CN110271437A - 电气化车辆的无线充电系统和充电方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“电气化车辆的无线充电系统和充电方法”。一种示例性充电系统包括充电器等部件，当所述充电器抵靠电气化车辆的表面设置时，所述充电器将能量无线地传送到所述电气化车辆。所述能量用于对所述电气化车辆的牵引电池充电。一种示例性充电方法包括将能量从充电器无线地传送到电气化车辆等步骤以对所述电气化车辆的牵引电池充电。在所述传送期间，所述充电器抵靠所述电气化车辆的表面设置。

Description

电气化车辆的无线充电系统和充电方法

技术领域

本公开总体上涉及对电气化车辆的牵引电池充电。更具体地，本公开涉及在不需要在限定的充电端口内接收插入式充电器的情况下充电。

背景技术

电气化车辆与传统机动车辆不同，因为电气化车辆是使用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性地驱动。电机可以代替内燃发动机来驱动电气化车辆，或者是对内燃发动机的补充。示例电气化车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动车辆(BEV)。

牵引电池是相对高电压的电池，其选择性地为电气化车辆的电机和其他电气负载供电。牵引电池可包括电池阵列，其各自包括存储能量的多个互连电池单元。一些电气化车辆，诸如PHEV，可从外部电源对牵引电池充电。

许多电气化车辆经由插入式充电器对牵引电池充电，插入式充电器插入电气化车辆的限定的充电端口中。限定的充电端口可能影响车辆的空气动力学且可能需要门和其他机构。雨雪也可能在限定的充电端口中积聚。

发明内容

根据本公开的一个示例性实施例的一种充电系统包括充电器等部件，当所述充电器抵靠电气化车辆的表面设置时，所述充电器将能量无线地传送到所述电气化车辆。所述能量用于对所述电气化车辆的牵引电池充电。

在前述充电系统的又一个非限制性实施例中，磁体将所述充电器固定到所述电气化车辆的所述表面以抵靠所述表面设置所述充电器。

在前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例中，所述磁体是电磁体。

在前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例中，所述磁体是永磁体。

在前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例中，所述磁体是磁环。

前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例包括在所述磁体上的聚合物基涂层，当所述充电器抵靠所述表面设置时，所述聚合物基涂层阻止所述磁体直接接触所述表面。

前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例包括所述充电器的射频发射器，所述射频发射器被激活以从所述充电器无线地发射能量以供所述电气化车辆接收。

前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例包括所述电气化车辆的车身面板总成，所述车身面板总成包括所述表面。接收器集成在所述车身面板总成内。所述接收器接收从所述充电器传送的所述能量。

在前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例中，所述接收器是射频天线。

在前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例中，所述射频天线阵列是图案化至绝缘层上的平版印刷。

前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例包括所述电气化车辆的车身面板总成，所述车身面板总成包括所述表面。接收器相对于所述充电器设置在所述车身面板总成的车身面板后面。所述接收器接收从所述充电器传送的所述能量。

前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例包括所述电气化车辆的所述表面。当所述充电器抵靠所述表面设置时，所述充电器的任何部分都未接收在所述电气化车辆的开口内，并且所述电气化车辆的任何部分都未接收在所述充电器的开口内。

前述充电系统中的任一个的又一个非限制性实施例包括所述电气化车辆的所述表面。当所述充电器在第一位置中抵靠所述表面设置时，所述充电器可将能量无线地传送到所述电气化车辆，并且当所述充电器在第二位置中抵靠所述表面设置时，所述充电器可将能量无线地传送到所述电气化车辆。在所述第一位置中的所述充电器与在所述第二位置中的所述充电器间隔开一定距离。

根据本公开另一个示例性实施例的一种充电方法包括将能量从充电器无线地传送到电气化车辆等步骤以对所述电气化车辆的牵引电池充电。在传送期间，所述充电器抵靠所述电气化车辆的表面设置。

