用于电动车的感应充电装置的利记博彩app

本发明涉及电池再充电系统以及电磁感应装置领域。本发明可应用于电动车领域。

背景技术：

用于电动车的电池充电器是被连接至电网(下文称为市电)并能够对电池进行充电的装置。

在电动和混合动力车中，这些充电器可实现极高的电力，从而能够减少充电时间。最大功效的充电器通常配置三相电流并且是不可运输的。它们通过非常大型的电缆直接接入待充电电池。

所谓的慢充充电器要么是可拆除的，要么直接包含在车辆中。在后者的情况下，在欧洲唯一需要的是将车辆连接至通常为单相230V-16A或13A的市电。目前所有的电动车尽管是新电池输出，但仍具有约150km的有限车程并且需要频繁的进行再充电操作。因此，用户在离开他/她的车辆时需要定期地拿出延长电缆，连接终端，使充电器处于操作中。然而这种操作很快就会令人厌烦，因为为了应对不同的终端配置，该延长电缆会很长、很重以及很快会变得很脏(尤其是在恶劣的天气下)，并且该延长电缆由于它们的高价格可能会被偷窃以及在车辆的行李箱中会占据很大空间。

感应充电是一种已知的替代方法，其用在工业中以便例如为电动叉车充电。该充电原理很简单：连接至电源的高频发电机提供初级线圈。当次级线圈被带至初级线圈对面时，会形成高频变换器并且初级线圈通过高频磁场为次级线圈供电。唯一需要的是从次级线圈中重新获得能量，以为例如电池充电器供电，因此该连接无需延长电缆(延长电缆的缺点已在上文提及)。

所涉及的频率一般大于16kHz，以避免声音干扰；且小于150kHz，以简化电力发电机和限制后者的损耗。由于频段分配以及传导和辐射电磁兼容性规律，优选在低于50kHz的情况下操作。由于法律对人暴露于电磁场的规定，也优选在低于150kHz的情况下操作。

从现有技术已知用于车辆的辅助电池充电系统，例如DE102011083020。这些充电系统可以例如具有不同的直流电输入源。在这种情况下使用一个或几个整流器以获得适合辅助电池再充电的直流电压信号。

由DE-10-2012-006-836还已知在包括至少两个电源的电动和混合动力车辆中使用感应充电。该文件公开了使用至少两个不同的电源。两个电源中的其中一个是交流电源，另一个电源是直流电源。根据该文件，所述直流电源来自光伏板系统。因此可以为由使用太阳能的电池来供电的车辆充电。另一方面，该文件中提到了光伏板系统包括逆变器以及能够与感应器相互作用的第二逆变器。

然而，工业中使用的这些感应装置要求一些限制：

-两个感应器需要彼此相对放置并且具有小偏移量，以便保持耦接以及由此保持正确输出。

-两个感应器之间的距离取决于它们的尺寸，若它们为圆形则取决于它们的外径，当两个感应器之间的距离超过直径的约五分之一的间隔，耦接就会变弱，能量传递就会有问题。

-若两个感应器之间的距离变宽，线圈就需要有大尺寸，而这会导致尺寸、费用和重量变得与车辆的车载方案不相符。

-若两个感应器之间的距离变宽，磁场就会在空隙内侧和外侧传播，放置在该磁场中的任何导电部件将受到感应电流的作用，该感应电流会使该导电部件发热，例如底盘就是这样的情况。

-很难既在电磁兼容性(CISPR11–EN55011)方面又在人体暴露(1999/519/CE)方面都遵守有关磁场辐射的标准。

最后，在感应充电电动车的描述中，主要限制涉及到终端的可用性和数量。事实上，通过感应为其进行充电的电动车需要特定的充电设备。因此，除非找到空缺的感应终端，否则用户无法为他/她的车辆进行充电。因此，非接触电动车充电所提供的优势被用于它们充电的装置的限制所掩盖。

因此，本发明提出一种特别地以成套件形式存在的混合系统，即，无线感应能量传递系统，其中，在感应绕组中重新获得能量，并且其中所述能量由重新在车辆中构建电流(具有与市电(例如230V-50Hz)相同的物理特性)的车载电子件重组。该230V-50Hz随后为车辆电池充电器供电，该电池充电器给人的印象通常是连接至市电插座，否则无线提供能量。此外，万一没有可供使用的初级感应系统，电池充电器就以常规方式连接至市电插座。

