CN107148368A - 用于充电线圈结构中的集成调谐电容器的系统、方法和装置 - Google Patents

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Abstract

系统、方法和装置被公开以用于功率传送，包括：位于铁氧体元件上方的多个线圈结构，该多个线圈结构被配置为生成高通量区域和低通量区域，低通量区域位于该多个线圈结构之间；以及位于低通量区域中的铁氧体元件的直接上方的调谐电容。

Description

用于充电线圈结构中的集成调谐电容器的系统、方法和装置
相关申请
本申请要求2014年11月5日提交的题为“Systems,Methods and ApparatusRelated To Wireless Electric Vehicle Charging Including Integrated TuningCapacitors In Charging Coil Structure”的美国临时专利申请No.62/075,300的权益，其内容以它们的整体通过引用并入于此。
技术领域
本公开一般性地涉及无线功率传送，并且更具体地涉及用于将调谐电容器集成在充电线圈结构中的设备、系统和方法。
背景技术
远程系统(诸如车辆)已经被引入，其包括从接收自能量存储设备(诸如电池)的电力所得到的运动功率。例如，混合电动车辆包括车载充电器，其使用来自车辆制动和传统电机的功率对车辆充电。纯电动的车辆一般从其他来源接收用于对电池充电的电力。电池电动车辆(电动车辆)经常被提议通过某种类型的有线交流电(AC)被充电，诸如住宅或商用AC供应源。有线充电连接要求物理连接至电源的电缆或其他类似连接器。电缆和类似连接器可能有时是不方便的或麻烦的并且具有其他缺点。能够在自由空间中(例如，经由无线场)传送功率以被用来对电动车辆充电的无线充电系统可以克服有线充电解决方案的缺陷中的一些缺陷。
用于电动车辆的无线充电系统可能要求发射耦合器和接收耦合器在一定程度内被对准，以实现从发射耦合器(电荷产生元件)到接收耦合器(电荷接收元件)的可接受量的电荷传送。确定从发射耦合器到接收耦合器的电荷传送效率的因素之一是发射耦合器与接收耦合器之间的阻抗匹配。一种执行发射耦合器与接收耦合器之间的阻抗匹配的方式是通过在发射耦合器和接收耦合器中的任一者或两者上并入某种形式的调谐电容。
一种用于在电荷产生元件与电荷接收元件之间提供有效电荷传送的结构被称作串联-串联系统。术语“串联-串联”是指电荷产生元件和电荷接收元件中的每个中的谐振电路的电路结构，其在关于彼此特别地被定位时促进无线功率传送。对于串联-串联系统，在发射耦合器与接收耦合器之间提供阻抗匹配的调谐电容器通常被集成到容纳发射耦合器的结构中。然而，将调谐电容器集成到容纳发射耦合器的结构中增加了容纳发射耦合器的结构的厚度和总体尺寸。
存在对于如下系统、设备和方法的需求，它们涉及提供阻抗匹配同时最小化容纳发射耦合器的结构的厚度和总体尺寸。
发明内容
所附权利要求的范围内的系统、方法和设备的各种实施方式均具有若干方面，其中没有单一一个方面单独地对于本文描述的合意属性负责。在不限制所附权利要求的范围的情况下，本文描述了一些突出特征。
这一说明书中所描述的主题的一种或多种实施方式的细节在附图和下面的描述中被阐述。其他特征、方面和优点从该描述、附图和权利要求来看将变得明显。注意，以下示图的相对尺寸可能未按比例绘制。
本公开中所描述的主题的一个方面提供了一种用于功率传送的设备，其包括：位于铁氧体元件上方的多个线圈结构，该多个线圈结构被配置为生成高通量区域和低通量区域，低通量区域位于该多个线圈结构之间；以及位于低通量区域中的铁氧体元件的直接上方的调谐电容。
附图说明
图1图示了依据本发明的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。
图2是图1的无线功率传送系统的示例性核心组件的示意图。
图3是示出了图1的无线功率传送系统的示例性核心和辅助组件的功能框图。
图4图示了依据本发明的示例性实施例的设置在电动车辆中的可更换无接触电池的概念。
图5A是示出了依据本发明的示例性实施例的可以被用于电动车辆的无线充电的示例性频率的频谱的图表。