前述方法的又一个非限制性实施例包括在传送期间，将所述充电器磁性附接到所述表面。

前述方法中的任一个的又一个非限制性实施例包括使用聚合物基涂层在所述充电器固定到所述表面时阻止所述充电器的磁体直接接触所述表面。

在前述方法中的任一个的又一个非限制性实施例中，在传送期间，所述充电器的任何部分都未接收在所述电气化车辆的开口内，并且所述电气化车辆的任何部分都未接收在所述充电器的开口内。

前述方法中的任一个的又一个非限制性实施例包括在传送期间从所述充电器的射频发射器发射能量，以供所述电气化车辆接收。

前述方法中的任一个的又一个非限制性实施例包括使用集成在所述电气化车辆的车身面板总成内的天线接收从所述充电器无线传送的能量。

在前述方法中的任一个的又一个非限制性实施例中，所述充电器被配置成当所述充电器在第一位置中抵靠所述表面设置时将能量无线地传送到所述电气化车辆，并且所述充电器被配置成当所述充电器在第二位置中抵靠所述表面设置时将能量无线地传送到所述电气化车辆。在所述第一位置中的所述充电器与在所述第二位置中的所述充电器间隔开一定距离。

前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、实例和替代方案，包括它们的各个方面或相应的每个特征中的任一个，可以独立地或以任何组合方式进行。与一个实施例结合所描述的特征适用于所有实施例，除非这样的特征是矛盾的。

附图说明

根据具体实施方式，所公开的实例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。可以如下简短地描述随附于具体实施方式的附图：

图1示出了用于电气化车辆的动力传动系统的示意图。

图2示出了充电器和具有图1的动力传动系统的电气化车辆的侧视图。

图3示出了图2的充电器的特写透视图。

图4示出了固定到图2的电气化车辆的表面的图3的充电器的侧视图，其中所述表面是由电气化车辆的车身面板总成提供的。

图5示出了图4中区域5的特写截面视图。

图6示出了提供了图4的表面的电气化车辆的车身面板总成的侧视图，其中放大了选定部分。

图7示出了使用具有图3的充电器的充电系统的示例充电方法的流程。

具体实施方式

本公开涉及利用充电器对电气化车辆充电，所述充电器不需要在电气化车辆内的限定的充电端口。相反地，充电器可抵靠车辆的表面定位，并且随后将能量从充电器无线地传送到车辆内的接收器。

图1示意性地示出了用于电气化车辆的动力传动系统10。尽管被描绘成混合动力电气化车辆(HEV)，但应该理解的是，本文描述的概念不限于HEV且可以扩展到对其他电气化车辆，包括但不限于插电式混合动力电气化车辆(PHEV)、燃料电池车辆和电池电气化车辆(BEV)充电。

在所述实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的功率分流动力传动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22(即，第二电机)、发电机18和牵引电池24。在这个示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统生成扭矩以驱动电气化车辆的一组或多组车辆驱动轮28。

发动机14(其在这个示例中为内燃发动机)和发电机18可以通过动力传递单元30连接。在一个非限制性实施例中，动力传递单元30是行星齿轮组，所述行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36。当然，其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)可以用于将发动机14连接至发电机18。

发电机18可以由发动机14通过动力传递单元30驱动以将动能转换成电能。发电机18可以替代地用作马达以将电能转换成动能，从而将扭矩输出至连接至动力传递单元30的轴38。因为发电机18操作地连接至发动机14，所以发动机14的转速可以由发电机18控制。

动力传递单元30的环形齿轮32可以连接至轴40，轴40通过第二动力传递单元44连接至车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传递单元也可以是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传递到差速器48，以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括多个齿轮，所述多个齿轮使得可将扭矩传递到车辆驱动轮28。在这个示例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地联接到车桥50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

马达22(即，第二电机)还可以用于通过将扭矩输出至也连接至第二动力传递单元44的轴52来驱动车辆驱动轮28。在一个实施例中，马达22和发电机18配合作为再生制动系统的一部分，其中马达22和发电机18都可以用作马达来输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自将电力输出到牵引电池24。

牵引电池24是能够输出电力以操作马达22和发电机18的高电压电池。牵引电池24是牵引电池，这是因为牵引电池24可提供电力以推进车轮28。随着牵引电池24中的电荷水平耗尽，可以对牵引电池24进行再充电以增加电荷水平。