技术实现要素：

根据一个实施方式，本发明涉及一种用于电动车的充电装置，该充电装置基于至少两个电源，能够与初级感应能量传递装置相互作用，其特征在于：

-所述充电装置包括输入电路，该输入电路具有可连接至第一电源的第一输入、至少一个第二输入以及至少一个可连接至充电模块的输出；

-所述充电装置包括次级感应装置，该次级感应装置能够耦接至所述初级感应装置，用于在所述初级感应装置和所述次级感应装置之间进行能量传递，由此在所述次级感应装置的输出处生成感应电信号；

-所述充电装置包括转换器，该转换器将所述感应电信号转换为走向所述输入电路的第二电源的输入的电信号，其中，所述转换器构造使得所述电信号具有与所述输入电路的所述第一电源的所述电信号相同的物理特性。

因此，本发明允许通过两种不同的电源为电动车充电。本发明的高通用性在于可以单独使用有线充电或者感应充电为电动车充电。最后，本发明的高适应性例如以“成套件”的形式允许更容易地安装在现有的电动车上，不管它们使用的是有线充电还是感应充电。

根据一个实施方式，本发明还涉及一种系统，该系统包括充电模块以及用于本发明的电动车、甚至用于用户决定为他/她的现有电动车配备感应充电系统而进行改装的电动车的充电装置。

根据一个实施方式，本发明还涉及一种电动车，该电动车包括根据本发明的系统。

根据一个实施方式，本发明还涉及一种充电设备，该充电设备包括至少一个电源、具有控制模块和初级感应装置的至少一个充电终端，以及本发明的电动车。

附图说明

本发明的目的、目标、特征以及优点将从实施方式的详细描述中更好地显现出来，以下通过下列附图说明其实施方式，其中：

图1示出了本发明的框图。

图2示出了流经本发明的电路的不同点处的电信号。

此处附图以示例方式给出且不限定本发明。这些附图为简要示意图，旨在方便理解本发明，并且没有必要按照实际应用的比例绘制。

具体实施方式

在特别是参照附图对优选实施方式进行详细描述之前，下面描述了本发明存在可优选但不起限定作用的多种选择，其中这些选择既能够单独实施也能够以互相之间的任意组合实施。

●有利地，装置包括控制模块2030，该控制模块2030具有控制输入电路2080的装置和控制无线数据模块(2040，2050)的装置，其中所述无线数据模块(2040，2050)构造成接收和发射来自第一电源1090的电信号S1与转换器2010的输出处的电信号S2之间的同步数据。

●有利地，输入电路2080包括第一电源输入S1与第二电源输入S2之间的切换器。该切换器能够通过各种技术手段在输入之间执行切换操作。

●有利地，电信号的转换器2010包括逆变器。

●有利地，转换器2010的输出电信号S2以及优选在逆变器输出处的输出电信号S2具有与来自输入电路2080的第一电源的输入电信号S1相同的物理特性。

●有利地，输入电路2080的第一输入构造用于来自市电电源的交变电信号S1。

●有利地，输入电路2080的第一电源输入包括有线连接元件。

●有利地，控制模块2030具有控制输入电路2080的装置。

●有利地，电信号2010的逆变器由控制模块2030管理。

●有利地，无线数据模块(2040，2050)由控制模块2030管理。

●有利地，无线数据模块(2040，2050)构造成接收和发射来自输入电路2080的第一电源的电信号S1与转换器2010的输出电信号S2之间的同步数据。

●有利地，充电模块2060的电源输入构造成接收一电信号，该电信号具有与来自市电电源1090的电信号相同的物理特性。

●有利地，用于使充电模块2060再充电的电信号的输出被连接至至少一个电池2070。

●有利地，第一电源可连接至输入电路2080的第一输入并连接至初级感应装置1020。

●有利地，至少一个电源为市电电源1090。

●有利地，第一电源和输入电路2080的第一输入之间可以配置有线链路。

●有利地，两个电源中的至少一个是提供直流电信号1100的电源。

●有利地，两个电源中的至少一个是包括光伏板1100的提供直流电信号的电源。

●有利地，来源于光伏板1100的直流电信号源能够与仅一个单一转换器1010相互作用，该单一转换器1010位于电力终端1000并且构造成为初级感应装置1020供电。

