收电力。检测线圈可以耦合至为初级侧网络或者次级侧网络中的至少一个所设置的磁芯(200，202)。检测线圈可以基于发送线圈和接收线圈之间的感应耦合输出至少一个电压信号。充电监视控制器可以基于来自检测线圈的至少一个电压信号确定系统诊断状态。

Description

具有性能监视的车用无线电力传输系统及其监视方法
技术领域
本发明的技术领域涉及用于对车辆中的电池进行充电的无线电力传输系统以及监视用于车辆的无线电力传输系统的方法。
背景技术
本节提供关于本公开内容的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
在致力于减少由使用内燃机的汽车排放的化石燃料排放物和其他污染物的过程中，已设计和实现了混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)以减轻内燃机的环境影响。为了向这些电池系统提供电力，HEV和EV可以通过连接至电网而被提供电力。HEV或EV的电池系统可以通过使用铜电缆连接至电网。通常，铜电缆具有包含插头的一端，从而使得电池系统能够连接至电网。
HEV或者EV的电池系统还可以通过实现无线或非接触的充电系统来连接至电网。无线充电系统(也可以被称为无线电力传输(WPT)系统)可以利用两个感应线圈之间的互感向HEV或EV的电池系统提供电力。电网可以在第一线圈处引起电压，并且由于第一线圈和连接至HEV或EV的电池系统的第二线圈之间的感应耦合，第二线圈将感应出电压，并且随后为HEV或EV的电池系统充电。
虽然无线充电系统具有不需要电缆、连接器以及插头的优点，但无线充电系统通常具有低功率效率(power efficiency)。无线充电系统的效率可能会由于发送线圈和接收线圈之间的线圈未对准而受到影响。例如，接收线圈可能与发送线圈未对准。未对准可能增加两个线圈之间的距离，并且因此降低两个线圈之间的互感。互感的降低会降低WPT系统的总功率效率。
发明内容
本节提供本公开内容的总体概述，并且并非是其全部范围或其全部特征的全面公开。本公开内容总体上涉及用于对布置在车辆中的电池进行充电的无线电力传输系统以及监视该无线电力传输系统的方法，该系统和该方法各自均通过监视和确定系统的线圈是否未对准而提高了无线电力传输的效率。
根据本公开内容的一方面，一种无线电力传输系统可以包括初级侧网络、次级侧网络、用于感测初级侧网络和次级侧网络之间的电力的检测线圈以及基于由检测线圈感测的电力来确定无线电力传输系统的系统诊断状态的充电监视控制器。
初级侧网络可以包括发送线圈和多个初级磁芯。发送线圈可以耦合至多个初级磁芯，并且可以被配置为从电源接收电力。
次级侧网络可以包括接收线圈和多个次级磁芯。接收线圈可以耦合至多个次级磁芯，并且可以配置为通过发送线圈和接收线圈之间的感应耦合从初级侧网络接收电力。
检测线圈可以耦合至初级磁芯或次级磁芯中的至少一个。检测线圈可以基于发送线圈和接收线圈之间的感应耦合输出至少一个电压信号。充电监视控制器可以基于来自检测线圈的至少一个电压信号确定系统诊断状态。
充电监视控制器可以基于来自检测线圈的电压信号确定发送线圈和接收线圈是否未对准，以作为系统诊断状态。
利用上述无线电力传输系统，可以通过监视发送线圈和接收线圈是否未对准并且调整未对准来提高无线电力传输的效率。
根据本公开内容的另一方面，一种用于对位于车辆中的电池进行充电的无线电力传输系统包括：多个磁芯、接收线圈、多个检测线圈以及充电监视控制器。接收线圈耦合至磁芯。磁芯和接收线圈沿着车辆下侧布置，并且接收线圈从位于车辆外部的发送线圈接收电力。检测线圈围绕磁芯缠绕。检测线圈响应于接收线圈从发送线圈接收电力而输出指示相应的检测线圈处的感应电压的电压信号。充电监视控制器电耦合至检测线圈，并且存储预定的性能数据。充电监视控制器基于性能数据和来自检测线圈的电压信号确定系统诊断状态。
利用上述无线电力传输系统，可以通过监视发送线圈和接收线圈是否未对准并且调整未对准来提高无线电力传输的效率。
根据本公开内容的又一方面，提供了一种监视用于车辆的无线电力传输系统的操作状况的方法。在这里，无线电力传输系统包括发送线圈和接收线圈，并且发送线圈经由感应耦合向接收线圈供应电力。该方法包括：通过检测线圈检测无线电力传输系统的预定义位置处的感应电压；通过检测线圈向充电监视控制器输出指示感应电压的电压信号；通过充电监视控制器确定指示来自位于预定义位置处的检测线圈的电压信号的电压值；以及，基于在预定义位置处检测的电压值和由充电监视控制器存储的预定的性能数据，通过充电监视控制器从无线电力传输系统的多个系统诊断状态当中识别至少一个系统诊断状态。预定的性能数据将会在预定义位置处检测到的、多个预期的电压值与一个或更多个系统诊断状态相关联地存储。
