TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 21. Dezember 2018 eingereichten US-Vorläufigen Anmeldung Nr. 62/784,204 , deren Offenbarung durch Bezugnahme auf diese Referenz in ihrer Gesamtheit berücksichtigt wird.This application claims the benefit of those filed on December 21, 2018 U.S. Provisional Application No. 62 / 784,204 the disclosure of which is incorporated in its entirety by reference to this reference.
TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART
Die hierin offenbarten Aspekte beziehen sich im Allgemeinen auf ein drahtloses Energieabstimmungsnetz. Insbesondere können sich die hierin offenbarten Aspekte auf ein drahtloses Energieabstimmungsnetzwerk beziehen, das in Verbindung mit dem Laden eines Fahrzeugs verwendet wird. Diese und weitere Aspekte werden im Folgenden näher erläutert.The aspects disclosed herein generally relate to a wireless energy voting network. In particular, the aspects disclosed herein may relate to a wireless energy matching network used in connection with charging a vehicle. These and other aspects are explained in more detail below.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Das US-Patent Nr. 8,957,549 von Kesler et al. bietet einen mobilen drahtlosen Empfänger zur Verwendung mit einem ersten elektromagnetischen Resonator, der mit einer Energieversorgung gekoppelt ist. Eine Last, die einem elektrisch angetriebenen System zugeordnet ist, das im Inneren eines Fahrzeugs angeordnet ist, und ein zweiter elektromagnetischer Resonator, der konfiguriert ist, um mit der Last gekoppelt zu werden und relativ zum ersten elektromagnetischen Resonator beweglich zu sein. Der zweite elektromagnetische Resonator ist konfiguriert, um drahtlos mit dem ersten elektromagnetischen Resonator gekoppelt zu werden, um dem zweiten elektromagnetischen Resonator aus dem ersten elektromagnetischen Resonator resonante, nicht strahlende drahtlose Energie zur Verfügung zu stellen. Der zweite elektromagnetische Resonator ist konfiguriert, um während des Systembetriebs abstimmbar zu sein, um mindestens einer der dem zweiten elektromagnetischen Resonator zugeführten Energie abzustimmen und der an die Last abgegebene Energie abzustimmen.The U.S. Patent No. 8,957,549 by Kesler et al. offers a mobile wireless receiver for use with a first electromagnetic resonator coupled to a power supply. A load associated with an electrically powered system located inside a vehicle and a second electromagnetic resonator configured to be coupled to the load and movable relative to the first electromagnetic resonator. The second electromagnetic resonator is configured to be wirelessly coupled to the first electromagnetic resonator to provide resonant non-radiative wireless energy to the second electromagnetic resonator from the first electromagnetic resonator. The second electromagnetic resonator is configured to be tunable during system operation, to tune at least one of the energy delivered to the second electromagnetic resonator, and to tune the energy delivered to the load.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
In mindestens einer Ausführungsform ist ein System zum Laden eines Fahrzeugs vorgesehen. Das System beinhaltet eine Energieerzeugungsvorrichtung und eine oder mehrere Steuerungen. Die Energieerzeugungsvorrichtung ist konfiguriert, um während eines Fahrzeugladevorgangs ein erstes Energiesignal zu erzeugen, das einer angeforderten Spannungsmenge für eines von einem Fahrzeug und einem Basispad entspricht. Die eine oder die mehreren Steuerungen sind konfiguriert, um eine Anforderung zu empfangen, die die angeforderte Spannungsmenge anzeigt, die dem Fahrzeug während des Ladevorgangs zur Verfügung gestellt werden soll, und um die Energieerzeugungsvorrichtung zu steuern, um das erste Energiesignal basierend auf der Anforderung zu erzeugen. Die eine oder die mehreren Steuerungen sind ferner konfiguriert, um eine Resonanzfrequenz des ersten Energiesignals zu bestimmen und eine Kapazität eines Abstimmkondensator-Netzwerks basierend auf der bestimmten Resonanzfrequenz einzustellen, um eine Abstandsänderung zwischen einem Fahrzeugpad und dem Basisad während des Fahrzeugladevorgangs zu kompensieren.In at least one embodiment, a system for charging a vehicle is provided. The system includes a power generation device and one or more controls. The energy generating device is configured to generate a first energy signal during a vehicle charging process that corresponds to a requested amount of voltage for one of a vehicle and a base pad. The one or more controllers are configured to receive a request indicating the amount of voltage requested to be provided to the vehicle during charging and to control the power generation device to generate the first energy signal based on the request . The one or more controllers are further configured to determine a resonance frequency of the first energy signal and adjust a capacitance of a tuning capacitor network based on the determined resonance frequency to compensate for a change in distance between a vehicle pad and the base wheel during the vehicle charging process.
In mindestens einer weiteren Ausführungsform ist ein System zum Laden eines Fahrzeugs vorgesehen. Das System beinhaltet ein Fahrzeugpad, ein Basispad, eine Wandboxeinheit und einen oder mehrere Steuerungen. Das Fahrzeugpad ist an einem Fahrzeug positioniert. Das Basispad ist unterhalb des Fahrzeugpads positioniert, um während eines Fahrzeugladevorgangs ein Spannungssignal an das Fahrzeugpad induktiv zu übertragen. Die Wandboxeinheit ist in einem Gebäude positioniert, um den Ladevorgang zwischen dem Fahrzeugpad und dem Basispad zu erleichtern. Die Wandboxeinheit beinhaltet eine Energieerzeugungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein erstes Energiesignal zu erzeugen, das einer angeforderten Spannungsmenge entspricht, die von dem Basispad verwendet wird, um das Spannungssignal induktiv an das Fahrzeugpad zu übertragen. Die eine oder die mehreren Steuerungen sind konfiguriert, um eine Anforderung des Fahrzeugs zu empfangen, die die angeforderte Spannungsmenge anzeigt, die dem Fahrzeug während des Ladevorgangs zur Verfügung gestellt werden soll, und um die Energieerzeugungsvorrichtung zu steuern, um das erste Energiesignal basierend auf der Anforderung zu erzeugen. Die eine oder die mehreren Steuerungen sind ferner konfiguriert, um eine Resonanzfrequenz des ersten Energiesignals zu bestimmen und eine Kapazität eines Abstimmkondensator-Netzwerks basierend auf der bestimmten Resonanzfrequenz einzustellen, um eine Abweichung zwischen dem Basispad und dem Fahrzeugpad während des Fahrzeugladevorgangs zu kompensieren.In at least one further embodiment, a system for charging a vehicle is provided. The system includes a vehicle pad, a base pad, a wall box unit and one or more controls. The vehicle pad is positioned on a vehicle. The base pad is positioned below the vehicle pad in order to inductively transmit a voltage signal to the vehicle pad during a vehicle charging process. The wall box unit is positioned in a building to facilitate the charging process between the vehicle pad and the base pad. The wall box unit includes an energy generating device configured to generate a first energy signal that corresponds to a requested amount of voltage used by the base pad to inductively transmit the voltage signal to the vehicle pad. The one or more controllers are configured to receive a request from the vehicle indicating the requested amount of voltage to be provided to the vehicle during charging and to control the power generation device to the first energy signal based on the request to create. The one or more controllers are further configured to determine a resonance frequency of the first energy signal and adjust a capacitance of a tuning capacitor network based on the determined resonance frequency to compensate for a deviation between the base pad and the vehicle pad during the vehicle charging process.
In mindestens einer weiteren Ausführungsform ist ein Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet das Erzeugen eines ersten Energiesignals über eine Energieerzeugungsvorrichtung, das einer angeforderten Spannungsmenge für eines von einem Fahrzeug und einem Basispad während eines Fahrzeugladevorgangs entspricht, und das Empfangen einer Anforderung des Fahrzeugs, die die angeforderte Spannungsgröße anzeigt, die dem Fahrzeug während des Fahrzeugladevorgangs zur Verfügung gestellt werden soll. Das Verfahren beinhaltet ferner das Steuern der Energieerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen des ersten Energiesignals basierend auf der Anforderung und das Bestimmen einer Resonanzfrequenz des ersten Energiesignals. Das Verfahren beinhaltet ferner das Einstellen einer Kapazität eines Abstimmkondensator-Netzwerks basierend auf der bestimmten Resonanzfrequenz, um eine Abstandsänderung zwischen dem Fahrzeug und dem Basispad während des Fahrzeugladevorgangs auszugleichen.In at least one further embodiment, a method for charging a vehicle is provided. The method includes generating a first energy signal via an energy generating device that corresponds to a requested amount of voltage for one of a vehicle and a base pad during a vehicle charge, and receiving a request from the vehicle that indicates the requested amount of voltage that the vehicle receives during the vehicle charge Should be made available. The method further includes controlling the energy generating device to generate the first energy signal based on the request and determining one Resonance frequency of the first energy signal. The method further includes adjusting a capacitance of a tuning capacitor network based on the determined resonance frequency to compensate for a change in distance between the vehicle and the base pad during the vehicle charging process.
