磁感應(yīng)充電設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種磁感應(yīng)充電設(shè)備（50），其包括連接到主線圈（61）的電源（60）。所述設(shè)備（50）包括在預(yù)定的主頻率值范圍內(nèi)的不同的相應(yīng)諧振頻率的無源諧振電路（70、80、90、100）。每個無源諧振電路（70、80、90、100）包括次級線圈（71、81、91、101）。所述次級線圈（71、81、91、101）被布置在主線圈（61）的相應(yīng)的不同區(qū)域中。所述電源（60）被適配為生成在所述預(yù)定的主頻率值范圍內(nèi)的主頻率的不同充電信號。
【專利說明】
磁感應(yīng)充電設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域是經(jīng)由磁感應(yīng)的充電領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及磁感應(yīng)充電設(shè)備，其包括不同的相應(yīng)諧振頻率的充電區(qū)域。本發(fā)明也涉及用于經(jīng)由磁感應(yīng)來對接收器充電的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1中示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁感應(yīng)充電設(shè)備10的示范性實施例的電氣圖。所述設(shè)備1包括電源11。所述電源11被連接到并聯(lián)的三個分支。每個分支包括串聯(lián)連接的電容器20、30、40，線圈21、31、41和開關(guān)22、32、42。
[0003]圖2示出了圖1的磁感應(yīng)充電設(shè)備10的三個線圈21、31、41的幾何布置。如由圖2所圖示的，所述線圈21、31、41是與三個不同的充電區(qū)域幾何上相關(guān)聯(lián)的。
[0004]由于所述開關(guān)22、32、42，所述設(shè)備10能夠?qū)⑺鲭娫?1連接到分支中的任意一個，從而使對分支中的任意一個供應(yīng)電力成為可能，這使經(jīng)由磁感應(yīng)來對面對線圈21、31、41中的任一個而放置的接收器充電成為可能。所述設(shè)備10也使將所述電源11連接到兩個分支例如以便對跨立放置在所述設(shè)備10的兩個鄰近線圈21、31、41上的接收器充電成為可能。所述設(shè)備1也使將所述電源11連接到三個分支以便同時對三個線圈21、31、41供應(yīng)電力成為可能。
[0005]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的所述設(shè)備10包括一些缺點。
[0006]首先，所述設(shè)備10包括多個部件:三個電容器20、30、40，三個線圈21、31、41和三個開關(guān)22、32、42，這使所述設(shè)備10制造起來是昂貴的。
[0007]此外，當(dāng)線圈21、31、41中的兩個或三個被供應(yīng)電力時，可能在線圈21、31、41的鄰近處產(chǎn)生線圈21、31、41之間的耦合現(xiàn)象，這干擾了對面對線圈21、31、41中的一個而放置的接收器的經(jīng)由磁感應(yīng)的充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目標是通過提出一種解決方案來完全或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，特別是上文陳述的那些缺點，所述解決方案使減少在磁感應(yīng)充電設(shè)備中使用的部件數(shù)量和減少激活的線圈之間的耦合現(xiàn)象成為可能。
[0009]為了這個目的以及根據(jù)第一方面，通過本發(fā)明提出了一種磁感應(yīng)充電設(shè)備，其包括連接到主線圈的電源。所述設(shè)備包括在預(yù)定的主頻率值范圍內(nèi)的不同的相應(yīng)諧振頻率的無源諧振電路。每個無源諧振電路包括次級線圈。所述次級線圈被布置在所述主線圈的相應(yīng)的不同區(qū)域中。所述電源被適配為生成在所述預(yù)定的主頻率值范圍內(nèi)的主頻率的不同充電信號。
[0010]所述充電設(shè)備(其是本發(fā)明的主題)因此使通過單獨地修改充電信號的主頻率來改變充電區(qū)域成為可能，這樣做不需要使用開關(guān)。優(yōu)選地，電源被適配為生成分別與不同無源諧振電路的諧振頻率相等的主頻率的不同充電信號。
[0011]當(dāng)所述電源生成主頻率fO的充電信號SO時，僅具有基本上等于fO的諧振頻率的無源諧振電路進行諧振，其他無源諧振電路并未被激勵。