利用监视用于车辆的无线电力传输系统的操作状况的上述方法，可以通过监视发送线圈和接收线圈是否未对准并且调整未对准来提高无线电力传输的效率。
根据具体实施方式、权利要求书以及附图，本公开内容的进一步的适用范围将变得明显。具体实施方式和具体示例仅旨在用于说明目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。
附图说明
这里描述的附图仅出于说明所选实施方式而不是所有可能的实现方式的目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。
图1是通过本公开内容的无线电力传输(WPT)系统进行充电的车辆的功能框图；
图2是包括初级侧网络和次级侧网络的WPT系统的示例框图；
图3是具有检测线圈的WPT系统的示例电路图；
图4示出了与WPT系统的接收线圈放置在一起的检测线圈；
图5示出了WPT系统的发送线圈、接收线圈以及检测线圈的示例物理实施方式；以及
图6是WPT系统的充电监视控制器的示例框图。
在附图中，附图标记可以被重复使用以标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
为了提高无线电力传输(WPT)系统的效率，可以监视WPT系统的性能以确定例如该系统的线圈是否未对准。本公开内容的WPT系统监视在发送线圈与接收线圈之间传送的电力以及线圈之间的对准性，以评估WPT系统的性能。在示例实施方式中，WPT系统包括检测线圈，用于感测发送线圈和接收线圈之间的感应耦合以确定WPT系统的系统诊断状态(即系统健康状态)。例如，检测线圈可以被用于确定线圈的对准性作为系统诊断状态。控制器利用与WPT系统的性能相关的信息来控制系统以确保WPT系统高效且安全地操作。
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。
参考图1和图2，在示例实施方式中，被指示作为无线电力传输系统的示例的WPT系统10可以包括初级侧网络12和次级侧网络14。初级侧网络12可以被设置在家中的车库16中，并且次级侧网络14可以位于车辆18中。初级侧网络12被配置为从电源20接收电力，并且感应出通过次级侧网络14的电流。电源20可以供应例如来自电网的直流(DC)电力或交流(AC)电力。
次级侧网络14基于在次级侧网络14中感应的电流向电池22供应电力。因此，WPT系统10对车辆的电池22进行无线充电。虽然初级侧网络12被描述为处于车库中，但也可以在位于例如加油站、休息区和/或除了家以外的场所的充电站处实现初级侧网络12。
参考图2，初级侧网络12包括功率变换器网络30、初级侧补偿网络32以及发送线圈34。次级侧网络14可以包括接收线圈36、次级侧补偿网络38、一个或更多个检测线圈40、整流器网络42以及输出调谐器网络44。初级侧网络12可以沿着车辆18所停的表面放置或刚好在该表面下方。例如，初级侧网络12可以被设置成位于车库16表面的充电垫。次级侧网络14可以沿着车辆18的下侧放置，使得接收线圈36被配置为面对发送线圈34。
在示例实施方式中，功率变换器网络30将来自电源20的DC电力转换为输入AC信号。可替选地，在电源20供应AC电力的情况下，功率变换器30可以将AC电力转换为具有期望的幅值和频率的输入AC信号。初级侧补偿网络32可以减少WPT系统10的漏感。发送线圈34通过发送线圈34和次级侧网络14的接收线圈36之间的感应耦合将电力传输到次级侧网络14。
由于发送线圈34和接收线圈36之间的感应耦合，接收线圈36从发送线圈34接收电力。次级侧网络14被配置为减少WPT系统10的漏感。整流器网络42将来自接收线圈36的AC信号转换为DC信号。可以将整流器网络42耦合至车辆的电池22的输出调谐器网络44提供谐振频率处的电压。通过次级侧网络14输出的DC信号对车辆18的电池22进行充电。
电池22可以将DC信号输出到逆变器50，逆变器50将电池22的DC信号转换为用于驱动电机52的AC信号。在其他实施方式中，车辆18可以包括DC电机，并且因此，逆变器50可以被移除。因此，来自电池22的DC信号可以被直接供应至DC电机。
一个或更多个检测线圈40可以被耦合至接收线圈36。检测线圈40感测指示初级侧网络12和次级侧网络14之间的感应耦合的感应电压。检测线圈40输出代表感应电压的信号，并且如本文中所详细讨论的，该信号被用于确定WPT系统10的系统诊断状态。
图3是具有检测线圈40的WPT系统10的示例电路图。在示例实施方式中，功率变换器网络30可以包括将来自电源20的DC电力转换为期望的谐振频率处的输入AC信号的逆变器网络。逆变器网络可以是包含四个功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)S1至S4的全桥变换器电路。
