CN106464026A - 用于自适应充电合规控制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于自适应充电合规控制的装置、系统和方法。充电站符合辐射规定对车辆无线地充电。充电站中的控制器获取关于即将到来的车辆的特性的信息，并且基于所获得的车辆信息访问符合规定的最大功率水平数据库，并且确定在充电站处停放的车辆的条件。控制器确定并且递送最大功率水平以对车辆无线地充电同时维持场辐射水平不大于规定极限。

Description

用于自适应充电合规控制的系统和方法
技术领域
所描述的技术总体上涉及无线功率，具体地涉及用于自适应地执行无线功率传送以符合规定的系统和方法。
背景技术
从传送系统的有效的无线功率传送可以取决于接收系统的特性和各种充电条件。此外，符合规定可能限制无线功率传送的性能。因此，需要一种传送系统以适应接收系统特性和充电条件，同时保持无线功率传送符合规定。
发明内容
提供了一种用于经由无线充电场向接收器无线地传输充电功率的装置。无线充电场产生场辐射。接收器具有接收器天线并且操作地连接至车辆的负载。该装置包括具有发射器天线的功率发射器。该装置还包括传感器电路，其被配置为确定与接收器相关联的一个或多个充电条件。该装置还包括操作地耦合至传感器电路的控制器。控制器被配置为获取车辆的一个或多个特性的第一指标。控制器还被配置为确定一个或多个充电条件的第二指标。控制器还被配置为确定用于以足以维持来自无线充电场的场辐射低于辐射阈值水平的水平来驱动发射器天线的功率水平。基于第一和第二指标来确定功率水平。
还提供了一种用于经由无线充电场向接收器无线地传输充电功率的方法。无线充电场产生场辐射。接收器具有接收器天线并且操作地连接至车辆的负载。该方法包括确定与接收器相关联的一个或多个充电条件。该方法还包括获取车辆的一个或多个特性的第一指标。该方法还包括确定一个或多个充电条件的第二指标。该方法还包括确定用于以足以维持来自无线充电场的场辐射低于辐射阈值水平的水平来驱动发射器天线的功率水平。功率水平基于第一和第二指标来确定。
还提供了一种用于经由无线充电场向接收器无线地传输充电功率的装置。无线充电场产生场辐射。接收器具有接收器天线并且操作地连接至车辆的负载。该装置包括用于确定与接收器相关联的一个或多个充电条件的第一部件。该装置还包括用于获取车辆的一个或多个特性的第一指标的部件。该装置还包括用于确定一个或多个充电条件的第二指标的第二部件。该装置还包括用于确定用于以足以维持来自无线充电场的场辐射低于辐射阈值水平的水平来驱动发射器天线的功率水平的第三部件。功率水平基于第一和第二指标来确定。该装置还包括用于根据功率水平驱动功率发射器以对接收器进行无线充电的部件。
一种存储指令的非暂态计算机可读介质，这些指令在被执行时引起至少一个物理计算机处理器执行用于经由无线充电场向接收器无线地传输充电功率的方法。无线充电场产生场辐射。接收器具有接收器天线并且操作地连接至车辆的负载。该方法还包括确定与接收器相关联的一个或多个充电条件。该方法还包括获取车辆的一个或多个特性的第一指标。该方法还包括确定一个或多个充电条件的第二指标。该方法还包括确定用于以足以维持来自无线充电场的场辐射低于辐射阈值水平的水平来驱动发射器天线的功率水平。基于第一和第二指标来确定功率水平。
附图说明
图1是根据一个示例性实现的无线功率传送系统的功能框图。
图2是根据另一示例性实现的无线功率传送系统的功能框图。
图3是根据示例性实现的图2的发射电路系统或接收电路系统的包括发射或接收天线的部分的示意图。
图4A到图4E是根据一个示例性实现的电动车辆和无线功率传送系统的对准操作的绘图。
图5是根据一个示例性实现的在发射器线圈上对准的车辆的图。
图6是具有自适应合规控制的无线功率传送系统的功能框图。
图7A是根据一个实现的车辆对准测量的示例性图示。
图7B是根据一个实现的车辆未对准测量的示例性图示。
图7C是根据一个实现的车辆未对准测量的另一示例性图示。
图8A是根据一个实现的电流水平查找表的示例性图示。
图8B是根据一个实现的电流水平查找表的另一示例性图示。
图9是在不同充电条件下的不同类型的车辆的示例性图示。
图10图示根据一个实现的用于自适应充电合规控制的方法的流程图。
图11图示根据另一实现的用于自适应充电合规控制的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图阐述的详细描述旨在作为某些实现的描述，而非旨在表示可以实践所公开的技术的仅有的实现。贯穿本说明书使用的术语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”，而不应当被解释为比其他示例性实施方式优选或有利。详细描述出于提供对所公开的实施方式的透彻理解的目的而包括具体细节。在一些情况下，以框图形式示出了一些设备。
无线功率传送可以指代在不使用物理电导体(例如，可以通过自由空间传送功率)的情况下将与电场、磁场、电磁场等相关联的任何形式的能量从发射器传送到接收器。到无线场(例如，磁场或电磁场)中的功率输出可以由“接收天线”来接收、捕获或耦合，以实现功率传送。