现在参考图2，示例性电气化车辆60结合了图1的动力传动系统10。充电系统可用于为动力传动系统10内的牵引电池24充电。在示例性非限制性实施例中，充电系统包括充电器64和车辆60的表面68。充电器64联接到电网电源70。

现在参考图3至图6，充电器64包括壳体72、无线功率发射器76、磁环80和保护涂层84等部件。

当充电器64抵靠表面68设置时，充电器64可将能量无线地传送到电气化车辆60。出于本公开的目的，抵靠设置表示充电器64的至少某个部分直接接触表面68。无线传送到电气化车辆的能量用于给牵引电池24充电。

在这个示例性非限制性实施例中，充电器64固定到电气化车辆60的表面68，以抵靠表面68设置充电器64。特别地，磁环80用于将充电器64固定到表面68。

磁环80可以是电磁体，其被激活以将充电器64固定到表面68，并且被停用以从表面68释放充电器64。磁环80可以替代地是永磁体。在其他示例中，充电器64以其他方式固定到表面68，诸如经由吸力式或真空式附接进行。此外，如果表面68替代地是面向上的表面，诸如发动机罩86的表面，则可以通过搁置在表面上并利用重力使充电器64相对地抵靠面向上的表面来将充电器64固定至表面。

当充电器64固定到表面68时，保护涂层84适配在表面68和磁环80之间。当充电器64固定在表面68附近时，保护涂层84保护表面68免于划伤或以其他方式损坏表面68。保护涂层84可以是聚合物基涂层。

电气化车辆60的表面68是车身面板总成90的表面。车身面板总成90可包括基底材料94和射频天线102的阵列98。基底材料94可以是黑色金属或金属合金，诸如金属板。可以将天线阵列98图案化至基底材料94上。可以使用层层交替的绝缘和图案化天线来形成多层电路。阵列98的射频天线102可以提供车身面板总成90的微电磁天线。

在示例性实施例中，阵列98是利用平版印刷技术提供的，所述平版印刷技术将阵列98图案化至基底材料94上。额外的电子器件可以根据需要直接图案化至所提供的电路上。在另一个示例性实施例中，利用溅镀到金属板基底材料上的铜在基底材料94上提供阵列98。

基底材料94可以用作接地基板，阵列98被放置在接地基板上。可以在阵列98上沉积绝缘层106。可以在绝缘层106和阵列98上施加一层漆料和透明涂层110。所述层110有助于隐藏阵列98，以使得车身面板总成90具有与车辆60的其他车身面板相同的外观。

在这个示例性实施例中，车身面板总成90提供了电气化车辆60的前驾驶员侧护板。在另一个示例中，表面68由车辆60内的另一个车身面板总成，诸如后围侧板112(图2)提供。表面68可以替代地或替换地由车辆60的其他表面(诸如前护板116的表面)提供。

当充电器64固定到表面68时，牵引电池24的充电可以由用户启动。替换地，充电程序可以自动启动。

当启动充电程序时，来自电网电源70的能量移动到充电器64。充电器64的发射器76将能量无线地传送到车辆60。

在示例性实施例中，能量经由射频脉冲无线传送，然而也可以利用其他近场通信方法。天线102阵列98接收从发射器76传播的射频脉冲。由阵列98接收的能量可以传递到电气化车辆的无线充电模块120。充电模块120可以将由天线102接收的能量转换成直流电力，所述直流电力随后被用于对牵引电池24充电。

充电器64可以对牵引电池24充电，其条件是天线102可以接收来自充电器64的发射器76的射频脉冲。当阵列98在名义上延伸越过车身面板总成90的整体时，充电器64可以固定到表面68的许多区域且仍被用于对充电电池24充电。也就是说，充电器64可以在第一位置118中固定到车身面板总成90的表面68，第一位置118在电气化车辆60的车轮28中的前部之一的前方。替换地，充电器64可以车辆28中的前部之一的后方的第二位置126中固定到车身面板总成90的表面68。在这两个位置中，阵列98可以接收来自充电器64的射频脉冲，这是因为阵列98在车身面板总成90内延伸到这两个位置。