在可替选实施方式中，功率变换器网络30可以包括整流器和逆变器网络以将来自电源20的AC电力转换为期望的谐振频率处的输入AC信号。例如，整流器将来自电源20的输入AC信号转换为脉动的DC信号。整流器可以被实现为增加传送至发送线圈34的电力的平均量。逆变器网络将脉动的DC信号转换为输入AC信号。
初级侧补偿网络32将功率变换器网络30耦合至发送线圈34。在示例实施方式中，初级侧补偿网络32包括初级补偿线圈100、初级串联电容器102以及初级并联电容器104。初级补偿线圈100、初级串联电容器102以及发送线圈34串联耦合。初级并联电容器104并联耦合至发送线圈34。可以对初级补偿线圈100进行选择，以最小化WPT系统10中其他线圈间的交叉耦合并且使WPT系统10在尺寸上紧凑。
当发送线圈34接收交流电流时，发送线圈34感应耦合至车辆18中的接收线圈36。从而，发送线圈34将电力无线地传送至接收线圈36。
次级侧补偿网络38将接收线圈36耦合至整流器网络42。在示例实施方式中，次级侧补偿网络38包括次级补偿线圈112、次级串联电容器110以及次级并联电容器114。次级补偿线圈112、次级串联电容器110以及接收线圈36串联耦合。次级并联电容器114并联耦合至接收线圈36。可以对次级补偿线圈112进行选择，以最小化WPT系统10中其他线圈间的交叉耦合并且使WPT系统10在尺寸上紧凑。
整流器网络42可以包括多个开关部件以将接收线圈36的AC信号转换为DC信号。可以使用四个开关部件进行整流，只要开关部件被布置成桥式配置即可。在其他实施方式中，可以使用两个开关部件与中心抽头变压器一起进行整流。开关部件可以包括二极管、MOSFET或双极结型晶体管。在一个实施方式中，整流器网络42包括具有四个二极管D1至D4的全桥变换器电路。
来自整流器网络42的DC信号可以随后被传送至输出调谐器网络44，该输出调谐器网络44被配置为降低输出DC信号的纹波电压和纹波电流。输出调谐器网络44向电池22提供谐振频率处的电压。在示例实施方式中，输出调谐器网络44包括串联耦合的调谐电容器120和调谐电感器122。调谐电感器122的电感和调谐电容器120的电容可以被选择为使得电感和电容的乘积的平方根等于谐振频率。DC信号可以随后被传送至电池22。
虽然描述了用于实现初级侧网络12和次级侧网络14的具体部件，但容易理解的是，初级侧网络12和次级侧网络14也可以按其他适合的方式进行配置，并且不应限制于这里所描述的部件。例如，功率变换器网络30可以是下述频率转换器网络的一部分：在该频率转换器网络中，可以改变来自电源的信号的频率，同时保持电压幅值。因此，频率转换器网络可以包括三相PWM(脉冲宽度调制)AC-AC转换器或具有电压源逆变器(VSI)或电流源逆变器(CSI)的直接频率转换器。作为另一示例，用于功率变换器网络30的逆变器网络还可以是包括四个双极结型晶体管的全桥变换器。在又一示例中，继电器模块(未示出)可以使接收线圈36与次级侧补偿网络38耦合，以在接收线圈36不从初级侧网络12接收电力时将次级侧补偿网络38与接收线圈36隔离。
WPT系统10还包括充电监视控制器150和系统电力控制器152。充电监视控制器150和系统电力控制器152可以经由有线的和/或无线的通信链路可通信地耦合。例如，充电监视控制器150和系统电力控制器152可以通过Bluetooth(蓝牙)、Wifi或其他适合的无线链路进行通信。充电监视控制器150分析来自检测线圈40的电压信号以确定系统诊断状态(即系统健康状态)，并且可以将关于WPT系统10的系统诊断状态的信息发送到系统电力控制器152。例如，基于预存储的数据和来自检测线圈40的电压信号，充电监视控制器150可以确定：发送线圈34和接收线圈36是否未对准；初级侧网络12和次级侧网络14之间的电磁场是否在预定的操作范围内；以及指示WPT系统10的操作状态的其他适合的信息。
基于接收的信息，系统电力控制器152可以控制从电源20供应至初级侧网络12的电力。更具体地，系统电力控制器152可以储存将WPT系统10的具体系统诊断状态与用于处理诊断状态的推荐动作相关联的信息，以使得WPT系统10高效且安全地操作。作为示例，如果发送线圈34和接收线圈36未对准，则系统电力控制器152可以通过显示器和/或音频系统输出警告，以通知WPT系统10的用户可能需要调整车辆18的位置以与发送线圈34适当地对准。在另一示例中，如果WPT系统10的磁场不稳定，则系统电力控制器152可以通过功率变换器网络30和/或位于电源20与初级侧网络12之间的开关(未示出)来减少从电源20接收的电力。