图1是根据一个示例性实施方式的无线功率传送系统100的功能框图。输入功率102可以从功率源(未示出)被提供给发射器104，以生成用于执行能量传送的无线场105(例如，磁场或电磁场)。接收器108可耦合至无线场105并且生成输出功率110用于由耦合至输出功率110的设备(未图示)来存储或消耗。发射器104和接收器108两者以距离112间隔开。
在一个示例性实现中，发射器104和接收器108根据相互谐振的关系来配置。当接收器108的谐振频率和发射器104的谐振频率基本上相同或非常接近时，发射器104与接收器108之间的传输损耗最小。因此，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功率传送。因此，谐振电感耦合技术可以使得能够在各种距离上并且利用各种感应线圈配置来实现改善的效率和功率传送。
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可以接收功率。无线场105对应于由发射器104输出的能量可以被接收器108捕获的区域。无线场105可以对应于发射器104的“近场”，如下面进一步描述的。发射器104可以包括用于向接收器108传输能量的发射天线或线圈114。接收器108可以包括用于接收或捕获从发射器104传输的能量的接收天线或线圈118。近场可以对应于存在由发射线圈114中的电流和电荷产生的强的电抗场的区域，该电抗场从发射线圈114向外最低限度地辐射功率。近场可以对应于在发射线圈114的约一个波长(或其部分)内的区域。
如以上描述的，通过将无线场105中的大部分能量耦合至接收线圈118而不是将电磁波中的大部分能量传播到远场，可以发生有效的能量传送。当被定位在无线场105内时，“耦合模式”可以形成于发射线圈114与接收线圈118之间。发射线圈114和接收天线118周围可能发生这种耦合的区域在本文中称为耦合模式区域。
图2是根据另一示例性实现的无线功率传送系统200的功能框图。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以及滤波和匹配电路226。振荡器222可以被配置为生成期望频率的信号，期望频率可以响应于频率控制信号223来调整。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可以被配置为基于输入电压信号(VD)225例如以发射天线214的谐振频率驱动发射天线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。
滤波和匹配电路226可以滤除谐波或其他不需要的频率，并且将发射器204的阻抗匹配到发射天线214。例如，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用于以足以对电动车辆的电池236充电的水平无线地输出功率。
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和整流器电路234。匹配电路232可以将接收电路系统210的阻抗匹配到接收天线218。整流器电路234可以根据交流(AC)功率输入生成直流(DC)功率输出以对电池236充电，如图2所示。接收器208和发射器204可以另外在单独的通信信道219(例如，蓝牙、Zigbee、蜂窝等)上通信。替选地，接收器208和发射器204可以使用无线场205的特性经由带内信令来通信。
接收器208可以被配置为确定由发射器204发射并且由接收器208接收的功率量是否适于对电池236充电。
图3是根据示例性实现的包括发射天线或接收天线的图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中图示的，发射或接收电路系统350可以包括天线352。天线352也可以称为或被配置为“环形”天线352。天线352也可以在本文中称为或被配置为“磁性”天线或电感线圈。术语“天线”通常是指可以无线地输出或接收能量用于耦合至另一“天线”的部件。天线还可以被称为被配置为无线地输出或接收功率的类型的线圈。如本文使用的，天线352是被配置为无线地输出和/或接收功率的类型的“功率传送部件”的示例。
天线352可以包括空气芯或物理芯，诸如铁氧体芯(未示出)。空气芯环形天线对于被放置在芯附近的外部物理设备可以是更可容忍的。此外，空气芯环形天线352允许将其他部件放置在芯区域内。另外，空气芯环形可以更容易地实现将接收天线218(图2)放置在发射天线214(图2)的平面内，在该平面处，发射天线214的耦合模式区域可以更强大。
如所陈述的，在发射器104/204与接收器108/208之间的匹配或几乎匹配的谐振期间可以发生能量在发射器104/204与接收器108/208之间的高效传送。然而，即使当发射器104/204和接收器108/208之间的谐振不匹配时，也可以传送能量，然而效率可能受到影响。例如，当谐振不匹配时，效率可能更低。能量传送通过将能量从发射线圈114/214的无线场105/205耦合至驻留在无线场105/205附近的接收线圈118/218而非从发射线圈114/214向自由空间中传播能量来发生。