因为牵引电池24可以经由抵靠表面68设置的充电器64进行充电，所以不需要在车辆60内的限定的充电端口以对牵引电池24充电。限定的充电端口通常包括接收插入式充电器的部分的开口，这是因为插入式充电器在充电期间被插入至限定的充电端口中。替换地，插入式充电器中的开口接收限定的充电端口的部分。当插入式充电器的部分被接收在充电端口的开口内时，或反之亦然，插入式充电器的电触头直接接触充电端口的电触头。电触头之间的直接接触提供了用于将能量传导到牵引电池的直接的非无线路径。

与这种插入式充电器相比，示例性实施例的充电器64可以用于在充电器64的任何部分都未接收在电气化车辆60的开口内且电气化车辆60的任何部分都未接收在充电器64的开口内时对牵引电池24进行无线充电。

充电系统使用的示例性方法150包括将充电器直接固定到电气化车辆的表面的步骤160。接下来，在步骤170，将能量从充电器无线传送到电气化车辆。在步骤180，从充电器接收的能量用于给电气化车辆的牵引电池充电。

所公开的示例的特征包括充电系统，当充电器邻近电气化车辆的表面时，充电系统可以对牵引电池充电。可以在不需要车辆内的限定的充电端口的情况下进行充电程序，该充电端口可能在美学上是令人不悦的且提供了用于使水进入车辆内部的导管。

前面的描述是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例作出的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见，所述变化和修改不一定脱离本公开的本质。因此，对本公开的法律保护范围只能通过研究以下权利要求书来确定。

根据本发明，提供了一种充电系统，其具有：充电器，当所述充电器抵靠电气化车辆的表面设置时，所述充电器将能量无线地传送到所述电气化车辆，所述能量用于对所述电气化车辆的牵引电池充电。

根据一个实施例，磁体将所述充电器固定到所述电气化车辆的所述表面以抵靠所述表面设置所述充电。

根据一个实施例，所述磁体是电磁体。

根据一个实施例，所述磁体是永磁体。

根据一个实施例，所述磁体是磁环。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于在所述磁体上的聚合物基涂层，当所述充电器抵靠所述表面设置时，所述聚合物基涂层阻止所述磁体直接接触所述表面。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于所述充电器的射频发射器，所述射频发射器被激活以从所述充电器无线地发射能量以供所述电气化车辆接收。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于所述电气化车辆的车身面板总成，所述车身面板总成包括所述表面，其中集成在所述车身面板总成内的接收器接收从所述充电器传送的所述能量。

根据一个实施例，所述接收器包括射频天线阵列。

根据一个实施例，所述射频天线阵列是图案化至绝缘层上的平版印刷。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于所述电气化车辆的车身面板总成，所述车身面板总成包括所述表面，其中相对于所述充电器设置在所述车身面板总成的车身面板后面的接收器接收从所述充电器传送的所述能量。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于所述电气化车辆的所述表面，其中当所述充电器抵靠所述表面设置时，所述充电器的任何部分都未接收在所述电气化车辆的开口内，并且所述电气化车辆的任何部分都未接收在所述充电器的开口内。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于所述电气化车辆的所述表面，其中当所述充电器在第一位置中抵靠所述表面设置时，所述充电器可将能量无线地传送到所述电气化车辆，并且当所述充电器在第二位置中抵靠所述表面设置时，所述充电器可将能量无线传送到所述电气化车辆，在所述第一位置中的所述充电器与在所述第二位置中的所述充电器间隔开一定距离。

根据本发明，提供了一种充电方法，其具有：将能量从充电器无线地传送到电气化车辆以对所述电气化车辆的牵引电池充电，在传送期间，所述充电器抵靠所述电气化车辆的表面设置。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于，在传送期间，将所述充电器磁性附接到所述表面。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于，使用聚合物基涂层在所述充电器固定到所述表面时阻止所述充电器的磁体直接接触所述表面。

根据一个实施例，在传送期间，所述充电器的任何部分都未接收在所述电气化车辆的开口内，并且所述电气化车辆的任何部分都未接收在所述充电器的开口内。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于，在传送期间从所述充电器的射频发射器发射能量，以供所述电气化车辆接收。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于，使用集成在所述电气化车辆的车身面板总成内的天线接收从所述充电器无线传送的能量。

