CN106458043A - 用于动态无线充电的基座配电网络 - Google Patents

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Abstract

动态系统可能需要可以被安装到路面中的大量线圈(充电垫)，当电动车辆沿着路面行进时，其向电动车辆无线地提供电力。当车辆在线圈上行驶时，每个这些线圈中的电流可能需要接通和断开，以便有效地利用电力并且正确地向经过车辆运送电力。这些线圈后面的供电网络可能需要能够使用最少的基础架构和成本来管理各个线圈以及能够将所需电力从电网向这些垫高效安全地分配。供电网络可以包括模块化元件内的充电线圈、开关、本地控制器和配电电路，其可以从外部源接收电力并且可以由中央控制器控制。

Description

用于动态无线充电的基座配电网络
技术领域
本申请总体上涉及可充电设备(诸如电动车辆)的无线电力充电。
背景技术
已经介绍了包括由从能量存储设备(诸如电池)接收的电能得到的动力电力的可充电系统(诸如车辆)。例如，混合动力电动车辆包括车载充电器，车载充电器使用来自车辆制动和传统电机的电力对车辆充电。纯电动的车辆通常从其他源来接收用于对电池充电的电能。电池电动车辆通常被提出以通过某种类型的有线交流(AC)电(诸如家用或商用AC电源)来充电。有线充电连接需要在物理上连接至电源的线缆或者其他类似的连接器。线缆和类似的连接器有时可能不方便或者很麻烦，并且具有其他缺陷。所期望的是提供能够在自由空间中传送电力(例如经由无线场)的无线充电系统，以用于对电动车辆充电从而克服有线充电解决方案的一些缺陷。另外，无线充电系统应当能够协调多个基座垫，以便实际中在扩展的行进距离上适当地连续调整到移动的接收器的电力传送。
发明内容
本文中公开的实施例每个具有若干革新的方面，这些方面中没有单独的任何一个仅负责本发明的期望属性。在不限制如随附权利要求表达的范围的情况下，这里简要地公开更多突出的特征。在考虑到本讨论之后，应当理解各种实施例的特征如何相对于当前动态无线充电系统提供若干优点。
本发明的一个实施例包括一种用于分配电力的设备，该设备包括被配置成提供无线电力的第一组充电线圈、被配置成选择性地控制到第一组充电线圈的电力的第一组开关、被配置成提供无线电力的第二组充电线圈、被配置成选择性地控制到第二组充电线圈的电力的第二组开关和被配置成控制第一和第二组开关的控制单元。第一和第二组充电线圈可以被交织，并且第一组开关可以被配置成将第一组充电线圈中的一个充电线圈分别耦合至控制单元，并且第二组开关可以被配置成将第二组充电线圈中的一个充电线圈分别耦合至控制单元。
在另一实施例中，本发明可以包括一种用于分配电力的方法，该方法包括：经由第一组开关将第一组充电线圈中的一个线圈选择性地耦合至控制单元，所述充电线圈被配置成提供无线电力。该方法还包括：经由第二组开关将第二组充电线圈中的一个充电线圈选择性地耦合至控制单元，所述充电线圈被配置成提供无线电力。该方法还包括：经由第一组充电线圈中的所述一个充电线圈和第二组充电线圈中的所述一个充电线圈生成无线场以分配电力。第一和第二组充电线圈被交织。
备选实施例可以包括一种用于分配电力的设备，该设备包括用于提供无线电力的第一组装置、用于提供无线电力的第二组装置、被配置成选择性地向第一组无线电力提供装置提供电力的第一组用于选择性控制的装置、被配置成选择性地向第二组无线电力提供装置提供电力的第二组用于选择性控制的装置和用于控制第一组选择性控制装置和第二组选择性控制装置的装置。第一和第二组无线电力提供装置被交织。第一组选择性控制装置中的每个选择性控制装置进一步被配置成将第一组无线电力提供装置中的一个无线电力提供装置分别耦合至控制装置，并且第二组选择性控制装置中的每个选择性控制装置进一步被配置成将第二组无线电力提供装置中的一个无线电力提供装置分别耦合至控制装置。
附图说明
现在将参考附图结合各种实施例来描述以上提及的方面以及本发明的其他特征、方面和优点。然而，图示的实施例仅是示例而非意图限制。遍及附图，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另外指出。注意，以下附图的相对尺寸可能没有按比例绘制。
图1是根据实施方式的一个示例的无线电力传送系统的功能框图。
图2是根据另一示例实施方式的无线电力传送系统的功能框图。
图3是根据一些示例实施方式的包括发射或接收天线的图2的发射电路系统或接收电路系统的一部分的示意图。
图4图示了沿着路面行进的具有至少一个车辆垫的电动车辆的示意图，其中动态无线充电系统的各种部件安装在该路面下方。
图5a图示了包括平行配电网络的模块化基座阵列网络(BAN)模块的示意图。
图5b示出了如包含在模块化外壳的示例内的图5a中所描绘的基座阵列网络(BAN)模块的实施例。
图6图示了在连接至管道和外壳的同时在路面中安装图5的多个BAN模块的示例。
图7描绘了图4至图6的BAN模块的实施例的两个连续示例的示意性和对应的透视图。
图8图示了描绘了一种分配无线电力的方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考形成本公开的部分的附图。详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并非意在限制。可以使用其他实施例，并且可以做出其他变化而不偏离这里呈现的主题的精神或范围。应当很容易理解，本文中一般性描述并且在附图中图示的本公开的范围可以按照各种不同的配置来布置、替代、组合和设计，所有这些配置被明确地预期并且形成本公开的部分。
无线电力传送可以指代在不使用物理导电体(例如电力可以通过无线空间传送)的情况下，将与电场、磁场、电磁场或其他方式相关联的任何形式的能量从发射器传送到接收器。输出到无线场(例如磁场或电磁场)中的电力可以通过“接收天线”来接收、捕获或耦合以实现电力传送。
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能量存储设备(例如，一个或多个可再充电的电化学电池或者其他类型的电池)得到的电能作为其运动能力的一部分的车辆。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，其包括除电动机之外用于直接运动或者对车辆的电池充电的传统内燃机。其他电动车辆可以从电源汲取所有的运动能力。电动车辆不限于汽车并且可以包括摩托车、手推车、小型摩托车等。通过示例而非限制的方式，本文中以电动车辆(EV)的形式描述了远程系统。另外，还预期了可以使用可充电的能量存储设备来至少部分供电的其他远程系统(例如电子设备，诸如个人计算设备等)。
本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而非意在限制本公开。本领域技术人员应当理解，如果意图在于具有编号的权利要求元素，则这样的意图将在权利要求中明确叙述，并且在不存在这样的叙述的情况下，则不存在这样的意图。例如，如本文中使用的，单数形式的“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”意图也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项中的任何一个以及一个或多个的所有组合。还应当理解，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和“包括(including)”当在本说明书中使用时规定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。诸如“至少一个”的表达当在元件的列表前面时修改元素的整个列表，但是不修改列表的各个元素。
图1是根据一个示例实施方式的无线电力传送系统100的功能框图。输入电力102可以从功率源(本附图中未示出)提供给发射器104以生成无线(例如磁或电磁)场105用于执行能量传送。接收器108可以耦合到无线场105并且生成输出电力110用于由耦合至输出电力110的设备(本附图中未示出)来存储或消耗。
在一个示例实施方式中，发射器104和接收器108根据互谐振关系配置。当接收器108的谐振频率和发射器104的谐振频率大体相同或者非常接近时，发射器104与接收器108之间的传输损失最小。由此，与可能需要非常接近(例如有时在几毫米内)的大天线线圈的纯电感解决方案相比，可以在更大的距离上提供无线电力传送。谐振电感耦合技术因此可以实现改进的效率以及各种距离上并且具有各种电感线圈配置的电力传送。