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在期望的谐振频率处产生谐振结构。作为一个非限制性示例，电容器354和电容器356可以添加到发射或接收电路系统350以创建选择谐振频率的信号358的谐振电路。因此，对于较大直径的天线，维持谐振所需的电容的大小可以随着环形的直径或电感的增加而减小。
此外，随着天线直径的增加，近场的高效能量传送面积可能增加。使用其他部件形成的其他谐振电路也是可能的。作为另一非限制性示例，电容器可以并联地放置在电路系统350的两个端子之间。对于发射天线，具有基本上对应于天线352的谐振频率的频率的信号358可以是到天线352的输入。
参考图1和图2，发射器104/204可以输出具有对应于发射线圈114/214的谐振频率的频率的时变磁场(或电磁场)。当接收器108/208在无线场105/205内时，时变磁场(或电磁场)可以在接收线圈118/218中感应电流。如上所述，如果接收线圈118/218被配置为以发射线圈114/214的频率谐振，则可以高效地传送能量。在接收线圈118/218中感应的AC信号可以如上所述被整流以产生可以被提供用于对负载充电或为负载供电的DC信号。
图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是根据一个示例性实现的电动车辆与无线功率传送系统之间的对准操作的图。图4A示出了电动车辆401，其包括电连接至接收天线或线圈418和通信天线427的无线功率传送和通信接收器408。图4A还示出了电连接至发射天线或线圈414和通信天线437的无线功率传送和通信发射器404。通信天线427可以不同于接收线圈418。通信天线437可以不同于发射线圈414。通信天线427和437可以被配置为在车辆401接近时分别促进接收器408与发射器404之间的通信。图4B示出了与发射器404建立通信的车辆401上的接收器408。在图4C中，对准过程可以在车辆401朝向发射线圈414移动时开始。通信链路向车辆401的驾驶员提供视觉反馈、听觉反馈或其组合。驾驶员可以使用该反馈来确定车辆401何时适当地被定位用于无线功率传送。在图4D中，对准过程继续，车辆401通过定位车辆401使得安装到车辆401的接收线圈418基本上与发射线圈414对准来完成对准。最后，图4E示出了被定位成使得接收线圈418基本上与发射器404的发射线圈414对准的车辆401。
图5是根据一个示例性实现的在发射器线圈上方对准的车辆的图。无线功率传送系统500使得能够在车辆401停放在发射器404附近时对车辆401充电。示出了用于使车辆401停放在发射线圈414上方的空间。发射线圈414可以位于基座垫415内。在一些实现中，发射器404可连接至电力骨干502。发射器404可以被配置为通过电连接503将交流电(AC)提供给位于基座垫415内的发射线圈414。如上文结合图4所描述的，车辆401可以包括各连接至接收器408的电池536、接收线圈418和通信天线427。
在一些实现中，当接收线圈418位于由发射线圈414产生的无线场(例如，磁场或电磁场)中时，接收线圈418可以接收功率。无线场对应于由发射线圈414输出的能量414可以被接收线圈418捕获的区域。在一些情况下，无线场可以对应于发射线圈414的“近场”。
期望的是，发射天线或线圈414在给定车辆401的类型和满足辐射规定的充电条件的情况下提供适当的无线功率水平。下面结合图6到图8进一步描述功率水平确定。
图6是具有自适应充电合规控制的无线功率传送系统600的功能框图。系统600包括具有发射电路系统606的发射器604和具有接收电路系统610的接收器608。发射器604可以包括电连接至控制器电路629的传感器电路627和通信电路628。发射电路系统606可以包括振荡器622、驱动器电路624以及滤波和匹配电路626。振荡器622可以被配置为生成可以响应于频率控制信号623来调节的期望频率的信号。振荡器622可以向驱动器电路624提供振荡器信号。驱动器电路624可以被配置为基于振荡器信号和输入电压信号(VD)625以例如发射天线614的谐振频率来驱动发射天线614。在在一个非限制性示例中，驱动器电路624可以是被配置为从振荡器622接收方波并且输出正弦波的开关放大器。
滤波和匹配电路626可以滤除谐波或其他不需要的频率，并且将发射器604的阻抗匹配到发射天线614。作为驱动发射天线614的结果，发射天线614可以生成无线场605用于以足以对例如电动车辆的电池636充电的水平无线地输出功率。除非另有说明，否则发射电路系统606内的每个部件可以具有与先前结合图2描述的发射电路系统206内的相应部件基本上相同的功能。