根据一个实施例，所述充电器被配置成当所述充电器在第一位置中抵靠所述表面设置时将能量无线地传送到所述电气化车辆，并且所述充电器被配置成当所述充电器在第二位置中抵靠所述表面设置时将能量无线地传送到所述电气化车辆，在所述第一位置中的所述充电器与在所述第二位置中的所述充电器间隔开一定距离。

Claims (15)

1.一种充电系统，其包括：

充电器，当所述充电器抵靠电气化车辆的表面设置时，所述充电器将能量无线地传送到所述电气化车辆，所述能量用于对所述电气化车辆的牵引电池充电。

2.如权利要求1所述的充电系统，其还包括磁体，所述磁体将所述充电器固定到所述电气化车辆的所述表面以抵靠所述表面设置所述充电；并且可选地，其还包括在所述磁体上的聚合物基涂层，当所述充电器抵靠所述表面设置时，所述聚合物基涂层阻止所述磁体直接接触所述表面。

3.如权利要求2所述的充电系统，其中所述磁体是电磁体、永磁体或磁环中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的充电系统，其还包括所述充电器的射频发射器，所述射频发射器被激活以从所述充电器无线地发射能量以供所述电气化车辆接收。

5.如权利要求1所述的充电系统，其还包括所述电气化车辆的车身面板总成，所述车身面板总成包括所述表面，其中集成在所述车身面板总成内的接收器接收从所述充电器传送的所述能量，其中所述接收器包括射频天线阵列。

6.如权利要求5所述的充电系统，其中所述射频天线阵列是图案化至绝缘层上的平版印刷。

7.如权利要求1所述的充电系统，其还包括所述电气化车辆的车身面板总成，所述车身面板总成包括所述表面，其中相对于所述充电器设置在所述车身面板总成的车身面板后面的接收器接收从所述充电器传送的所述能量。

8.如权利要求1所述的充电系统，其还包括所述电气化车辆的所述表面，其中当所述充电器抵靠所述表面设置时，所述充电器的任何部分都未接收在所述电气化车辆的开口内，并且所述电气化车辆的任何部分都未接收在所述充电器的开口内。

9.如权利要求1所述的充电系统，其还包括所述电气化车辆的所述表面，其中当所述充电器在第一位置中抵靠所述表面设置时，所述充电器可将能量无线地传送到所述电气化车辆，并且当所述充电器在第二位置中抵靠所述表面设置时，所述充电器可将能量无线传送到所述电气化车辆，在所述第一位置中的所述充电器与在所述第二位置中的所述充电器间隔开一定距离。

10.一种充电方法，其包括：

将能量从充电器无线地传送到电气化车辆以对所述电气化车辆的牵引电池充电，在所述传送期间，所述充电器抵靠所述电气化车辆的表面设置。

11.如权利要求10所述的充电方法，其还包括在所述传送期间，将所述充电器磁性附接到所述表面；并且可选地，其还包括使用聚合物基涂层在所述充电器固定到所述表面时阻止所述充电器的磁体直接接触所述表面。

12.如权利要求10所述的充电方法，其中在所述传送期间，所述充电器的任何部分都未接收在所述电气化车辆的开口内，并且所述电气化车辆的任何部分都未接收在所述充电器的开口内。

13.如权利要求10所述的充电方法，其还包括在所述传送期间，从所述充电器的射频发射器发射能量，以供所述电气化车辆接收。

14.如权利要求10所述的充电方法，其还包括使用集成在所述电气化车辆的车身面板总成内的天线接收从所述充电器无线传送的能量。

15.如权利要求10所述的充电方法，其中所述充电器被配置成当所述充电器在第一位置中抵靠所述表面设置时将能量无线地传送到所述电气化车辆，并且所述充电器被配置成当所述充电器在第二位置中抵靠所述表面设置时将能量无线地传送到所述电气化车辆，在所述第一位置中的所述充电器与在所述第二位置中的所述充电器间隔开一定距离。