在示例实施方式中，充电监视控制器150和检测线圈40是次级侧网络14的一部分。可替选地，检测线圈40和充电监视控制器150也可以被设置于初级侧网络12上。例如，检测线圈40可以与发送线圈34布置在一起，并且充电监视控制器150可以接收来自检测线圈40的信号以确定WPT系统10的状况。如果检测线圈40与发送线圈34设置在一起，则充电监视控制器150也可以与系统电力控制器152结合。在这种情况下，检测线圈40可以位于初级侧磁芯200处并且围绕初级磁芯200缠绕。
在另一示例中，初级侧网络12和次级侧网络14两者都包括检测线圈。也就是说，一组检测线圈可以与接收线圈36设置在一起，并且另一组检测线圈可以与发送线圈34设置在一起。在这种情况下，检测线圈40可以位于初级磁芯200和次级磁芯202两者处，并且围绕初级磁芯200和次级磁芯202两者缠绕。因此，WPT系统10可以包括两个充电监视控制器，其中一个充电监视控制器与次级侧网络14放置在一起，并且另一个充电监视控制器与初级侧网络12设置在一起。
图4示出了WPT系统10的发送线圈34、接收线圈36以及检测线圈40的示例实现方式。通过将发送线圈34围绕可以由铁氧体磁性材料制成的初级磁芯200的每个表面缠绕，发送线圈34耦合至一个或更多个初级磁芯200(即芯200A和200B)。通过将接收线圈36围绕可以由铁氧体磁性材料制成的次级磁芯202的每个表面缠绕，接收线圈36可以耦合至次级磁芯202(即芯202A、202B、202C、202D、202E，以下称为202A至202E)。
在示例实施方式中，将检测线圈40与接收线圈36设置在一起，并且将检测线圈40耦合至次级磁芯202(即磁芯202A至202E)。可以给每个次级磁芯202提供一个检测线圈40，并且检测线圈40围绕相应的磁芯202缠绕。检测线圈40可以围绕次级磁芯202缠绕N次，其中N是整数(例如，1、3、5等)。WPT系统10中检测线圈40的数量不应限制于次级磁芯202的数量。例如，在可替选实施方式中，不止一个的检测线圈可以被设置在单个磁芯202处。在又一实施方式中，并非每个磁芯202都可以具有检测线圈，因此，检测线圈的数量可以小于次级磁芯202的数量。
次级磁芯202的给定检测线圈40的位置不应限制于本文的附图。例如，检测线圈40可以沿着次级磁芯202彼此间隔开相等的距离。因此，第一检测线圈40与和第一检测线圈相邻的第二检测线圈40间隔开固定距离。可替选地，每个检测线圈之间的距离也可以不相等。
响应于发送线圈34从电源20接收电力并且发送线圈34与接收线圈36之间产生磁场，检测线圈40感测到感应电压。更具体地，当发送线圈34接收电力时，发送线圈34不仅在接收线圈36中而且也在检测线圈40中感应出电流。从而，由于每个检测线圈40感应耦合到发送线圈34，在检测线圈40中感应出电压。因此，检测线圈40中感应出的电压是基于发送线圈34和接收线圈36之间的感应耦合。
可以使用检测线圈40的沿着次级磁芯202的位置来监视初级侧网络12和次级侧网络14之间的磁场。更具体地，接收线圈36的给定次级磁芯202与其他次级磁芯202间的相对位置是预定义的且唯一的。从而，给定检测线圈40在相应的磁芯202上的位置也是唯一的。因此，如本文所述，WPT系统10可以通过检测线圈40检测具体位置处的感应电压。也就是说，每个检测线圈40可以位于指定的次级磁芯202处并且围绕指定的次级磁芯202缠绕。当检测线圈40位于初级磁芯200处并且围绕初级磁芯200缠绕时，每个检测线圈40可以位于指定的初级磁芯200处并且围绕指定的初级磁芯200缠绕。当检测线圈40位于初级磁芯200和次级磁芯202两者处并且围绕初级磁芯200和次级磁芯202两者缠绕时，每个检测线圈40可以位于指定的初级磁芯200或次级磁芯202处并且围绕指定的初级磁芯200或次级磁芯202缠绕。
由于检测线圈40的唯一位置，从检测线圈40感测的感应电压信号的组合也可以是唯一的。作为示例，当发送线圈34和接收线圈36对准或基本上对准时，磁场是基本上对称的，并且因此检测线圈40处的感应电压可以具有相似的对称关系。当接收线圈36和发送线圈34未对准时，磁场会偏离中心或者朝向接收线圈36偏置，并且因此，检测线圈处的感应电压可能不对称。
例如，继续参考图4，当发送线圈34主要与检测线圈40A对准时，检测线圈40A附近的磁场可能比检测线圈40B至40E附近的磁场更强。因此，检测线圈40A会经历比检测线圈40B至40E的感应电压更强的感应电压。
检测线圈40A的位置和检测线圈40处的感应电压可以被用作用于确定WPT系统10的系统诊断状态的电压特征。通常，WPT系统10的操作状况可以改变磁场，并且因此改变由检测线圈40感测的感应电压。因此，检测线圈40的电压特征的不同组合可以反映WPT系统10的不同的操作状况，并且因此可以被用于确定系统诊断状态。