发射器604还可以包括电连接至控制器电路629的传感器电路627。传感器电路627可以被配置为测量各种充电条件。这样的充电条件可以包括例如发射器天线614与接收器天线618之间的未对准(如果有的话)的程度、环境变量(诸如温度和压力)以及周围基础设施(诸如附近的充电系统)的存在与否。传感器电路627例如可以包括接近传感器，其用于确定发射器天线614与接收器天线618之间的未对准的程度。在其他实现中，传感器电路627可以包括一个或多个感测线圈，其被配置为基于磁场来检测未对准。一旦传感器电路627获得充电条件信息，则传感器电路可以将信息通信给控制器电路629。在另一实现中，执行与传感器电路627基本上相似的功能的传感器电路(未示出)可以驻留在接收器608中，或者驻留在安装有接收器618的车辆401(图5)中。
发射器604还可以包括电连接至控制器电路629的通信电路628。通信电路628可以被配置为通过通信链路619与接收器608内的通信电路639通信。通过通信链路619，通信电路628例如可以获得与接收器608相关联的车辆特定的信息。通信电路628可以被配置为通过通信链路620与数据库630进一步通信。通信电路628可以基于其可以通过通信链路619获得的车辆特定的信息来访问用于车辆特定的充电曲线的数据库630。数据库630可以包括根据辐射规定的不同类型的车辆的充电曲线的查找表。如结合图8A、图8B和图10详细描述的，数据库630可以基于用于确定各种车辆特定参数的符合规定的最大功率水平的预定模型，包括车辆的物理和电气信息，例如制造、年份、尺寸、形状、高度、接收器的位置和电池类型。在一个实现中，数据库630的全部或部分可以驻留在发射器604中。在另一实现中，数据库630可以由通信电路628远程访问。
控制器电路629可以从传感器电路627和通信电路628接收上述信息，并且可以相应地控制发射电路606的操作。控制器电路629可以被配置为控制控制信号623、输入电压信号625或者这两者，使得符合规定的最大功率水平从发射器606被传送到接收器608。
接收器608可以包括接收天线618和接收电路系统610。接收电路系统610可以包括匹配电路632和整流器电路634。接收天线618可以电连接至匹配电路632。匹配电路632可以电连接至整流器电路634。整流器电路634可以向电池636提供DC电流。除非另有说明，否则接收电路系统610内的每个部件可以具有与如前面结合图2描述的接收电路系统210内的相应部件基本上相同或基本相似的功能。
接收器608还可以包括电连接至通信电路639的控制器电路638。控制器电路638可以被配置为控制接收电路系统610的操作。通信电路639可以被配置为通过通信链路619与发射器604内的通信电路628通信。
为了从发射器604向接收器608提供功率，可以通过无线场(例如，磁场或电磁场)605将能量从发射天线614发射给接收天线618。发射天线614和发射电路系统606形成具有特定谐振频率的谐振电路。接收天线618和接收电路系统610形成具有特定谐振频率的另一谐振电路。因为在具有相同谐振频率的两个耦合谐振系统之间电磁损耗被最小化，所以期望与接收天线618相关联的谐振频率基本上与和发射天线614相关联的频率相同。
在来自发射天线614和接收天线618的给定水平的功率传送下，来自充电车辆的磁场辐射可以根据车辆的类型及其当前充电条件而不同。下面结合图7A到图10进一步描述给定车辆的符合规定的功率水平和充电条件的确定。
图7A是根据一个实现的车辆对准测量的示例性图示。该图描绘了接收器垫704与发射器垫702完全对准的情况的俯视图。发射器垫702基本上类似于图5的基座垫415的发射器线圈414，并且接收器垫704基本上类似于安装到图5的车辆401的接收器线圈418。待充电的车辆沿向上的方向驾驶到充电站中，充电站在其基座中包括有发射器垫702。在图示的实现中，发射器垫702和接收器垫704中的每一个的示例性对准点在中心。因此，当车辆沿向上方向驱动并且发射器垫702和接收器垫704的中心点重叠时，发射器垫702和接收器垫704对准。
图7B是根据一个实现的车辆未对准测量的示例性图示。示例性图示是接收器垫704相对于发射器垫702未对准的情况的俯视图。类似于图7A中的图示，待充电的车辆沿向上方向驾驶到充电站中，但是发射器垫702和接收器垫704的中心对准点不完全重叠。例如，控制器电路629(图6)可以通过确定笛卡尔坐标中的发射器垫702与接收器垫704的中心点之间的差异来计算纵向和横向未对准值。纵向和横向未对准值与结合图7C讨论的竖直间隙值相结合可以表示分别嵌入在发射器垫702和接收器垫704中的图5的发射器线圈414与接收器线圈418之间的未对准的程度。
图7C是根据一个实现的车辆未对准测量的另一示例性图示。示例性图示是如图7B中图示的接收器垫704相对于发射器垫702未对准的情况的正视图。除了纵向和横向未对准值之外，可以通过确定发射器垫702与接收器垫704之间的竖直距离来计算竖直间隙值。未对准参数可以用三维笛卡尔坐标(x，y，z)来表示，其表示根据该实现的纵向、横向和竖直间隙。在另一实现中，可以相对于除了发射器垫702和接收器垫704的中心坐标之外的点来计算未对准参数。在另一实现中，车辆未对准可以用非笛卡尔坐标表示，其包括变量，诸如角度或径向距离。在另一实现中，车辆未对准还可以用除了平移未对准之外的变量来表示，诸如包括侧倾(roll)、偏航(yaw)和俯仰(pitch)的旋转参数。