●有利地，切换器1070能够与至少两个电源(1090，1100)相互作用，从而能够从一个电源切换到另一个以便为初级感应装置1020供电。

●有利地，无线数据模块(1040，1050)发射和/或接收走向和/或来自无线数据模块(2040，2050)的电信号同步数据。

●有利地，初级感应系统1020与次级感应系统2020之间的能量传递通过无线进行。

●有利地，初级感应系统1020与次级感应系统2020之间的能量传递通过磁耦合进行。

●有利地，无线数据模块(2040，2050)用于接收和/或发射电信号同步数据。

●有利地，无线数据模块(1040，1050)用于接收和/或发射数据。

●有利地，无线数据模块(1040，1050)用于接收和/或发射电信号同步数据。

●有利地，充电模块2060具有至少一个电源输入和至少一个再充电电信号输出。

●有利地，电池2070的充电通过有线模式和无线模式中的至少一种模式执行。

●有利地，无线充电模式为感应充电模式。

●有利地，充电终端1000包括电信号的转换器1010。

●有利地，充电终端1000包括电信号的单一转换器1010。

●有利地，充电终端1000包括至少两个不同的电源(1090，1100)。

●有利地，为终端1000供电的两个电源中的至少一个是为交变电信号1090供电的电源。

●有利地，为终端1000供电的两个电源中的至少一个为市电电源1090。

●有利地，为终端1000供电的两个电源中的至少一个是提供直流电信号1100的电源。

●有利地，为终端1000供电的两个电源中的至少一个为从绿色能源1100中获得的电源。

●有利地，为终端1000供电的两个电源中的至少一个是提供从光伏板1100中产生的直流电信号的电源。

●有利地，切换器1070能够与至少两个电源(1090，1100)相互作用，从而能够从一个电源切换到另一个。

●有利地，控制模块1030具有控制切换器1070的装置。

●有利地，控制模块1030具有控制转换器1010的装置。

●有利地，控制模块1030具有控制用户界面1080的装置。

●有利地，控制模块1030包括最大功率点跟踪(MPPT)模块，其用于在终端1000切换至适于提供直流电信号1100的电源的操作模式时控制逆变器1010。

●有利地，最大功率点跟踪(MPPT)模块600使用扰动和观察类算法。

●有利地，控制模块1030具有控制无线数据模块(1040，1050)的装置。

●有利地，在电动车2000和充电终端1000之间建立无线数据传递模块。

应当注意，在本发明的范围内，术语“绿色能源”、“间歇性能源”以及“可再生能源”或它们的等同物被定义为从太阳能板、风能和/或除了市电的任意其它类型的能源系统中获得的能源，特别地，该能源经过时间后不会显现出相同的规律。此外，这些间歇性能源很难使用，因为它们必须立即被使用或被存储以用于随后使用。然而，存储这些能源并不容易，因为必须避免在存储期间发生损失，因此要避免太远距离的运输它们或者太频繁的转换它们。电动车的电池是一种特别有用的存储元件，因为一方面，可能存在非常多的电动车并且由此可以很容易地为靠近生成元件的车辆充电，另一方面，存储能量被存储用于其最终用途，而与例如固定存储电池不同，该固定存储电池随后会被要求恢复能量，用于完全不同的系统，或者甚至用于其返回至电网。

感应器是指一种用于感应能量传递的元件。通常，这种元件可包括能够生成磁场的绕组，用于增大与次级绕组的耦合的磁路和以及屏蔽元件，该屏蔽元件能够保护例如电子元器件的敏感元件免受磁场作用。该感应器用于与负荷(例如次级绕组)相互作用。

应当注意，在本发明的描述中，术语“充电”、“再充电”或它们的等同物被定义为将能量传递至电池以进行能量存储。

应当注意，在本发明的描述中，术语电动车包括提供电移动性的任意元件，诸如个人辅助设备、电动轮椅、电动手推车、电力协助运动、休闲项目、电动童车以及轻量级或重量级的四轮车，此处不再详细列举，任何配备有马达以及电池型存储元件的物品都能够考虑被术语“电动车”覆盖。