当接收器108位于由发射器104产生的无线场105中时，接收器108可以接收电力。无线场105对应于其中由发射器104输出的能量可以被接收器108捕获的区域。无线场105可以对应于下面将进一步描述的发射器104的“近场”。发射器104可以包括用于向接收器108发送能量的发送天线或线圈114。接收器108可以包括用于接收或捕获从发射器104发送的能量的接收天线或线圈118。近场可以对应于其中存在由于发送线圈114中最小地辐射电力远离发送线圈114的电流和电荷而导致的强反应场的区域。近场可以对应于发送线圈114的大约1个波长(或者其分数)的范围内的区域。
如以上描述的，高效的能量传送可以通过将近场105中的能量的大部分耦合到接收线圈118而非以电磁波向远场传播能量的大部分来进行。当被定位在近场105内时，可以在发射线圈114与接收线圈118之间形成“耦合模式”。其中发生这一耦合的发射天线114与接收天线118周围的区域在本文中称为耦合模式区域。
图2是根据另一示例实施方式的无线电力传送系统200的功能框图。系统200可以是与图1的系统100具有类似操作和功能的无线电力传送系统。然而，与图1相比，系统200提供关于无线电力传送系统200的部件的另外的细节。系统200包括发射器204和接收器208。发射器204可以包括发射电路系统206，发射电路系统206可以包括振荡器222、驱动器电路224以及滤波器和匹配电路226。振荡器222可以被配置成生成可以响应于频率控制信号223来调节的期望频率的信号。振荡器222可以向驱动器电路224提供振荡器信号。驱动器电路224可以被配置成基于输入电压信号(VD)225以例如发射天线214的谐振频率来驱动发射天线214。驱动器电路224可以是被配置成从振荡器222接收方波并且输出正弦波的开关放大器。例如，驱动器电路224可以是E类放大器。
滤波器和匹配电路226可以滤除谐波和其他不想要的频率并且将发射器204的阻抗与发送天线214匹配。作为驱动发射天线214的结果，发射天线214可以生成无线场205以无线地输出足以用于对例如电动车辆605的电池236充电的电平的电力。
接收器208可以包括接收电路系统210，接收电路系统210可以包括匹配电路232和整流电路234。匹配电路232可以将接收电路系统210的阻抗与接收天线218匹配。整流电路234可以根据交流(AC)电力输入生成直流(DC)电力输出以对电池236充电，如图2所示。接收器208和发射器204另外可以在单独的通信信道219(例如蓝牙、Zigbee、蜂窝等)上通信。接收器208和发射器204替选地可以使用无线场205的特性经由带内信令来通信。
接收器208可以被配置成确定由发射器204发射并且由接收器208接收的电力的量是否适合对电池236充电。
图3是根据一些示例实施方式的图2的发射电路系统206或接收电路系统210的部分的示意图。如图3所示，发射或接收电路系统350可以包括天线352。天线352也可以称为或者被配置为“环形”天线352。天线352在本文中也可以称为或者被配置为“磁性”天线或电感线圈。术语“天线”一般性地指代可以无线地输出或接收能量以耦合至另一“天线”的部件。天线也可以称为被配置成无线地输出或接收电力的类型的线圈。如本文中使用的，天线352是被配置成无线地输出和/或接收电力的类型的“电力传送部件”的示例。
天线352可以包括空气芯或物理芯，诸如铁氧体芯(本附图中未示出)。空气芯环形天线可以更容忍放置在芯的附近的外来物理设备。另外，空气芯环形天线352允许将其他部件放置在芯区域内。另外，空气芯环形可以更加容易地使得能够将接收天线218(图2)放置在其中发射天线214的耦合模式区域可以更强的发射天线214(图2)的平面内。
如所陈述的，发射器104(在图2中提及的发射器204)与接收器108(在图2中提及的接收器208)之间的高效能量传送可以在发射器104与接收器108之间的匹配或者接近匹配的谐振期间发生。然而，即使发射器104与接收器108之间的谐振不匹配，仍然可以传送能量，尽管效率可能受到影响。例如，效率可能比在谐振匹配时小。能量的传送通过将来自发射线圈114(如图2中提及的发射线圈214)的无线场105(如图2中提及的无线场205)的能量耦合到接收线圈118(如图2中提及的接收线圈218)以驻留在无线场104的附近而不是将能量从发射线圈114向自由空间中传播来进行。
环形或磁性天线的谐振频率基于电感和电容。电感可以简单地是由天线352产生的电感，而电容可以被添加到天线的电感以产生期望谐振频率的谐振结构。作为非限制性示例，电容器354和电容器356可以被添加到发射或接收电路系统350以产生选择谐振频率的信号358的谐振电路。相应地，对于更大直径的天线，保持谐振所需要的电容的大小可以随着环形的直径或电感的增加而减小。
另外，当天线的直径增加时，近场的高效能量传送区域可以增加。使用其他部件形成的其他谐振电路也是可能的。作为另外的非限制性示例，电容器可以并行地放置在电路系统350的两个端子之间。对于发射天线，频率基本上对应于天线352的谐振频率的信号358可以是到天线352的输入。
在图1中，发射器104可以输出频率对应于发射线圈114的谐振频率的时变磁(或电磁)场。当接收器108在无线场105内时，时变磁(电磁)场可以在接收线圈118中感生电流。如以上描述的，如果接收线圈118被配置成在发射线圈114的频率处谐振，则能量可以被高效地传送。在接收线圈118中感生的AC信号可以如以上描述地被整流以产生可以被提供以对负载充电或供电的DC信号。
很多当前无线车辆充电系统要求正被充电的电动车辆静止，即停在在无线充电系统附近或上方，使得电动车辆能够维持存在于由无线充电系统生成的无线场内以传送电荷。因此，在电动车辆通过这样的无线充电系统来充电时，电动车辆可能无法用于运输。能够在自由空间上传送电力的动态无线充电系统可以克服静态无线充电站的一些不足。
在具有包括沿着行进路径线性地放置的多个基座垫的动态无线充电系统的路面上，电动车辆可以在道路上行进的同时在多个基座垫附近行进。如果电动车辆想要在行进的同时对其电池或能量源充电以对电动车辆供电，以便延伸其范围或者降低对于稍后充电的需要，电动车辆可以请求动态无线充电系统激活沿着电动车辆的行进路径的基座垫。这样的动态充电也可以用于减小或消除对于除电动车辆的电动力系统(例如混合动力/电动车辆的次级汽油发动机)之外的辅助或补充电机系统的需要。由此，需要高效且有效地激活沿着电动车辆的行进路径的基座垫的动态无线充电系统和方法。
图4图示沿着路面410行进的具有至少一个车辆垫406的电动车辆405的示意性视图，其中用于向电动车辆405提供无线电力的动态无线充电系统400的平行配电网络的各种部件安装在路面410下面或旁边。路面410被示出为从页面的左侧向页面的右侧延伸，其中电动车辆405在行进方向上从左至右沿着路面410行进。电动车辆405可以包括一个或多个车辆垫406。如图4中描绘的，电动车辆405沿着行进方向从安装在路面410中的基座垫415a-415r上方通过。在替选实施例中，基座垫415可以安装在路面410的表面的顶部、在路面410的旁边、或者与路面410的表面平齐、或者在允许向沿着路面410行进的电动车辆405无线地传送能量的任何实施方式中。
基座垫415a-415r在被激活时可以发出无线场(本附图中未示出)并且经由至少一个车辆垫406向电动车辆405无线地传送电力。如所描绘的，基座垫415a-415r的正下方是基座垫415a-415r可以电气连接至的开关420a-420r。开关420a-420r中的每个开关可以经由配电电路421a-421f进一步连接至本地控制器425a-425f。本地控制器425a-425f还可以经由骨干430连接至电源/逆变器435。配电控制器445还可以连接至电源/逆变器435。电源/逆变器435可以进一步连接至功率源440。如所描绘的，基座垫415、开关420、和本地控制器425的组可以是基座阵列网络(BAN)模块450a-450c的部件。如所示，BAN模块450的相应部件被绘制阴影以表示相应的公共电流路径(上文参照图5a和图5b提供了BAN模块450的详细讨论)。
基座垫415可以包括能够生成用于无线地传送电力的无线场(在此未示出)的线圈。如本文中所使用的，充电垫和基座垫可以是指相同的部件。在一些实施例中，基座垫415可以包括被配置成生成用于传送无线电力的无线场的装置，装置可以包括能够生成无线场的一个或多个电感线圈或其他设备。在一些其他实施例中，基座垫415可以指代能够生成用于无线配电的无线场的各个电感线圈或类似的设备。能够生成无线场以无线地传送电力的任何结构可以用作本文中描述的系统中的基座垫415。类似地，在下面将要描述的车辆垫406可以类似地描述包括至少一个电感线圈或类似设备的装置或者可以直接表示电感线圈或类似设备。
