CN106104726A - 具有用于铁氧体片组件的相互接合结构的电动车辆电感线圈壳体 - Google Patents

具有用于铁氧体片组件的相互接合结构的电动车辆电感线圈壳体 Download PDF

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Abstract

本文中描述用于实现用于电感线圈壳体的铁氧体片组件的相互接合结构的系统和方法。本公开中描述的主题的一方面是壳体。壳体包括形成容纳装置的基座。壳体还包括铁氧体片组件。壳体还包括从基座延伸并且被构造成来将铁氧体片组件相对于基座固定在容纳装置内的相互接合结构。

Description

具有用于铁氧体片组件的相互接合结构的电动车辆电感线圈 壳体
技术领域
本公开总体上涉及无线功率传送，并且更具体地涉及与到诸如电动车辆等远程系统无线功率传送相关的设备、系统和方法，并且特别地涉及用于电感线圈壳体的铁氧体片组件的相互接合结构。
背景技术
已经介绍了包括从诸如电池等储能设备接收的电能得到的移动功率的远程系统，诸如车辆。例如，混合动力电动车辆包括板载充电器，板载充电器使用来自车辆制动和传统电机的功率来对车辆充电。仅电动的车辆通常从其他源来接收用于对电池充电的电能。电池电动车辆(电动车辆)通常被提出为通过某种类型的有线交流(AC)、诸如家用或商用AC电源来充电。有线充电连接需要线缆或者物理地连接至电源的其他类似的连接器。线缆和类似的连接器有时可能不太方便或者很麻烦，并且具有其他缺陷。能够在自由空间中(例如经由无线场)传送功率以用于对电动车辆充电的无线充电系统可以克服有线充电系统的一些缺陷。这样，期望高效且安全地传送功率以用于对电动车辆充电的无线充电系统和方法。
发明内容
在所附权利要求的范围内的系统、方法和设备的各种实现方式每个具有若干方面，其中没有单独的一个是仅负责本文中描述的期望属性的。在不限制所附权利要求的范围的情况下，一些突出特征在本文中被描述。
下面在附图和描述中给出本说明书中描述的主题的一个或多个实现的细节。其他特征、方面和优点根据描述、附图和权利要求将会变得很清楚。注意，以下附图的相对尺寸可以不按比例绘制。
本公开中描述的主题的一方面是一种电感线圈壳体。电感线圈壳体包括形成容纳装置的基座。电感线圈壳体还包括相互接合结构，相互接合结构从基座延伸并且被构造成相对于基座在容纳装置内固定铁氧体片组件。
本公开中描述的主题的另一方面是一种用于在电感线圈壳体的基座内固定铁氧体片组件的方法。方法包括提供基座，基座形成容纳装置并且具有相互接合结构。相互接合结构在容纳装置内从基座延伸。方法还包括将铁氧体片组件放置在容纳装置内。方法还包括使铁氧体片组件的至少部分与相互接合结构接触以抑制铁氧体片组件在至少一个方向上相对于基座的运动。
本公开中描述的主题的另一方面是一种电感线圈壳体。电感线圈壳体包括形成容纳装置的基座。电感线圈壳体还包括用于将铁氧体片组件的上表面固定在基座的容纳装置内的装置。电感线圈壳体还包括用于将铁氧体片组件的下表面固定在基座的容纳装置内的装置。电感线圈壳体还包括用于将铁氧体片组件的侧表面固定在基座的容纳装置内的装置。
附图说明
图1是根据示例性实施例的用于对电动车辆充电的示例性无线功率传送系统的图。
图2是根据示例性实施例的图1的无线功率传送系统的示例性核心部件的示意图。
图3是示出图1的无线功率传送系统的示例性核心和辅助部件的图。
图4图示根据示例性实施例的可以用在图1的无线功率传送系统中的沿着电动车辆的下表面的电感线圈壳体。
图5A图示根据示例性实施例的图4的电感线圈壳体的详细视图。
图5B图示图5A的电动车辆电感线圈如何能够可移动的示例性实施例。
图6图示根据示例性实施例的用于在图1的无线功率传送系统中使用的电感线圈壳体的底部透视图。
图7图示图6的电感线圈壳体的顶部透视图。
图8类似于图7，不同之处在于，盖子、电动车辆电感线圈和铁氧体片组件被去除以示出一个或多个相互接合结构。
图9类似于图8，不同之处在于，电动车辆电感线圈就位。
图10类似于图9，不同之处在于，铁氧体片组件通过相互接合结构被固定至基座。
图11图示夹持件和柱状件形式的来自图10的相互接合结构的详细视图。
图12图示根据示例性实施例的将铁氧体片组件固定在图1的无线功率传送系统中的电感线圈壳体内的方法。
图13是根据示例性实施例的图1的无线功率传送系统中的电感线圈壳体的功能框图。
附图中图示的各种特征可以不按比例绘制。相应地，为了清楚，可以将各种特征的尺寸任意放大或缩小。另外，其中一些附图可能没有描绘给定的系统、方法或设备的所有部件。最后，遍及说明书和附图可以使用相似的附图标记表示相似的特征。
具体实施方式
下面结合附图给出的详细描述意图作为示例性实施例的描述，而非意图仅表示能够实践的实施例。遍及本描述使用的术语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”，而不应当必须理解为比其他示例性实施例优选或有利。出于提供对示例性实施例的透彻理解的目的，详细描述包括具体细节。在一些实例中，用框图形式示出一些设备。
下面结合附图给出的详细描述意图作为示例性实施例的描述，而非意图仅表示其中能够实践的实施例的实施例。遍及本描述使用的术语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”，而不应当必须理解为比其他示例性实施例优选或有利。出于提供对示例性实施例的透彻理解的目的，详细描述包括具体细节。在一些实例中，用框图形式示出一些设备。
