用于对机动车辆电池进行充电的非接触式充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对汽车的电池的非接触式充电，并且更具体地讲，涉及在对该电池的非接触式充电过程中有电气故障的情况下的汽车安全性。
【背景技术】
[0002]一种用于对汽车的电池进行非接触式充电的系统总体上采用在地下的一个初级感应电路以及安装在该车辆上的一个次级感应电路的形式。这两个感应电路之间通过电磁感应发生能量传输。相对于具有插座的充电系统，这样一种充电系统提供了以下优点:一方面，由于不存在忘记连接或与插头的重量相关联的任何约束的这一事实允许了改善使用者的舒适性和人体工程学。另一方面，允许了该充电系统定位上误差并且获得等于有线充电系统的效率的一个效率。最终，允许该系统始终处于形成该非接触式充电系统的各个发射器回路和接收器回路的感应电路的谐振频率上，并且由于与该系统的频率相适配而保证了最佳可能的效率。
[0003]非接触式充电系统的限制之一是用于集成在地下的初级系统与车辆中的次级系统之间通信的时间。例如，这种通信可以通过wifi或紫蜂(ZigBee)来进行。该通信时间导致了信息传输值得注意地在从该车辆朝向地面的传输方向上的延迟。由于电力是由地下的初级感应电路供应的，在车辆与地面之间的信息传输延迟可能导致从来自地面的初级感应电路传输的电力多持续一段时间，这可能会损坏该车辆上的设备。
[0004]例如，在电池与该充电系统脱离连接的情况下，耦合至该电池的这些端子的继电器断开；因此不再存在任何相连的电气负荷来消耗由来自地面的初级感应电路所传输至该车辆上的次级感应电路的能量。如果例如地面继续发送电力而电池脱离连接，或者如果地面下的初级感应电路没有足够早地检测到该车辆上的故障的话，则可能发生电路的劣化。这种情况会发生是因为关于该车载系统的状态的信息是通过导致信息传输延迟的无线通信装置来通信至地面的。
[0005]事实上，由该车辆检测电池的故障并且然后用地面下的电量控制器接收提供了这种故障通知的消息所花费的时间对于所要确保的车载充电器不发生恶化而言是太大的。
[0006]从文件US 2010/020777中已知一种方法，该方法允许耦合至电池的继电器仅在检测到有通过感应而来的外部电源的电力时才能闭合。然而，没有提及在由于故障而使该电池的这些继电器断开的情况下的解决方案。
[0007]文件US 6037745披露了一种用于对电池进行充电的、被设计成安装在汽车上的、用于接收电磁波的设备。该设备包括经由桥式整流器耦合至电池的一个谐振供应电路、以及当发生故障时用于使该谐振电路短路而不使电池短路的装置。
【发明内容】
[0008]本发明的目标是提供一种用于对汽车的电池进行非接触式充电的系统，从而保证当该车辆上发生电气故障时在该车辆车上存在任何损坏风险之前中断由在地下的初级感应电路发出的电力。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了一种用于对电池进行充电的接收电磁波的设备，该设备被设计成安装在一台汽车上、包括通过一个桥式整流器而耦合至该电池的一个次级感应电路。
[0010]根据本发明的一个总体特征，所述接收设备包括受控中断装置，该受控中断装置被设计成当该汽车上发生电气故障时使该次级感应电路短路而不使该电池短路。
[0011]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对汽车的电池进行充电的发射电磁波的设备，该设备包括经由一个电力供应网络提供电力的一个初级感应电路。
[0012]根据本发明的一个总体特征，所述发射设备包括控制装置，该控制装置被设计成当其检测到该次级感应电路短路时中断对该初级感应电路的电力供应。
[0013]根据本发明的又一个方面，在一个实施例中，提供了一种用于对汽车的电池进行非接触式充电的系统，该系统包括如上文限定的安装在该汽车上的一个接收设备、以及如上文限定的被布置在该汽车外的一个发射设备。因此所提供的一种充电系统包括:在汽车外由一个电力供应网络提供电力的一个初级感应电路；安装在该汽车上并经由一个桥式整流器耦合至该电池上的一个次级感应电路；以及被设计成当该汽车上发生电气故障时、并且更具体地讲当耦合至该电池上的充电系统的一部分发生电气故障时使该次级感应电路短路而不使该电池短路的受控中断装置；以及被设计成当其检测出该次级感应电路短路时中断对该初级感应电路的电力供应的控制装置，并且所有这种检测都是在不使用地面与车辆之间的无线通信的情况下进行的。
[0014]在该充电系统的正常操作过程中，使用一个桥式整流器允许对该次级感应电路的输出处的电流进行整流以便给电池供应电力并且由此而对其进行再充电。当该汽车中出现电气故障时，该受控中断装置允许该次级感应电路短路并且该桥式整流器防止该电池短路。
[0015]该桥式整流器包括阴极与该电池的正极端子相耦合的两个二极管，这些二极管的阳极与阳极被耦合至该电池的负极端子的两个二极管相耦合。在该受控中断装置包括被设计成使该次级感应电路短路的两个受控开关的情况下，阳极被耦合至该电池的负极端子的这两个二极管各自与这些受控开关之一并联。由于阴极与电池的正极端子相耦合的这两个二极管不被短路，所以该电池保持与次级感应电路电气地脱离连接。