当电动车辆405和车辆垫406行进通过动态无线充电系统400和在各个基座垫415a-415r上方行进时，配电控制器445可以与电动车辆405、电源/逆变器435和本地控制器425a-425f通信。取决于电动车辆406相对于动态无线充电系统400的位置，配电控制器445可以指示电源/逆变器435产生电流并且将其分配给骨干430。骨干430可以用于向所有连接的本地控制器425a-425f供应电流，电流可以被进一步分配给基座垫415a-415r以向电动车辆405无线传送电力。
本地控制器425a-425f可以控制来自骨干430的电流或可以调节来自骨干430的电流。在一些实施例中，每个BAN模块450中的本地控制器425可以包括能够独立彼此控制的各个控制单元。在一些其他实施例中，每个BAN模块450中的本地控制器425可以包括控制两个本地控制器425的单个共享控制单元或处理器，同时每个本地控制器通过共享单个处理器维持来自骨干435的独立配电部件和电力输入以及与其他本地控制器425的操作无关的操作和运转能力。受控或产生的电流可以通过本地控制器425a-425f分配给每个连接的基座垫415a-415r。配电电路421a-421f可以标识通过其来自本地控制器425a-425f的电流被分配给基座垫415a-415r的电气结构。用来连接每个基座垫415a-415r的开关420a-420r可以允许由本地控制器425a-425f供应的电流到达所连接的基座垫415a-415r。基座垫415a-415r当通过开关420a-420r从本地控制器425a-425f接收电流时，可以产生无线场，并且可以耦合至车辆垫406以向电动车辆405无线传送电力。
在操作期间，电动车辆405可以沿着路面410行进，其车辆垫406定位并且配置成从基座垫415接收电力。基座垫415a-415r中的每个可以生成无线场。基座垫415a-415r可以与穿过由基座垫415生成的无线场的车辆垫406耦合，并且可以从基座垫415向车辆垫406无线地传送电力，其中无线电力可以由电动车辆405的系统来使用。在实施例中，车辆垫406可以包括被定位在沿着电动车辆405的一个或多个位置处的一个或多个车辆垫406。在实施例中，车辆垫406在电动车辆406上的位置可以根据基座垫415相对于路面410的定位以及电动车辆405行进路径来确定。在一些实施例中，车辆垫406可以包括极化耦合系统(例如双D线圈)和正交线圈中的至少一项。在另一实施例中，车辆垫406可以包括组合的双D正交线圈。在一些其他实施例中，车辆垫406可以包括另一类型的线圈。在一些其他实施例中，车辆垫406可以包括圆形线圈和螺线管线圈中的一项或者以上提及的线圈中的任何线圈的组合。
电动车辆405或其操作者可以确定利用动态无线充电系统400是有益的。在一些实施例中，利用动态无线充电系统400可能需要电动车辆405与充电系统400之间的初步通信。这些初始通信可以涉及配电控制器445。这些通信可以发起用于电动车辆405和动态无线充电系统400两者的充电过程并且验证电动车辆405可以使用动态无线充电系统400。另外，初步通信可以涉及激活电动车辆405的车辆垫406以及向电动车辆405或其操作者指示电动车辆405的行进路径的适当对准，从而其可以在基座垫415a-415r上方行进。在替选实施例中，配电控制器445可以不在初始通信中涉及，而是可以仅在与电动车辆405的、用以当电动车辆405在基座垫415a-415r上方行进时确定其在动态无线充电系统400内的位置的通信中涉及。当电动车辆405经过每个基底415a-415r上方时，电动车辆405的车辆垫406可以经过由基座垫415a-415r生成的无线场(本附图中未示出)。
在经过由基座垫415生成的无线场时，车辆垫406可以选择性地连接到被配置成使用车辆垫406所接收的电力对能量存储设备(本附图中未示出)充电的充电电路，或者直接连接到电动车辆405以对电动车辆405的电子部件选择性地供电并且提供用于运动的电力。这些选择可以由电动车辆405的操作者、由电动车辆405、或者由动态无线充电系统400做出。因此，由车辆垫406接收的无线电力可以使得电动车辆405能够延伸其范围并且降低其对于随后的充电周期的需要。基座垫415与车辆垫406之间的耦合水平可以影响所传送的电力的量或者利用它们经由无线场向电动车辆405传送电力的效率。
配电控制器445可以与电源/逆变器435和本地控制器425a-425f通信，以提供通信和控制。在另一实施例中，配电控制器445还可以与电动车辆405通信。在一些实施例中，配电控制器445、本地控制器425、电源/逆变器435和电动车辆405之间的通信和控制连接可以是无线的，使得配电控制器425和电动车辆405不需要被物理地连接，或是有线的。在一些另外的实施例中，配电控制器445可以被集成到本地控制器425或者任何电力生成设备(电源/逆变器435和功率源440)中。配电控制器445可以用来协调基座垫415的激活和去激活，并且可以协调多个BAN模块450之间的通信或动作。来自配电控制器445的协调结合利用调节流到特定基座垫415的电流的本地控制器425的更本地化的电流分配有助于产生更有效和更敏感的动态无线充电系统400，因为电流已经在到基座垫415的路径上，简单需要来自本地控制器425和/或配电控制器445的信号使开关420将基座垫415耦合至电流并且激活它。配电控制器445可以操作以当使用动态无线充电系统400的电动车辆405沿着路面410行进时，控制各个基座垫415的激活。配电控制器445可以基于基座垫415的要求和在给定时刻提供电力传送的需求向功率源440和电源/逆变器435提供控制。在另一实施例中，配电控制器445可以简单地协调BAN模块450或本地控制器425之间的通信，而本地控制器425控制基座垫415排序。在一些其他实施例中，配电控制器445可以激活BAN模块450，但让基座垫415的激活的定时留给本地控制器425。备选地，配电控制器445向本地控制器425可以仅传达非关键信息并且不提供基座垫415的激活信息。
在激活电源/逆变器435之后，配电控制器445可以获得关于电动车辆405的矢量或路径和电动车辆405的速度的信息。配电控制器445可以从电动车辆405本身或从各种传感器或基垫415的负载分析中获得该信息。相对于电动车辆405和车辆垫406的位置，配电控制器445可以向电动车辆405附近的本地控制器425发送信号以在某个时刻根据电动车辆405的位置激活特定基座垫415。例如，如由图4中所捕获的时刻指示的，配电控制器445可以与电动车辆405通信以确定车辆垫406相对于动态无线充电系统400的位置，与本地控制器425c和425d通信以命令它们激活基座垫415j和415k以向车辆垫406无线传送电力。
当电动车辆405继续沿着路面朝向页面的右侧行进时，配电控制器445将继续与电动车辆405通信，并且依次向本地控制器425c-425f发送命令以便根据电动车辆405在各个基座垫415上方的时间在适当时间激活基座垫415l-415r。在备选实施例中，配电控制器445可以沿着路面410与本地控制器425通信以协调向电动车辆405的电力传送。作为另一备选方案，BAN模块450中的每个可以感测电动车辆405的存在并且基于电动车辆405的所检测到的存在自主和选择性地激活基座垫425中的一个基座垫。在另一实施例中，BAN模块450可以从相邻BAN模块450接收信号。该信号可以包括关于电动车辆405的速度、位置和方向的信息，或者可以包括用来激活的信号。所接收的信号可以直接来自相邻BAN模块450或经由配电控制器445。
如上文所讨论的，功率源440和电源/逆变器435可以提供由动态无线充电系统400所使用的电力。如所示出的，功率源440和电源/逆变器435可以位于路面410之外并且远离行进路径一距离。该位置可以有助于消除修建沿着路面410本身的长度供应交流(AC)电力的高压电力线的需要，其可能提供安全挑战并且使得安装和维护路面410和动态无线充电系统400具有危险性。附加地，将功率源440和电源/逆变器435放置在路面410本身之外的单个位置可以有助于通过允许单个功率源440和电源/逆变器435与多个BAN模块450和其中所包含的基座垫415一起使用降低动态无线充电系统400的成本。如此，从功率源440和电源/逆变器435产生的电流可以在更大的距离内在各种基座垫415进行分配，其可以减少服务大片路面410的动态无线充电系统400所需的功率源440和电源/变换器435的数目。功率源440和电源/逆变器435可以以易于维护、服务或更换的方式安装，例如，位于机架中或安装在可进入的壳体中。这种安装可以确保动态无线充电系统400的高度复杂的部件可以比安装在路面410中的复杂度较低的部件更容易进入。在一些实施例中，配电控制器445可以与功率源440和电源/逆变器435安装在外壳内。