图5B是示出了依据本发明的示例性实施例的可以被用于电动车辆的无线充电并且用于提供磁性信息/信标信号的示例性频率的频谱的图表。
图6是示出了依据本发明的示例性实施例的在电动车辆的无线充电时可能有用的示例性频率和传输距离的图表。
图7是示出了在充电线圈结构中集成调谐电容器的示例性实施例的示意图。
图8是图7的基座耦合器的截面视图。
图9是图7的基座耦合器的截面视图，示出了所集成的调谐电容器的示例性地点。
图10是示出了在充电线圈结构中集成调谐电容器的替换性示例性实施例的示意图。
图11是图7的基座耦合器的另一截面视图。
图12是图示了用于在充电线圈结构中集成调谐电容器的方法的示例性实施例的流程图。
图13是用于在充电线圈结构中集成调谐电容器的装置的功能框图。
示图中所图示的各种特征可能未按比例绘制。因此，各种特征的大小为了清楚可能任意地被扩大或缩小。另外，示图中的一些可能未描绘给定系统、方法或设备的全部组件。最后，贯穿说明书和附图，相似的参考标号可以被用来标示相似的特征。
具体实施方式
下面结合附图阐述的详细描述意图作为示例性实施例的描述，并且不意图表示本发明可以被实践在其中的仅有实施例。贯穿这一描述所使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”，并且不应当必然被解释为相对于其他示例性实施例是优选的或有利的。该详细描述包括具体细节用于提供对示例性实施例的透彻理解的目的。在一些实例中，一些设备以框图形式被示出。
无线传送功率可以是指将与电场、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至接收器而不使用物理的电导体(例如，功率可以通过自由空间被传送)。输出到无线场(例如，磁场)中的功率可以由“接收线圈”接收、捕获或耦合以实现功率传送。
本文使用电动车辆来描述远程系统，其示例是如下的车辆，它包括作为它的运动能力的一部分的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单元或其他类型的电池)得到的电功率。作为非限制性示例，一些电动车辆可以是混合电动车辆，其除了电动机之外还包括用于直接运动或对车辆的电池充电的传统内燃机。其他电动车可以从电功率汲取全部运动能力。电动车辆不限于汽车，并且可以包括摩托车、小型机动车(cart)、小型摩托车(scooter)，等等。通过示例而非限制的方式，在本文中以电动车辆(EV)的形式来描述远程系统。此外，可以使用可充电能量存储设备而至少部分被供电的其他远程系统也被考虑到(例如，诸如个人计算设备等的电子设备)。
图1是依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100的示图。当电动车辆112被停放而与基座无线充电系统102a高效地耦合时，无线功率传送系统100使能对电动车辆112的充电。用于两个电动车辆的空间被图示在停放地区(area)中，以在对应的基座无线充电系统102a和102b上方被停放。在一些实施例中，本地分发中心130可以连接到功率主干132，并且被配置为通过功率链路110向基座无线充电系统102a和102b提供交流(AC)或直流(DC)供应。基座无线充电系统102a和102b中的每个还分别包括基座耦合器104a和104b，以用于无线传送(发射或接收)功率。在一些其他实施例(图1中未示出)中，基座耦合器104a或104b可以是独立的物理单元，并且不是基座无线充电系统102a或102b的一部分。
电动车辆112可以包括电池单元118、电动车辆耦合器116、以及电动车辆无线充电单元114。电动车辆无线充电单元114和电动车辆耦合器116构成电动车辆无线充电系统。在本文所示出的一些示图中，电动车辆无线充电单元114也称为车辆充电单元(VCU)。电动车辆耦合器116例如可以经由基座耦合器104a所生成的电磁场的区域(region)而与基座耦合器104a相互作用。