无线地传送功率可以指代从发射器向接收器传送与电场、磁场、电磁场等相关联的任何形式的能量而没有使用物理导电体(例如可以通过自由空间来传送功率)。到无线场(例如磁场)中的功率输出可以由“接收线圈”来接收、捕获或耦合以实现功率传送。
电动车辆在本文中用于描述远程系统，其示例是包括从可充电储能设备(例如一个或多个可再充电电化学电池或其他类型的电池)得到的电功率作为其移动能力一部分的车辆。作为非限制性示例，一些电动车辆可以是混合动力电动车辆，混合动力电动车辆除了电动机之外还包括传统的用于直接移动或者对车辆的电池充电的内燃机。其他电动车辆可以从电源汲取所有的移动能力。电动车辆不限于汽车，而是可以包括摩托车、货车、踏板车等。作为示例而非限制，本文中描述以电动车辆(EV)形式的远程系统。另外，也设想到可以至少部分使用可充电储能设备来供电的其他远程系统(例如电子设备，诸如个人计算设备等)。
图1是根据示例性实施例的用于对电动车辆112充电的示例性无线功率传送系统100的图。无线功率传送系统100在电动车辆12停在基座无线充电系统102a附近时实现对电动车辆112的充电。停车区域中图示用于两个电动车辆的空间以便停车在对应的基座无线充电系统102a和102b上面。在一些实施例中，本地配电中心130可以连接至功率主干网132并且被配置成通过功率链路110向基座无线充电系统102a提供交流(AC)或直流(DC)电力。基座无线充电系统102a还包括用于无线地发送或接收功率的基座系统电感线圈104a。电动车辆112可以包括电池单元118、电动车辆电感线圈116和电动车辆无线充电系统114。电动车辆电感线圈116例如可以经由基座系统电感线圈104a生成的电磁场的区域来与基座系统电感线圈104a相互作用。在某些实施例中，电动车辆电感线圈可以布置在电感线圈壳体(图1中未图示)内。
在一些示例性实施例中，当电动车辆电感线圈116位于由基座系统电感线圈104a产生的能量场中时，电动车辆电感线圈116可以接收功率。场对应于电动车辆电感线圈116在此可以捕获由基座系统电感线圈104a输出的能量的区域。例如，由基座系统电感线圈104a输出的能量可以在足以对电动车辆112充电或供电的水平。在一些情况下，场可以对应于基座系统电感线圈104a的“近场”。近场可以对应于由于基座系统电感线圈104a中不从基座系统电感线圈104a向外辐射功率的电流和电荷而存在的强的反应场的区域。在一些情况下，近场可以对应于在基座系统电感线圈104a的波长的大约1/2π的范围内的区域(对于电动车辆电感线圈116，反之亦然)。
本地配电中心130可以被配置成经由通信回程网134与外部源(例如电网)通信，并且经由通信链路108与基座无线充电系统102a通信。
在一些实施例中，电动车辆电感线圈116可以与基座系统电感线圈104a对准，并且因此通过驾驶者将电动车辆112相对于基座系统电感线圈104a正确地定位而简单地布置在近场区域内。在其他实施例中，驾驶者可以被给予视觉反馈、听觉反馈或者其组合以确定电动车辆112何时被正确地放置用于无线功率传送。在其他实施例中，电动车辆112可以由自动驾驶系统来定位，自动驾驶系统可以使电动车辆112来回移动(例如，之字形运动)直到对准误差达到可容忍的值。这可以由电动车辆112在没有或者具有仅最小驾驶者干预的情况下自动地并且自主地执行，假定电动车辆112配备有伺服转向轮、超声传感器以及用于调节车辆的智能装置。在其他实施例中，电动车辆电感线圈116、基座系统电感线圈104a或者其组合可以具有用于相对于彼此移位和移动电感线圈116和104a以便更加准确地对其定向并且在其之间形成更加高效的耦合的功能。
基座无线充电系统102a可以位于各种位置。作为非限制性示例，一些合适的位置包括在电动车辆112的所有者的家里的停车区域、在传统的基于石油的加油站之后建模的被保留用于电动车辆无线充电的停车区域、以及在其他位置(诸如购物中心和工作地点)的停车场。
无线地对电动车辆充电可以提供大量优点。例如，充电可以自动地、实际上(virtually)在没有驾驶者干预和操纵的情况下来进行，从而提高了用户的方便性。也可以不存在暴露的电接触和机械磨损，从而提高了无线功率传送系统100的可靠性。可以不需要通过线缆和连接器的操纵，并且可以没有可能暴露于室外环境中的湿气和水的线缆、插头或插座，从而提高了安全性。可以没有可见或可接触的插座、线缆和插头，从而降低了功率充电设备的潜在破坏。另外，由于电动车辆112可以用作分布式存储设备以稳定电网，所以可以使用对接到电网(docking-to-grid)解决方案来增加车辆对于车辆到电网(V2G)操作的可用性。
参考图1描述的无线功率传送系统100还可以提供审美和非妨碍优点。例如，可以没有对于车辆和/或行人而言可能是妨碍的充电桩和线缆。
作为车辆到电网能力的进一步解释，无线功率发送和接收能力可以被配置成相互的，使得基座无线充电系统102a能够向电动车辆112传送功率并且电动车辆112能够向基座无线充电系统102a传送功率，例如在能量短缺时。这一能力对于通过以下方式来稳定配电网络可能是有用的：使得电动车辆能够在由于可再生能量生产(例如风或太阳)的过量需求或短缺而引起的能量短缺的情况下向整个配电系统贡献功率。