[0012]這樣的規(guī)定使每次僅激活所述主線圈的一個區(qū)域成為可能，從而使當(dāng)至少兩個無源諧振電路被激活時減小與所述無源諧振電路的所述次級線圈的耦合相聯(lián)系的損失成為可能。
[0013]在本發(fā)明的特定實施例中，孤立考慮或根據(jù)任意技術(shù)上可能的組合來考慮，所述設(shè)備可以進一步包括下述特征中的一個或多個。
[0014]在本發(fā)明的特定實施例中，所述充電設(shè)備包括布置在所述主線圈的相應(yīng)區(qū)域中的彼此沒有任何重疊的至少兩個次級線圈。
[0015]這樣的規(guī)定使獲得所述主線圈的不同區(qū)域成為可能，在所述主線圈的不同區(qū)域中所述無源諧振電路具有相應(yīng)不同的諧振頻率。
[0016]根據(jù)優(yōu)選實施例，所述充電設(shè)備包括布置在所述主線圈的相應(yīng)區(qū)域中的具有部分重疊的至少兩個次級線圈。
[0017]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述充電設(shè)備包括布置在同一個平面中的至少兩個次級線圈。所述同一個平面有利地平行于所述主線圈的平面。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的有利特征，所述充電設(shè)備包括布置在不同平面中的至少兩個次級線圈。所述不同平面有利地平行于所述主線圈的平面。
[0019]根據(jù)第二個方面，通過本發(fā)明提出了一種用于實施所述充電設(shè)備的經(jīng)由磁感應(yīng)來對接收器充電的方法。所述方法包括下述步驟:
?接連生成在所述預(yù)定的主頻率值范圍內(nèi)的不同主頻率的充電信號，
?針對每個充電信號估計表示所述接收器的充電效率的量值，
?選擇用于所述接收器的所述充電信號，所述充電信號是使最大化所述接收器的充電效率成為可能的充電信號，
?通過生成所選擇的充電信號來對所述接收器充電。
[0020]這樣的規(guī)定使通過修改充電信號的主頻率來使接收器局部化(localize)成為可會K。
【附圖說明】
[0021]在閱讀以下描述時，將更好地理解本發(fā)明，以下描述通過完全非限制性示例的方式來給出，并且參考圖1至5來做出，圖1至5示出了:
-圖1:根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁感應(yīng)充電設(shè)備的示范性電氣圖的表示。
[0022]-圖2:現(xiàn)有技術(shù)的圖1的磁感應(yīng)充電設(shè)備的示范性線圈幾何結(jié)構(gòu)。
[0023]-圖3:根據(jù)本發(fā)明的磁感應(yīng)充電設(shè)備的示范性電氣圖的表示。
[0024]-圖4:根據(jù)本發(fā)明的磁感應(yīng)充電設(shè)備的示范性線圈幾何結(jié)構(gòu)的圖解表示。
[0025]-圖5:根據(jù)本發(fā)明的磁感應(yīng)充電設(shè)備的與圖4的幾何結(jié)構(gòu)不同的另一個示范性線圈幾何結(jié)構(gòu)的圖解表不。
[0026]在這些附圖中，從一個附圖到另一個附圖使用相同參考標記以指明相同或類似的要素。為了清楚起見，除非另行陳述，否則所示出的要素并非是按比例的。
【具體實施方式】
[0027]在圖3中不出了根據(jù)本發(fā)明的磁感應(yīng)充電設(shè)備50的不范性電氣圖。磁感應(yīng)充電設(shè)備50例如可以是諸如由WPC( “無線電力協(xié)會”)或由PMA( “電力事務(wù)聯(lián)盟”)所定義的設(shè)備。
[0028]圖3的設(shè)備50包括連接到主線圈61的電源60，以及四個無源諧振電路70、80、90、100。
[O O 2 9 ]電源6 O能夠接連地生成在預(yù)定的主頻率值范圍內(nèi)的不同的相應(yīng)主頻率下的充電信號。例如，在諸如由WPC定義的設(shè)備50的情況下，所述范圍與10kHz和200kHz之間的頻率相對應(yīng)。例如，在諸如由PMA定義的設(shè)備50的情況下，所述范圍與200kHz和300kHz之間的頻率相對應(yīng)。在其余的描述中，考慮中的完全非限制性示例是WPC設(shè)備50的情況，以及因此所述電源60生成在10kHz和200kHz之間的主頻率下的充電信號。例如，所述電源60適合于接連地生成基本上等于IlOkHz的主頻率fO的充電信號S0、大約130kHz的主頻率fl的充電信號S1、大約150kHz的主頻率f2的充電信號S2、大約170kHz的主頻率f3的充電信號S3，等等。
[0030]每個無源諧振電路70、80、90、100包括例如次級線圈71、81、91、101以及電容器72、82、92、102。無源諧振電路70、80、90、100并未由電源60來供應(yīng)電力。每個無源諧振電路70、