[0016]作为一个变体，代替这些受控开关，该受控中断装置可以包括反向并联的多个晶闸管或者一个三端双向可控硅，这些晶闸管或该三端双向可控硅与该桥式整流器的输入端并联。
[0017]优选地，在缺少来自该车辆的12V电源的情况下，该接收设备包括通过多个继电器与该电池并联的用于该受控中断装置的一个控制电容器。
[0018]该控制电容器允许给该受控中断装置提供电力而不必使用该汽车的12V电源。事实上，当电池与次级感应电路脱离连接时该电容器的端子间的电压增大，因为它是由地面下的系统独立于该次级感应电路之外的一个电力供应电路地供应的能量来恢复的电容器。因此即使该电气故障达到该车辆的12V电源也可以使该次级感应电路短路并且因此可以使该充电系统中断。
[0019]该控制电容器可以对应于与该桥式整流器的输出端并联的一个滤波和平流电容器。
[0020]该充电系统的接收设备可以包括两个继电器，这些继电器各自耦合至该电池与该受控桥式整流器之间的该电池的一个对应的端子上。如果需要的话，这些继电器允许该电池与次级感应电路脱离连接。在存在电气故障而这些继电器未正确断开的情况下，该桥式整流器的架构允许电池在该次级感应电路被短路时与该次级感应电路电气地脱离连接。
[0021]该系统的发射设备可以有利地包括耦合至该初级感应电路的并且由该控制装置控制的一个逆变器，该控制装置可以包括被设计成对该初级感应电路中流动的电流进行测量的一个电流传感器以及被设计成对该逆变器的开关的断开和闭合加以控制并调整该逆变器的占空比和由该逆变器产生的电流频率以便将该电流频率锁定到该感应系统的谐振频率上的电流调节装置。
[0022]有利地，该系统的控制装置可以包括被设计成将该测量电流与取决于该电池的电量水平的一个电流阈值进行比较的一个比较模块。
[0023]该系统的接收设备还可以包括与该电池的端子之一相耦合的至少一个保险丝。该保险丝提供了一个额外的安全特征，从而保证了即使在该桥式整流器存在一个有缺陷的部件的情况下也不可能出现该电池的短路。除此之外，该保险丝允许这两个继电器的故障占先，并且由此使该电池与该次级感应电路的其余部分脱离连接。
[0024]根据另一个方面，在一种实施方式中，提供了一种通过汽车外的初级感应电路与该车辆上安装的且耦合至电池的次级感应电路之间的电力感应传输来对汽车的电池进行充电的安全的非接触式方法。
[0025]根据本发明的一个总体特征，当该汽车上出现电气故障时使该次级感应电路短路，并且当例如通过中断将这些开关设定点发送至初级逆变器而检测出该次级电感电路短路时发送一个命令以用于使该初级电感电路与该电力供应网络脱离连接。
[0026]优选地，该次级感应电路的短路是使用通过多个继电器而与该电池并联的一个电容器的端子间电压来控制的。
[0027]有利地，测量了该初级感应电路中流动的电流，并且基于该初级感应电路中流动的电流的变化来检测该次级感应电路的短路。
[0028]该初级电路通过调节而优选地以其谐振频率运行，这一频率由于其在相同的充电过程期间可以变化而被连续地校正。如果例如将物体放入该车辆中，则重量增加，离地高度降低，并且因此该初级感应电路与该次级感应电路之间的距离被更改，这意味着谐振频率的更改。该频率设定点被连续地发送至该逆变器，这意味着用于地面下的短路检测的时间的最优化。
[0029]所测量电流有利地与取决于该电池的电量水平的一个电流阈值作比较。
【附图说明】
[0030]在检查对一个非限制性实施例和一种非限制性实施方式的详细说明以及这些附图时，本发明的其他优点和特征将变得清楚，在附图中:
[0031]-图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的一种用于汽车的电池的非接触式充电的系统；
[0032]-图2呈现了在次级中出现故障时通过本发明展示的初级感应电路的端子间的电压变化、次级感应电路的端子间的电压变化、以及初级感应电路中的电流变化的图表；
[0033]-图3呈现了根据本发明的一种实施方式的一种用于对汽车的电池进行充电的安全非接触式方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]图1示出了根据本发明的一个实施例的一种用于对汽车的电池2进行非接触式充电的系统I。
[0035]非接触式充电系统I包括安装在地下(例如在停车位中)的一个初级感应电路3以及车载安装在该汽车上一个次级感应电路4。
[0036]初级感应电路3通过一个整流级6和一个逆变器7耦合到供应该次级感应电路3所需电力的一个电力供应网络5上。次级感应电路4通过一个桥式整流器8以及各自耦合到电池2的一个端子上的两个继电器9而与电池2相親合。这些继电器9可以在车辆电气故障的情况下断开，这允许电池2与次级感应电路4电气解耦。
[0037]次级感应电路3和次级感应电路4各自包括串联的一个对应的电感元件LjP L 2以及一个对应的电容元件CjP C 2。
[0038]桥式整流器8包括一个二极管桥D，该二极管桥在输入处与次级感应电路4相耦合并且在输出处通过这些继电器9与电池2耦合。二极管桥D包括阴极与电池2正极端子“ + ”相耦合的两个二极管以及阳极与电池2的负极端子相耦合的两个二极管D。
[0039]在图1中展示出的实例