功率源440和电源/逆变器435可以被确定大小以向大量的基座垫415提供足够的电流。仅作为示例，功率源440和电源/逆变器435的大小可以为25kW或50kW。在另一实施例中，功率源440和电源/逆变器435的大小可以大于50kW。功率源440和电源/逆变器435的大小可以由基座垫415的数目、要充电的电动车辆405的数目或类型和/或由功率源440和电源/逆变器435供应的本地控制器425的数目确定。25kW的电源/逆变器可能足以并行向一辆和三辆之间的电动车辆405提供无线充电。由功率源440和电源/逆变器435供应的更大数目的本地控制器425可能需要这些部件的大小大于50kW。在一个实施例中，功率源440和电源/逆变器435可以产生可以由基座垫415所需要以产生能够传送能量的无线场的85kHz的电流。在备选实施例中，可以根据用来传送无线电力的基座垫415产生较高或较低的kHz值的电流。
骨干430可以将功率源440和电源/逆变器435连接至从电源/逆变器435和功率源440接收电流的本地控制器425。骨干430可以具有任何长度，使得供应给本地控制器425的电流不会由于干扰或传输距离而被劣化或降级，以使电流不可由本地控制器425、开关420或基座垫415使用或者例如，如果所需电压变得太高，则使得供应给基座垫415的电流可能无法建立用于使用电流产生无线场的困难。骨干430可以是分配高频(HF)电力并且能够将彼此靠近的基座垫同步到单个相位的环状导体。骨干430可以被认为也分配电力的相位基准。因此，骨干430可以用于相位测量或用于保持相关联的部件(例如，本地控制器425)相位对准。附加地，骨干430可以具有恒定幅度，其可以提供用于测量相关联的部件的实际功率牵引等。在一个实施例中，骨干430可以被构造，使得本地控制器425和任何其他设备通过与骨干430无线耦合而从骨干430汲取电力。该无线耦合可以类似于在变压器或在无线充电中看到的耦合。用来汲取电力的无线耦合方式可以提高骨干430和本地控制器和从骨干430汲取电力的其他设备之间的电力传送的安全性、可靠性和耐久性。骨干430和本地控制器425之间的无线连接的另一益处可以是能够将本地控制器425定位在沿着骨干430的任何位置或者容易移动本地控制器425，而不需要对任一部件的任何物理修改。在另一实施例中，骨干430可以被构造成使得本地控制器425和从骨干430汲取电力的任何其他设备经由电气连接物理地连接至骨干430。
本地控制器425a-425f从骨干430接收电流并且将该电流分配给本地控制器425a-425r经由配电电路421a-421f和开关420a-420r电气所连接的基座垫415a-415r。在一些实施例中，本地控制器425a-425f可以用作开/关控制点或开关以允许电流从骨干430流到各个配电电路421a-421f。在另一实施例中，本地控制器425a-425f可以执行更多调节控制。附加地，本地控制器425可以从骨干430的电流产生可变输出电流。例如，本地控制器可以产生介于零和在骨干430处可用的最大电流之间的任何量的输出电流以馈送给基座垫415，例如，本地控制器可以产生介于来自骨干430的所耦合的电压或电流的0％和100％之间的任何量以馈送给基座垫415。在一些其他实施例中，本地控制器425a-425f均可以包括用来调谐流到当前被激活的基座垫415的电流的调谐电路或网络。在一个实施例中，调谐电路或网络可以被配置成与被激活的仅一个基座垫415一起运转。在另一实施例中，调谐电路或网络可以被配置成与被激活的多个基座垫415一起运转。备选实施例可以提供调谐电路或网络可以被配置成与被激活的并且从本地控制器425接收电流的单个基座垫415或与多个基座垫415一起运转。
当本地控制器425a-425f从配电控制器445接收信号以激活特定基座垫415时，连接至待被激活的基座垫415的相应本地控制器425可以产生到待被激活的基座垫415和本地控制器425之间的开关420的信号。例如，在图4所描绘的时刻，本地控制器425c可以从配电控制器445接收信号以激活基座垫415i。在一个实施例中，作为响应，本地控制器425c可以被配置成产生到开关420i的信号以指示开关420i将基座垫415i连接至配电电路421c。在另一实施例中，本地控制器425可以向开关420发送所接收的信号。在一些其他实施例中，配电控制器445可以直接与开关420和本地控制器425通信。同时，本地控制器425d可以从配电控制器445接收信号，其可能导致本地控制器425d生成到开关420j的信号以指示开关420j将基座垫415j连接至配电电路421d。当车辆405继续在行进方向上行驶时，本地控制器425d-425f可以从配电控制器445接收命令以激活特定基座垫415k-415r。响应于该命令，向所指示的基座垫415分配电力的特定本地控制器425可以指示与基座垫415相对应的开关415将基座垫415连接至相应的配电电路421d-f。本地控制器425a-425f可以进一步控制来自骨干430的电流，或者可以调节来自骨干430的电流。
开关420a-420r可以控制电流从配电电路421a-421f和本地控制器425a-425f向连接在开关420a-420r下游的相应基座垫415a-415r的流动。开关420a-420r可以包括允许电流从本地控制器425传送至开关420所连接的相应基座垫415a-415r的设备或电路系统。在实施例中，开关420响应于来自本地控制器445的信号而进行操作。该实施例可以提供本地控制器425可能不太复杂并且不需要直接控制其电力分配的低成本系统。在另一实施例中，本地控制器425可以将从骨干430接收的电流选择性地分配给特定开关420和基座垫415，而不是盲目地将其分配给整个配电电路421。在另一实施例中，响应于来自配电控制器445的信号，开关可以将电流传送至所连接的基座垫415。在一些实施例中，开关420可以在没有从另一设备接收到信号的情况下默认将电流传送至基座垫415。在一个实施例中，当本地控制器425从骨干430汲取电流以将其分配给所连接的基座垫415中的一个时，本地控制器425可以将电流分配给整个配电电路421。在该实施例中，开关420可以用来基于信号或默认条件将特定基座垫415耦合至配电电路421的电流。在另一实施例中，配电电路421可以包括基于什么基座垫415要接收电流而将个体开关420连接至本地控制器425所必要的布线或其他电路系统。在一些实施例中，开关420a-420r可以并入基座垫415a-415r中或者并入本体控制器425a-425f中或者并入配电电路421a-421f中。
基座垫415a-415r还可以直接连接至相应开关420a-420r并且可以位于路面410正下方，使得它们能够向沿着上方的路面410通过的电动车辆405提供无线电力。图4的基座垫415a-415r可以被描绘为彼此相邻。在另一实施例中，基座垫415a-415r还可以以重叠方式(如图7中所参照的)安装。在一些其他实施例中，基座垫415可以以其中一些基座垫415与其他基座垫415重叠而一些基座垫415可以邻近而不与其他基座垫415重叠的方式安装。
如所描绘的，来自连续的本地控制器425的基座垫415可以被交织或交错，使得单个本地控制器425从不向连续的基座垫415提供电力。因此，如将下文更详细地描述的，当两个本地控制器425在相同的基座阵列网络450内时，来自第一本地控制器425的基座垫415可以与由第二本地控制器425控制的基座垫415邻近交织或交错。基座垫415的交织意味着交替的基座垫415由不同的本地控制器425供电，并且一个本地控制器从不需要向两个基座垫415供电。提供可能馈送多个基座垫425的多个本地控制器425可以提供成本更有效的系统，其中本地控制器425在它们可能在向多个基座垫415供应电流的同时进行使用时，可以以更有效的方式被利用。附加地，防止单个本地控制器425向连续基座垫415提供电流有助于降低骨干430和基座垫415之间的所有部件的额定功率要求，因为其中的每个部件仅需要能够处理单个基座垫415的电流负载。在非平行和非交织配电系统中，可以向多于单个的基座垫415馈送电流的任何设备可能需要被额定在并行馈送两个或更多个基座垫415所需的更高的电流，这对于跨多个基座垫415提供平滑电力传送可能是有必要的。