80、90、100在預(yù)定的主頻率值的范圍內(nèi)(即在考慮中的示例中在10kHz和200kHz之間)的不同的諧振頻率下進行諧振。要注意的是，由于由電源60供應(yīng)電力的主線圈61和所述相關(guān)聯(lián)的無源諧振電路之間的耦合，每個無源諧振電路的諧振頻率是通過次級線圈并且通過所述無源諧振電路的電容器以及還通過主線圈61來確定的。無源諧振電路70、80、90、100的諧振頻率彼此不同。例如，無源諧振電路70、80、90、100具有分別等于f O、f 1、f 2和f 3的諧振頻率。
[0031]在圖3的本發(fā)明的非限制性示例中，設(shè)備50包括四個無源諧振電路70、80、90、100。一般而言，設(shè)備50(其是本發(fā)明主題)必須包括至少兩個無源諧振電路70、80、90、100(諸如這些)，其包括放置在主線圈61的不同區(qū)域中(即放置為至少部分地面對主線圈61)的次級線圈71、81、91、101。通過“放置為至少部分地面對主線圈”，要理解的是所述次級線圈71、
81、91、101被至少部分地放置在所述主線圈61內(nèi)側(cè)或放置在所述主線圈61沿著所述主線圈61的軸的延伸內(nèi)側(cè)。
[0032]在圖4的本發(fā)明優(yōu)選示范性實施例中，無源諧振電路70、80、90、100的四個次級線圈71、81、91、101劃分了主線圈61的四個不同的區(qū)域。在這個優(yōu)選的示范性實施例中，四個區(qū)域具有相同尺寸，但在本發(fā)明的其他示范性實施例中，無源諧振電路70、80、90、100的次級線圈71、81、91、101的區(qū)域可以具有彼此不同的尺寸。在優(yōu)選的示范性實施例中，無源諧振電路70、80、90、100的次級線圈71、81、91、101的尺寸基本上等同于要被充電的接收器的線圈的尺寸，這使提高充電效率成為可能。確實，當(dāng)次級線圈和接收器線圈具有相同尺寸時，無源諧振電路70、80、90、100的次級線圈71、81、91、1I中的一個和接收器的線圈之間的耦合是更大的。
[0033]在圖3的本發(fā)明的優(yōu)選示范性實施例中，無源諧振電路70、80、90、100的四個次級線圈71、81、91、101位于同一個平面中，該同一個平面平行于主線圈61的平面(例如在印刷電路板的相對側(cè)面上)，以及完全面對所述主線圈61。
[0034]在其他示范性實施例中(未示出)，無源諧振電路70、80、90、100的四個次級線圈71、81、91、101位于面對主線圈61，但次級線圈71、81、91、101位于彼此平行并且平行于主線圈61的平面的不同的平面中。
[0035]當(dāng)次級線圈71、81、91、101位于彼此平行并且平行于主線圈61的平面的不同平面中時，次級線圈71、81、91、101的某些區(qū)域可以具有部分重疊。
[0036]在圖5中圖示的本發(fā)明的示范性實施例中，除無源諧振電路70、80、90、100的四個次級線圈71、81、91、1I外，設(shè)備50包括另一個無源諧振電路的第五個次級線圈111。在圖5的示例中，四個次級線圈71、81、91、101位于同一個平面中并且面對主線圈61。在這個示例中，四個次級線圈71、81、91、101具有相同尺寸以及每個次級線圈71、81、91、101表示了面對著主線圈61的區(qū)域的1/4。有利地，第五次級線圈111位于與主線圈61的平面平行的平面中以及位于與四個次級線圈71、81、91、101的平面不同的平面中。優(yōu)選地，第五次級線圈111位于具有與其他次級線圈71、81、91、101的區(qū)域中的至少一個部分重疊的區(qū)域。在由圖5圖示的示例中，第五次級線圈111位于具有與其他次級線圈71、81、91的區(qū)域中的每個部分重疊的區(qū)域。
[0037]本發(fā)明還涉及用于經(jīng)由磁感應(yīng)來對接收器充電的方法，其實施先前所描述的磁感應(yīng)充電設(shè)備50。
[0038]在用于經(jīng)由磁感應(yīng)來對接收器充電的方法的實施方式的下面的描述中，如在本發(fā)明的這個非限制性實施例中，電源60在從10kHz到200kHz延伸的范圍內(nèi)在相應(yīng)的不同主頻率下生成充電信號，設(shè)備50是WPC充電設(shè)備。為了說明本發(fā)明的這個非限制性示例，無源諧振電路70、80、90、100被認為具有諧振頻率邙汀142汀3，其分別等于1101^^、1301^^、150kHz和170kHz。
[0039]該方法(其是本發(fā)明的主題)包括第一步驟，其用于經(jīng)由電源60在10kHz到200kHz之間的不同的主頻率下接連地生成充電信號。
[0040]在本發(fā)明的示范性實施方式中，首先，電源60生成等于I1kHz的主頻率fO的充電信號S0。然后，僅無源諧振電路70進行諧振，因為它的諧振頻率是110kHz。因此，僅無源諧振電路70的充電區(qū)域被激活，未被激勵的其他三個無源諧振電路80、90、100的充電區(qū)域沒有被激活。接下來，電源60生成等于130kHz的主頻率fl的充電信號SI。然后，僅無源諧振電路80的充電區(qū)域被激活，因為僅無源諧振電路80進行諧振，這是由于它的諧振頻率是130kHz。電源60接下來生成等于150kHz的主頻率f2的充電信號S2，然后生成等于170kHz的主頻率f3的充電信號S3，等等。