FigurenlisteFigure list
Auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird in den beigefügten Ansprüchen besonders hingewiesen. Andere Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen werden jedoch deutlicher sichtbar und lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen verstehen:
- 1 ein Beispiel für ein System, das ein drahtloses Abstimmnetzwerk gemäß einer Ausführungsform zur Verfügung stellt und implementiert;
- 2 entspricht einem Beispiel für eine Darstellung einer Gleichstrom-(DC)-Vorspannungscharakteristik in Verbindung mit mindestens einem Teil des drahtlosen Abstimmnetzwerks gemäß einer Ausführungsform;
- Die 3A - 3B zeigen eine detailliertere Ansicht einer Wandboxeinheit 16 gemäß einer Ausführungsform.
- 4 stellt im Allgemeinen eine detailliertere Implementierung eines Abstimmkondensator-Netzwerks gemäß einer Ausführungsform dar; und
- 5 stellt im Allgemeinen ein Beispiel für ein Verfahren zum Ausführen eines variablen drahtlosen Abstimmungsnetzwerks gemäß einer Ausführungsform dar.
The embodiments of the present disclosure are particularly pointed out in the appended claims. However, other features of the various embodiments will become more apparent and can best be understood from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings: - 1 an example of a system that provides and implements a wireless voting network according to an embodiment;
- 2nd corresponds to an example of a representation of a direct current (DC) bias characteristic in connection with at least a part of the wireless tuning network according to an embodiment;
- The 3A - 3B show a more detailed view of a wall box unit 16 according to one embodiment.
- 4th generally illustrates a more detailed implementation of a tuning capacitor network according to one embodiment; and
- 5 FIG. 10 generally illustrates an example of a method for performing a variable wireless voting network, according to one embodiment.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Wie benötigt werden hierin detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur exemplarisch für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert werden, um Details zu bestimmten Komponenten anzuzeigen. Spezifische strukturelle und funktionale Details, die hier offenbart werden, sind daher nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage einen Fachmann z lehren, die vorliegende Erfindung unterschiedlich zu nutzen.As needed, detailed embodiments of the present invention are disclosed herein; however, it is to be understood that the disclosed embodiments are only exemplary of the invention, which can be embodied in various and alternative forms. The figures are not necessarily to scale; some features can be exaggerated or minimized to show details about certain components. Specific structural and functional details disclosed here are therefore not to be interpreted as restrictive, but merely as a representative basis teach a person skilled in the art to use the present invention differently.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sehen im Allgemeinen eine Vielzahl von Schaltungen oder anderen elektrischen Vorrichtungen vor. Alle Verweise auf die Schaltungen und andere elektrische Vorrichtungen und die von ihnen bereitgestellte Funktionalität sind nicht darauf beschränkt, nur das zu umfassen, was hierin veranschaulicht und beschrieben wird. Während den verschiedenen Schaltungen oder anderen offenbarten elektrischen Vorrichtungen bestimmte Kennzeichnungen zugeordnet werden können, sind diese Kennzeichnungen nicht dazu bestimmt, den Funktionsumfang der Schaltungen und der anderen elektrischen Vorrichtungen einzuschränken. Diese Schaltungen und andere elektrische Vorrichtungen können je nach der gewünschten Art der elektrischen Ausführung miteinander kombiniert und/oder getrennt werden. Es wird anerkannt, dass jede hierin offenbarte Schaltung oder andere elektrische Vorrichtung eine beliebige Anzahl von Mikrocontrollern, eine Grafikprozessoreinheit (GPU), integrierte Schaltungen, Speichervorrichtungen (z.B. FLASH, Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), elektrisch programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM), elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM) oder andere geeignete Varianten davon) und Software enthalten kann, die miteinander zusammenarbeiten, um die hierin offenbarten Vorgänge durchzuführen. Darüber hinaus kann jede oder mehrere der elektrischen Vorrichtungen konfiguriert sein, um ein Computerprogramm auszuführen, das in einem nicht vorübergehenden, computerlesbaren Medium verkörpert ist, das programmiert ist, um eine beliebige Anzahl von Funktionen auszuführen, wie hierin und/oder in den Abbildungen offenbart.The embodiments of the present disclosure generally provide a variety of circuits or other electrical devices. All references to the circuits and other electrical devices and the functionality they provide are not limited to include only what is illustrated and described herein. While certain labels may be assigned to the various circuits or other disclosed electrical devices, these labels are not intended to limit the functionality of the circuits and other electrical devices. These circuits and other electrical devices can be combined and / or separated depending on the type of electrical design desired. It is recognized that any circuit or other electrical device disclosed herein includes any number of microcontrollers, a graphics processor unit (GPU), integrated circuits, memory devices (e.g., FLASH, random access memory (RAM), read only memory (ROM), electrically programmable only Read-only memory (EPROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) or other suitable variants thereof) and software that may cooperate with one another to perform the operations disclosed herein. Additionally, each or more of the electrical devices may be configured to execute a computer program embodied in a non-transitory computer readable medium that is programmed to perform any number of functions, as disclosed herein and / or in the figures.
Abstimm-Systeme für drahtlose Ladegeräte können in der Technik bekannt sein. Diese Systeme beinhalten im Allgemeinen ein Fahrzeugpad, das auf einem Fahrzeug positioniert ist, das über einem Basispad platziert werden soll, das auf einem Grund (oder Boden) positioniert ist. Im Allgemeinen können das Fahrzeugpad und das Basispad magnetisch (oder induktiv) gekoppelt sein, so dass das Basispad Energie auf das Fahrzeugpad überträgt. Das Fahrzeugpad überträgt die Energie vom Basispad auf das Fahrzeug, um eine oder mehrere Batterien im Fahrzeug zu laden. Im Allgemeinen muss das Fahrzeugpad innerhalb eines bestimmten Toleranzfeldes in Bezug auf das Basispads positioniert werden, um eine ausreichende induktive Kopplung zwischen dem Fahrzeugpad und dem Basispad zu gewährleisten. Die induktive Kopplung zwischen dem Fahrzeugpad und dem Basispad ändert sich basierend auf unterschiedlichen Ausrichtungspositionen zwischen dem Fahrzeugpad und dem Basispad während des Ladevorgangs. Die induktive Kopplung kann sich auch aufgrund der relativen Höhe des Fahrzeugs gegenüber dem am Boden befindlichen Basispad ändern; die relative Höhe kann sich beispielsweise aufgrund einer im Fahrzeug verwendeten Aufhängung mit variabler Höhe ändern. Die Effizienz der Energieübertragung zwischen dem Fahrzeugpad und dem Basispad kann auf einer Abstimmung des drahtlosen Energieübertragungssystems basieren. Im Allgemeinen kann bei Verwendung eines festen Abstimmkondensators der Wirkungsgrad durch die Ausrichtung zwischen Fahrzeugpad und Basispad erheblich beeinträchtigt werden. Für eine gute Ausrichtung und feste Abstimmung kann der Wirkungsgrad 92% oder höher sein, aber für andere Ausrichtungspositionen kann der Wirkungsgrad beispielsweise unter 85% und 92% fallen. Mit dem festen Abstimmungskondensator ist das System möglicherweise nicht in der Lage, die Auswirkungen verschiedener Fahrzeugausrichtungspositionen zu kompensieren oder die Abstimmung anzupassen. Ein variabler Abstimmungskondensator, wie er jetzt hierin offenbart wird, kann verwendet werden, um den Wirkungsgrad unter allen Bedingungen, die eine signifikante Verbesserung der Energieübertragung bewirken können, auf beispielsweise mehr als 90% zu verbessern.Tuning systems for wireless chargers can be known in the art. These systems generally include a vehicle pad positioned on a vehicle to be placed over a base pad positioned on a ground (or floor). In general, the vehicle pad and the base pad can be magnetically (or inductively) coupled so that the base pad transfers energy to the vehicle pad. The vehicle pad transfers the energy from the base pad to the vehicle to charge one or more batteries in the vehicle. In general, the vehicle pad must be positioned within a certain tolerance range with respect to the base pad in order to ensure sufficient inductive coupling between the vehicle pad and the base pad. The inductive coupling between the vehicle pad and the base pad changes based on different alignment positions between the vehicle pad and the base pad during the charging process. The inductive coupling can also change due to the relative height of the vehicle compared to the base pad on the ground; the relative height may change, for example, due to a variable height suspension used in the vehicle. The efficiency of the energy transfer between the vehicle pad and the base pad can be based on tuning the wireless energy transmission system. In general, when using a fixed tuning capacitor, the efficiency can be significantly affected by the alignment between the vehicle pad and the base pad. The efficiency can be 92% or higher for good alignment and tight tuning, but for other alignment positions the efficiency can drop below 85% and 92%, for example. With the fixed tuning capacitor, the system may not be able to compensate for the effects of different vehicle alignment positions or adjust the tuning. A variable tuning capacitor, as now disclosed herein, can be used to improve efficiency to, for example, greater than 90% under all conditions that can cause a significant improvement in energy transfer.