图5a图示了基座阵列网络(BAN)模块450和包括BAN模块450的部件的示意图。图5a描绘了包括模块化外壳(在该图中未示出)内的多个基座垫415a-415f、多个开关420a-420f和多个本地控制器425a和425b的作为模块化设备的BAN模块450。如所描绘的，本地控制器425a可以连接至配电电路421a，其连接至开关420a、420c和420e，其引导至基座垫425a，425c和425e。同样，本地控制器425b可以依序连接至配电电路421b、开关420b、420d和420f、以及基座垫425b、425d和425f。如所示出的，BAN模块450的各个部件被加阴影以指示公共配电路径。该基座垫415被铺设为使得来自不同的本地控制器425的基座垫415在BAN模块450中的它们的布局中交替。例如，可以分别经由开关420a、420c和420e连接至本地控制器425a的基座垫415a、415c和415e可以与可以分别经由开关420b、420d和420f连接至本地控制器425b的基座垫415b、415d和415f以交织方式安装在BAN模块450内。因此，在电动车辆405行进方向上依序安装的基座垫415的图案可能是415a、415b、415c、415d、415e和415f。
如图5a所描绘的BAN模块450可以粗略是两米长。本地控制器425a和425b中的每个本地控制器可以用来经由配电电路421a和421b和开关420a-420f将电流分配给基座垫415a-415f的子集。本地控制器425a和425b可以分别连接至配电电路421a和421b。因此，每个本地控制器425可以经由相应的配电电路421分配所接收的电流。因此，配电电路421a可以将本地控制器425a经由三个或更多个开关420a、420c和420e连接至三个或更多个基座垫415a、415c和415f，而配电电路421b可以将本地控制器425b经由三个或多个开关415b、415d和415f连接至三个或更多个基座垫415b、415d和415f。这些连接可以允许本地控制器425将从骨干430接收的电流分配给开关420中的每个开关。这些连接也可以允许本地控制器425向目的地设备分配从配电控制器445接收的控制信号。
开关420a-420f可以用来分别将基座垫415a-415f选择性地耦合至相应的配电电路421。选择性耦合可以响应于从本地控制器425a或425b中的一个接收的或从配电控制器445接收的信号。当被耦合时，基座垫415可以能够经由配电电路421从本地控制器425接收电流。在一个实施例中，本地控制器425a-425f可以控制流到基座垫415a-415r的电流流动并且可以控制流经基座垫415a-415r的电流流动的方向。在备选实施例中，开关420a-420r、配电电路421或基座垫415a-415r本身可以控制通过基座垫415a-415r的电流流动的方向。控制通过基座垫415的电流流动方向可以提供用于最小化被并行激活的基座垫415和相邻的基座垫415之间的相互耦合和交叉耦合。上文所讨论的由配电电路421、本地控制器425或开关420对电流的控制可以包括以下各项中的至少一项：控制被发送到基座垫415的电流的幅度或者电流的相位。由配电电路421、本地控制器425或开关420的这种控制可以提供对由基座垫415产生的无线场的操纵。在一些实施例中，通过所连接的基座垫415的电流流动的相位可以被限制到零或180度之一。在一些其他实施例中，电流流动的相位可以是介于零和360度之间的任何值。在操作中，图5a的BAN 450可以作为动态无线充电系统400的子树网络操作。BAN模块450可以用作独立单元(self-contained unit)，其中其内部部件可以被协调和预组装和连接，使得BAN模块450被设计成在有限距离内分配和控制电流分配。如所描绘的，内部具有两个本地控制器425a和425b、两个配电电路421a和421b、开关420a-420f和基座垫415a-415f。
本地控制器425可以从BAN模块450外部的功率源440、逆变器435或配电控制器445接收电力和控制。本地控制器425a和425b可以用来将该电力和控制选择性地并且可控地分配给BAN模块450的内部部件的一个或多个，诸如配电电路421a、开关420a、420c和420e、随后是基座垫415a、415c和415e，以便经由车辆垫406对电动车辆405有效并且高效地充电。例如，本地控制器425a可以从骨干430接收电流并且从配电控制器445接收配电信号。配电信号可以代表指示当电动车辆行进通过系统时，在给定时刻激活哪些部件以便在动态无线充电系统400中适当运转的信号。
在一些实施例中，本地控制器425a和425b可以不接收配电信号，而是仅当它们要将电流分配给下游部件时，可以接收电流。在一些其他实施例中，本地控制器425a和425b可以不接收电流，而是被配置成响应于配电信号或响应于正在被提供的输入电力，从输入电力产生电流。在一些其他实施例中，本地控制器425可以是电源/逆变器435和电流分配设备的组合，并且可以被配置成在其自身确定何时激活基座垫415(例如，使用负载监测或与电动车辆405的直接通信)时，向基座垫415提供电力。在附加实施例中，本地控制器425可以被配置成响应于来自电动车辆405的信号，向基座垫415提供电力。来自电动车辆405的信号可以包括经由无线通信(例如，蓝牙、Wi-Fi等)从电动车辆405到本地控制器425的直接通信。在另一实施例中，本地控制器425可以被配置成响应于负载监测通信或信号，向基座垫415提供电力，其中基座垫415可以基于从车辆垫406感生的电压或电流信号确定电动车辆405的存在或位置。在一些其他实施例中，本地控制器425可以接收信号以向基座垫415提供电力，该信号可以由先前BAN模块450的部件(例如，先前BAN模块450的基座垫415或本地控制器425)产生，该信号可以被传达到当前本地控制器425。这种通信可以经由任何有线或无线通信方法。这种通信可以包括通知当前本地控制器425何时开始提供电力的信息，或者可以包括关于电动车辆405的位置、速度和/或方向的信息。这些通信可以直接在相同或不同的BAN模块450的本地控制器425之间，或可以被引导通过配电控制器445，然后至其他本地控制器425。例如，在一个实施例中，BAN模块450a内的本地控制器425a可以传达至BAN模块450a内的本地控制器425b或BAN模块450b内的本地控制器425c，以开始充电。在另一实施例中，相同的本地控制器425a可以向本地控制器425b或本地控制器425c传达关于电动车辆405的速度、位置或方向的信息。在一些其他实施例中，BAN模块450的本地控制器425可以检测来自先前被使能的BAN模块的从车辆垫406感生的电压或电流信号并且不依赖于本地控制器之间的通信。在这些实施例中，BAN模块可以直接从先前BAN模块的基座垫415接收所感生的电压或电流信号。在一些附加实施例中，BAN模块450的本地控制器425可以检测来自先前被使能的BAN块的所感生的电压或电流信号。
在一个实施例中，本地控制器425a和425b可以响应于来自配电控制器445的信号，将所接收的电流和/或通信整体分配给相应的配电电路421a和421b。在另一实施例中，本地控制器425可以经由配电电路421将电流和通信分配给特定开关，其中本地控制器425可以具有直接控制配电的能力。在一些其他实施例中，本地控制器425可以默认分配所接收的电流，而无需来自配电控制器445的信号。在一些实施例中，BAN模块450内的本地控制器425可以被配置成彼此通信，而其他实施例可以禁止这种交互并且保持本地控制器425彼此绝缘。本地控制器425可以提供快速的基座垫415排序，其中基座垫415产生无线场所需的电流基本上仅等待指示将基座垫415耦合至配电电路421的信号和在其中等待的电流，从而消除了可以在双边通信期间发生的任何传送时间或中间控制时间。
如上文参照图4更详细地所讨论的，该配电电路421a然后可以将电流运送到其所连接的所有开关420，例如，开关420a、420c和420e。在一些实施例中，配电电路421a本身可以不包括任何内部控件或可能只能以预定路径或基座垫激活序列引导电流。在另一实施例中，配电电路421a可以包括允许其选择性地沿着配电电路421a可以控制的动态路径分配电流的控件和部件。