图5示出了发送线圈220、接收线圈222以及检测线圈224的示例物理实施方式。图5中所示的实施方式可以与图1中的WPT系统10一起使用。发送线圈220耦合至多个初级磁芯226。接收线圈222耦合至多个次级磁芯228。磁芯226和228可以由磁性铁氧体棒制成。检测线圈224耦合至次级磁芯228和接收线圈222。初级补偿线圈230串联耦合至发送线圈220，并且次级补偿线圈232串联耦合至接收线圈222。图5中提供的实现方式仅为示例，并且不应限制本公开内容的范围。
充电监视控制器150电耦合至检测线圈40，以检测检测线圈处的感应电压并且将检测的感应电压转换为一个或更多个电压值。充电监视控制器150基于所述电压值和预定的性能数据来确定当前系统诊断状态，例如，线圈未对准或正常操作。
参考图6，提供了充电监视控制器150的示例实现方式。充电监视控制器150可以包括电压检测模块250、充电操作模块252以及存储模块254。电压检测模块250检测来自检测线圈的感应电压，并且确定在相应的检测线圈40处感应的电压的量。因此，电压检测模块250可以包括耦合至检测线圈40的输入/输出接口、模拟数字转换器以及用于接收检测的电压并将检测的电压转换为数字电压值的其他适合的部件。电压检测模块250将每个电压值与位于磁芯202的唯一位置处的相应的检测线圈40相关联，作为相应的检测线圈40的电压特征。
充电操作模块252基于来自电压检测模块250的电压特征和存储在存储模块254中的预定的性能数据256来确定系统诊断状态。存储在存储模块254中的性能数据256将预期的来自检测线圈40的感应电压值的多个唯一组合与一个或更多个系统诊断状态相关联。更具体地，在WPT系统的设计和开发的过程中，系统可以进行用于评估系统在不同操作条件(例如，极限温度、湿度、线圈未对准等)期间的性能的一系列测试。可以与相应的操作状况相关联地并且与一个或更多个系统诊断状态相关联地存储在检测线圈40处感应的电压值，作为性能数据256。
性能数据256可以被设置为一系列查找表，这些查找表将不同的操作状况与每个检测线圈40处的检测电压值以及一个或更多个系统诊断状态相关联。性能数据256还可以包括将系统诊断状态与用于相应的系统诊断状态的电压诊断阈值相关联的数据。
充电操作模块252可以基于电压特征和性能数据256确定WPT系统10的当前系统诊断状态。充电操作模块252可以以各种适合的方式配置用于确定当前系统诊断状态。例如，充电操作模块252可以将从电压检测模块250接收的电压特征与存储在性能数据256中的电压值进行比较，并且随后选择与和电压特征相似的所存储的电压值相关联的系统诊断状态作为当前系统诊断状态。
可替选地，充电操作模块252可以被配置为存储且执行一系列算法和/或处理，所述一系列算法和/或处理将电压特征与关联于一个或更多个系统诊断状态而存储的一个或更多个电压诊断阈值进行比较。如果电压特征超过给定的电压阈值，则充电操作模块252可以随后确定WPT系统10的系统诊断状态。例如，性能数据256可以针对每个检测线圈存储感应电压诊断阈值，用于识别发送线圈34和接收线圈36何时恰当地对准。如果一个或更多个电压特征超过相应的感应电压诊断阈值，则充电操作模块252可以确定WPT系统10的当前系统诊断状态是发送线圈34和接收线圈36之间未对准。
此外，基于电压特征和感应电压诊断阈值,充电操作模块252可以确定发送线圈34和接收线圈36未对准的方向。例如，如以上所述，如果指示电压值的唯一位置的电压特征指示了不对称或非对称模式，则充电操作模块252可以确定线圈彼此偏离的方向。
充电操作模块252可以将当前系统诊断状态输出到用于处理系统诊断状态的系统电力控制器152。系统电力控制器152可以包括存储针对每个系统诊断状态的预定义动作的存储器。如果系统诊断状态指示WPT系统10操作正常，则动作可以为简单地继续操作，或者当WPT系统表现不正常并且可能需要维修检查时，动作可以包括将告警消息发送给WPT系统10的操作员。
作为示例，如果系统诊断状态指示发送线圈34和接收线圈36未对准，则系统电力控制器152可以通过控制功率变换器网络30的操作来增加供应到发送线圈34的电量以增加磁场强度。可替选地，系统电力控制器152可以被配置为控制发送线圈34的位置，并且因此可以调整发送线圈34的位置使得其与接收线圈36对准。在另一个示例中，如果系统诊断状态指示WPT系统10中的电量过高，则系统电力控制器152可以将功率变换器网络30与电源20电解耦，并且发出通知，例如，给WPT系统10的操作员的告警消息，以通知他们WPT系统10操作于非安全水平。
除了通知系统电力控制器152之外，充电监视控制器150还可以通知车辆的用户。例如，当线圈34和线圈36未对准时，充电监视控制器150可以与车辆中的控制模块有线或无线通信，充电监视控制器150可以向控制模块发送通知，控制模块随后发出可以被显示在车辆的客舱中所设置的显示器上的消息。显示器可以是液晶显示器、在仪表板上的类似“检测发动机”灯的可视指示器或者其他类似设备。用户随后能够调整车辆的定位以减少未对准，从而增加WPT系统10的总效率。