在一些示例性实施例中，当电动车辆耦合器116位于由基座耦合器104a产生的能量场中时，电动车辆耦合器116可以接收功率。该场可以对应于由基座耦合器104a输出的能量可以被电动车辆耦合器116捕获的区域。例如，由基座耦合器104a输出的能量可以处于足以对电动车辆112充电或供电的水平。在一些情况下，该场可以对应于基座耦合器104a的“近场”。近场可以对应于如下区域，在该区域中存在从基座耦合器104a中的电流和电荷产生的强反应场，它们不会远离基座耦合器104a而辐射功率。在一些情况下，如下文将进一步描述的，近场可以对应于在基座耦合器104a(并且对于电动车辆耦合器116反之亦然)的波长的大约1/2π之内的区域。
本地分发中心130可以被配置为经由通信回程134与外部源(例如，电网)进行通信，并且经由通信链路108与基座无线充电系统102a进行通信。如一些示图中所示出的基座共用通信单元(BCC)可以是本地分发中心130的一部分。
在一些实施例中，简单地通过电动车辆操作者对电动车辆112进行定位，电动车辆耦合器116可以与基座耦合器104a对准并且因此被设置在近场区域之内，以使得电动车辆耦合器116相对于基座耦合器104a到达充分对准。当对准误差下降到低于可容许值时，对准可以是所述充分的。在其他实施例中，操作者可以被给予视觉反馈、听觉反馈、或它们的组合，以确定电动车辆112何时被恰当地放置在用于无线功率传送的容差地区之内。在又其他的实施例中，电动车辆112可以由自动驾驶仪系统来定位，其可以移动电动车辆112直到充分对准被实现。这可以在没有或仅具有最少驾驶员干预的情况下由电动车辆112自动地且自主地执行。这利用如下的电动车辆112可以是可能的，其配备有伺服转向、雷达传感器(例如，超声传感器)、以及用于安全地操纵和调节电动车辆的智能。在更为其他的实施例中，电动车辆112、基座无线充电系统102a、或它们的组合可以具有用于相对于彼此分别机械地设置并移动耦合器116和104a的功能，以更准确地定向或对准它们并且在其之间发展出充分和/或在其他方面更为高效的耦合。
基座无线充电系统102a可以位于各种地点。作为非限制性示例，一些适合的地点包括电动车辆112拥有者的住所处的停车地区、效仿常规基于石油的加油站的为电动车辆无线充电预留的停车地区、以及诸如购物中心和工作场所之类的其他地点处的停车场。
对电动车辆无线充电可以提供许多益处。例如，充电可以在几乎没有驾驶员干预和操控的情况下自动被执行，由此改进对用户的便利性。也可以不存在暴露的电接触并且不存在机械磨损，由此改进无线功率传送系统100的可靠性。可能不需要利用电缆和连接器的操控，并且可能没有在户外环境中可能暴露于潮湿和水的电缆、插头或插座，由此改进安全性。还可能不存在可见或可访问的插座、电缆和插头，由此减少对功率充电设备的潜在破坏。进一步地，由于电动车辆112可以被用作分布式存储设备来稳定电网，所以方便的“对接到电网”解决方案可以帮助增加对于“车辆到电网(V2G)”操作的车辆可用性。
参考图1所描述的无线功率传送系统100还可以提供美观且无阻碍的优点。例如，可以不存在可能对于车辆和/或行人是阻碍性的充电桩和电缆。
作为“车辆到电网”能力的进一步解释，无线功率发射和接收能力可以被配置为是互易的，从而基座无线充电系统102a可以向电动车辆112发射功率，或者电动车辆112可以向基座无线充电系统102a发射功率。通过允许电动车辆112在由可再生能源生产(例如，风能或太阳能)的过度需求或短缺所引起的能量短缺的时候向总体分发系统贡献功率，这种能力对稳定功率分发电网可以是有用的。
图2是示出了无线功率传送系统200的示例性组件的示意图，它们可以被用在图1的无线功率传送系统100中。如图2中所示出的，无线功率传送系统200可以包括基座谐振电路206，其包括具有电感L1的基座耦合器204。无线功率传送系统200进一步包括电动车辆谐振电路222，其包括具有电感L2的电动车辆耦合器216。本文所描述的实施例可以使用形成谐振结构的电容性地加载的导体环路(即，多匝线圈)，其能够在初级和次级两者被调谐到共同谐振频率的情况下经由磁或电磁近场高效地将能量从初级结构(发射器)耦合到次级结构(接收器)。这些线圈可以被用于电动车辆耦合器216和基座耦合器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”。无线功率传送系统200的操作将基于从基座耦合器204到电动车辆112(未示出)的功率传递而被描述，但是不限于此。例如，如上面所讨论的，能量可以也在相反方向上被传送。