应当注意，在本发明的描述中，术语“射频”、“RF”或它们的等同物被定义为电磁波的发射/接收，该电磁波的频率低于300GHz。然而，这种通讯模式并不是限制性的，并且本发明也能够非限制性地被应用于红外线交换。

应当注意，在本发明的范围内，术语“市电”或其等同物包括发射具有规律电参数的信号的AC电流源，该信号来自网络，例如从国家电网中获得的频率为50Hz的230V信号。

优选地，该术语“市电”或其等同物包括AC电流源，该AC电流源由产生电力的不可传输的设施(例如核电站)供电。

有利地，术语“市电”或其等同物包括通过例如用于家用的公共电源供电的AC电流源。

应当注意，在本发明的描述中，术语“市电零点”或其等同物被定义为电信号的正弦波穿过等于零伏特的值的点。

根据一个实施方式，本发明使电动车用户可以通过有线或无线方法为他/她的车辆电池充电。在有线方法下，用户拥有供电电缆，使得她\他将电输入(例如他/她的车辆上的用于此目的的插头)和终端的电输入(例如同样用于此目的的插座)连接。在这种连接模式下，用于为车辆充电的能量来自提供交变电信号的源，即，市电。

若选择为车辆无线(即非接触)充电，则所述车辆需要具有次级感应系统，允许通过与具有初级感应系统的终端简单磁耦合来为其电池进行非接触充电。因此，用户可以选择她/他通过提供用于此目的的界面希望使用的可用供电模式。例如，她/他可决定使用太阳能作为电力源，用于为他/她的车辆充电，或者可选地在保持非接触充电模式时使用市电电源。

根据一个实施方式，初级感应系统等待车辆。该初级系统定期启动检测感应器上的负荷。

根据一个实施方式，本发明包括用于检测车辆的无线通讯装置。有利地，该无线通讯通过RF链路建立。当RF链路(或任何其它的无线通讯装置)检测到配备有次级感应装置的车辆时，启动初级逆变器以便通过感应耦合检测次级绕组的存在。这是一种确保感应负荷协议的装置：若感应系统开始检测并且在感应系统的对面引入金属负荷，则可以设置感应系统处于操作中。最后，此无线链路可提供优势，例如能够将任何有用数据并入通讯协议，即，车辆识别、支付方式(若需要)、电池充电、再充电的紧迫性(读取GPS数据上的关于剩余要驱动的公里的数据……)。

最后，应该了解如何分析感应耦合的知识以及参数(例如峰值电流和相位)能够为我们提供关于感应线圈的相对偏移的指示，这些参数是可以实时显示的信息，以帮助定中感应线圈。

若没有检测到负荷，则初级感应系统返回至待用状态。

若检测到负荷，则激活转换器，以便将所需能量提供至次级感应系统，以为其供电并由此激活该次级感应系统。

一旦在初级感应模块和次级感应模块之间建立无线连接，初级感应模块就通过无线通讯装置发送数据，该数据包括允许管理次级感应系统的控制模块切换至市电电源的零点的同步帧。当次级感应系统通电时，其等待接收同步帧。当次级感应系统接收到同步帧时，其通过发送次级感应系统的输出电压值回复。管理初级感应系统的控制模块遵循现有的通讯协议，并且一旦这些协议完成，管理初级感应系统的控制模块就会认为链路已建立。在这种情况下保持RF链路，以便使两个感应系统能够交换同步数据和次级感应系统的输出电压的信息。

现有技术中，无线链路可以被用来机械地调整次级绕组相对初级绕组的相对位置，以便优化感应耦合，本发明与现有技术不同，其有利地利用这种无线链路，以使初级绕组和次级绕组之间的电信号同步以优化能量传递。

在次级感应装置的输出处，电流有利地具有与市电电源相同的物理特性，以便到达输入电路。为了实现这一目的，需要使次级感应器的输出处的电信号与市电同步。为此，该装置使用RF链路。