图2是图1的无线功率传送系统100的示例性核心部件的示意图。如图2所示，无线功率传送系统200可以包括基座系统发送电路206，基座系统发送电路206包括具有电感L1的基座系统电感线圈204。无线功率传送系统200还包括电动车辆接收电路222，电动车辆接收电路222包括具有电感L2的电动车辆电感线圈216。本文中描述的实施例可以使用形成谐振结构的电容加载的导线回路(即多匝线圈)，如果初级和次级结构均调整到公共谐振频率，则谐振结构能够经由磁或电磁近场将来自初级结构(发射器)的能量高效地耦合至次级结构(接收器)。线圈可以用于电动车辆电感线圈216和基座系统电感线圈204。使用谐振结构用于耦合能量可以被称为“磁耦合谐振”、“电磁耦合谐振”和/或“谐振感应”。将基于从基座无线功率充电系统202到电动车辆112的功率传送来描述无线功率传送系统200的操作，但是不限于此。例如，如以上讨论的，电动车辆112可以向基座无线充电系统102a传送功率。
参考图2，电源208(例如AC或DC)向基座无线功率充电系统202提供功率PSDC以向电动车辆112传送能量。基座无线功率充电系统202包括基座充电系统功率变换器236。基座充电系统功率变换器236可以包括被配置成将来自标准市电AC的功率变换成适合电压电平的DC功率的电路装置，诸如AC/DC变换器，并且还包括被配置成将DC功率变换成适于无线高功率传送的操作频率下的功率的DC/低频(LF)变换器。基座充电系统功率变换器236向包括与基座系统电感线圈204串联的电容器C1的基座系统发送电路206供应功率P1，以在期望频率下发射电磁场。可以设置电容器C1以与基座系统电感线圈204形成以期望频率谐振的谐振电路。基座系统电感线圈204接收功率P1并且以足以对电动车辆112充电或供电的电平来无线地发送功率。例如，由基座系统电感线圈204无线地提供的功率电平可以在千瓦特(kW)的数量级(例如从1kW到110kW的任何值或者更高的值或者更低的值)。
包括基座系统电感线圈204的基座系统发送电路206和包括电动车辆电感线圈216的电动车辆接收电路222可以被调节到基本上相同的频率，并且可以定位在由基座系统电感线圈204和电动车辆电感线圈216中的一者发送的电磁场的近场内。在这种情况下，基座系统电感线圈204和电动车辆电感线圈216可以变为耦合至彼此，使得可以向包括电容器C2和电动车辆电感线圈216的电动车辆接收电路222传送功率。可以设置电容器C2以与电动车辆电感线圈216形成以期望频率谐振的谐振电路。元素k(d)表示在线圈分离处产生的互耦合系数。等效电阻Req,1和Req,2和表示电感线圈204和216以及抗电抗(anti-reactance)电容器C1和C2固有的损失。包括电动车辆电感线圈316和电容器C2的电动车辆接收电路222接收功率P2并且向电动车辆充电系统214的电动车辆功率变换器238提供功率P2。
电动车辆功率变换器238可以包括LF/DC变换器等，LF/DC变换器被配置成将操作频率下的功率变换回与电动车辆电池单元218的电压电平匹配的电压电平下的DC功率。电动车辆功率变换器238可以提供变换后的功率PLDC以对电动车辆电池单元218充电。电源208、基座充电系统功率变换器236和基座系统电感线圈204可以是固定的并且位于各种位置，如以上讨论的。电池单元218、电动车辆功率变换器238和电动车辆电感线圈216可以被包括在作为电动车辆112的一部分或者电池组(未示出)的一部分的电动车辆充电系统214中。电动车辆充电系统214还可以被配置成通过电动车辆电感线圈216向基座无线功率充电系统202无线地提供功率以向电网馈送回功率。电动车辆电感线圈216和基座系统电感线圈204中的每个基于操作模式可以用作发送或接收电感线圈。
虽然没有示出，但是无线功率传送系统200可以包括负载断开单元(LDU)以将电动车辆电池单元218或电源208从无线功率传送系统200安全地断开。例如，在紧急或系统故障的情况下，可以触发LDU以将负载从无线功率传送系统200断开。可以在用于管理对电池的充电的电池管理系统之外设置LDU，或者LDU可以作为电池管理系统的一部分。
另外，电动车辆充电系统214可以包括用于向电动车辆功率变换器238选择性地连接和断开电动车辆电感线圈216的开关电路装置(未示出)。断开电动车辆电感线圈216可以暂停充电，并且还可以调节(用作发射器的)基座无线充电系统102a“可见”的“负载”，其可以用于从基座无线充电系统102a“掩盖”(用作接收器的)电动车辆充电系统114。如果发射器包括负载感测电路，则可以检测负载变化。相应地，发射器(诸如基座无线充电系统202)可以具有用于确定接收器(诸如电动车辆充电系统114)何时出现在基座系统电感线圈204的近场中的机构。
如以上描述的，在操作中，假定能量朝向车辆或电池传送，从电源208提供输入功率，使得基座系统电感线圈204能够生成用于提供能量传送的场。电动车辆电感线圈216耦合至辐射场，并且生成输出功率用于存储或由电动车辆112来消耗。如以上描述的，在一些实施例中，基座系统电感线圈204和电动车辆电感线圈216根据相互谐振关系被配置成使得电动车辆电感线圈216的谐振频率和基座系统电感线圈204的谐振频率非常接近或者基本上相同。当电动车辆电感线圈216位于基座系统电感线圈204的近场中时，基座无线功率充电系统202与电动车辆充电系统214之间的传输损失最小。