参考图2，电源208(例如，AC或DC)将功率PSDC供应给作为基座无线功率充电系统202的一部分的基座功率转换器236，以将能量传送至电动车辆(例如，图1的电动车辆112)。基座功率转换器236可以包括电路系统，诸如AC至DC转换器，其被配置为将来自标准市电AC的功率转换为适合电压水平的DC功率，以及DC至低频(LF)转换器，其被配置为将DC功率转换为处于适合用于无线高功率传送的操作频率处的功率。基座功率转换器236将功率P1供应给基座谐振电路206，其包括与基座耦合器204串联的调谐电容器C1以在操作频率处发出电磁场。串联调谐的谐振电路206应当被解释为是示例性的。在另一实施例中，电容器C1可以并联地与基座耦合器204耦合。在又其他的实施例中，调谐可以由并联或串联拓扑的任何组合中的若干电抗元件所形成。电容器C1可以被提供以与基座耦合器204形成基本上在操作频率处谐振的谐振电路。基座耦合器204接收功率P1，并且在足以对电动车辆充电或供电的水平处无线发射功率。例如，由基座耦合器204无线地提供的功率水平可以在千瓦(kW)的量级(例如，从1kW到110kW的任何地方，或更高或更低)。
基座谐振电路206(包括基座耦合器204和调谐电容器C1)和电动车辆谐振电路222(包括电动车辆耦合器216和调谐电容器C2)可以被调谐到基本相同的频率。如下文进一步解释的，电动车辆耦合器216可以被定位在基座耦合器的近场耦合模式区域之内，并且反之亦然。在这种情况下，基座耦合器204和电动车辆耦合器216可以耦合到彼此，以使得功率可以从基座耦合器204传送至电动车辆耦合器216。串联电容器C2可以被提供以与电动车辆耦合器216形成基本上在操作频率处谐振的谐振电路。串联调谐的谐振电路222应当被解释为是示例性的。在另一实施例中，电容器C2可以并联地与电动车辆耦合器216耦合。在又其他的实施例中，电动车辆谐振电路222可以由并联或串联拓扑的任何组合中的若干电抗元件所形成。元素k(d)表示在线圈分离d时产生的互耦系数。等效电阻Req,1和Req,2分别表示对基座耦合器204和电动车辆216以及调谐(反电抗)电容器C1和C2可能是固有的损耗。包括电动车辆耦合器216和电容器C2的电动车辆谐振电路222接收功率P2，并且将其提供至电动车辆充电系统214的电动车辆功率转换器238。
除了其他事物之外，电动车辆功率转换器238可以包括LF至DC转换器，其被配置为将在操作频率处的功率转换回到在功率宿218的电压水平处的DC功率，功率宿218可以表示电动车辆电池单元。电动车辆功率转换器238可以将经转换的功率PLDC提供至功率宿218。电源208、基座功率转换器236、以及基座耦合器204可以是静止的并且位于如上面所讨论的各种地点处。电动车辆功率宿218(例如，电动车辆电池单元)、电动车辆功率转换器238、以及电动车辆耦合器216可以被包括在电动车辆充电系统214中，电动车辆充电系统214是电动车辆(例如，电动车辆112)的一部分或者它的电池组(未示出)的一部分。电动车辆充电系统214还可以被配置为通过电动车辆耦合器216向基座无线功率充电系统202无线地提供功率，以将功率馈送回到电网。基于操作模式，电动车辆耦合器216和基座耦合器204中的每个可以充当发射耦合器或接收耦合器。
虽然未示出，但是无线功率传送系统200可以包括负载断开单元(LDU)，以将电动车辆功率宿218或电源208从无线功率传送系统200安全地断开。例如，在紧急情况或系统故障的情况下，LDU可以被触发以将负载从无线功率传送系统200断开。LDU可以除了用于管理对电池的充电的电池管理系统之外被提供，或者它可以是电池管理系统的一部分。
进一步地，电动车辆充电系统214可以包括切换电路系统(未示出)，以用于向电动车辆功率转换器238选择性地连接和断开电动车辆耦合器216。断开电动车辆耦合器216可以暂停充电并且还可以改变由基座无线功率充电系统202(充当发射器)所“看到”的“负载”，其可以被用来从基座无线充电系统202“遮掩”电动车辆充电系统214(充当接收器)。如果发射器包括负载感测电路，则负载改变可以被检测。因此，如下文进一步解释的，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214)何时存在于基座耦合器204的近场耦合模式区域中的机构。