开关420a、420c和420e可以将所接收的电流分配给相应的基座垫415a、415c和415e。开关420可以响应于来自配电控制器445的本地控制器425的信号以激活开关420所连接的基座垫415。在一些实施例中，每个开关420a-420f可以具有通过相应的配电电路421与它们各自的本地控制器425的电流连接和与它们各自的本地控制器425的单独的通信或控制连接。在一些其他实施例中，无论电力布线还是通信或控制连接都可以被集成到配电电路421a和421b中以简化BAN模块450中的布线。在另一实施例中，本地控制器425和开关420之间的信号收发可以使得在本地控制器425和开关420之间仅有单个电路。在一些实施例中，开关420可以用来将基座垫415与配电电路421断开连接，所以没有处于使用中的基座垫415不影响当前电力路径的调谐。在一些实施例中，开关420可以用来将基座垫415断开连接到能够反射负载监测的传感器中。
如上文简要讨论的，本地控制器425、配电电路421、开关420和基座垫415中的任一个可以被配置成选择性控制通过基座垫415的电流流动的方向。这可能通过反转连接或更复杂的电路系统或转换过程来执行。
在使用中，模块化设备BAN模块450可以是可以被安装到动态无线充电系统400中的独立部件。BAN模块450和动态无线充电系统400可以被设计成使得可以以最低成本和难度和/或移除安装BAN模块450。例如，在简单的动态无线充电系统400中，BAN模块450可以是被配置成与所有外部部件(例如，骨干430、配电控制器445和电动车辆405)无线连接的“走访(drop in)”模块。维持与所有外部部件的无线连接可以简化安装或移除，并且可以降低其中物理连接可以被最小化的安装和维护成本。在一些其他实施例中，BAN模块450可以包括用于所需要或预期的每一输入的各个连接。例如，在一个实施例中，BAN模块450可以包括用来接收其中的每个本地控制器425的输入电流的电力连接和用来从配电控制器445和/或电动车辆接收通信的用于每个本地控制器425的通信信号。
附加地，BAN模块450的内部平行配电结构在动态无线充电系统400的操作中提供了不同的特征。在没有本地控制器425可以并行向多于一个的基座垫415提供电力的实施例中，基座垫415和骨干之间的配电路径的部件的大小可以仅用来满足单个基座垫415的要求。因此，在该配电路径中使用的部件仅需要针对单个负载进行额定，从而有助于降低成本。附加地，基座垫415的交织布局可能有助于提供基座垫425之间的更平滑的过渡，其中单独的本地控制器425可以负责向相邻(或重叠)的基座垫415提供电力。基座垫415的交织布局还可以提供更好的部件用途。在没有平行电力路径的情况下，每个本地控制器425可以向单个基座垫415提供电力。在平行结构中，单个本地控制器425可以不向多个基座垫415提供电力。因此，在非平行系统中，本地控制器425可能在本地控制器425上承受附加用途，从而进一步增加平行配电的价值和益处。
图5b图示了如包含在模块化外壳内的BAN模块450模块的实施例的示例。图4b可以示出了作为完整的集成单元的BAN模块。如所示出的，BAN模块450可以包括其中包含图5a的部件的矩形外壳505，包括基座垫415a-415f、开关420a-420f(该图中未示出)、配电电路421a和421b(该图中未示出)和本地控制器425a和425(该图中未示出)。外壳可以由混凝土或任何其他材料制成，使得其中的部件可以免受环境要素和不当物理或电气干扰的影响。然而，外壳材料没有显著受到由基座垫415产生的磁场的影响，材料也没有显著影响由基座垫415产生的磁场。附加地，该材料可以维持BAN模块450内的部件和连接的完整性。如所示出的，六个基座垫415a-415f可以在电动车辆405的行进方向上以相继次序沿着BAN模块450的顶部表面455可见。在另一实施例中，BAN模块450可以包含在如由应用确定的任何形状的模块化外壳内。
BAN外壳可以用来保护BAN模块450的部件并且简化动态无线充电系统400中的部件的实现。利用BAN模块450和外壳505可以提供集中连接点，并且确保其中的部件都能正常运转，而内部连接已经经过测试并且验证是正确的。
BAN外壳505可以用来创建可以容易地插入到标准的动态无线充电系统400中并且如上文所讨论，简化安装、移除、维护并且降低相关成本的模块。可以简化安装和移除，并且因此降低相关成本，其中模块化部件是具有标准形状并且物理连接被最小化或标准化。在一个实施例中，BAN外壳505将被安装到路面410中，使得外壳505的顶部表面510与路面410的顶部表面齐平。在这种实施例中，BAN外壳505的顶部表面510可以暴露所示出的基座垫415a-415f的顶部表面，或者可以覆盖基座垫415a-415f的顶部表面。让基座垫415的顶部表面暴露可以通过减少可能引入干扰或其他问题的任何中间元件来增加由基座垫415能够进行的电力传送。然而，让基座垫415的顶部表面暴露可能会增加对基座垫415的损坏风险。在另一实施例中，BAN外壳505可以被安装在路面410下方，使得BAN模块450和BAN外壳505没有一部分暴露在路面410中。
图6图示了连接至管道610和外壳605的路面410中的多个BAN模块的安装的示例。图6示出了跨过页面的路面410。在路面410的中心中的是BAN模块450a和450b所在的条带。如所示出的，BAN模块450a和450b已经安装到路面410中，而BAN模块450c被示出为在路面410上方，从而指示安装在BAN模块450b的旁边。在一些实施例中，如BAN模块450c下方所看到的，连接615可以位于BAN模块450下方。在另一实施例中，连接615可以位于BAN模块450的侧面处，或对于安装有益或可行的相对于BAN模块450的任何其他位置。骨干连接615被示出为下方的管道610处，其中，BAN模块450可以被安装在路面410中。备选地，骨干连接615可以不存在于其中BAN模块450和骨干430之间的电力传送是经由无线连接(例如，电感性等)的应用中。管道610沿着路面410的长度在BAN模块450下方延伸。在BAN模块450a-450c的长度的端部处，管道610跨过路面运行到道路的一侧，然后垂直地进入外壳605中。
图6所示的部件是动态无线充电系统400的部件可以如何沿着路面410的延伸的安装。沿着路面410的一侧的外壳605可以包含电源/逆变器435、功率源440和配电控制器445中的至少一个。如上文所描述的，管道410沿着表面下方从外壳605延伸并且延伸到路面410的中心，在该点处，它转向并且沿着路面410的长度行进给定距离。在一些实施例中，管道610可以沿着路面410的侧面安装或安装在路面410的中心与侧面之间或安装在沿着路面410的路径的任何其他位置中，使得BAN模块450可以连接至管道610。管道610可以包括骨干430，通过该骨干430，电流可以从外壳605中的电源/逆变器435和功率源440运送到每个已安装的BAN模块450。备选地，管道610可以代表通信路径，外壳605内的配电控制器445和其他动态无线充电系统400部件之间的通信通过该通信路径进行传达。在备选实施例中，管道610可以提供骨干430和通信路径两者。
图6提供了使用模块化BAN模块450所牵涉到的安装的简便性的指示。动态无线充电系统400的安装可能牵涉到仅安装三个单独部件：包含配电控制器445、功率源440和电源/逆变器435的外壳605，包括骨干430和潜在通信布线的管道610和BAN模块450。与路面410下方相比，维护路面410旁边的外壳405中的配电控制器445、功率源440和电源/逆变器435可以通过允许这些部件在需要服务或维护时更容易进入而保持易于维护。在路面410下方安装管道610可以通过让电力在路面410下沿着系统的长度延伸提供便于连接至BAN模块450和附加安全性，其中应当限制意外暴露。可以降低BAN模块450的维护和安装成本，其中连接被最小化并且当组装或构造模块450时，完成BAN模块450的部件的连接。