一旦建立RF链路，次级感应系统就会激活输出继电器，以为车辆供电。以非限制性示例在230V建立充电设定点；同时，初级感应系统将保持此设定点，而与感应电路的充电无关，即，不管充电模块要求的电流如何，总会保持该设定点。

优选保持此状态直至电池完全充好电，并且此状态只有在发生以下情况时才会被中断：

-在初级和/或次级感应系统的水平下激活安全功能(作为非限制性示例的温度问题、电流问题、短路)。

-RF链路被干扰超过预配置的阀值和/或被切断。

-磁耦合减弱，即，次级感应系统例如使其本身远离初级感应系统。这可以例如对应于车辆的移动。

在所有这些情况下，初级感应系统被停止并且在检测模式下恢复。

图1示出了本发明的一个非限制性实施方式的框图。此图由两个单独的块组成：块1000和块2000。块1000对应于感应充电终端，块2000对应于待充电的装置。在为电动车充电的(非限制性示例)情况下，块2000对应于所述车辆和它的电充电装置。除了其它方面，感应终端1000由电信号的转换器1010组成，该转换器包括或者有利地由逆变器组成，并且具有至少两个不同的电源输入和朝向初级感应装置1020的输出。该初级感应设备1020包括初级绕组，该初级绕组有利地配备有磁路和屏蔽元件。此外，该初级感应设备1020能够与次级感应设备2020相互作用，用于能量传递。

此能量传递通过磁耦合执行。所示两个电源为提供交变电信号的电源(市电电源1090)以及提供直流电信号的电源(光伏板1100)。这两个电信号的电源连接至切换器1070，切换器1070用于根据能量需求、各电源的能量可用性和/或者由所述用户通过用户界面1080配置的用户参数从一个电源切换至另一个。控制模块1030控制转换器1010。测量有效功率的测量模块1060被连接在切换器1070和控制器1030之间。若切换器1070处于光伏模式，则控制模块1030管理转换器1010，以执行最大功率点跟踪(MPPT)。该测量模块也可以是光伏板上存在功率的形式，而与切换器1070的位置无关，并且因此只要光伏板上存在足够光伏功率就可以使切换器1070跳闸。例如非限制性地根据扰动和观察(D&O)类算法操作MPPT系统。可在计算机程序中实施该算法，该计算机程序自身存储在内存中并且可通过至少一个处理器以指令的形式读取；有利地，该算法被编程在管理逆变器1010的控制模块1030的内存中。此算法包含通过尝试/差错寻找最大功率点。事实上，系统会试图达到始于转换器1010的高频的最大功率点，并且通过逐渐降低后者，利用测量模块1060测量电压和电流，来计算功率和调节转换器1010的频率，以使该频率最大化而且连续。

接着，感应终端1000还具有连接至RF天线1050的无线数据接收和传输模块1040。此模块1040被连接至控制器1030。

最后，除了其它方面，块2000包括转换器2010以及次级感应装置2020，该次级感应装置2020以可以将其自身与其自身的磁路以及屏蔽装置结合的次级绕组的形式存在。有利地，初级和次级感应器之间的对称性提高了初级感应系统和次级感应系统之间的能量传递。控制模块2030在转换器2010和连接至RF天线2050的无线传输模块2010之间提供连接。

感应终端1000和充电系统2000两者均具有射频通讯装置(1040，1050)、(2040，2050)。事实上，根据本发明的一个实施方式，因为在启动阶段或输出负荷吸收很少电流时，次级感应装置2020的电压的包络线的形状不是正弦波并且没有再次穿过零点，所以需要使两个感应系统(1020，2020)之间的电信号的相位同步。为了同步两个电信号之间的相位，使用各感应系统的RF传输系统(1040，1050)和(2040，2050)来同步市电电源的零压点上的两个电信号。这随后允许感应电信号转换为一电信号，该电信号具有与来自市电电源并且在转换器2010的输出处的电信号相同的物理特性。此外，在连接至市电电源的情况下，电压虽然通常是稳定的，但可根据用户的功率需求以及电力线的阻抗宽范围的波动。例如可以具有230V的空载电压，以及当用该市电电源为3700W的负荷供电时可以具有200V的电压。在本发明所述情况下，不管所需功率如何都控制输出电压，因此，总在充电模块2060的额定电压下为该充电模块2060供电并且传递其额定功率。