如上文所描述的，在操作中，在朝向电动车辆(例如，图1的电动车辆112)的能量传送期间，从电源208提供输入功率以使得基座耦合器204生成用于提供能量传送的电磁场。电动车辆耦合器216耦合至该电磁场并且生成输出功率，以用于由电动车辆112进行的存储或消耗。如上文所描述的，在一些实施例中，基座谐振电路206和电动车辆谐振电路222根据相互谐振关系被配置和调谐，以使得它们差不多或基本上在操作频率处进行谐振。如下文进一步解释的，当电动车辆耦合器216位于基座耦合器204的近场耦合模式区域中时，基座无线功率充电系统202和电动车辆充电系统214之间的传输损耗是最小的。
如所陈述的，高效的能量传送通过经由电磁近场而不是经由远场中的电磁波来传送能量而发生，后者可能牵涉到由于进入空间中的辐射所致的大幅损耗。当在近场中时，耦合模式可以建立在发射耦合器与接收耦合器之间。这种近场耦合可以发生的在耦合器周围的空间在本文中被称为近场耦合模式区域。
虽然未示出，但是基座功率转换器236和电动车辆功率转换器238如果是双向的，则两者可以对于发射模式包括振荡器、驱动器电路(诸如功率放大器)、滤波器和匹配电路，并且对于接收模式包括整流器电路。振荡器可以被配置为生成所期望的操作频率，其可以响应于调节信号而被调节。振荡器信号可以由功率放大器利用响应于控制信号的放大量来放大。滤波器和匹配电路可以被包括以滤除谐波或其他不想要的频率，并且将由谐振电路206和222呈现的阻抗分别匹配到基座功率转换器236和电动车辆238。对于接收模式，基座功率转换器236和电动车辆功率转换器238也可以包括整流器和切换电路系统。
贯穿所公开的实施例而描述的电动车辆耦合器216和基座耦合器204可以被称为或配置作为“导体环路”，并且更具体地是“多圈导体环路”或线圈。基座耦合器204和电动车辆耦合器216在本文中也可以被称为或被配置作为“磁性”耦合器。术语“耦合器”意图指代可以无线地输出或接收能量以用于耦合到另一“耦合器”的组件。
如上文所讨论的，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差不多匹配的谐振期间。然而，即使在发射器与接收器之间的谐振未被匹配时，能量也可能以较低的效率被传送。
谐振频率可以基于包括如上文所描述的耦合器(例如，基座耦合器204和电容器C2)的谐振电路(例如，谐振电路206)的电感和电容。如图2中所示出的，电感一般可以是耦合器的电感，而电容可以被添加到耦合器以在所期望的谐振频率处创建谐振结构。因此，对于使用展现出较大电感的较大直径线圈的较大尺寸耦合器，产生谐振所需要的电容值可以较低。电感也可以取决于线圈的匝数。此外，随着耦合器的尺寸增大，耦合效率可以增大。这在基座耦合器和电动车辆耦合器两者的尺寸都增大的情况下大体上是正确的。此外，包括耦合器和调谐电容器的谐振电路可以被设计为具有高品质(Q)因数以改进能量传送效率。例如，Q因数可以是300或更大。
如上文所描述的，根据一些实施例，公开了在处于彼此的近场中的两个耦合器之间耦合功率。如上文所描述的，近场可以对应于其中主要存在反应电磁场的在耦合器周围的区域。如果耦合器的物理尺寸远小于与频率有关的波长，则不存在由于远离耦合器而传播或辐射的波所致的显著功率损耗。近场耦合模式区域可以对应于接近耦合器的物理体积的体积，通常在小分数的波长之内。根据一些实施例，磁耦合器(诸如单匝和多匝导体环路)优选地被用于发射和接收两者，这是由于在实践中处理磁场比电场更容易，因为与外来对象(例如，电介质对象和人体)存在较少的交互。然而，“电”耦合器(例如，偶极和单极)或者磁耦合器和电耦合器的组合可以被使用。