Verschiedene Ansätze nach dem Stand der Technik können ein Anpassungsnetzwerk beinhalten, das Schaltkondensatoren verwendet, um die Abstimmung des Systems anzupassen. So schalten diese Systeme beispielsweise nur Kondensatoren zum Zwecke der Abstimmung ein und aus, was sehr teuer sein kann. Diese Systeme erfordern auch einen Hochfrequenzantrieb der geschalteten Kondensatoren und eine komplexe Elektronik, um Verluste im Schaltkondensatorennetz zu reduzieren.Various prior art approaches can include a matching network that uses switched capacitors to match the tuning of the system. For example, these systems only turn capacitors on and off for tuning purposes, which can be very expensive. These systems also require high frequency drive of the switched capacitors and complex electronics to reduce losses in the switched capacitor network.
Vor diesem Hintergrund bieten die hierin offenbarten Aspekte im Allgemeinen unter anderem eine verbesserte Effizienz der drahtlosen Energieübertragung, reduzierte Gesamtkosten der Elektronik zur Umsetzung der Technologie und die Möglichkeit, einen Abstimmpunkt des drahtlosen Energieübertragungssystems einzustellen.Against this background, the aspects disclosed herein generally offer, among other things, improved wireless energy transmission efficiency, reduced overall electronics implementation costs, and the ability to tune the wireless energy transmission system.
1 zeigt ein Beispiel für ein System 10, das ein drahtloses Abstimmungsnetzwerk 12 für ein Fahrzeug 14 gemäß einer Ausführungsform bereitstellt. Das System 10 beinhaltet im Allgemeinen eine Wandboxeinheit 16 (oder eine Energieerzeugungsvorrichtung), ein Grundpad (oder Basispad) 18, ein Fahrzeug- (oder Auto-) pad 20 und eine Fahrzeugsteuereinheit 22. Im Allgemeinen ist die Wandboxeinheit 16 konfiguriert, um einen Wechselstromeingang zu empfangen und dem Basispad 18 eine Wechselspannung zuzuführen. Die Wandboxeinheit 16 kann an einem Gebäude oder einer Wohnung montiert oder positioniert werden, um die AC-basierte Spannung an das Basispad 18 anzulegen. In einem weiteren Beispiel kann die Wandboxeinheit 16 als tragbare Einheit angeordnet werden, die an eine Steckdose des Gebäudes oder der Wohnung angeschlossen wird (nicht dargestellt), um die Wechselspannung an das Basispad 18 anzulegen. Das Basispad 18 kann induktiv mit dem Fahrzeugpad 20 gekoppelt werden und Energie (z.B. Wechselstrommagnetfeld) auf das Fahrzeugpad 20 übertragen, wenn das Fahrzeugpad 20 über dem Basispad 18 ausgerichtet ist. 1 shows an example of a system 10 which is a wireless voting network 12th for a vehicle 14 according to one embodiment. The system 10 generally includes a wall box unit 16 (or a power generation device), a base pad (or base pad) 18th , a vehicle (or car) pad 20 and a vehicle control unit 22 . Generally the wall box unit 16 configured to receive an AC input and the base pad 18th to supply an alternating voltage. The wall box unit 16 can be mounted or positioned on a building or apartment to apply the AC-based voltage to the base pad 18th to create. In another example, the wall box unit 16 can be arranged as a portable unit which is connected to a socket of the building or the apartment (not shown) to the AC voltage to the base pad 18th to create. The base pad 18th can be inductive with the vehicle pad 20 be coupled and energy (e.g. AC magnetic field) onto the vehicle pad 20 transferred when the vehicle pad 20 over the base pad 18th is aligned.
Das Fahrzeugpad 20 kann die übertragene Energie gleichrichten und die gleichgerichtete Energie an das Fahrzeugsteuergerät 22 übertragen. Das Fahrzeugsteuergerät 22 empfängt den AC-basierten Ausgang vom Fahrzeugpad 20 und erzeugt eine DC-basierte Spannung (z.B. 400V oder einen anderen geeigneten Wert). Das Fahrzeugsteuergerät 22 überträgt dann die DC-basierte Spannung auf eine oder mehrere Batterien 24 im Fahrzeug 14. Die Wandboxeinheit 16 kann eine Resonanzkomponentenschaltung 50 (z.B. Induktor(en), Kondensatoren) und einen oder mehrere Wechselrichter) beinhalten, die die Wechselstromenergie an eine oder mehrere Basisspulen 70 liefern, die innerhalb des Basispads 18 angeordnet sind. Dies wird im Zusammenhang mit den 3A - 3B näher erläutert. Die Resonanzkomponentenschaltung 50 kann ein Abstimmkondensator-Netzwerk 52 beinhalten, das mit der innerhalb des Basispads 18 angeordneten Basisspule 70 zusammenwirkt. Das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 interagiert mit dem Basispad 18, um dasselbe abzustimmen und ein drahtloses Laden zu ermöglichen.The vehicle pad 20 can rectify the transmitted energy and the rectified energy to the vehicle control unit 22 transfer. The vehicle control unit 22 receives the AC-based output from the vehicle pad 20 and generates a DC-based voltage (e.g. 400V or another suitable value). The vehicle control unit 22 then transfers the DC-based voltage to one or more batteries 24th in the vehicle 14 . The wall box unit 16 can be a resonance component circuit 50 (e.g. inductor (s), capacitors) and one or more inverters) that supply the AC power to one or more base coils 70 deliver that within the base pad 18th are arranged. This is related to the 3A - 3B explained in more detail. The resonance component circuit 50 can be a tuning capacitor network 52 include that with the inside of the base pad 18th arranged base coil 70 cooperates. The tuning capacitor network 52 interacts with the base pad 18th to coordinate the same and enable wireless charging.
Die Wandboxeinheit 16 beinhaltet im Allgemeinen eine Überwachungssteuerung 54, eine Hochspannungs(HV)steuerung 56 und ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 60. Das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 60 kann Teil der Überwachersteuerung 54 oder der Hochspannungssteuerung 56 sein. Im Allgemeinen können das Fahrzeug 14 und die Wandboxeinheit 16 in bidirektionaler Verbindung miteinander stehen. In einem Beispiel kann das Fahrzeug 14 die Menge an Wechselstrom, die dem Basispad 18 zugeführt werden soll, und die Zeitspanne, die benötigt wird, um diese Energie über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 60 bereitzustellen, angeben, während das Fahrzeug 14 einen Fahrzeugladevorgang durchläuft. Das Fahrzeug 14 und die Wandboxeinheit 16 können über einen Sender-Empfänger 63 drahtlos kommunizieren. Die Fahrzeugsteuereinheit 22 kann auch ein Kommunikationsnetzwerk 80 und einen Sender-Empfänger 82 zum Übermitteln dieser Informationen an die Wandboxeinheit 16 beinhalten.The wall box unit 16 generally includes monitoring control 54 , a high voltage (HV) controller 56 and a vehicle communication network 60 . The vehicle communication network 60 can be part of the controller control 54 or the high voltage control 56 be. In general, the vehicle 14 and the wall box unit 16 are in two-way communication with each other. In one example, the vehicle 14 the amount of alternating current that the base pad 18th and the amount of time it takes for this energy to be supplied over the vehicle communication network 60 to provide, specify while the vehicle 14 undergoes a vehicle charging process. The vehicle 14 and the wall box unit 16 can via a transceiver 63 communicate wirelessly. The vehicle control unit 22 can also be a communication network 80 and a transceiver 82 to transmit this information to the wall box unit 16 include.
Die Wandboxeinheit 16 beinhaltet weiterhin einen Filter 62, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC) 64. Der Filter 62 filtert das eingehende Wechselstromsignal und stellt das gefilterte Wechselstromsignal der PFC-Schaltung 64 zur Verfügung. Die PFC-Schaltung 64 kann einen Leistungsfaktor des gefilterten eingehenden Wechselstromsignals erhöhen, um ein erhöhtes eingehendes Wechselstromsignal zu erzeugen. Die PFC-Schaltung 64 richtet wiederum das erhöhte eingehende Wechselstromsignal in ein Gleichstromsignal gleich, das dann der Resonanzkomponentenschaltung 50 zugeführt wird. Der Wechselrichter der Resonanzkomponentenschaltung 50 wandelt das DC-Signal in einen AC-Ausgang (oder eine AC-Energie) um, der dann dem Basispad18 zugeführt wird.The wall box unit 16 also includes a filter 62 , a power factor correction circuit (PFC) 64 . The filter 62 filters the incoming AC signal and provides the filtered AC signal to the PFC circuit 64 to disposal. The PFC circuit 64 may increase a power factor of the filtered incoming AC signal to produce an increased incoming AC signal. The PFC circuit 64 in turn rectifies the increased incoming AC signal into a DC signal, which is then the resonant component circuit 50 fed becomes. The inverter of the resonance component circuit 50 converts the DC signal into an AC output (or AC energy), which is then fed to the base pad18.