在示例实施方式中，检测线圈40被用于监视发送线圈34和接收线圈36之间的感应耦合。可替选地，检测线圈40可以被移除，并且次级补偿线圈可以被用于监视所述感应耦合。由于发送线圈34和次级补偿线圈112之间的互感，次级补偿线圈112可以检测由于发送线圈34从电源20接收电力而产生的电压，并且向充电监视控制器150提供电压信号。
作为另一示例，检测线圈40可以被移除，并且初级补偿线圈可以被用于监视磁场。基于磁芯的补偿线圈的布置，初级补偿线圈100的电压可能是唯一的。充电监视控制器150接收来自初级补偿线圈100的电压信号以确定系统诊断状态。
作为另一示例，检测线圈40可以包括耦合至初级磁芯200并且围绕初级磁芯200缠绕的第一组检测线圈40以及耦合至次级磁芯202并且围绕次级磁芯202缠绕的第二组检测线圈40。第一组检测线圈40将第一组电压信号发送到充电监视控制器150，并且第二组检测线圈40将第二组电压信号发送到充电监视控制器150。充电监视控制器150基于分别来自第一组检测线圈40和第二组检测线圈40的第一组电压信号和第二组电压信号确定系统诊断状态。
在另一示例中，用于对位于车辆18中的电池22进行充电的无线电力传输系统10可以包括磁芯202、耦合至磁芯202的接收线圈36、检测线圈40以及充电监视控制器150。沿着车辆18的下侧布置磁芯202和接收线圈36，并且接收线圈36从位于车辆18外部的发送线圈34接收电力。检测线圈40围绕磁芯202缠绕，并且检测线圈40响应于接收线圈36从发送线圈34接收电力而输出指示相应的检测线圈40处的感应电压的电压信号。充电监视控制器150电耦合至检测线圈40并且存储预定的性能数据256。充电监视控制器150基于性能数据256和来自检测线圈40的电压信号确定系统诊断状态。
本公开内容的WPT系统10监视在发送线圈和接收线圈之间交换的电力，同时检测发送线圈和接收线圈之间的对准性。WPT系统10可以检测充电操作中的异常，并且进一步控制发送侧网络以确保系统安全且高效地操作。
出于说明和描述的目的提供了上述实施方式的描述。这并不旨在穷举或限制本公开内容。特定实施方式的各个元件或特征通常不限制于该特定实施方式，而是即使没有具体示出或描述时，在适用的情况下也是可以互换的，并且可以被用在所选实施方式中。实施方式中的各个元件或特征还可以按多种方式变化。这些变化不应被认为是偏离本公开内容，并且所有这些修改都旨在被包括在本公开内容的范围内。
提供示例实施方式以使得本公开内容透彻且充分地向本领域的技术人员传达本公开内容的范围。阐述了大量的具体细节(例如具体部件、设备以及方法的示例)以提供对本公开内容的实施方式的充分理解。对于本领域的技术人员明显的是，不一定要采用这些具体细节，这些示例实施方式可以以多种不同形式实施，并且其不应被解释为限制本公开内容的范围。在一些示例实施方式中，公知的处理、公知的设备结构以及公知的技术未被详细描述。
这里使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，并且不旨在限制。如这里所使用的，除非文中另有明确指示，否则单数形式的“一”“一个”以及“该”也可以旨在包括复数形式。术语“包括”“包含”“含有”以及“具有”是非排他性的，并且因此指明了所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在和加入。除非特别地指定执行的顺序，否则这里描述的方法步骤、处理以及操作不应解释为必须需要它们按所讨论或说明的特定顺序执行。还应当理解，可以采用附加的或可替选的步骤。
当元件或层被称为“在…之上”、“接合至”、“连接至”或“耦合至”另一元件或层时，它可以是直接在其他元件或层之上，直接接合至、连接至或耦合至其他元件或层，或者可能存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在…之上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接耦合至”另一元件或层时，则不存在中间元件或层。应该以相似的方式来解释用于描述元件间关系的其他词语(例如，“之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关的所列的项目的任意组合和全部组合。