如所论述的，通过将发送电感线圈的近场中的大部分能量耦合至接收电感线圈而非向远场传播电磁波中的大部分能量，发生高效的能量传送。当在近场中时，可以在发送电感线圈与接收电感线圈之间建立耦合模式。其中可以发生这一近场耦合的电感线圈周围的区域在本文中称为近场耦合模式区域。
虽然没有示出，但基座充电系统功率变换器236和电动车辆功率变换器238均可以包括振荡器、驱动器电路(诸如功率放大器)、滤波器和用于实现与无线功率电感线圈的高效耦合的匹配电路。振荡器可以被构造成生成期望频率，其可以响应于调节信号而被调节。响应于控制信号，可以通过功率放大器将振荡器信号以放大量而放大。可以包括滤波器和匹配电路以滤除谐波或其他不想要的频率，并且将功率变换模块的阻抗匹配到无线功率电感线圈。功率变换器236和238还可以包括整流器和开关电路装置以生成合适的功率输出从而对电池充电。
遍及所公开的实施例描述的电动车辆电感线圈216和基座系统电感线圈204可以称为或者配置为“回路”天线，并且更具体地多匝回路天线。电感线圈204和216在本文中也可以称为或者配置为“磁性”天线。术语“线圈”通常指代可以无线地输出或接收能量以耦合至另一“线圈”的部件。线圈也可以称为被构造成无线地输出或接收功率的类型的“天线”。如本文中使用的，线圈204和216是被构造成无线地输出、无线地接收和/或无线地中继功率的类型的“功率传送部件”的示例。回路(例如多匝回路)天线可以被构造成包括空气芯或物理芯，诸如铁氧体芯。空气芯回路天线可以使得能够在芯区域内放置其他部件。包括铁磁体或者铁磁体材料的物理芯天线可以使得能够形成更强的电磁场和改进的耦合。
如以上讨论的，发射器与接收器之间的高效能量传送发生在发射器与接收器之间的匹配或接近匹配的谐振期间。然而，即使发射器与接收器之间的谐振不匹配，仍然可以以较低的效率传送能量。能量的传送通过以下方式来进行：将来自发送电感线圈的近场的能量耦合至驻留在建立这一近场的区域内(例如在谐振频率的预定频率范围内，或者在近场区域的预定距离内)的接收电感线圈，而非从发送电感线圈向自由空间中传播能量。
谐振频率可以基于如以上描述的包括电感线圈(例如基座系统电感线圈204)的发送电路的电感和电容。如图2所示，电感通常可以是电感线圈的电感，而电容可以被添加至电感线圈以在期望谐振频率下创建谐振结构。作为非限制性示例，如图2所示，可以与电感线圈串联地添加电容器以创建生成电磁场的谐振电路(例如基座系统发送电路206)。相应地，对于更大直径的电感线圈，当线圈的直径或电感增加时，产生谐振所需要的电容值可以减小。电感也可以取决于电感线圈的匝数。另外，当电感线圈的直径增加时，近场的高效能量传送区域可以增加。其他谐振电路是可能的。作为另一非限制性示例，可以在电感线圈的两个端子之间并联地放置电容器(例如并联的谐振电路)。另外，可以将电感线圈设计成具有高的质量(Q)因子以改善电感线圈的谐振。例如，Q因子可以是300或更大。
如以上描述的，根据一些实施例，公开了在彼此的近场中的两个电感线圈之间的耦合功率。如以上描述的，近场可以对应于存在电磁场的电感线圈的周围的区域，但是可能不传播或辐射离开电感线圈。近场耦合模式区域可以对应于在电感线圈的物理空间附近的空间，通常在波长的很小的分数内。根据一些实施例，由于实际实施例中的磁性近场幅度对于磁性类型的线圈趋向于比电类型天线(例如小的偶极子)的电近场更高，电磁电感线圈(诸如单匝和多匝回路天线)用于发送和接收。这实现了对之间的潜在地更高的耦合。另外，可以使用“电”天线(例如偶极子和单极子)或者磁和电天线的组合。
图3是示出图1的无线功率传送系统300的示例性核心和辅助部件的图。无线功率传送系统300图示通信链路376、引导链路366以及在基座充电对准系统352与电动车辆对准系统354之间的用于基座系统电感线圈304和电容车辆电感线圈316的对准系统链路356。如以上参考图2描述的，并且假定能量流朝向电动车辆112，在图3中，基座充电系统功率接口380可以被构造成从电源、诸如从AC或DC电源(未图示)向充电系统功率变换器336提供功率。基座充电系统功率变换器336可以从基座充电系统功率接口380接收AC或DC功率以便以其谐振频率或者在其谐振频率附近激励基座系统电感线圈304。电动车辆电感线圈316当在近场耦合模式区域中时可以从近场耦合模式区域接收能量以便以谐振频率或者在谐振频率附近振荡。电动车辆功率变换器338将来自电动车辆电感线圈316的振荡信号变换成适合经由电动车辆功率接口来对电池充电的功率信号。
基座无线充电系统302包括基座充电系统控制器342，并且电动车辆充电系统314包括电动车辆控制器344。基座充电系统控制器342可以经由基座充电系统通信接口382与其他系统(未示出)(诸如例如计算机)和配电中心或智能电网通信。电动车辆控制器344可以经由电动车辆通信接口384与其他系统(未示出)(诸如例如车辆上的板载计算机、其他电池充电控制器、车辆内的其他电子系统、以及远程电子系统)通信。
基座充电系统控制器342和电动车辆控制器344可以包括用于具有单独的通信信道的具体应用的子系统或模块。这些通信信道可以是单独的物理信道或者单独的逻辑信道。作为非限制性示例，基座充电对准系统352可以通过通信链路356与电动车辆对准系统354通信以提供用于将基座系统电感线圈304与电动车辆电感线圈316自动地或者在操作者的帮助下更加严密地对准的反馈机制。类似地，基座充电引导系统362可以通过引导链路366与电动车辆引导系统364通信以提供引导操作者将基座系统电感线圈304与电动车辆电感线圈316对准的反馈机制。另外，可以存在单独的通用通信链路376(例如信道)，其可以由基座充电通信系统372和电动车辆通信系统374支持以用于在基座无线功率充电系统302与电动车辆充电系统314之间通信其他信息。这一信息可以包括关于以下各项的信息：电动车辆特性、电池特性、充电状态、以及基座无线功率充电系统302和电动车辆充电系统314二者的功率能力、以及电动车辆112的维护和诊断数据。这些通信信道可以是单独的物理通信信道，诸如例如Bluetooth、zigbee、蜂窝等。