Im Allgemeinen stellt die Resonanzkomponentenschaltung 50 die Wechselstromenergie mit einer Resonanzfrequenz zur Verfügung, die an das Basispad 18 abgegeben wird. Die Resonanzfrequenz der übertragenen Wechselstromenergie variiert basierend auf dem Gesamtlängen- (oder Höhenunterschied) zwischen dem Fahrzeugpad 20 und dem Basispad 18. Wenn beispielsweise ein Abstand zwischen dem Fahrzeugpad 20 und dem Basispad 18 unter einer vorgegebenen Länge (oder Entfernung) liegt, nimmt die Induktivität der Wechselstromenergie ab und es kann notwendig sein, die Kapazität zur Anpassung an die Abnahme der Induktivität zu erhöhen (z.B. ist die Resonanzfrequenz durch Fr=1/2*π*√(L * C) definiert). In dieser Situation können die zum Fahrzeug 14 gehörenden Bleche näher am Grundpad 20 positioniert werden, was dazu führen kann, dass die Induktivität der Basisspule 70 reduziert wird. Somit kann eine Gleichstromversorgung (nicht dargestellt) innerhalb der Wandboxeinheit 16 die Menge der dem Abstimmkondensator-Netzwerk 52 zugeführten Gleichspannung verringern, um die Kapazität der dem Basispad 18 zugeführten Wechselstromenergie zu erhöhen und dadurch die Resonanzfrequenz gleich zu halten. Ist der Abstand zwischen dem Basispad 18 und dem Fahrzeug 14 größer als die vorgegebene Länge), so verringert sich die Resonanzfrequenz der von der Wandboxeinheit 16 erzeugten Wechselstromenergie mit zunehmender Induktivität. Somit kann die Gleichstromversorgung dann die Menge der dem Abstimmkondensator-Netzwerk 52 zugeführten Gleichspannung erhöhen, um die Kapazität der der Basispad-Spule 90 zugeführten Wechselstromenergie zu verringern. Wie man sieht, ist das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 variabel, basierend auf der vom Gleichstromnetz gelieferten Gleichspannung. Eine beliebige Anzahl der Kondensatoren, die das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 bilden, kann als Keramikkondensatoren mit DC-Vorspannung ausgeführt werden. In diesem Fall kann die Kapazität derartiger Kondensatoren variabel sein und bildet eine Abstimmkapazität, um sicherzustellen, dass die von der Wandboxeinheit 16 bereitgestellte Wechselstromenergie während der Fahrzeugladung eine Resonanz zwischen dem Basispad 18 und dem Fahrzeugpad 20 erzeugt. Es wird anerkannt, dass eine oder mehrere Komponenten, wie in 1 dargestellt, die die Wandboxeinheit 16 (oder die Energieerzeugungsvorrichtung) bilden, separat in das Basispad 18 implementiert werden können. Daher ist zu erkennen, dass das Basispad 18 auch so definiert werden kann, dass es eine Energieerzeugungsvorrichtung umfasst.Generally, the resonant component circuitry 50 the AC power with a resonant frequency available to the base pad 18th is delivered. The resonant frequency of the AC power transmitted varies based on the total length (or height difference) between the vehicle pad 20 and the base pad 18th . For example, if there is a distance between the vehicle pad 20 and the base pad 18th is less than a given length (or distance), the inductance of the AC energy decreases and it may be necessary to increase the capacitance to adapt to the decrease in the inductance (e.g. the resonance frequency is given by Fr = 1/2 * π * √ * C) defined). In this situation, the vehicle can 14 belonging sheets closer to the base pad 20 positioned, which can lead to inductance of the base coil 70 is reduced. Thus, a DC power supply (not shown) can be inside the wall box unit 16 the amount of the tuning capacitor network 52 supplied DC voltage decrease to the capacity of the base pad 18th supplied AC power to increase and thereby keep the resonance frequency the same. Is the distance between the base pad 18th and the vehicle 14 greater than the specified length), the resonance frequency of the wall box unit is reduced 16 generated AC power with increasing inductance. Thus, the DC power supply can then be the amount of the tuning capacitor network 52 DC voltage supplied increase the capacity of the base pad coil 90 to reduce AC power input. As you can see is the tuning capacitor network 52 variable, based on the DC voltage supplied by the DC network. Any number of capacitors that make up the tuning capacitor network 52 form, can be designed as ceramic capacitors with DC bias. In this case the capacitance of such capacitors can be variable and forms a tuning capacitance to ensure that that of the wall box unit 16 provided AC power during vehicle charging resonates between the base pad 18th and the vehicle pad 20 generated. It is recognized that one or more components, as in 1 shown the wall box unit 16 (or the power generation device) separately into the base pad 18th can be implemented. It can therefore be seen that the base pad 18th can also be defined to include an energy generating device.
2 veranschaulicht im Allgemeinen ein Diagramm der Gleichspannung, die an einen Abstimmkondensator des Abstimmkondensator-Netzwerks 52 angelegt wird (z.B. siehe x-Achse) und die entsprechende Kapazität (siehe y-Achse) für das Abstimmkondensator-Netzwerk 52. Wie dargestellt, nimmt mit zunehmender Gleichspannung die Kapazität ab und umgekehrt. Als Beispiel veranschaulicht 2 im Allgemeinen, dass sich der Abstimmkondensator des Abstimmkondensator-Netzwerks 52 unter dem Vorhandensein oder dem Einfluss einer Gleichstromvorspannung von 20 bis 100 V von 700 nF auf 350 nF ändert. Wenn sich die Gleichspannung am Abstimmkondensator ändert (oder erhöht), sinkt die Kapazität des Abstimmkondensators. In einem Beispiel kann sich der Abstimmkondensator von 700nF auf 350nF ändern, wenn eine DC-vorspannung von 20 bis 100 Volt anliegt. 2nd generally illustrates a diagram of the DC voltage applied to a tuning capacitor of the tuning capacitor network 52 is created (e.g. see x-axis) and the corresponding capacitance (see y-axis) for the tuning capacitor network 52 . As shown, the capacitance decreases with increasing DC voltage and vice versa. Illustrated as an example 2nd in general, that the tuning capacitor of the tuning capacitor network 52 changes from 700 nF to 350 nF under the presence or influence of a DC bias of 20 to 100 V. When the DC voltage on the tuning capacitor changes (or increases), the capacitance of the tuning capacitor decreases. In one example, the tuning capacitor can change from 700nF to 350nF when a DC bias of 20 to 100 volts is applied.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Basispad 18 weiterhin eine erste Steuerung 72. Die Steuerung 72 misst die Ausrichtung der Basisspulen 70 zu den Fahrzeugspulen 92 und stellt den Status der Ausrichtung wieder der Überwachungssteuerung 54 und der HV-Steuerung 56 zur Verfügung. Darüber hinaus führt die erste Steuerung 72 Sicherheitskontrollfunktionen einschließlich einer Basisspulentemperaturmessung durch. In diesem Fall kommuniziert die Überwachungssteuerung 54 im Allgemeinen mit der ersten Steuerung 72. Die Überwachungssteuerung 54 kann bestimmen, ob die Bedingungen korrekt sind, um dem Fahrzeug 14 eine Ladung zur Verfügung stellen zu können.With reference to 1 includes the base pad 18th still a first control 72 . The control 72 measures the orientation of the base coils 70 to the vehicle coils 92 and restores the status of the alignment to the monitoring controller 54 and the HV control 56 to disposal. In addition, the first control performs 72 Safety control functions including basic coil temperature measurement. In this case, the monitoring controller communicates 54 generally with the first controller 72 . The monitoring control 54 can determine whether the conditions are correct to the vehicle 14 to be able to provide a load.