图7描绘了BAN模块450的两个连续示例实施例的示意性和对应透视图。如上文所讨论的，BAN模块450的每一个BAN模块包括多个基座垫415、多个开关420、配电电路421和多个本地控制器425。具体地，BAN模块450a包括基座垫415a-415f、开关420a-420f、配电线路421a和421b和本地控制器425a和425b。BAN模块450b包括基座垫415g-415l、开关420g-420l、配电线路421c和421d和本地控制器425c和425d。每个本地控制器425a和425b分别连接至配电电路421a和421b，其将每个本地控制器425a和425b经由BAN模块450a的开关420(对于本地控制器425a是开关420a、420c和420e，对于本地控制器425b是开关420b、420d和420f)连接至基座垫415的一半(对于本地控制器425a是基座垫415a、415c和415e，对于本地控制器425b是基座垫415b、415d和415f)。类似连接结构适用于BAN模块450b。BAN模块450以重叠方位通过示出基座垫415与其他附图中描绘有所不同。这种变化仅用于呈现BAN模块450内的基座垫415的布局的附加实施例，并且不旨在限制性的。不在BAN模块450的端部上的每个基座垫415可以与其他两个基座垫415重叠，而BAN模块450的端部上的两个基座垫可以仅与一个其他基座垫415重叠。基座垫415的重叠布局可以不影响基座垫415、开关420、配电电路421或本地控制器425的电气连接或布局。示意图示出了每个基座垫415至少部分地与后续基座垫415重叠。例如，基座垫415a(在行进方向上BAN模块450a中的第一基座垫415)被描绘为与基座垫415b重叠，而415b被示出与基座垫415a重叠并且与415c重叠。这通过BAN模块450a继续，直至基座垫415f被示出为重叠基座垫415e，但因为基座垫415f是BAN模块450a的最终基座垫415，不与另一基座垫415重叠。相似布局适用于BAN模块450b及其基座垫415g-415l。在一些实施例中，相邻BAN模块450的边缘处的基座垫415可以不与彼此重叠，而是以端至端进行安装。在这种实施例中，如上文所描述的，BAN模块450的端部上的基座垫415可以仅与一个其他基座垫415重叠。在另一实施例中，相邻BAN模块450的边缘处的基座垫415可以与彼此重叠，使得BAN模块450可能与另一BAN模块450重叠。在该实施例中，BAN模块450的端部处的基座垫415可以与多于一个的其他基座垫415重叠，一个来自与边缘基座垫415相同的BAN模块450和相邻BAN模块450的边缘基座垫415。如所示出的，BAN模块450的相应部件被加阴影以指示相应电力路径(下文参照图4至图6提供了BAN模块450的详细讨论)。
如可以从基座垫415上方在安装上向下看所看到的，以上示出的BAN模块450a和450b的示意图是基座垫415a-415l的布局的透视图的示例。如上文所讨论的，BAN模块450中的每个BAN模块包括六个基座垫415(BAN模块450a的415a-415f和BAN模块450b的415g-415l)。透视图示出了重叠基座垫415的另一视图。该视图更清楚地指示与前一基座垫415重叠的后续基座垫415的重叠图案/性质。所示出的实施例具有BAN模块450a和450b，它们相邻使得边缘基座垫415是端至端的。在一些实施例中，如这里所示出的，BAN模块450的边缘处的基座垫415的大小可以小于与两个或多个基座垫415重叠的基座垫415的大小。在另一实施例中，BAN模块450的所有基座垫415的大小可以相同。在一些其他实施例中，BAN模块450的基座垫415的形状、尺寸或大小可以不同。如上文所讨论的，BAN模块450的各个基座垫415可以被加阴影以指示配电路径。
在一些实施例中，如这里图7所示出的，BAN模块450的任一端部处的基座垫415的大小可以小于与其他两个基座垫415重叠的BAN模块450内的剩余基座垫415的大小。在一些实施例中，这些端部基座垫415可以是中间基座垫415的一半的大小，以便在BAN模块450之间提供平滑过渡。在另一实施例中，端部基座垫415可以是中心基座垫415的任何小数长度。
图8图示了描绘一种分配无线电力的方法的流程图。
方法800的方框805将第一组基座垫415中的一个基座垫415(充电垫或充电线圈)经由第一组开关420选择性地耦合至本地控制器425(控制单元)。这种耦合可以由与所述一个基座垫415相关联的相应开关420执行。耦合基座垫415(例如，充电垫)可以包括：激活和分配到基座垫415的电流，其从本地控制器425经由配电电路421到开关420并且进一步到基座垫415。备选地，耦合可以由包括在本地控制器425和基座垫415和/或开关420之间的布线和电路的配电电路421执行。在一些实施例中，开关420可以是基座垫415或本地控制器425或配电电路421内的部件。备选地，耦合基座垫415可以包括：准备基座垫415以接收电流并且产生无线场。
在方框810，第二组基座垫415中的一个基座垫415(充电垫或充电线圈)经由第二组开关415耦合至本地控制器425(控制单元)。这种耦合可以由与所述一个基座垫415相关联的相应开关420执行。耦合基座垫415(例如，充电垫)可以包括：激活和分配到基座垫415的电流，其从本地控制器425经由配电电路421到开关420，进一步到基座垫415。备选地，耦合可以由包括在由本地控制器425和基座垫415和/或开关420之间的接线和电路的配电电路421执行。在一些实施例中，开关420可以是基座垫415或本地控制器425或配电电路421内的部件。备选地，耦合基座垫415可以包括准备基座垫415以接收电流并且产生无线场。
方法800的方框815经由第一组基座垫415中的所述一个基座垫415和第二组基座垫415中的所述一个基座垫415产生每个所耦合的基座垫415的无线场以分配电力，第一和第二组充电线圈被交织。在一些实施例中，无线场将是通过其可以无线分配电力的介质。
上文所描述的方法的各种操作可以通过能够执行操作(诸如各种硬件和/或软件部件(多个)、电路、和/或模块(多个))的任何合适器件来执行。通常，在图中图示的任何操作可以通过能够执行操作的对应的功能器件来执行。
可以使用多种不同技术和方法中的任一个来表示信息和信号。例如，整个上述描述中可能提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片可以由电压、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。
结合本文中所公开的实施方式描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上文中一般根据其功能性来描述各种说明性部件、块、模块、电路和步骤。这种功能性被实现为硬件还是被实现为软件取决于特定应用和施加于整个系统的设计约束。所描述的功能性可以针对每一特定应用以不同的方式来实现，但是，不应当将这些实现判定解释为导致背离本发明的实施例的范围。
结合本文中所公开的实施方式而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)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或被设计成执行本文中所描述的其任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是替代地，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中所公开的实施例而描述的方法或算法和功能的步骤可以直接在硬件、由处理器执行的软件模块、或这两者的组合中来直接体现。如果在软件中实现，则这些功能可以作为有形的非暂态计算机可读介质上的一个或多个指令或代码而加以存储或传送。软件模块可以驻留在随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、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、可移动盘、CD-ROM或本领域已知的任何其他形式的存储介质。存储介质耦合到处理器，使得处理器能够从存储介质读取信息并且将信息写到存储介质。替代地，存储介质可以与处理器成一体。如本文中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光盘，其中，磁盘通常磁性地再现数据，而光盘使用激光器光学地再现数据。上述的组合还应当包括在计算机可读介质的范围之内。处理器和存储介质可以驻留于ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。替代地，处理器和存储介质可以作为分立部件驻留在用户终端中。
出于概括本公开的目的，已经在本文中对本发明的某些方面、优点和新颖特征进行描述。应当理解，按照本发明的任何特定实施例，不一定实现所有这些优点。因此，本发明可以以实现或优化如本文中所教导的一个优点或一组优点的方式来体现或执行，而不必实现如本文中所教导或建议的其他优点。
上文所描述的实施例的各种修改将是显而易见的，并且本文中所定义的一般原理可以应用于其他实施例而不背离本发明的精神或范围。因此，本发明并不旨在限于本文中所示的实施例，而是要符合与本文中所公开的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (33)