电动车辆控制器344还可以包括管理电动车辆主要电池的充放电的电池管理系统(BMS)(未示出)、基于微波或超声雷达原理的停车辅助系统、被配置成执行半自动停车操作的制动系统、以及被配置成帮助高度自动化停车“线控停车(park by wire)”的转向轮伺服系统(其可以提供更高的停车准确性，从而减小基座无线充电系统102a和电动车辆充电系统114中的任何一个中对于机械上水平电感线圈对准的需要)。另外，电动车辆控制器344可以被配置成与电动车辆112的电子器件通信。例如电动车辆控制器344可以被配置成与可视输出设备(例如仪表盘显示器)、听觉/音频输出设备(例如蜂鸣器、扬声器)、机械输入设备(例如键盘、触摸屏和指示设备，诸如游戏杆、跟踪球等)、以及音频输入设备(例如使用电子语音识别的麦克风)通信。
另外，无线功率传送系统300可以包括检测和传感器系统(未图示)。例如，无线功率传送系统300可以包括：用于与用于适当地引导驾驶者或车辆到充电点的系统一起使用的传感器、用于使电感线圈与所需要的分离/耦合相互对准的传感器、用于检测可以阻止电动车辆电感线圈316移动到特定高度和/或位置以实现耦合的对象的传感器、以及用于与执行系统的可靠、无损坏且安全的操作的系统一起使用的安全传感器。例如，安全传感器可以包括用于进行以下操作的传感器：检测接近电动车辆电感线圈316超过安全半径的动物或儿童的存在、检测在基座系统电感线圈304附近的可能被加热(电感加热)的金属对象、检测危险事件(诸如基座系统电感线圈304上的炽热对象)、以及对基座无线功率充电系统302和电动车辆充电系统314部件进行温度进行监测。
无线功率传送系统300还可以经由有线连接来支持插入式充电。有线充电端口可以在传送功率去往电动车辆112或从电动车辆112传送功率之前而整合两个不同充电器的输出。开关电路可以提供支持无线充电和经由有线充电端口的充电二者所需要的功能。
为了在基座无线充电系统302与电动车辆充电系统314之间通信，无线功率传送系统300可以使用带内信令和RF数据调制解调器二者(例如未授权频带中的通过无线电的以太网)。带外通信可以提供足够的带宽用于向车辆用户/所有者分配增值服务。无线功率载波的低深度幅度或相位调制可以用作具有最小干扰的带内信令系统。
另外，可以经由无线功率链路在不使用特定通信天线的情况下执行一些通信。例如，无线功率电感线圈304和316还可以被构造成用作无线通信发射器。因此，基座无线功率充电系统302的一些实施例可以包括用于在无线功率路径上实现键控类型协议的控制器(未示出)。通过使用预定协议以预定间隔键控发送功率电平(幅移键控)，接收器可以检测来自发射器的连续通信。基座充电系统功率变换器336可以包括用于检测由基座系统电感线圈304生成的近场附近是否存在活跃电动车辆接收器的负载感测电路(未示出)。作为示例，负载感测电路监测流向功率放大器的电流，其受到由基座系统电感线圈104a生成的近场附近是否存在有效接收器的影响。功率放大器上的负载变化的检测可以由基座充电系统控制器342来监测以用于确定是否启用振荡器以用于传输能量、是否与活跃接收器通信、或者其组合。
为了实现无线高功率传送，一些实施例可以被配置成以在10到60kHz的范围内的频率来传送功率。这一低频耦合可以实现高效功率变换，这可以使用固态设备来实现。另外，与其他频带相比，可以具有较少的与无线电系统的共存问题。
所描述的无线功率传送系统100可以与各种兼容图1的无线功率传送系统100的电动车辆112一起使用。图4图示根据示例性实施例的布置在兼容图1的无线功率传送系统100的电动车辆412中的电感线圈壳体426。在图4中，电感线圈壳体426连同电动车辆412的下表面一起布置。电动车辆电感线圈可以形成对包括功率变换电路装置供电的系统的一部分、以及基于接地的无线充电单元与电动车辆电池单元之间的高效且安全的无线能量传送所需要的其他控制和通信功能。
可以有用的是，将电感线圈壳体426集成为与电动车辆412的下表面平齐，使得不存在突出的部分并且使得能够维持所规定的底面到车辆本体的间隙。
在一些实施例中，并且参考图1，基座系统电感线圈104a和电动车辆电感线圈116每个可以在固定位置，其中电感线圈通过电动车辆电感线圈116相对于基座无线充电系统102a的整体放置而被带入近场耦合区域中。然而，为了快速、高效且安全地执行能量传送，可能需要减小基座系统电感线圈104a与电动车辆电感线圈116之间的距离以改善耦合。因此，在一些实施例中，基座系统电感线圈104a和/或电动车辆电感线圈116可以是可部署的和/或可移动的以将它们带入更好的对准。
图5A图示根据示例性实施例的与电动车辆412的下表面平齐的电感线圈壳体426的详细视图。在图5A中，电动车辆壳体电感线圈壳体426可以容置电动车辆电感线圈414和铁氧体片组件1002。铁氧体片组件可以包括一个或多个铁氧体片以增强耦合并且减小电感线圈壳体426中的涡流(热耗散)。