Das Fahrzeugpad 20 beinhaltet im Allgemeinen die Resonanzkomponenten 90, die Fahrzeugspulen 92 und eine Ausrichtantenne 94. Die Fahrzeugspulen 92 empfangen die Wechselstromenergie von den Basisspulen 70 des Basispads 18. Die Resonanzkomponenten 90 empfangen die Wechselstromenergie von den Fahrzeugspulen 92. Die Ausrichtantenne 94 sendet ein Signal an die erste Steuerung 72, mit dem die Ausrichtung der Basisspulen 70 zu den Fahrzeugspulen 92 berechnet werden kann. Wie vorstehend erwähnt, beinhaltet die Fahrzeugsteuereinheit 22 im Allgemeinen das Kommunikationsnetzwerk 80 und den Sende-Empfänger 82 zum Bereitstellen des aktuellen Ladezustands, der gewünschten Spannungsausgabe vom Basispad 18 und einer Zeitdauer zum Bereitstellen der gewünschten Spannungsausgabe von der Wandboxeinheit 16 zum Laden der Batterie 24. Die Fahrzeugsteuereinheit 22 beinhaltet auch eine Gleichrichterschaltung 101, eine Steuerung 102 und eine Niederspannungs (LV)steuerung 105. Die Gleichrichterschaltung 101 ist konfiguriert, um die am Fahrzeugpad 20 empfangene Wechselstromenergie in Gleichstromenergie (z.B. als Hochspannung > 200 Volt) zur Speicherung in der Batterie 24 umzuwandeln. Die LV-Steuerung 105 ist konfiguriert, um die Art und Weise zu steuern, wie das Kommunikationsnetzwerk 80 mit dem Kommunikationsnetzwerk 60 der Wandboxeinheit 16 kommuniziert.The vehicle pad 20 generally includes the resonance components 90 who have favourited Vehicle Coils 92 and an alignment antenna 94 . The vehicle coils 92 receive the AC power from the base coils 70 of the base pad 18th . The resonance components 90 receive the AC power from the vehicle coils 92 . The alignment antenna 94 sends a signal to the first controller 72 , with which the alignment of the base coils 70 to the vehicle coils 92 can be calculated. As mentioned above, the vehicle control unit includes 22 generally the communication network 80 and the transceiver 82 to provide the current state of charge, the desired voltage output from the base pad 18th and a period of time for providing the desired voltage output from the wall box unit 16 to charge the battery 24th . The vehicle control unit 22 also includes a rectifier circuit 101 , a controller 102 and a low voltage (LV) controller 105. The rectifier circuit 101 is configured to the on the vehicle pad 20 AC energy received in DC energy (eg as high voltage> 200 volts) for storage in the battery 24th convert. The LV control 105 is configured to the way to control how the communication network 80 with the communication network 60 the wall box unit 16 communicates.
Die 3A- 3B zeigen eine detailliertere Ansicht der Wandbox 16 gemäß einer Ausführungsform. Die Überwachungssteuerung 54 beinhaltet einen Überspannungsschutz- und Stromerfassungsblock 100, eine WiFi-Steuerung 102, einen Überwachungsmikroprozessor 103, eine erste isolierte Kommunikationsverbindung 104 und eine zweite isolierte Kommunikationsverbindung 106. Es wird anerkannt, dass die WiFi-Steuerung 102 das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 60 beinhalten kann, wie vorstehend in Verbindung mit 1 erwähnt. Die erste isolierte Kommunikationsverbindung 104 kann eine dedizierte bidirektionale Kommunikationsschnittstelle mit der PFC-Schaltung 64 ermöglichen. Die zweite Kommunikationsverbindung 106 kann eine dedizierte bidirektionale Kommunikationsschnittstelle mit der HV-Steuerung 56 ermöglichen. Der Überspannungsschutz- und Stromerfassungsblock 100 kann den Strom auf dem ankommenden Wechselstromsignal (z.B. Wechselstromsignal von einem Gebäude, einer Struktur, einem Netz usw.) erfassen, um sicherzustellen, dass der Strom auf dem ankommenden Wechselstromsignal einen vorgegebenen Stromschwellenwert nicht überschreitet. Der Überwachungsmikroprozessor 103 kann alle Funktionen steuern, die von der Überwachungssteuerung 54 ausgeführt werden. Der Überwachungsmikroprozessor 103 arbeitet mit dem Erfassungsblock 100 zusammen und kann die Steuerung 54 deaktivieren, wenn der Strom im kommenden Wechselstromsignal den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Der Überwachungsmikroprozessor 103 kann auch Daten an und von der PFC-Schaltung 64 und der Hochspannungssteuerung 56 senden/empfangen. Die gesendeten/empfangenen Daten können mit Informationen übereinstimmen, die vom Fahrzeug 14 an die Wandboxeinheit 16 übertragen wurden. Die WiFi-Steuerung 102 und der Sende-Empfänger 63 ermöglichen das drahtlose Senden und Empfangen von Daten zum und vom Fahrzeug 14.The 3A - 3B show a more detailed view of the wall box 16 according to one embodiment. The monitoring control 54 includes a surge protection and current detection block 100 , a WiFi control 102 , a surveillance microprocessor 103 , a first isolated communication link 104 and a second isolated communication link 106 . It is recognized that WiFi control 102 the vehicle communication network 60 may include, as above in connection with 1 mentioned. The first isolated communication link 104 can have a dedicated bidirectional communication interface with the PFC circuit 64 enable. The second communication link 106 can have a dedicated bidirectional communication interface with the HV controller 56 enable. The surge protection and current detection block 100 can sense the current on the incoming AC signal (e.g., AC signal from a building, structure, network, etc.) to ensure that the current on the incoming AC signal does not exceed a predetermined current threshold. The surveillance microprocessor 103 can control all functions by the monitoring control 54 be carried out. The surveillance microprocessor 103 works with the registration block 100 together and can control 54 Deactivate if the current in the incoming AC signal exceeds the specified threshold. The surveillance microprocessor 103 can also send data to and from the PFC circuit 64 and the high voltage control 56 send receive. The data sent / received can match information provided by the vehicle 14 to the wall box unit 16 were transferred. The WiFi control 102 and the transceiver 63 enable wireless transmission and reception of data to and from the vehicle 14 .
Wie vorstehend erwähnt, kann die PFC-Schaltung 64 einen Leistungsfaktor des gefilterten eingehenden Wechselstromsignals erhöhen, um das erhöhte eingehende Wechselstromsignal zu erzeugen. Die PFC-Steuerung 110 kann auch Energie von der AC-Eingangsspannung in eine DC-Ausgangsspannung umwandeln, um sie auf den Massenkondensatoren (oder der Kondensatorbank) 114a, 114b zu speichern. Die PFC-Schaltung 64 beinhaltet den EMV-Filter 62, eine PFC-Steuerung 110 und eine Spannungssensorschaltung 112. Die PFC-Steuerung 110 ermöglicht die bidirektionale Kommunikation mit der Überwachungssteuerung 54. Die PFC-Schaltung 64 beinhaltet eine Vielzahl von Widerständen (z.B. R1 und R2) und eine Bank von Kondensatoren 114a, 114b, die parallel zueinander geschaltet sind. Die Spannungssensorschaltung 112 kann die Spannung an den Massenkondensatoren 114a, 114b messen und Informationen bereitstellen, die die gemessene Spannung an den Massenkondensatoren 114a, 114b anzeigen, um die Spannung an den Massenkondensatoren 114 zu regeln. Wenn die gewünschte Spannung an den Massenkondensatoren 114a, 114b größer als eine vorgegebene Spannung von z.B. etwa 450V ist, ist es erwünscht, die Kondensatorbank aufgrund von Spannungsbegrenzungen der Massekondensatoren 114 in eine parallele Reihe von Bankkondensatoren aufzuteilen. Wenn Kondensatoren in Reihe geschaltet werden, können zusätzliche Widerstände parallel zum Massenkondensator 114 angeordnet werden, um einen Spannungsausgleich zu gewährleisten. Die zusätzlichen Widerstände können die Spannung an den Kondensatorbänken 114 so ausgleichen, dass etwa ½ der gesamten Massenspannung auf jeden Kondensator gelegt werden kann. Die PFC-Schaltung 64 beinhaltet eine Vielzahl von Widerständen (z.B. R1 und R2) und eine Bank von Kondensatoren 114, die parallel zueinander geschaltet sind.As mentioned above, the PFC circuit can 64 increase a power factor of the filtered incoming AC signal to produce the increased incoming AC signal. The PFC control 110 can also convert energy from the AC input voltage to a DC output voltage to be applied to the bulk capacitors (or the capacitor bank) 114a , 114b save. The PFC circuit 64 includes the EMC filter 62 , a PFC controller 110 and a voltage sensor circuit 112 . The PFC control 110 enables bidirectional communication with the monitoring controller 54 . The PFC circuit 64 includes a variety of resistors (e.g. R1 and R2 ) and a bank of capacitors 114a , 114b which are connected in parallel to each other. The voltage sensor circuit 112 can the voltage across the bulk capacitors 114a , 114b measure and provide information representing the measured voltage across the bulk capacitors 114a , 114b show the voltage across the bulk capacitors 114 to regulate. When the desired voltage across the bulk capacitors 114a , 114b greater than a predetermined voltage of, for example, about 450V it is desirable to remove the capacitor bank due to voltage limitations of the ground capacitors 114 split into a parallel row of bank capacitors. If capacitors are connected in series, additional resistors can be connected in parallel to the mass capacitor 114 be arranged to ensure voltage equalization. The additional resistors can reduce the voltage across the capacitor banks 114 Compensate so that about ½ of the total mass voltage can be placed on each capacitor. The PFC circuit 64 includes a variety of resistors (e.g. R1 and R2 ) and a bank of capacitors 114 which are connected in parallel to each other.