图8A是根据一个实现的电流水平查找表的示例性图示。该图示描绘了三维查找表，其包括一个或多个存储值层802和存储值804。所示实现还可以包括在所示竖直间隙存储值层802之间的多个存储值层(未示出)。在当前实现中，纵向未对准在x轴上，横向未对准在y轴上，竖直间隙在z轴上，并且在该实现中，一个存储值层802包括针对一个给定z值或竖直间隙的一个或多个存储值804。在一个实现中，x轴上的纵向未对准取决于未对准的方向可以是正的或负的，并且y轴上的横向未对准取决于未对准的方向也可以是正的或负的。z轴上的竖直间隙可以从零到正数，这取决于图7C的发射器垫702与图7C的接收器垫704之间的竖直距离。在另一实现中，查找表可以包括用于非笛卡尔坐标中的给定平移参数或非平移参数的存储值804。
在一个实现中，针对(x，y，z)中的给定未对准，针对(x，y，z)中的离散坐标的存储值804可以表示符合辐射规定所允许的最大电流水平值。如下所述，针对给定未对准(x，y，z)的电流水平值可以取决于车辆类型或其他车辆特性。换句话说，针对不同的车辆类型/特性提供针对各种对准的针对电流值的不同查找表。在另一实现中，针对给定(x，y，z)的存储值804可以表示符合辐射规定所允许的最大功率水平值。在另一实现中，存储值804可以表示用于图6的控制器电路609的输入参数，控制器电路609控制图7的发射器垫702的电流和/或功率水平。例如，车辆401(图5)可以以未对准参数(2，1，MAX)如结合图7B描述的那样停在充电站，其表示纵向未对准为2，横向未对准为1并且竖直间隙为MAX。根据图8A中图示的示例性查找表，符合规定的最大电流水平因子可以是5。尽管本文中的公开可以描述使用电流水平的实现，但是根据本文所描述的原理，除了或代替电流水平，可以使用诸如电压或功率的测量等其他电特性。
图8B是根据一个实现的电流水平查找表的另一示例性图示。图8B用灰度图示(x，y，z)中的各种未对准参数的最大电流水平值，其中图8A的较高存储值804与图8A的较低存储值804相比用较暗的阴影来表示。
最大电流水平值可以通过模拟、受控环境中的测量或者这两者的组合来确定。针对查找表的最大电流水平值可以根据停在充电站的车辆周围的测量的磁场值生成。此外，可以在测量过程期间产生各种充电条件，例如改变周围温度。例如，车辆可以以一定的未对准被定位。然后，可以向发射器垫702(图7)施加逐渐增加的电流水平，并且可以针对每个电流水平测量围绕汽车的磁场辐射。一旦磁场辐射已经在适用规定下达到最大允许水平，则对于给定的未对准的(x，y，z)，例如，可以存储用于给定未对准的最大电流水平作为存储值804(图8A)。在另一示例中，可以针对某些未对准参数和温度来确定和存储最大功率水平，而不是发射器垫702(图7)的电流水平。在另一示例中，可以在给定的未对准位置处从车辆周围的测量的磁场解析地推导出电流和/或功率水平。
部分或全部测量过程也可以涉及计算机模拟和其他分析工具。通过模拟和测量过程，不规则的、非线性的、不明显的或不能导出的现象可以反映在所获得的数据库中。例如，图8A和图8B示出，随着发射器垫702(图7C)与接收器垫704(图7C)之间的竖直距离的增加，最大可允许电流水平更大，例如，存储值804(图8A)在(0，0，MAX)处的值大于在(0，0，0)处的存储值804(图8A)。这些图示示出，当发射器垫702(图7C)与接收器垫704(图7C)之间的竖直z距离变小时，在相同环境条件下，对于相同位置的车辆，对于相同电流水平，辐射可以更大。
一旦确定，最大电流水平值可以存储在例如图6的数据库630中，以用于给定范围的离散的未对准参数和车辆的类型。在另一实现中，最大功率水平值可以被存储，以用于给定的失准参数的给定范围和车辆的类型。取决于影响可允许电流或功率水平的最大值的充电条件，可以生成和存储不止一个查找表，以用于这一范围的离散的未对准参数。例如，最大功率水平可以取决于充电站的环境温度，并且可以针对不同的温度生成和存储不止一个最大功率值查找表。可以针对不同的环境条件(例如不同的温度、一个或多个附近的充电站或可能影响最大可允许电流或功率水平的任何其他条件)重复上述示例性测量过程。在不同条件下从测量过程生成的查找表也可以存储在诸如图6的数据库630的数据库中。
图9是在不同充电条件下，不同类型的车辆的示例性图示。图9图示车辆2的第一停车位902(在左侧示出)和车辆Y的第二停车位904(在右侧示出)。车辆2和车辆Y基本上类似于图4的车辆401。第一停车位902与第二停车位904平行，并且每个停车位可以包括充电系统或者是充电系统的一部分，该充电系统包括图6的发射器604(未示出)，发射器604包括基本上类似于图7A到图7C的发射器垫702的发射器垫(未示出)。车辆2和车辆Y中的每一个可以包括基本上类似于7A到图7C的接收器垫704的接收器垫(未示出)。