图5B图示其中图5A的电动车辆电感线圈414可以是可移动的实施例。电动车辆电感线圈414可以在电感线圈壳体426内移动以便与基座系统电感线圈(图5B中未图示)更好地对准。另外，在某些实施例中，电感线圈壳体426可以被移动，诸如但不限于沿着向下方向远离电动车辆412的下面。虽然以上讨论与电动车辆的表面平齐的电感线圈壳体的具体配置，然而与电动车辆的表面不平齐的电感线圈壳体根据不同实施例也可以具有类似的属性。例如，与电动车辆不平齐的电感线圈壳体可以是可移动的和/或包括可移动的电动车辆电感线圈。
图6中图示根据示例性实施例的用于在图1的无线功率传送系统100中使用的电感线圈壳体600的底部透视图。电感线圈壳体600可以包括基座602和盖子610。基座602可以形成容纳装置804(图8中图示)。电动车辆电感线圈608可以布置在容纳装置804内。基座602可以包括开口606。开口606可以使得布置在基座602内的电动车辆电感线圈608能够与无线功率传送系统100的其他部件接口连接。基座602还可以形成一个或多个紧固端604。紧固端604可以用于将基座602紧固至电动车辆112。基座612还可以形成一个或多个锁定结构612。锁定结构612可以用于使基座602与盖子610接口连接。
图7图示图6的电感线圈壳体600的顶部透视图。如图7中图示的，盖子610可以坐落在基座602上。盖子可以包括母固定结构702。母固定结构702可以被构造成容纳在电动车辆112的表面上的公固定结构(未图示)。
图8类似于图7，不同之处在于，盖子702、电动车辆电感线圈608和铁氧体片1002组件已被去除以示出相互接合结构。如以上讨论的，基座602可以形成容纳装置804。容纳装置804可以是在基座602的壁806内的基座602的区域。引导结构808可以形成在容纳装置804内。引导结构808可以提供使电动车辆电感线圈608在定位在容纳装置804内时抵靠在其上的沟槽。
相互接合结构802(a-n)可以从基座602延伸。相互接合结构802(a-n)可以被构造成将铁氧体片组件1002固定在容纳装置804内。在某些实施例中，相互接合结构802(a-n)可以在若干不同位置从基座602延伸。术语“(a-n)”注释相互接合结构802(a-n)可以是任何数目或种类。
相互接合结构802(a-n)可以包括夹持件802a。夹持件802a可以包括从基座602延伸的轴杆1104(图11中更加详细地图示)。轴杆可以实现为元件，诸如(但不限于)纵向元件。夹持件802a可以包括在夹持件802a的端部的柄脚1102(图11中更加详细地图示)。柄脚1102可以被构造成在铁氧体片组件1002的上表面处接触铁氧体片组件1002。在某些实施例中，柄脚1102可以沿着z轴线固定铁氧体片组件1002。在特定实施例中，柄脚1102可以从盖子610固定铁氧体片组件1002。轴杆1104可以接触铁氧体片组件1002的侧表面。在某些实施例中，轴杆1104可以通过接触铁氧体片组件的侧表面来沿着x轴线和y轴线固定铁氧体片组件1002。
相互接合结构802(a-n)可以包括柱状件802b。柱状件802b可以从基座602延伸。柱状件802b可以用于将铁氧体片组件1002与基座602间隔开。在某些实施例中，柱状件802b可以用于沿着z轴线将铁氧体片组件1002与基座602间隔开。柱状件802b可以被构造成在铁氧体片组件1002的下表面处接触铁氧体片组件1002。铁氧体片组件1002可以包括开口1106。开口1106可以在铁氧体片组件1002的下表面上。柱状件102b可以进入开口1106以相对于柱状件102b固定铁氧体片组件1002。在某些实施例中，柱状件102b可以与夹持件802a在不同的位置从基座602延伸。在特定实施例中，相互接合结构802(a-n)可以用作夹持件802a和柱状件802b两者。
在选择实施例中，铁氧体片组件1002可以包括单个或多个铁氧体片。每个铁氧体片可以由一个或多个相互接合结构802(a-n)直接或间接支承。当铁氧体片与相互接合结构802(a-n)接触时，铁氧体片被直接支承。当铁氧体片与由相互接合结构802(a-n)直接支承的一个或多个其他铁氧体片接触时，铁氧体片被间接支承。可以通过使用一个或多个相互接合结构802(a-n)支承铁氧体片组件1002的每个铁氧体片来相对于基座602固定铁氧体片组件1002。因此，铁氧体片组件1002的铁氧体片不需要直接接触相互接合结构802(a-n)。在某些实施例中，至少一个相互接合结构802(a-n)接触铁氧体片组件1002的每个铁氧体片。在另外的实施例中，相互接合结构802(a-n)的四个柱状件802b和一个夹持件802a接触铁氧体片组件1002的每个铁氧体片。
在具体实施例中，相互接合结构802(a-n)可以用于将铁氧体片组件1002固定在基座602的容纳装置804内以代替容纳装置804内存在的环氧树脂1010。在某些实施例中，相互接合结构802(a-n)可以连同容纳装置804内存在的环氧树脂1010用于将铁氧体片组件固定在基座602的容纳装置804内。环氧树脂1010可以与铁氧体片组件1002和相互接合结构802(a-n)接触。另外，环氧树脂1010可以在铁氧体片组件1002的各个铁氧体片之间接触。在某些实施例中，环氧树脂1010可以在电感线圈壳体600内灌装(pot)电子器件的过程中使用。环氧树脂1010可以用于灌装电子器件，诸如但不限于铁氧体片组件1002和电动车辆电感线圈608。在特定实施例中，与在灌装之前使用粘附剂或其他装置来固定铁氧体片组件相比，使用相互接合结构802(a-n)在容纳装置804内固定铁氧体片组件可以更加有弹性和/或成本有效。