Die Resonanzkomponentenschaltung 50 beinhaltet das Abstimmkondensator-Netzwerk 52, einen ersten Wechselrichterabschnitt 120 und einen zweiten Wechselrichterabschnitt 140. Der erste Wechselrichterabschnitt 120 beinhaltet einen ersten Transformator 122a, der mit dem Abstimmkondensator-Netzwerk 52 gekoppelt ist. Ebenso beinhaltet der zweite Wechselrichterabschnitt 140 einen zweiten Transformator 122b, der mit dem Abstimmkondensator-Netzwerk 52 gekoppelt ist. Während 2 veranschaulicht, dass das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 innerhalb der Wandboxeinheit 16 positioniert ist, wird erkannt, dass das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 an anderer Stelle innerhalb des Netzwerks 12 positioniert werden kann. Der erste Wechselrichterabschnitt 120 und der zweite Wechselrichterabschnitt 140 können unabhängig voneinander arbeiten. Es wird anerkannt, dass nur ein einzelner Wechselrichterabschnitt verwendet werden kann und dass das Vorhandensein zusätzlicher Wechselrichter zusätzliche Stromausgänge bereitstellt, um die Anforderungen an die Ladung auf Fahrzeugniveau zu erfüllen.The resonance component circuit 50 includes the tuning capacitor network 52 , a first inverter section 120 and a second inverter section 140 . The first inverter section 120 includes a first transformer 122a that with the tuning capacitor network 52 is coupled. The second inverter section also includes 140 a second transformer 122b that with the tuning capacitor network 52 is coupled. While 2nd illustrates that the tuning capacitor network 52 inside the wall box unit 16 is positioned, it is recognized that the tuning capacitor network 52 elsewhere within the network 12th can be positioned. The first inverter section 120 and the second inverter section 140 can work independently. It is recognized that only a single inverter section can be used and that the presence of additional inverters provides additional current outputs to meet the vehicle level charging requirements.
Jeder des ersten Wechselrichterabschnitts 120 und des zweiten Wechselrichterabschnitts 140 beinhaltet eine Vielzahl von Temperatursensoren 121a - 121 n, einen DC-Blockkondensator 124, eine Vielzahl von Gate-Treibern 126a - 126n, eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen 128a - 128n und eine Vielzahl von Stromsensoren 130a - 130n. Im Allgemeinen treibt jeder der Gate-Treiber 126a - 126n die Schaltvorrichtungen 128a, 128n an, um die Gleichstromenergie wieder in Wechselstromenergie umzuwandeln, die über eine Verbindung 150 an das Basispad 18 geliefert wird. Die HV-Steuerung 56 kann die Gate-Treiber 126a - 126n so steuern, dass die Gate-Treiber 126a - 126n die Schaltvorrichtungen 128a - 128n selektiv entsprechend schalten. Insbesondere steuert die HV-Steuerung 56 die Gate-Treiber 126a - 126, um das Schaltdauerverhalten der Schaltvorrichtungen 128a - 128n basierend auf einer angeforderten Spannung und Dauer zu steuern, wie sie in einer Meldung vom Fahrzeug 14 an die Wandboxeinheit 16 vorgesehen sind. Die Stromsensoren 130a - 130n überwachen einen von den ersten und zweiten Wechselrichterabschnitten 120, 140 erzeugten äquivalenten Strom (oder Leistung), um die Wechselstromenergie dem Basispad 18 und anschließend dem Fahrzeug 14 zuzuführen, um sicherzustellen, dass die erzeugte Wechselstromenergie mit der angeforderten Spannung (oder Leistung) aus dem Fahrzeug 14 übereinstimmt. Insbesondere liefern die Stromsensoren 130a - 130n Messungen, die Phaseninformationen und Größeninformationen liefern. Die HV-Steuerung 56 verwendet die von dem Stromsensor 130a - 130n gelieferten Messungen, um die entsprechende Ausgangsleistung der Wandboxeinheit 16 zu bestimmen und die Ausgangsleistung mit der vom Fahrzeug 14 geforderten Leistungsmenge zu vergleichen. Beispielsweise beinhalten die Strommessungen sowohl die Phase als auch die Größe. Diese Messungen stellen eine spezifische Betriebsart des Wechselrichters 120 dar. Im Allgemeinen können verschiedene Betriebsarten des Wechselrichters 120 kapazitiv, resistiv oder induktiv sein. Die Phasenbeziehung zwischen dem Strom und der Steuerung des Wechselrichters 120 kann zur Messung der Betriebsart verwendet werden. Verschiedene bevorzugte Betriebsarten können resistiv und induktiv sein. Die Größe des Stromsignals gibt einen Hinweis auf die vom Wechselrichter 120 zu erbringende Leistung.Each of the first inverter section 120 and the second inverter section 140 includes a variety of temperature sensors 121a - 121 n , a DC block capacitor 124 , a variety of gate drivers 126a - 126n , a variety of switching devices 128a - 128n and a variety of current sensors 130a - 130n . Generally, each of the gate drivers drives 126a - 126n the switching devices 128a , 128n to convert DC power back to AC power through a connection 150 to the Base pad 18th is delivered. The HV control 56 can the gate driver 126a - 126n so control that the gate driver 126a - 126n the switching devices 128a - 128n selectively switch accordingly. In particular, the HV control controls 56 the gate drivers 126a - 126 to the switching duration behavior of the switching devices 128a - 128n based on a requested voltage and duration as reported in a message from the vehicle 14 to the wall box unit 16 are provided. The current sensors 130a - 130n monitor one of the first and second inverter sections 120 , 140 equivalent current (or power) generated to the AC power the base pad 18th and then the vehicle 14 to ensure that the generated AC power with the requested voltage (or power) from the vehicle 14 matches. In particular, the current sensors deliver 130a - 130n Measurements that provide phase information and size information. The HV control 56 uses that from the current sensor 130a - 130n delivered measurements to the corresponding output power of the wall box unit 16 to determine and the output power with that of the vehicle 14 to compare the required amount of power. For example, the current measurements include both the phase and the size. These measurements represent a specific operating mode of the inverter 120 In general, different operating modes of the inverter 120 be capacitive, resistive or inductive. The phase relationship between the current and the control of the inverter 120 can be used to measure the operating mode. Various preferred modes of operation can be resistive and inductive. The size of the current signal gives an indication of that from the inverter 120 service to be provided.
Die Wandboxeinheit 16 beinhaltet weiterhin einen zusätzlichen Stromsensor 151 und eine Gleichstromversorgung 152. Die Gleichstromversorgung 152 stellt dem Abstimmkondensator-Netzwerk 52 eine gleichstrombasierte Spannung zur Verfügung, um die Kapazitätsmenge zu beeinflussen, die auf der Wechselstromenergie für das Basispad 18 bereitgestellt wird. Wie bereits erwähnt, beinhaltet das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 Kondensatoren, deren Kapazität je nach der Menge der zugeführten Gleichspannung variiert. Der Stromsensor 151 misst neben einer Frequenz und der Phase des Wechselstroms auch eine Amplitude des Wechselstroms im Ausgang zum Basispad 18 der Wandboxeinheit 16. Der Stromsensor 151 stellt diese Informationen der HV-Steuerung 56 zur Verfügung. Im Allgemeinen liefert der Wechselstrom ein Maß für die Gesamtenergie im Magnetfeld des Basispads 18. Die HV-Steuerung 56 verwendet die vom Wechselrichter 120 bereitgestellte Leistung und die Energie im Magnetfeld, um einen elektrischen bis magnetischen Wirkungsgrad zu bestimmen. Mit einer Rückführung im geschlossenen Regelkreis von der Fahrzeugsteuereinheit 22 kann die HV-Steuerung 56 den magnetischen bis magnetischen und den magnetischen bis elektrischen Wirkungsgrad der Leistung bestimmen. Mit der Steuerung der Wechselrichterfrequenz beginnt die HV-Steuerung 56 mit einer ersten Auswahl für den Abstimmkondensator 52 basierend auf einer Ausrichtungs- und Betriebsleistung. Die HV-Steuerung 56 führt dann einen Suchalgorithmus aus, um einen Wert für den Abstimmkondensator 52 fein abzustimmen. So kann beispielsweise die HV-Steuerung 56 den magnetischen bis magnetischen Wirkungsgrad für (1) einen Stromabstimmpunkt berechnen; (2) die Abstimmung mit einer etwas höheren Kapazität; und (3) den Abstimmpunkt mit einer etwas niedrigeren Kapazität. Die HV-Steuerung 56 kann dann die Kapazität auswählen, die zum besten magnetischen bis magnetischen Wirkungsgrad geführt hat. Der magnetische bis magnetische Wirkungsgrad kann der höchste sein, wenn die Resonanzfrequenz des Massepads 18 so eingestellt ist, dass sie mit der Resonanzfrequenz des Fahrzeugpads 70 übereinstimmt. Die HV-Steuerung 56 kann den obigen Prozess während des Leistungsübertragungsvorgangs rekursiv anwenden. In ähnlicher Weise kann die HV-Steuerung 56 die Steuerfrequenz des Wechselrichters 120 anpassen, um einen hohen elektrischen bis magnetischen Wirkungsgrad zu erreichen.The wall box unit 16 also includes an additional current sensor 151 and a DC power supply 152 . The DC power supply 152 represents the tuning capacitor network 52 a DC-based voltage is available to influence the amount of capacitance that is on the AC power for the base pad 18th provided. As already mentioned, the tuning capacitor network includes 52 Capacitors whose capacitance varies depending on the amount of DC voltage supplied. The current sensor 151 In addition to a frequency and the phase of the alternating current, it also measures an amplitude of the alternating current in the output to the base pad 18th the wall box unit 16 . The current sensor 151 provides this information to the HV control 56 to disposal. In general, the alternating current provides a measure of the total energy in the magnetic field of the base pad 18th . The HV control 56 uses those from the inverter 120 Power and energy provided in the magnetic field to determine an electrical to magnetic efficiency. With a closed loop feedback from the vehicle control unit 22 can the HV control 56 determine the magnetic to magnetic and the magnetic to electrical efficiency of the power. The HV control begins with the control of the inverter frequency 56 with a first selection for the tuning capacitor 52 based on alignment and operational performance. The HV control 56 then executes a search algorithm to find a value for the tuning capacitor 52 fine tune. For example, the HV control 56 calculate the magnetic to magnetic efficiency for (1) a current tuning point; (2) tuning with a slightly higher capacity; and (3) the tuning point with a slightly lower capacity. The HV control 56 can then select the capacitance that has led to the best magnetic to magnetic efficiency. The magnetic to magnetic efficiency can be the highest when the resonance frequency of the ground pad 18th is set to match the resonance frequency of the vehicle pad 70 matches. The HV control 56 can recursively apply the above process during the power transfer process. Similarly, the HV control 56 the control frequency of the inverter 120 adjust to achieve high electrical to magnetic efficiency.