尽管术语第一、第二、第三等在本文中被用于描述不同元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语可以仅用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。当本文使用例如“第一”“第二”和其他数字术语的术语时，除非文中明确指示，否则这些术语并不意味着顺序或次序。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分也能够被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不偏离示例实施方式的教导。
可以为了简化表述而在本文使用空间相关术语，例如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“低于”、“上方”、“上面”等，以描述图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。空间相关术语可以旨在包含使用或操作中的设备的除了图中描述的方位以外的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或者特征的“下方”或“下面”的元件则将被定位为在其他元件或特征的“上面”。因此，示例术语“下方”可以包括上方和下方两个方位。设备可以被以其他方式定向(旋转90度或在其他方位)，并且这里所用的空间相关描述做出相应地解释。
这里所描述的装置和方法可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序来实现。计算机程序包括存储在非暂态有形计算机可读介质中的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁储存器以及光储存器。

Claims (18)

1.一种用于车辆的无线电力传输系统，其包括：
初级侧网络(12)，所述初级侧网络(12)包括发送线圈(34)和多个初级磁芯(200)，其中，所述发送线圈耦合至所述多个初级磁芯，并且所述发送线圈被配置为从电源(20)接收电力；
次级侧网络(14)，所述次级侧网络(14)包括接收线圈(36)和多个次级磁芯(202)，其中，所述接收线圈耦合至所述多个次级磁芯，并且所述次级侧网络被配置为通过所述发送线圈和所述接收线圈之间的感应耦合从所述初级侧网络接收电力；
多个检测线圈(40)，所述多个检测线圈(40)耦合至所述初级磁芯或所述次级磁芯中的至少一个，其中，所述多个检测线圈基于所述发送线圈和所述接收线圈之间的感应耦合输出至少一个电压信号；以及
充电监视控制器(150)，所述充电监视控制器(150)基于来自所述检测线圈的所述至少一个电压信号确定系统诊断状态，
其中，所述多个检测线圈中的每个检测线圈耦合至所述多个初级磁芯和/或所述多个次级磁芯中的不同磁芯，并且所述多个检测线圈沿着所耦合至的多个磁芯彼此间隔开。
2.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，所述检测线圈耦合到所述次级磁芯，并且围绕所述次级磁芯缠绕。
3.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，所述检测线圈耦合到所述初级磁芯，并且围绕所述初级磁芯缠绕。
4.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，所述检测线圈耦合到所述初级磁芯和所述次级磁芯，并且围绕所述初级磁芯和所述次级磁芯缠绕。
5.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，所述充电监视控制器存储预定的性能数据(256)，并且基于所述性能数据和来自所述检测线圈的所述电压信号确定所述发送线圈和所述接收线圈是否未对准，以作为所述系统诊断状态。
6.根据权利要求5所述的无线电力传输系统，其中，所述充电监视控制器通信地耦合至所述车辆中的控制模块，并且在所述充电监视控制器确定所述发送线圈和所述接收线圈未对准时向所述控制模块发送通知。
7.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，每个所述检测线圈位于指定的磁芯处并且围绕指定的磁芯缠绕，所述指定的磁芯来自于所述初级磁芯或所述次级磁芯中的所述至少一个。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的无线电力传输系统，其还包括：
系统电力控制器(152)，所述系统电力控制器(152)与所述初级侧网络被放置在一起，其中，所述系统电力控制器接收来自所述充电监视控制器(150)的所述系统诊断状态，并且基于该系统诊断状态控制供应到所述发送线圈的电力。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的无线电力传输系统，其中：
所述充电监视控制器(150)存储预定的性能数据(256)，所述性能数据将多个系统诊断状态与针对一个或更多个检测线圈(40)的、预期的感应电压值相关联；以及