图9类似于图8，不同之处在于，电动车辆电感线圈608就位。如图9中图示的，电动车辆电感线圈608可以定位在容纳装置804内。在某些实施例中，电动车辆电感线圈608可以在x轴线和y轴线上、平行于也在在x轴线和y轴线上延伸的容纳装置804而延伸。
图10类似于图9，不同之处在于，铁氧体片组件1002通过相互接合结构802(a-n)固定至基座。如图10中图示的，相互接合结构802(a-n)可以从基座602延伸。相互接合结构802(a-n)可以将铁氧体片组件1002固定在容纳装置804内。虽然相互接合结构802(a-n)包括夹持件802a和柱状件802b二者，但是由于铁氧体片组件1002遮盖了柱状件802b的视图，图10中仅图示柱状件802a。
图11图示以夹持件802a和柱状件802b形式的来自图10的相互接合结构802(a-n)的详细视图。如图11中图示的，夹持件802a可以包括柄脚1102。柄脚1102可以被构造成在铁氧体片组件1002的上表面和侧表面处接触铁氧体片组件1002。通过在铁氧体片组件1002的上表面处接触铁氧体片组件1002，柄脚1102可以从盖子610固定铁氧体片组件1002。通过接触铁氧体片组件1002的侧表面，夹持件802a可以沿着x轴线和y轴线将铁氧体片组件1002固定在容置装置804内。另外，柱状件802b可以从基座602延伸。柱状件802b可以将氧体片组件1002与基座602间隔开。柱状件802b可以在氧体片组件1002的下表面处接触氧体片组件1002。
在各种实施例中，相互接合结构802(a-n)可以用以下方式来实现：该方式使得能够通过将氧体片组件1002以一定的弹性程度偏置来固定氧体片组件1002。以这一方式，相互接合结构802(a-n)是柔韧的。有利地，相互接合结构802(a-n)的柔韧性可以使得电感线圈壳体600能够承受较大范围的热膨胀、振动和弯曲。相互接合结构802(a-n)的柔韧性还可以使氧体片组件1002免受物理缺陷，诸如(但不限于)破裂。
图12中图示根据示例性实施例的将铁氧体片组件1002固定在图1的无线功率传送系统100的电感线圈壳体600内的方法。虽然图12中的方法按照特定顺序来说明，然而在某些实施例中，本文中的块可以按照不同顺序执行或者被省略，并且可以添加附加块。本领域普通技术人员应当理解，图示的实施例的过程可以使用铁氧体片组件1002能够被固定在其中的任何壳体来实现。
在块1202，可以提供形成容纳装置804并且具有相互接合结构802(a-n)的基座602。相互接合结构802(a-n)可以在容纳装置804内从基座602延伸。
在块1204，可以将铁氧体片组件1002放置在容纳装置804内。
在块1206，可以使铁氧体片组件1002的至少部分与相互接合结构802(a-n)接触。
图13是能够用于在图1的无线功率传送系统中执行图12的过程的电感线圈壳体的功能框图。电感线圈壳体可以包括用于将铁氧体片组件的上表面固定在基座的容纳装置内的装置1302。在某些实施例中，用于将铁氧体片组件的上表面固定在基座的容纳装置内的装置1302可以被构造成执行关于块1206的功能中的一个或多个功能(图12)。在各种实施例中，用于将铁氧体片组件的上表面固定在基座的容纳装置内的装置1302可以包括柄脚1102(图11)。
电感线圈壳体还可以包括用于将铁氧体片组件的下表面固定在基座的容纳装置内的装置1304。在某些实施例中，用于将铁氧体片组件的下表面固定在基座的容纳装置内的装置的1304可以被构造成执行关于块1206的功能中的一个或多个功能(图12)。在各种实施例中，用于将铁氧体片组件的下表面固定在基座的容纳装置内的装置的1304可以包括柱状件802b(图8)。
电感线圈壳体还可以包括用于将铁氧体片组件的侧表面固定在基座的容纳装置内的装置1306。在某些实施例中，用于将铁氧体片组件的侧表面固定在基座的容纳装置内的装置的1306可以被构造成执行关于块1206的功能中的一个或多个功能(图12)。在各种实施例中，用于将铁氧体片组件的侧表面固定在基座的容纳装置内的装置的1306可以包括夹持件802a(图8)。
虽然以上讨论实现相互接合结构以将铁氧体片组件固定在电感线圈壳体的基座的容纳装置内的电感线圈壳体的具体配置，然而根据不同实施例，相互接合结构可以在电感线圈壳体中实现以按照很多不同的方式来固定铁氧体片组件。
信息和信号可以使用各种不同技术中的任何技术来表示。例如，遍及以上描述被引用的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或者其任意组合来表示。
结合本文中公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件、或其组合。为了清楚地说明硬件和软件的这一可互换性，以上通常在其功能方面来描述各种说明性部件、块、模块、电路和步骤。这样的功能实现为硬件还是软件取决于特定应用和对整个系统强加的设计约束。所描述的功能针对每个特定应用可以用各种方式来实现，但是这样的实现决定不应当被理解为引起偏离实施例的范围。