Wie vorstehend erwähnt, kann die Resonanzfrequenz verwendet werden, um die Kapazitätsmenge zu bestimmen, die der AC-Energieausgabe hinzugefügt werden muss. Wenn also eine zusätzliche Kapazität erforderlich ist, kann die Überwachungssteuerung 54 und/oder die Hochspannungssteuerung 56 dann die Gleichstromversorgung 152 steuern, um die an das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 angelegte Spannung zu reduzieren und zusätzliche Kapazität für die Wechselstromenergie bereitzustellen, die von der Wandboxeinheit 16 abgegeben wird. Dieser Aspekt trägt dazu bei, Resonanzen (d.h. Abstimmungen) zwischen dem Basispad18 und dem Fahrzeugpad 20 zu erzeugen, um Höhen- (oder Längen-) Schwankungen zwischen dem Fahrzeugpad 20 und dem Basispad 18 zu berücksichtigen. Alternativ, falls eine Kapazitätsreduzierung aus dem Abstimmkondensator-Netzwerk 52 erforderlich ist, können die Überwachungssteuerung 54 und/oder die HV-Steuerung 56 dann die Gleichstromversorgung 152 steuern, um die an das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 angelegte Spannungsmenge zu erhöhen, um der Wechselstromenergie, die von der Wandboxeinheit 16 abgegeben wird, weniger Kapazität zur Verfügung zu stellen. Diese Art der variablen Abstimmung trägt dazu bei, eine Resonanz zwischen dem Basispad 18 und dem Fahrzeugpad 20 zu erzeugen, die Höhen- (oder Längen-) Schwankungen zwischen dem Fahrzeugpad 20 und dem Basispad18 berücksichtigt und auch Teil zu Teil Schwankungen in Bezug auf die Elektronik im Netzwerk 52 berücksichtigt.As mentioned above, the resonant frequency can be used to determine the amount of capacitance that needs to be added to the AC energy output. So if additional capacity is required, the monitoring control can 54 and / or the high voltage control 56 then the DC power supply 152 control to the to the tuning capacitor network 52 Reduce applied voltage and provide additional AC power capacity from the wall box unit 16 is delivered. This aspect contributes to resonances (ie, tuning) between the base pad 18 and the vehicle pad 20 to generate height (or length) fluctuations between the vehicle pad 20 and the base pad 18th to consider. Alternatively, if there is a reduction in capacitance from the tuning capacitor network 52 monitoring control is required 54 and / or the HV control 56 then the DC power supply 152 control to the to the tuning capacitor network 52 applied voltage amount to increase the AC power generated by the wall box unit 16 is given to provide less capacity. This type of variable tuning helps create a resonance between the base pad 18th and the vehicle pad 20 to generate the height (or length) fluctuations between the vehicle pad 20 and the base pad18 and also part to part fluctuations with regard to the electronics in the network 52 considered.
4 stellt im Allgemeinen eine detailliertere Implementierung des Abstimmkondensator-Netzwerks 52 gemäß einer Ausführungsform dar. Insbesondere beinhaltet das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 im Allgemeinen einen ersten Satz der Kondensatoren 200a und 200b, einen zweiten Satz der Kondensatoren 202a - 202n und eine Widerstandsbank, die im Allgemeinen als 204 dargestellt wird. Es wird anerkannt, dass die Anzahl der Kondensatoren 200 und 202 je nach den Anforderungen einer bestimmten Implementierung variieren kann. Obwohl nicht veranschaulicht, können zusätzliche Kondensatoren mit jedem der Kondensatoren 200a und 200b in Reihe geschaltet werden, um ein Netzwerk von Kondensatoren 200 und 202 zu bilden, die parallel und in Reihe geschaltet sind. In einem Beispiel können die Kondensatoren 200a, 200b und 202a - 202n 90uH liefern, um eine Gesamtresonanz mit dem Basispad 18 zu erreichen. Ebenso kann die Anzahl der Widerstände in der Bank 204 je nach den Anforderungen einer bestimmten Implementierung variieren. Wie dargestellt, ist die Gleichstromversorgung 152 mit der Widerstandsbank 204 gekoppelt, um die Gleichspannung dafür bereitzustellen. Eine Kapazität des ersten Satzes der Kondensatoren 200a und 200b ist im Allgemeinen statisch und kann sich durch das Vorhandensein der Gleichspannung nicht ändern. Die Kapazität des zweiten Satzes der Kondensatoren 202a und 202n kann je nach der Menge der Gleichspannung, die von der Gleichstromversorgung 152 angelegt wird, variieren. Wie ebenfalls dargestellt, sind die Widerstände, die die Bank 204 bilden, in einer Serie von Reihen angeordnet, um eine isolierte Gleichspannung von der Gleichstromversorgung 152 zu dem zweiten Satz von Kondensatoren 202a - 202n bereitzustellen. Somit ist die Gleichspannung vom Wechselstrom isoliert, der durch den ersten Satz der Kondensatoren 200a und 200b und durch den zweiten Satz der Kondensatoren 202a - 202n fließt. Die Widerstandsbank 204 dient im Allgemeinen als Tiefpassfilter, um die Gleichstromversorgung 152 z.B. von einer 85 kHz AC-Frequenz zu trennen. 4th generally provides a more detailed implementation of the tuning capacitor network 52 according to an embodiment. In particular, the tuning capacitor network includes 52 generally a first set of capacitors 200a and 200b , a second set of capacitors 202a - 202n and a resistance bank, generally called 204 is pictured. It is recognized that the number of capacitors 200 and 202 may vary depending on the requirements of a particular implementation. Although not illustrated, additional capacitors can be added to each of the capacitors 200a and 200b connected in series to form a network of capacitors 200 and 202 to form, which are connected in parallel and in series. In one example, the capacitors 200a , 200b and 2 02a - 202n Deliver 90uH for a total response with the base pad 18th to reach. Likewise, the number of resistors in the bank 204 vary depending on the requirements of a particular implementation. As shown, the DC power supply 152 with the resistance bank 204 coupled to provide the DC voltage for it. A capacitance of the first set of capacitors 200a and 200b is generally static and cannot change due to the presence of the DC voltage. The capacitance of the second set of capacitors 202a and 202n can vary depending on the amount of DC voltage supplied by the DC power supply 152 will vary. As also shown, are the resistances that the bank 204 form, arranged in a series of rows, to an isolated DC voltage from the DC power supply 152 to the second set of capacitors 202a - 202n to provide. Thus, the DC voltage is isolated from the AC current through the first set of capacitors 200a and 200b and through the second set of capacitors 202a - 202n flows. The resistance bank 204 generally serves as a low pass filter to the DC power supply 152 eg to separate from an 85 kHz AC frequency.
5 stellt im Allgemeinen ein Beispiel für ein Verfahren 500 zum Durchführen eines variablen drahtlosen Abstimmnetzwerks gemäß einer Ausführungsform dar. Ich habe etwas mehr Details über den Suchalgorithmus, den wir oben verwenden, angegeben. 5 generally provides an example of a procedure 500 for performing a variable wireless voting network in accordance with one embodiment. I have given slightly more details about the search algorithm we use above.