1.一种用于分配电力的设备，所述设备包括：
第一组充电线圈，被配置成提供无线电力；
第一组开关，被配置成选择性地控制到所述第一组充电线圈的电力；
第二组充电线圈，被配置成提供无线电力；
第二组开关，被配置成选择性地控制到所述第二组充电线圈的电力；以及
控制单元，被配置成控制所述第一组开关和所述第二组开关，所述第一组充电线圈和所述第二组充电线圈被交织，并且所述第一组开关被配置成将所述第一组充电线圈中的一个充电线圈分别耦合至所述控制单元并且所述第二组开关被配置成将所述第二组充电线圈中的一个充电线圈分别耦合至所述控制单元。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制单元进一步被配置成经由多个电力路径耦合至功率源，其中第一电力路径耦合至所述第一组开关并且第二电力路径耦合至所述第二组开关。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括被配置成产生电流的逆变器和被配置成向所述控制单元提供所产生的电流的骨干。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制单元和所述第一组开关和所述第二组开关中的至少一个进一步被配置成将流经充电线圈的电流的相位限制为零或180度中的一个。
5.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制单元从所述功率源接收电流，并且经由所述第一电力路径和所述第二电力路径将所述电流分配给所述第一组开关和所述第二组开关。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制单元进一步被配置成从系统控制器接收控制信号并且基于所述控制信号激活所述第一组开关或所述第二组开关中的开关中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制单元进一步被配置成在某一时刻经由所述第一电力路径和所述第二电力路径中的每个电力路径将电力分配给一个充电线圈。
8.根据权利要求1所述的设备，还包括外壳，其中所述第一组充电线圈和所述第二组充电线圈、所述控制单元以及所述第一组开关和所述第二组开关被包围在所述外壳内，并且其中所述外壳、所述第一组充电线圈和所述第二组充电线圈、所述控制单元以及所述第一组开关和所述第二组开关形成模块化设备。
9.根据权利要求1所述的设备，所述控制单元进一步被配置成同时激活所述第一组充电线圈的一个充电线圈和所述第二组充电线圈的一个充电线圈。
10.一种用于分配电力的方法，所述方法包括：
经由第一组开关将第一组充电线圈中的一个充电线圈选择性地耦合至控制单元，所述充电线圈被配置成提供无线电力；
经由第二组开关将第二组充电线圈中的一个充电线圈选择性地耦合至所述控制单元；以及
经由所述第一组充电线圈中的所述一个充电线圈和所述第二组充电线圈中的所述一个充电线圈产生无线场以分配电力，所述第一组线圈和所述第二组充电线圈被交织。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
从系统控制器接收控制信号并且基于所述控制信号将所述第一组充电线圈中的一个充电线圈选择性地耦合至所述控制单元。
12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
从功率源接收电流；以及
经由第一电力路径和第二电力路径将所述电流耦合至所述第一组开关和所述第二组开关，其中所述第一电力路径将所述功率源耦合至所述第一组开关并且所述第二电力路径将所述功率源耦合至所述第二组开关。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括经由逆变器产生电流，并且经由骨干从所述逆变器向所述控制单元提供所述电流。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括将流经所述充电线圈的电流的相位限制为零和180度中的一个。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括经由所述第一电力路径和所述第二电力路径将所述电流选择性地分配给所述第一组开关和所述第二组开关。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括经由所述第一电力路径和所述第二电力路径同时将电力分配给所述第一组开关和所述第二组开关并且在某一时刻将电力从所述第一组充电线圈和所述第二组充电线圈的每个充电线圈分配给单个充电线圈。
17.根据权利要求10所述的方法，还包括在外壳内包围所述第一组充电线圈和所述第二组充电线圈、所述控制单元以及所述第一组开关和所述第二组开关，其中所述外壳、所述第一组充电线圈和所述第二组充电线圈、所述控制单元以及所述第一组开关和所述第二组开关形成模块化设备。
18.根据权利要求10所述的方法，还包括同时激活所述第一组充电线圈中的一个充电线圈和所述第二组充电线圈中的一个充电线圈。
19.一种用于分配电力的设备，所述设备包括：
第一组装置，用于提供无线电力；
第二组装置，用于提供无线电力；
第一组用于选择性控制的装置，被配置成选择性地向所述第一组无线电力提供装置提供电力；
第二组用于选择性控制的装置，被配置成选择性地向所述第二组无线电力提供装置提供电力；以及
用于控制所述第一组选择性控制装置和所述第二组选择性控制装置的装置，所述第一组电力提供装置和所述第二组无线电力提供装置被交织，并且每个所述第一组选择性控制装置进一步被配置成将所述第一组无线电力提供装置中的一个无线电力提供装置分别耦合至所述控制装置，并且每个所述第二组选择性控制装置进一步被配置成将所述第二组无线电力提供装置中的一个无线电力提供装置分别耦合至所述控制装置。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述第一组无线电力提供装置包括第一组充电线圈。
21.根据权利要求19所述的设备，其中所述第二组无线电力提供装置包括第二组充电线圈。
22.根据权利要求19所述的设备，其中所述第一组选择性控制装置包括第一组开关。
23.根据权利要求19所述的设备，其中所述第二组选择性控制装置包括第二组开关。
24.根据权利要求19所述的设备，其中所述控制装置包括控制单元。
25.根据权利要求19所述的设备，其中所述控制装置进一步被配置成经由多个电力路径耦合至功率源，其中第一电力路径耦合至所述第一组选择性控制装置并且第二电力路径耦合至所述第二组选择性控制装置。
26.根据权利要求19所述的设备，还包括被配置成产生电流的逆变装置和被配置成从所述逆变装置向所述控制装置提供所产生的电流的用于运送所述电流的装置。
27.根据权利要求19所述的设备，其中所述第一组选择性控制装置和所述第二组选择性控制装置中的至少一个选择性控制装置进一步被配置成将流经耦合的无线电力提供装置的电流的相位限制到零或180度中的一个。
28.根据权利要求25所述的设备，其中所述控制装置进一步被配置成从所述功率源接收电流并且经由所述第一电力路径和所述第二电力路径将所述电流分配给所述第一组选择性控制装置和所述第二组选择性控制装置。
29.根据权利要求19所述的设备，其中所述控制装置进一步被配置成从系统控制器接收控制信号并且基于所述控制信号激活所述第一组选择性控制装置和所述第二组选择性控制装置的一个所述选择性控制装置。
30.根据权利要求19所述的设备，其中所述控制装置进一步被配置成在某一时刻经由所述第一电力路径和所述第二电力路径中的每个电力路径将电力分配给单个无线电力提供装置。
31.根据权利要求19所述的设备，进一步包括用于包围的装置，其中所述第一组无线提供装置和所述第二组无线提供装置、所述控制装置以及所述第一组选择性控制装置和所述第二组选择性控制装置均被包围在所述包围装置内。
32.根据权利要求31所述的设备，其中所述包围装置、所述第一组无线提供装置和所述第二组无线提供装置、所述控制装置以及所述第一组选择性控制装置和所述第二组选择性控制装置形成模块化设备。
33.根据权利要求19所述的设备，其中所述控制装置被配置成同时激活所述第一组无线提供装置中的一个无线提供装置和所述第二组无线提供装置中的一个所述无线提供装置。
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