结合本文中公开的实施例描述的各种说明性块、模块和电路可以使用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或者其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件、或者被设计成执行本文中描述的功能的其任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是在替选方案中，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核、或者任何其他这样的配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的功能和步骤可以直接用硬件、用由处理器执行的软件模块、或者这二者的组合来实施。如果用软件实施，则功能可以作为一个或多个指令或代码存储在有形、非暂态计算机可读介质上或者通过其来传输。软件模块可以驻留在随机存取存储器(RAM)、闪存存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移除盘、CD ROM、或者任何其他形式的本领域已知的存储介质中。存储介质耦合至处理器使得处理器能够从存储介质读取信息并且向存储介质写入信息。在替选方案中，存储介质可以是处理器的组成部分。本文中使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘使用激光器光学地复制数据。以上的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在替选方案中，处理器和存储介质可以作为离散部件驻留在用户终端中。
出于概述本公开的目的，本文中描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，不一定所有这样的优点可以根据本发明的任何特定实施例来实现。因此，本发明可以用实现或优化本文中教示的一个优点或优点组的方式来实施或执行，而不一定实现可以在本文中教示或建议的其他优点。
以上描述的实施例的各种修改将很容易清楚，并且本文中定义的一般原理可以适用于其他实施例而没有偏离本发明的精神和范围。因此，本发明并非意图限于本文中示出的实施例，而是符合与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (20)

1.一种电感线圈壳体，包括：
基座，形成容纳装置；以及
相互接合结构，从所述基座延伸并且被构造成相对于所述基座在所述容纳装置内固定铁氧体片组件。
2.根据权利要求1所述的电感线圈壳体，还包括环氧树脂，所述环氧树脂布置在所述容纳装置中。
3.根据权利要求1所述的电感线圈壳体，其中所述相互接合结构包括柱状件，所述柱状件被构造成在所述铁氧体片组件中的开口内接触所述铁氧体片组件。
4.根据权利要求3所述的电感线圈壳体，其中所述开口布置在所述铁氧体片组件的下表面上。
5.根据权利要求1所述的电感线圈壳体，其中所述相互接合结构包括夹持件，所述夹持件具有从所述基座延伸的轴杆以及布置在所述轴杆的端部上的柄脚。
6.根据权利要求5所述的电感线圈壳体，其中所述柄脚被构造成接触所述铁氧体片组件的上表面。
7.根据权利要求6所述的电感线圈壳体，其中所述夹持件被构造成接触所述铁氧体片组件的侧表面。
8.根据权利要求7所述的电感线圈壳体，其中所述相互接合结构还包括柱状件，所述柱状件被构造成在所述铁氧体片组件中的开口内接触所述铁氧体片组件。
9.根据权利要求8所述的电感线圈壳体，其中所述柱状件和所述柄脚中的至少一者被构造成沿着z轴线支承所述铁氧体片组件。
10.根据权利要求8所述的电感线圈壳体，其中所述柱状件与所述夹持件在不同的位置处从所述基座延伸。
11.根据权利要求1所述的电感线圈壳体，其中所述相互接合结构被构造成通过以一定的弹性程度偏置来固定所述铁氧体片组件。
12.根据权利要求1所述的电感线圈壳体，其中所述铁氧体片组件包括多个铁氧体片。
13.一种用于在电感线圈壳体的基座内固定铁氧体片组件的方法，所述方法包括：
提供基座，所述基座形成容纳装置并且具有相互接合结构，所述相互接合结构在所述容纳装置内从所述基座延伸；
将铁氧体片组件放置在所述容纳装置内；以及
使所述铁氧体片组件的至少部分与所述相互接合结构接触以抑制所述铁氧体片组件在至少一个方向上相对于所述基座的运动。
14.根据权利要求13所述的方法，其中将环氧树脂布置在所述容纳装置内。
15.一种电感线圈壳体，包括：
基座，形成容纳装置；
用于将铁氧体片组件的上表面固定在所述基座的所述容纳装置内的装置；
用于将所述铁氧体片组件的下表面固定在所述基座的所述容纳装置内的装置；以及
用于将所述铁氧体片组件的侧表面固定在所述基座的所述容纳装置内的装置。
16.根据权利要求15所述的电感线圈壳体，还包括环氧树脂，所述环氧树脂布置在所述容纳装置中。
17.根据权利要求15所述的电感线圈壳体，其中所述相互接合结构包括柱状件并且所述铁氧体片组件包括开口；以及在所述开口中定位所述柱状件的至少部分。
18.根据权利要求17所述的电感线圈壳体，其中所述开口在所述铁氧体片组件的下表面上。
19.根据权利要求18所述的电感线圈壳体，其中所述相互接合结构包括夹持件，所述夹持件具有从所述基座延伸的轴杆以及布置在所述轴杆的端部上的柄脚。
20.根据权利要求19所述的电感线圈壳体，其中所述柄脚被构造成接触所述铁氧体片组件的上表面。
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