Im Betrieb 502 empfängt die Wandboxeinheit 16 eine Anforderung des Fahrzeugs 14, die die Höhe der Spannung (oder Energie) angibt, die vom Basispad 18 an das Fahrzeugpad 20 geliefert werden muss, um die Batterie 24 des Fahrzeugs 14 zu laden. Die Anforderung gibt auch eine Dauer an, die eine Zeitspanne für die Bereitstellung der angeforderten Energie an das Fahrzeug 14 angibt.Operational 502 receives the wall box unit 16 a request from the vehicle 14 , which indicates the amount of voltage (or energy) coming from the base pad 18th to the vehicle pad 20 must be delivered to the battery 24th of the vehicle 14 to load. The request also specifies a duration that is a period of time for the supply of the requested energy to the vehicle 14 indicates.
Im Betrieb 504 erzeugt und überträgt die Wandboxeinheit 16 Wechselstrom (oder Energiesignal) entsprechend der gewünschten Energiemenge an das Basispad 18.Operational 504 generates and transfers the wall box unit 16 Alternating current (or energy signal) to the base pad according to the desired amount of energy 18th .
Im Betrieb 506 bestimmt die Wandboxeinheit 16 die Resonanzfrequenz der AC-Energie als Ausgang davon. Wie vorstehend erwähnt, misst der Stromsensor 151 eine Amplitude, Frequenz und Phase des Wechselstroms, der durch das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 fließt, und sendet diese Informationen an die Überwachungssteuerung 54 und/oder die Hochspannungssteuerung 56. Die Überwachungssteuerung 54 und/oder die HV-Steuerung 56 wiederum bestimmt die Resonanzfrequenz der Wechselstromenergie. Wie vorstehend erwähnt, misst der Stromsensor 151 neben einer Frequenz und der Phase des Wechselstroms auch eine Amplitude des Wechselstroms im Ausgang zum Basispad 18 der Wandboxeinheit 16. Der Stromsensor 151 stellt diese Informationen der HV-Steuerung 56 zur Verfügung. Im Allgemeinen liefert der Wechselstrom ein Maß für die Gesamtenergie im Magnetfeld des Basispads 18. Die HV-Steuerung 56 verwendet die vom Wechselrichter 120 bereitgestellte Leistung und die Energie im Magnetfeld, um einen elektrischen bis magnetischen Wirkungsgrad zu bestimmen. Mit einer Rückführung im geschlossenen Regelkreis von der Fahrzeugsteuereinheit 22 kann die HV-Steuerung 56 den magnetischen bis magnetischen und den magnetischen bis elektrischen Wirkungsgrad der Leistung bestimmen. Mit der Steuerung der Wechselrichterfrequenz beginnt die HV-Steuerung 56 mit einer ersten Auswahl für den Abstimmkondensator 52 basierend auf einer Ausrichtungs- und Betriebsleistung. Die HV-Steuerung 56 führt dann einen Suchalgorithmus aus, um einen Wert für den Abstimmkondensator 52 fein abzustimmen. So kann beispielsweise die HV-Steuerung 56 den magnetischen bis magnetischen Wirkungsgrad für (1) einen Stromabstimmpunkt berechnen; (2) die Abstimmung mit einer etwas höheren Kapazität; und (3) den Abstimmpunkt mit einer etwas niedrigeren Kapazität. Die HV-Steuerung 56 kann dann die Kapazität auswählen, die zum besten magnetischen bis magnetischen Wirkungsgrad geführt hat. Der magnetische bis magnetische Wirkungsgrad kann der höchste sein, wenn die Resonanzfrequenz des Basispads 18 so eingestellt ist, dass sie mit der Resonanzfrequenz des Fahrzeugpads 70 übereinstimmt. Die HV-Steuerung 56 kann den obigen Prozess während des Leistungsübertragungsvorgangs rekursiv anwenden. In ähnlicher Weise kann die HV-Steuerung 56 die Steuerfrequenz des Wechselrichters 120 anpassen, um einen hohen elektrischen bis magnetischen Wirkungsgrad zu erreichen.Operational 506 determines the wall box unit 16 the resonance frequency of the AC energy as the output thereof. As mentioned above, the current sensor measures 151 an amplitude, frequency and phase of the alternating current through the tuning capacitor network 52 flows and sends this information to the monitoring controller 54 and / or the high voltage control 56 . The monitoring control 54 and / or the HV control 56 in turn determines the resonant frequency of the AC energy. As mentioned above, the current sensor measures 151 in addition to a frequency and the phase of the alternating current, an amplitude of the alternating current in the output to the base pad 18th the wall box unit 16 . The current sensor 151 provides this information to the HV control 56 to disposal. In general, the alternating current provides a measure of the total energy in the magnetic field of the base pad 18th . The HV control 56 uses those from the inverter 120 Power and energy provided in the magnetic field to determine an electrical to magnetic efficiency. With a closed loop feedback from the vehicle control unit 22 can the HV control 56 determine the magnetic to magnetic and the magnetic to electrical efficiency of the power. The HV control begins with the control of the inverter frequency 56 with a first selection for the tuning capacitor 52 based on alignment and operational performance. The HV control 56 then executes a search algorithm to find a value for the tuning capacitor 52 fine tune. For example, the HV control 56 calculate the magnetic to magnetic efficiency for (1) a current tuning point; (2) tuning with a slightly higher capacity; and (3) the tuning point with a slightly lower capacity. The HV control 56 can then select the capacitance that has led to the best magnetic to magnetic efficiency. The magnetic to magnetic efficiency can be the highest if the resonance frequency of the base pad 18th is set to match the resonance frequency of the vehicle pad 70 matches. The HV control 56 can recursively apply the above process during the power transfer process. Similarly, the HV control 56 the control frequency of the inverter 120 adjust to achieve high electrical to magnetic efficiency.
Im Betrieb 508 vergleicht die Wandboxeinheit 16 die Resonanzfrequenz mit einer vorgegebenen Resonanzfrequenz, um zu bestimmen, ob die bestimmte Resonanzfrequenz ausreichend ist. Wenn die Resonanzfrequenz der vorgegebenen Resonanzfrequenzgröße ähnlich ist, kehrt das Verfahren 500 zum Betrieb 502 zurück. Wenn nicht, dann wechselt das Verfahren 500 zum Betireb 510. Operational 508 compares the wall box unit 16 the resonance frequency with a predetermined resonance frequency to determine whether the determined resonance frequency is sufficient. If the resonant frequency is similar to the predetermined resonant frequency magnitude, the method returns 500 for operation 502 back. If not, then the procedure changes 500 to Betireb 510 .
Im Betrieb 510 bestimmt die Wandboxeinheit 16, ob die Resonanzfrequenz kleiner als die vorgegebene Resonanzfrequenz ist. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, ist es notwendig, die Kapazität der Wechselstromenergie als Ausgang der Wandboxeinheit 16 zu erhöhen. In diesem Fall wechselt das Verfahren 500 zum Betrieb 512. Wenn diese Bedingung falsch ist, ist es notwendig, die Kapazität der Wechselstromenergie als Ausgang der Wandboxeinheit 16 zu verringern. In diesem Fall wechselt das Verfahren 500 zum Betrieb 514.Operational 510 determines the wall box unit 16 whether the resonance frequency is lower than the predetermined resonance frequency. If this condition is met, it is necessary to use the AC power capacity as the output of the wall box unit 16 to increase. In this case the procedure changes 500 for operation 512 . If this condition is false, it is necessary to use the AC power capacity as the output of the wall box unit 16 to reduce. In this case the procedure changes 500 for operation 514 .
Im Betrieb 512 verringert die Gleichstromversorgung 152 die Spannungsmenge, die an das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 angelegt wird, um die Kapazität der Wechselstromenergie zu erhöhen, wie sie von der Wandboxeinheit 16 bis zum Basispad 18 bereitgestellt wird.Operational 512 reduces the DC power supply 152 the amount of voltage applied to the tuning capacitor network 52 is applied to increase the capacity of the AC power as generated by the wall box unit 16 to the base pad 18th provided.
Im Betrieb 514 verringert die Gleichstromversorgung 152 die Spannungsmenge, die an das Abstimmkondensator-Netzwerk 52 angelegt wird, um die Kapazität der Wechselstromenergie zu erhöhen, wie sie von der Wandboxeinheit 16 bis zum Basispad 18 bereitgestellt wird.Operational 514 reduces the DC power supply 152 the amount of voltage applied to the tuning capacitor network 52 is applied to increase the capacity of the AC power as generated by the wall box unit 16 to the base pad 18th provided.
Obwohl oben exemplarische Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Wörter eher beschreibende als einschränkende Worte, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden.Although exemplary embodiments are described above, these embodiments are not intended to describe all possible forms of the invention. Rather, the words used in the description are descriptive rather than restrictive, and it is to be understood that various changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, the features of different embodiments can be combined to form further embodiments of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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US 62/784204 [0001]US 62/784204 [0001]
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US 8957549 [0003]US 8957549 [0003]