图3是示出了无线功率传送系统300的示例性组件的功能框图，其可以在图1的无线功率传送系统100中被采用和/或图2的无线功率传送系统200可以是其中的一部分。无线功率传送系统300图示了通信链路376、使用例如磁场信号用于确定位置或方向的引导链路366、以及能够机械地移动基座耦合器304和电动车辆耦合器316中的一者或两者的对准机构356。基座耦合器304和电动车辆耦合器316的机械(运动)对准可以分别由基座对准系统352和电动车辆充电对准系统354来控制。引导链路366可以能够双向信号传送，意味着引导信号可以由基座引导系统或电动车辆引导系统或由两者发出。如上文参考图1所描述的，当能量朝向电动车辆112流动时，在图3中，基座充电系统功率接口348可以被配置为从诸如AC或DC电源(未示出)的功率源向基座功率转换器336提供功率。基座功率转换器336可以经由基座充电系统功率接口348接收AC或DC功率，以在接近或处于基座谐振电路206(参考图2)的谐振频率的频率处驱动基座耦合器304。电动车辆耦合器316当在近场耦合模式区域中时可以从电磁场接收能量，以在处于或接近电动车辆谐振电路222(参考图2)的谐振频率处振荡。电动车辆功率转换器338将来自电动车辆耦合器316的振荡信号转换为适合于经由电动车辆功率接口对电池充电的功率信号。
基座无线充电系统302包括基座控制器342，并且电动车辆充电系统314包括电动车辆控制器344。基座控制器342可以提供通向其他系统(未示出)的基座充电系统通信接口，其他系统诸如，例如计算机、基座共用通信(BCC)、功率分发中心的通信实体、或者智能电网的通信实体。电动车辆控制器344可以提供通向其他系统(未示出)的电动车辆通信接口，其他系统诸如，例如车辆上的车载计算机、电池管理系统、车辆内的其他系统、以及远程系统。
基座通信系统372和电动车辆通信系统374可以包括子系统或模块，以用于具有分离通信信道的具体应用并且还用于与图3的示图中未示出的其他通信实体无线地进行通信。这些通信信道可以是分离的物理信道或分离的逻辑信道。作为非限制性示例，基座对准系统352可以通过通信链路376与电动车辆对准系统354进行通信，以提供用于使基座耦合器304和电动车辆耦合器316更紧密对准的反馈机制，例如经由自主机械(运动)对准，通过电动车辆对准系统354或基座对准系统352，或通过这两者，或者利用如本文所描述的操作者辅助。类似地，基座引导系统362可以通过通信链路376与电动车辆引导系统364进行通信，并且还使用引导链路366用于按需地确定位置或方向以将操作者引导到充电点并使基座耦合器304与电动车辆耦合器316对准。在一些实施例中，通信链路376可以包括由基座通信系统372和电动车辆通信系统374所支持的多个分离的通用通信信道，以用于在基座无线充电系统302与电动车辆充电系统314之间传达其他信息。这一信息可以包括与电动车辆特性、电池特性、充电状况、以及基座无线充电系统302和电动车辆充电系统314两者的功率能力有关的信息、以及用于电动车辆的维护和诊断数据。这些通信信道可以是分离的逻辑信道或分离的物理通信信道，诸如，例如WLAN、蓝牙、zigbee、蜂窝等。
在一些实施例中，电动车辆控制器344还可以包括电池管理系统(BMS)(未示出)，其管理电动车辆主体和/或辅助电池的充电和放电。如本文所讨论的，基座引导系统362和电动车辆引导系统364包括确定位置或方向所需要的功能和传感器，例如基于微波、超声雷达、或磁矢量化原理。进一步地，电动车辆控制器344可以被配置为与电动车辆的车载系统进行通信。例如，电动车辆控制器344可以经由电动车辆通信接口来提供位置数据，例如用于被配置为执行半自动停车操作的制动系统，或者用于被配置为辅助大幅自动化停车的“通过线路停车”的转向伺服系统(其可以提供在某些应用中可能需要的更多的便利性和/或更高的停车准确度)，以在基座耦合器304与电动车辆耦合器316之间提供充分对准。此外，电动车辆控制器344可以被配置为与视觉输出设备(例如，仪表板显示器)、声音/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，以及指点设备，诸如操纵杆、轨迹球等)、以及音频输入设备(例如，具有电子语音识别的麦克风)进行通信。