所述充电监视控制器基于来自所述检测线圈的所述电压信号和所述性能数据中提供的所述预期的感应电压值，从所述性能数据中提供的系统诊断状态当中确定当前系统诊断状态。
10.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中：
所述多个检测线圈(40)包括第一组检测线圈和第二组检测线圈，所述第一组检测线圈耦合到所述初级磁芯(200)并且围绕所述初级磁芯(200)缠绕，所述第二组检测线圈耦合到所述次级磁芯(202)并且围绕所述次级磁芯(202)缠绕；
所述第一组检测线圈将第一组电压信号发送到所述充电监视控制器(150)，并且所述第二组检测线圈将第二组电压信号发送到所述充电监视控制器(150)；以及
所述充电监视控制器基于分别来自所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈的所述第一组电压信号和所述第二组电压信号来确定所述系统诊断状态。
11.一种用于对位于车辆中的电池进行充电的无线电力传输系统，所述无线电力传输系统包括：
多个磁芯(202)；
接收线圈(36)，所述接收线圈(36)耦合至所述磁芯，其中所述磁芯和所述接收线圈沿着所述车辆的下侧布置，并且所述接收线圈从位于所述车辆外部的发送线圈(34)接收电力；
多个检测线圈(40)，所述多个检测线圈(40)围绕所述磁芯缠绕，其中，所述检测线圈响应于所述接收线圈从所述发送线圈接收电力而输出指示在相应的检测线圈处的感应电压的电压信号；以及
充电监视控制器(150)，所述充电监视控制器(150)电耦合至所述检测线圈并且存储预定的性能数据(256)，其中，所述充电监视控制器基于所述性能数据和来自所述检测线圈的所述电压信号确定系统诊断状态，
其中，所述多个检测线圈中的每个检测线圈耦合至所述多个磁芯中的不同磁芯，并且所述多个检测线圈沿着所述多个磁芯彼此间隔开。
12.根据权利要求11所述的无线电力传输系统，其中，当所述检测线圈处的感应电压不对称时，所述充电监视控制器(150)确定所述接收线圈与所述发送线圈未对准，以作为所述系统诊断状态。
13.根据权利要求11所述的无线电力传输系统，其中，所述性能数据(256)将多个系统诊断状态与针对一个或更多个所述检测线圈的、预期的感应电压值相关联，并且所述预期的感应电压值指示针对相应的系统诊断状态的、在一个或更多个所述检测线圈处的感应电压的量。
14.根据权利要求11所述的无线电力传输系统，其中，至少一个检测线圈位于每个所述磁芯处。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的无线电力传输系统，其还包括：
系统电力控制器(152)，所述系统电力控制器(152)能操作为与所述充电监视控制器(150)通信，以接收来自所述充电监视控制器的所述系统诊断状态，其中，所述系统电力控制器基于该系统诊断状态控制供应至所述发送线圈的电力。
16.一种监视用于车辆(18)的无线电力传输系统(10)的操作状况的方法，所述无线电力传输系统包括初级侧的发送线圈(34)和多个初级磁芯(200)以及次级侧的接收线圈(36)和多个次级磁芯(202)，所述发送线圈经由感应耦合向所述接收线圈供应电力，所述方法包括：
通过多个检测线圈(40)检测在所述无线电力传输系统的多个预定义位置处的感应电压，其中每个检测线圈检测相应的预定义位置处的感应电压；
通过所述检测线圈向充电监视控制器(150)输出指示所述感应电压的电压信号；
通过所述充电监视控制器确定指示来自位于所述预定义位置处的所述检测线圈的所述电压信号的电压值；以及
基于在所述预定义位置处检测的所述电压值和由所述充电监视控制器存储的预定的性能数据(256)，通过所述充电监视控制器从所述无线电力传输系统的多个系统诊断状态当中识别至少一个系统诊断状态，其中，所述预定的性能数据将会在所述多个预定义位置处检测到的、多个预期的电压值与一个或更多个系统诊断状态相关联地存储，
其中，所述多个检测线圈中的每个检测线圈耦合至所述多个初级磁芯和/或所述多个次级磁芯中的不同磁芯，并且所述多个检测线圈沿着所耦合至的多个磁芯彼此间隔开。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个系统诊断状态中的至少一个指示所述发送线圈和所述接收线圈未对准。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其还包括：
基于通过所述充电监视控制器识别的至少一个系统诊断状态来控制供应至所述发送线圈的电力。
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