将注意到，本发明利用市电型网络源的优势，不仅提供了为充电器供电的另一种可能性，而且还提供了用于正确操作转换器2010的参照信号。

特别地，若初级感应装置1020的电源为市电电源1090，则控制模块2030与无线通讯模块2040一块工作，以便同步转换器2010的输出电信号S2，使得该输出电信号S2显示与来自市电电源1090的电信号相同的物理特性。

有利地，若初级感应装置1020的电源是提供直流电信号1100的源，则控制模块2030使用内时钟作为同步信号来管理转换器2010，使得电信号S2显示与来自市电电源1090的电信号相同的物理特性。

图2示出了电信号根据它们在本发明的电路中的位置的形状。第一曲线V1对应于市电电源的电信号。第二曲线V2对应于在操作期间穿过初级感应器和次级感应器的电信号，它是输出电流OC。第三曲线V3对应于经整流的以及经过滤的OC电流。最后，第四曲线V4对应于逆变器2010的输出处的电信号；它是第二电源的信号S2。为了基于第三曲线获得第四曲线，逆变器2010包括由控制模块2030管理的切换器。该控制模块2030通过来自初级感应装置1020的无线同步信号接收切换器控制参数。

接着，转换器2010的输出被连接至输入电路2080，该输入电路2080自身连接至充电模块2060，该充电模块2060自身连接至电池2070并且用来为后者充电。此输入电路2080例如具有至少两个电源输入，各电源输入用来接收电信号S1和具有与来自市电电源S1的电流相同的物理特性的电信号S2。该输入电路2080随后具有至少一个被连接至充电模块的输出，该充电模块本身连接到至少一个电池。

此外，转换器2010的功能是用来传送以交变电信号形式存在的电能，例如230V和50Hz，与市电电源类似。因此，充电模块也可以与有线电源一起使用，该有线电源通过连接装置1091连接至市电电源。

根据一个实施方式，输入电路2080在两个电源(S1和S2)和输出之间提供界面。可以通过例如电力线的物理连接简单建立该界面。有利地，两个电源(S1和S2)和输出之间的界面包括切换器。

本发明根据此实施方式，随后允许用户将他/她的电动车简单连接至市电电源插座以便为其充电，或者选择性地使用非接触充电模块和配备他/她的车辆的感应装置。

根据一个实施方式，本发明突出了一种用于为电动车充电的方法。该充电方法为混合方法，因为它使用了两种单独的充电方法：一种是通过有线以及另一种是通过感应。为了能够使用与使用有线充电的本电动车相同的充电器，本发明使用感应设备，该感应设备的输出电信号具有与从市电电源获得的电信号相同的物理特性。为了使感应源和市电电源的电信号匹配，本装置使用射频通讯和电信号的转换器，射频通讯使两个电源的电信号同步，电信号的转换器使获得与来自市电电源的电信号相同的物理特性。

本发明不限于上述实施方式，而能应用于被权利要求的范围覆盖的所有实施方式。

最后应当注意到，各车辆均有特定电池，充电器必须能应对这种特定性。感应系统是为充电器供电而不是为电池充电的事实使其能够通用，即，相同的感应系统能够为数个具有广泛不同的输出特性的充电器供电，而充电器之所以具有广泛不同的输出特性是因为要为在功率和电压方面迥然不同的电池供电。

附图标记

1000.充电终端

1010.电信号转换器

1020.初级感应装置

1030.控制模块

1040.无线数据

1050.天线

1060.电压测量，电流

1070.切换器

1080.用户界面

1090.市电电源

1091.有线连接

1100.光伏板

2000.待充电装置

2010.电信号转换器

2020.次级感应装置

2030.控制模块

2040.无线数据

2050.天线

2060.充电模块

2070.电池

2080.输入电路

V1.市电电源的电信号

V2.初级和次级感应器的电信号

V3.次级感应器的经过滤和经整流的电信号

V4.次级逆变器输出处的电信号

S1.来自市电电源1090的电信号

S2.来自转换器2010的电信号

CS.次级感应装置2020的输出处的电信号