[0041]該方法(其是本發(fā)明主題)的第二步驟在于針對生成的每個充電信號來估計表示接收器的充電效率的量值。表示該接收器的充電效率的量值的估計是通過取得由所述接收器接收到的功率和由電源60發(fā)出的功率之間的比值來確立的，以及可以實施被認為是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法。例如，由WPC定義的WPC規(guī)格Qi，要求充電效率等于或大于60%，以及為了這個目的對裝置做出規(guī)定以隨著時間的過去驗證這個充電效率。
[0042]該方法(其是本發(fā)明主題)的第三步驟在于選擇使最大化接收器的充電效率成為可能的充電信號。換言之，這個第三步驟相當(dāng)于在生成的所有充電信號中確定使獲得針對接收器充電效率的最大估計值成為可能的一個充電信號。的確理解的是，當(dāng)所述接收器的線圈在激活的充電區(qū)域內(nèi)側(cè)時，接收器的充電效率原則上將是最大值，這取決于生成的充電信號的主頻率。因此，通過選擇使最大化充電效率成為可能的充電信號來確定接收器線圈所位于的充電區(qū)域。
[0043]該方法接下來包括第四步驟，其在于通過生成所選擇的充電信號來對所述接收器充電。
[0044]要注意的是，在上述示范性實施方式中，僅已經(jīng)生成等于無源諧振電路70、80、90、100的諧振頻率的主頻率的充電信號。更一般地，電源60掃描預(yù)定主頻率值的范圍。的確，在某些情況下，對于主頻率可以獲得最大充電效率，該主頻率不一定是無源諧振電路70、80、90、100中的一個的諧振頻率。特別地，當(dāng)接收器的線圈正跨立鄰近于所述充電設(shè)備50的充電區(qū)域時，可以是這種情況。
[0045]前述描述通過它的不同特征和它們的優(yōu)點清楚地說明了本發(fā)明實現(xiàn)了已經(jīng)設(shè)定的目標。特別地，該設(shè)備(其是本發(fā)明主題)不再包括開關(guān)，以及尤其使減少激活的相鄰次級線圈之間的耦合成為可能，尤其如在本方法(其是本發(fā)明主題)中，每次激活一個單獨的次級線圈。
【主權(quán)項】
1.一種磁感應(yīng)充電設(shè)備(50)，包括連接到主線圈(61)的電源(60)，特征在于: ?所述設(shè)備(50 )包括在預(yù)定的主頻率值范圍內(nèi)的不同的相應(yīng)諧振頻率(f O、fl、f2、f3)的無源諧振電路(70、80、90、100)，每個無源諧振電路(70、80、90、100)包括次級線圈(71、81、91、101)， ?所述次級線圈(71、81、91、101)被布置在所述主線圈(61)的相應(yīng)的不同區(qū)域中， ?所述電源(60)被適配為生成在所述預(yù)定的主頻率值范圍內(nèi)的主頻率的不同充電信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電設(shè)備(50)，包括布置在所述主線圈(61)的相應(yīng)區(qū)域中的彼此沒有任何重疊的至少兩個次級線圈(71、81、91、101)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充電設(shè)備(50)，包括布置在所述主線圈(61)的相應(yīng)區(qū)域中的具有部分重疊的至少兩個次級線圈(71、81、91、101)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的充電設(shè)備(50)，包括布置在同一平面中的至少兩個次級線圈(71、81、91、101)。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的充電設(shè)備(50)，包括布置在不同平面中的至少兩個次級線圈(71、81、91、101)。6.—種用于實施如權(quán)利要求1至5中任一項所要求保護的所述充電設(shè)備(50)的經(jīng)由磁感應(yīng)來對接收器充電的方法，其特征在于所述方法包括下述步驟: ?接連地生成在所述預(yù)定的主頻率值范圍內(nèi)的不同主頻率的充電信號， ?針對每個充電信號估計表示所述接收器的充電效率的量值， ?選擇將針對所述接收器的充電而生成的所述充電信號，所述充電信號是使最大化所述接收器的充電效率成為可能的充電信號， ?通過生成所選擇的充電信號來對所述接收器充電。
【文檔編號】H02J7/00GK105846488SQ201610062081
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】Y.瓦西利夫, M.奇克
【申請人】法國大陸汽車公司, 大陸汽車有限公司