无线功率传送系统300可以包括其他辅助系统，诸如检测和传感器系统(未示出)。例如，无线功率传送系统300可以包括：如下的传感器，它们用于与系统一起使用以确定位置，引导系统(362，364)要求该位置来将驾驶员或车辆恰当地引导到充电点；利用所要求的分离/耦合将耦合器相互对准的传感器；检测可能阻碍电动车辆耦合器316移动到特定高度和/或位置以实现耦合的对象的传感器；以及用于与系统一起使用以执行可靠的、无损坏的且安全的系统操作的安全传感器。例如，安全传感器可以包括如下的传感器，其用于检测超出安全半径而靠近基座耦合器和电动车辆耦合器304、316的动物或儿童的存在、检测位于基座耦合器或电动车辆耦合器(304，316)附近或邻近的可能被加热(感应加热)的金属对象、以及用于检测危险事件，诸如基座耦合器或电动车辆耦合器(304，316)附近的白炽对象。
例如，通过在电动车辆充电系统314处提供有线充电端口(未示出)，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。电动车辆充电系统314可以在向电动车辆或从电动车辆传送功率之前整合两个不同充电器的输出。切换电路可以按需地提供功能以支持无线充电以及经由有线充电端口的充电这两者。
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可以使用经由基座耦合器和电动车辆耦合器304、316的带内信令和/或经由通信系统(372，374)—例如，经由RF数据调制解调器(例如，未许可频带中的无线电上的以太网)—的带外信令。带外通信可以提供足够的带宽以用于向车辆用户/拥有者的增值服务的分配。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。
一些通信(例如，带内信令)可以经由无线功率链路而不使用具体的通信天线来执行。例如，基座耦合器和电动车辆耦合器304和316也可以被配置为充当无线通信耦合器或天线。因此，基座无线充电系统302的一些实施例可以包括用于在无线功率路径上使能键控类型协议的控制器(未示出)。通过利用预定义的协议以预定义的间隔对发射功率水平进行键控(幅度移位键控)，接收器可以检测来自发射器的串行通信。基座功率转换器336可以包括负载感测电路(未示出)，其用于检测基座耦合器304的近场耦合模式区域中的活动电动车辆功率接收器的存在或不存在。通过示例的方式，负载感测电路监测流向基座功率转换器336的功率放大器的电流，其被基座耦合器304的近场耦合模式区域中的活动功率接收器的存在或不存在所影响。对功率放大器上的加载的改变的检测可以由基座控制器342监测，以用于在确定是否使得基座无线充电系统302能够用于发射能量、与接收器通信、或者它们的组合时使用。
为了使能无线高功率传送，一些实施例可以被配置为在范围为10–150kHz中的频率处传送功率。这种低频耦合可以允许高度高效的功率转换，其可以使用固态开关设备来实现。在一些实施例中，本文所描述的无线功率传送系统100、200和300可以与包括可再充电或可更换电池的各种电动车辆112一起使用。
图4是示出了依据本发明的示例性实施例的设置在电动车辆412中的可更换无接触电池的功能框图。在这一实施例中，低的电池位置对于如下的电动车辆电池单元(未示出)可以是有用的，该电动车辆电池单元集成无线功率接口(例如，充电器至电池的无线接口426)并且可以从基于地面—例如，嵌入地面中—的无线充电单元(未示出)接收功率。在图4中，电动车辆电池单元可以是可再充电的电池单元，并且可以被容纳在电池室424中。电动车辆电池单元还提供充电器至电池的无线功率接口426，其可以集成整个电动车辆无线功率子系统，包括耦合器、谐振调谐和功率转换电路系统、以及在基于地面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。
对于电动车辆的耦合器(例如，电动车辆耦合器116)可能有用的是被集成而与电动车辆电池单元或车身的底侧齐平，以使得不存在突出部分并且使得指定的地面至车身的间隙可以被维持。这种配置可能要求电动车辆电池单元中的一些空间专用于电动车辆无线功率子系统。如图4所示，除了可以在电动车辆412与基于地面的无线充电单元之间提供无线功率和通信的充电器至电池的无线功率接口426之外，电动车辆电池单元422还可以提供电池至EV的无接触接口428。