如图9中图示的，车辆2与车辆Y是不同的类型，因为车辆2可以更大并且具有不同的外形。此外，车辆2和车辆Y的充电条件不同。车辆2与第一停车位902对准，并且其右侧具有第二停车位904的附近充电系统。另一方面，车辆Y相对于第二停车位904未对准，并且在其左侧具有第一停车位902的附近充电系统。例如，在充电条件方面还可能存在进一步差异，例如另外的一个或多个附近充电系统(未示出)与靠近一个车辆相比更靠近另一个车辆。
一旦例如车辆2停在第一停车位902处，则第一停车位902的充电站的传感器电路627(图6)可以就上面参照图8A-图8B描述的这些各种充电条件来进行测量。类似地，一旦车辆Y停在第二停车点904，则第二停车点904的充电站的传感器电路627(图6)可以进行类似的测量。如果未对准测量太大而不在如图8A-图8B所示的存储的未对准参数的范围内，例如，充电站可以通过其通信电路628(图6)与车辆401(图5)通信以建议车辆401(图4)的重新停放。如果车辆401(图5)稍微与其停车位置没有对准，但仍然在存储的数据范围内，如在图9中的第二停车位904处的车辆Y中那样，则在考虑到未对准、充电条件和适用的规定的情况下，第二停车位904的充电系统可以开始其自适应充电过程。下面参考图10进一步讨论自适应充电过程。
图10图示用于自适应充电合规控制的方法的流程图。图10所示的方法可以经由控制器中的一个或多个设备来实现，该控制器基本上类似于图5的包括基座垫415和发射器404的充电系统的控制器电路629。图10所示的方法可以结合本地或远程数据库来执行，其基本上类似于图6的数据库630。在一个实现中，一旦车辆401(图5)接近充电系统，则控制器可以例如通过通信信道619(图6)发起与车辆401(图5)的通信，例如以获得关于接收器408(图5)、车辆垫和车辆参数(诸如尺寸和类型)的信息。在另一实现中，控制器还可以向车辆驱动器通信方向信息，使得车辆401(图5)可以停放或重新停放在无线充电有效的区域内。一旦车辆401(图5)停放在有效无线充电区域内的停车点，诸如第一和第二停车点902和904处，则可以启动充电过程，并且控制器继续进行到框1002。
在框1002，控制器基于所获得的车辆垫和车辆参数信息和基座垫信息来访问组合的最大可允许电流或功率模型。组合模型可以用类似于参考图8A-图8B讨论的查找表的方式来表示，并且还可以包括用于环境变量和未对准的处理参数或算法以提供给定充电条件的接近模型。处理参数或算法可以包括对诸如存储值804(图8A)的存储数据的各种插值或叠加。控制器可以选择最接近当前充电条件的一个或多个数据集。一旦组合模型被访问并且一个或多个相关数据集被选择，则控制器继续进行到框1004。
在框1004，控制器基于其通过例如图6的传感器电路627接收的充电条件输入来处理组合模型。这样的充电条件输入可以包括未对准参数、诸如温度等环境变量以及诸如附近充电系统等充电基础设施参数。基于充电条件输入，可以通过例如插值或叠加进一步处理组合模型，以生成用于停车车辆的特定充电条件的时间外推模型。一旦处理组合模型，则控制器继续进行到框1006。
在框1006，控制器根据来自框1004的组合和/或处理的模型，确定符合辐射规定的最大可允许电流水平。例如，如果用(x，y，z)表示的特定未对准参数的最大电流水平值没有被存储在基本上类似于图8A的图示的查找表中，则可以通过围绕给定(x，y，z)坐标的多个存储值804(图8A)的插值来计算用于该未对准参数的最大电流水平。类似地，如果某一温度的最大功率水平没有被存储在数据库630(图6)中，则该温度的最大功率水平可以从针对不同温度值的存储的功率水平值来插值。在另一示例中，最大电流水平可以通过以下方式来确定：叠加基本上类似于图8A所示的查找表模型的两个或更多个查找表模型，以反映周围基础设施，例如附近的充电系统的影响。一旦确定最大可允许电流水平，则控制器可以应用电流水平并且开始对车辆401(图5)充电。
图11图示根据另一实现的用于自适应充电合规控制的方法的流程图。在框1102，确定与接收器相关联的一个或多个充电条件。在框1104，获取车辆的一个或多个特性的第一指标。在框1106，确定一个或多个充电条件的第二指标。在框1108，确定用于以足以维持来自无线充电场的场辐射低于辐射阈值水平的水平来驱动发射器天线的功率水平。功率水平基于第一和第二指标来确定。在框1110，访问包括符合规定的最大电流水平的数据库。在框1112，根据功率水平驱动功率发射器以对接收器进行无线充电。
因此，根据本文中描述的实现，无线功率传送系统基于动态充电值确定足以维持场辐射低于辐射阈值水平的最大功率极限，动态充电值基于充电期间的条件而变化。最大功率极限从基于如上所述的车辆的特性的一个或多个存储的辐射极限数据以及动态充电值来导出。
根据本文中描述的实现，用于确定与接收器相关联的一个或多个充电条件的部件、用于获取车辆的一个或多个特性的第一指标的部件、用于确定一个或多个充电条件的第二指标的部件以及用于确定用于以足以维持来自无线充电场的场辐射低于辐射阈值水平的水平来确定用于驱动发射器天线的功率水平的部件(功率水平基于第一和第二指标来确定)可以包括操作地耦合至传感器电路的控制器。另外，根据本文中描述的实现，用于发射的部件可以包括线圈。
