[发明专利]具有自动阻抗表征和频率调节的无线电池充电器

说明书

一种被配置为对能量存储设备(12)进行无线充电的充电系统(10)，具有：电源(16)，其被配置为提供具有频率的电功率；源线圈(18)，其与所述电源(16)电耦合并且被配置为产生交变磁场(20)；捕获线圈(22)，其磁耦合至所述源线圈(18)，从而感应所述捕获线圈(22)从所述交变磁场(20)捕获电功率；可变电阻器(38)，其可切换地耦合至所述捕获线圈(22)并且被配置为向所述捕获线圈(22)提供可变电阻负载；以及控制器电路(30)，其与所述电源(16)通信耦合并且被配置为命令所述可变电阻器(38)改变所述可变电阻器(38)的电阻并且被配置为命令所述电源(16)改变所述电功率的频率。还公开了一种操作所述充电系统的方法(100)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月17日提交的美国临时专利申请No.62/588,052的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种无线电池充电器，尤其涉及一种能够自动表征源线圈和捕获线圈的阻抗并且调节施加至源线圈的电功率的频率的无线电池充电器。

附图说明

现在通过参考附图的示例描述本发明，其中，

图1是根据一个实施例的充电系统的示意图；

图2是根据一个实施例的图1的充电系统的侧视图；

图3是根据一个实施例的图1的充电系统的替代示意图；以及

图4是根据另一实施例的控制充电系统的方法的流程图。

具体实施方式

本文呈现的充电系统被配置为对能量存储设备(例如车辆或便携式电子设备中的电池)进行无线充电。通过连接到电源的源线圈将电功率从电源无线传输到能量存储设备，该源线圈产生由连接到所述能量存储设备的捕获线圈接收的磁场。由于捕获线圈相对于源线圈的位置差异或者不同捕获线圈之间的电特性差异，电源的最佳工作频率可能会发生变化。

图1-3示出了根据本发明的实施例的充电系统10的示例，在下文中称为系统10。在该示例中，系统10被配置为对诸如图1中所示的电动或混合动力电动车辆14中的电池12的能量存储设备进行无线充电。

根据该示例，系统10的充电站部分位于车辆14的外部，包括连接到电功率源的电源16，在该示例中，该电功率源为向电源16提供240VAC，50-60Hz的电功率的电路干线。电源16包括产生在81至90千赫兹(kHz)的频率范围内的交流(AC)电压的逆变器(未示出)。基于来自外部设备的输入信号，可以调节电源16的输出频率。在高功率输出模式中，电源16供应大于1千瓦(kW)的电功率。基于来自诸如控制器电路的外部设备的输入信号，选择电源16的功率输出模式。

电源16电耦合到电源。如本文全文所使用的，电耦合意味着指定的设备通过导线连接。由电源16供应至源线圈18的交流电功率使得源线圈18产生磁场20。捕获线圈22被放置在该磁场20内，并且磁场20在捕获线圈22中感应出交流电流，从而将磁场20中的磁能转换成电能。

因为捕获线圈22相对于源线圈18的位置变化和/或使用附着至不同车辆具有不同特性的不同捕获线圈导致每次使用系统10时源线圈18和捕获线圈22之间的耦合特性和谐振频率可能发生变化，所以从电源16输出的电功率的频率是可变的，控制该频率以改善源线圈18和捕获线圈22之间的磁耦合。

为了将由捕获线圈22捕获的电功率供应至电池12，系统10包括整流器/滤波器24，以将来自捕获线圈22的交流电转换为非时变电流和电压，以下称为直流电和直流电压，可将其用于对电池12进行充电。如图2所示，捕获线圈22位于车辆14的下侧26，并且源线圈18位于在车辆14下方且远离车辆14的表面28(例如，停车场或车库地板)上。