上述方法的各种操作可以由能够执行操作的任何合适的部件来执行，诸如各种硬件和/或软件部件、电路和/或模块。通常，图中所示的任何操作可以由能够执行操作的相应功能部件来执行。
可以使用各种不同的技术和技术中的任何一种来表示信息和信号。例如，贯穿以上描述可以参考的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任意组合来表示。
结合本文中公开的实现描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件或者这两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已经在其功能方面一般性地描述了各种说明性部件、块、模块、电路和步骤。这种功能实现为硬件还是软件取决于具体的应用和施加在整个系统上的设计约束。所描述的功能可以针对每个具体应用以不同的方式实现，但是这种实现决策不应当被解释为导致偏离实现的范围。
结合本文中公开的实现描述的各种说明性框、模块和电路可以用通用处理器、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、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替选方案中，处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也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、一个或多个微处理器结合DSP内核或任何其他这样的配置。
结合本文中公开的实现描述的方法或算法和功能的步骤可以直接实施为硬件、由处理器执行的软件模块或者这两者的组合。如果用软件实现，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码存储在有形的非暂态计算机可读介质上或者在有形的非暂态计算机可读介质上传输。软件模块可以驻留在随机存取存储器(RAM)、闪存、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、可移动磁盘、CDROM、或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。存储介质耦合至处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。在替选方案中，存储介质可以集成到处理器。本文中使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘、其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘用激光光学地再现数据。上述的组合也应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。
为了总结本公开的目的，本文中已经描述了某些方面、优点和新颖特征。应当理解，根据任何具体的实现不一定能够实现所有这样的优点。因此，所公开的技术可以按照实现或优化如本文中教示的一个优点或一组优点的方式来实施或执行，而不必实现本文中可能教导或建议的其他优点。
上述实现的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其他实现。因此，本公开并非旨在限于本文中所示的实现，而是应当赋予与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (20)

1.一种用于经由生成场辐射的无线充电场来向接收器无线地传输充电功率的装置，所述接收器具有接收器天线并且操作地连接至车辆的负载，所述装置包括：
功率发射器，具有发射器天线；
传感器电路，被配置为确定与所述接收器相关联的一个或多个充电条件；以及
控制器，操作地耦合至所述传感器电路并且被配置为：
获取所述车辆的一个或多个特性的第一指标；
确定所述一个或多个充电条件的第二指标；以及
确定用于以足以维持来自所述无线充电场的所述场辐射低于辐射阈值水平的水平来驱动所述发射器天线的功率水平，所述功率水平基于所述第一指标和所述第二指标来确定。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器还被配置为访问数据库，所述数据库包括通过针对多个预先选择的车辆并且在预定充电条件下进行的多个模拟生成的符合规定的最大电流水平。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述车辆的一个或多个特性包括以下中的一项或多项：所述车辆的类型、所述车辆的大小、所述接收器的类型以及耦合至所述车辆的电池的类型。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述控制器还被配置为访问多个查找表的数据库，所述多个查找表中的每个查找表包括多个值，所述多个值中的每个值对应于针对所述第一指标的电流水平。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个充电条件包括所述接收器天线与所述发射器天线之间的相对对准。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述相对对准表示所述接收器天线的参考点与所述发射器天线的参考点之间的平移差异。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述控制器还被配置为访问包括多个查找表的数据库，所述多个查找表中的每个查找表包括多个值，所述多个值中的每个值对应于针对所述接收器天线与所述发射器天线之间的预定相对对准的最大电流水平。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述控制器根据对基于所述第二指标的最大电流矩阵的所述多个值进行插值来确定所述功率水平。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个充电条件包括以下中的一项或多项：围绕所述车辆的温度以及围绕所述功率发射器的基础设施。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述场辐射包括磁场辐射，并且其中所述发射器天线包括线圈，所述线圈具有被配置为生成所述无线充电场的一个或多个绕组。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括：
驱动器电路，被配置为根据所述功率水平驱动所述功率发射器对所述接收器无线地充电。
12.一种用于经由生成场辐射的无线充电场来向接收器无线地传输充电功率的方法，所述接收器具有接收器天线并且操作地连接至车辆的负载，所述方法包括：
确定与所述接收器相关联的一个或多个充电条件；
获取所述车辆的一个或多个特性的第一指标；
确定所述一个或多个充电条件的第二指标；以及
确定用于以足以维持来自所述无线充电场的所述场辐射低于辐射阈值水平的水平来驱动所述发射器天线的功率水平，所述功率水平基于所述第一指标和所述第二指标来确定。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
访问数据库，其中所述数据库包括通过针对多个预先选择的车辆并且在预定充电条件下进行的多个模拟生成的符合规定的最大电流水平；以及
根据所述功率水平驱动具有所述发射器天线的功率发射器对所述接收器无线地充电。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述车辆的所述一个或多个特性包括以下中的一项或多项：所述车辆的类型、所述车辆的大小、所述接收器的类型以及耦合至所述车辆的电池的类型。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括：
访问数据库，
其中所述一个或多个充电条件包括所述接收器天线与所述发射器天线之间的相对对准，以及
其中所述数据库包括多个查找表，所述多个查找表中的每个查找表包括多个值，所述多个值中的每个值对应于针对所述接收器天线与所述发射器天线之间的预定相对对准的电流水平。
16.根据权利要求15所述的方法，其中根据对与基于所述第二指标的电流水平对应的所述多个值进行插值来确定所述功率水平。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述一个或多个充电条件包括以下中的一项或多项：围绕所述车辆的温度测量以及围绕所述功率发射器的基础设施。
18.一种用于经由生成场辐射的无线充电场来向接收器无线地传输充电功率的装置，所述接收器具有接收器天线并且操作地连接至车辆的负载，所述装置包括：
用于确定与所述接收器相关联的一个或多个充电条件的第一部件；
用于获取所述车辆的一个或多个特性的第一指标的部件；
用于确定所述一个或多个充电条件的第二指标的第二部件；以及用于确定用于以足以维持来自所述无线充电场的场辐射低于辐射阈值水平的水平来驱动所述发射器天线的功率水平的第三部件，所述功率水平基于所述第一指标和所述第二指标来确定。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述第一确定部件、所述获取部件、所述第二确定部件和所述第三确定部件包括控制器，并且所述驱动部件包括驱动器电路。
20.根据权利要求18所述的装置，其中所述车辆的所述一个或多个特性包括所述车辆的类型、所述车辆的大小、所述接收器的类型、以及耦合至所述车辆的电池的类型中的一项或多项，并且所述一个或多个充电条件包括围绕所述车辆的温度以及围绕所述功率发射器的基础设施中的一项或多项。
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