在一些实施例中，并且参考图1，基座耦合器104a和电动车辆耦合器116可以处于固定位置，并且这些耦合器例如通过电动车辆耦合器116相对于基座无线充电系统102a的总体放置而被带到近场耦合模式区域内。然而，为了快速地、高效地且安全地执行能量传送，基座耦合器104a与电动车辆耦合器116之间的距离可能需要减小以改进耦合。因此，在一些实施例中，基座耦合器104a和/或电动车辆耦合器116在垂直方向上可以是可部署的和/或可移动的，以将它们带到更靠近在一起(以减小气隙)。
参考图1，上文所描述的充电系统可以在各种地点中被用于对电动车辆112充电，或者将功率传送回到电网。例如，功率的传送可以发生在停车场环境中。注意，“停车地区”在本文中也可以称为“停车空间”或“停车位”。为了提高无线功率传送系统100的效率，电动车辆112可以沿着X方向和Y方向被对准，以使得电动车辆112内的电动车辆耦合器116能够在相关联的停车地区内与基座耦合器104a充分对准。
此外，所公开的实施例可应用于具有一个或多个停车空间或停车地区的停车场，其中停车场内的至少一个停车空间可以包括基座无线充电系统102a，在下文中也被称为充电基座102。在一些实施例中，充电基座102可以只包括基座耦合器104a，并且基座无线充电系统的剩余部分被安装在别的某个地方。例如，共用停车地区可以包含多个充电基座，每个在该共用停车地区的对应停车空间中。引导系统(图1中未示出)可以被用来辅助车辆操作者将电动车辆112定位在停车地区中，以将电动车辆112内的电动车辆耦合器116与作为基座无线充电系统102a的一部分的基座耦合器104a对准。引导系统可以包括基于电子的方式(例如，基于无线电的定位，例如使用UWB信号、三角测量、基于磁场感测(例如，磁矢量化)的位置和/或方向发现原理、和/或光学、准光学和/或超声感测方法)、基于机械的方式(例如，车轮导轨、轨道或停车站)、或者它们的任何组合，以用于辅助电动车辆操作者定位电动车辆112以使得电动车辆112内的电动车辆耦合器116能够与基座耦合器104a充分对准。
如上文所讨论的，电动车辆充电单元114可以被放置于电动车辆112的下面，以用于向/从基座无线充电系统102a发射/接收功率。例如，电动车辆耦合器116可以被集成到车辆的下部车身，优选地靠近中心位置，从而关于电磁场暴露提供最大安全距离并且允许电动车辆的正向和反向停放。
图5A是示出了依据本发明的示例性实施例的可以被用于对电动车辆112无线充电的示例性频率的频谱的图表。如图5A中所示出的，用于向电动车辆的无线高功率传送的潜在频率范围可以包括：3kHz至30kHz频带中的VLF、具有一些排除的30kHz至150kHz频带中的较低LF(用于像ISM的应用)、HF 6.78MHz(ITU-R ISM频带6.765-6.795MHz)、HF 13.56MHz(ITU-R ISM频带13.553-13.567)、以及HF 27.12MHz(ITU-R ISM频带26.957-27.283)。
图5B是示出了依据示例性实施例的可以被用于无线功率传送(WPT)的示例性频率以及用于低电平磁信息、或信标、信号的示例性频率的频谱的一部分的示图，低电平磁信息、或信标、信号可以被用于电动车辆的无线充电中的辅助目的，例如用于定位(磁矢量化)或者电动车辆通信实体与基座通信实体的配对。如图5B中所示出的，WPT可以发生在图5B中所示出的频谱部分的较低端处的WPT操作频带505内。如所示出的，活动充电基座可以在WPT操作频带505内在稍微不同的频率处无线传送功率，例如，这归因于频率不稳定性或者故意为了调谐的原因。在一些实施例中，WPT操作频带505可以位于图5A中所描绘的潜在频率范围之一内。在一些实施例中，用于磁信号传送(信标传送)的操作频带515可以通过频率分离510从WPT操作频带505偏移以避免干扰。如图5B中所示出的，它可以位于WPT操作频带505之上。在一些方面，频率分离可以包括10-20kHz或更大的偏移。在一些方面，使用频率划分方案，活动充电基座可以在具有某个信道间隔的不同频率处发出磁信标。在一些方面，用于磁信号传送(信标传送)的操作频带515内的频率信道间隔可以包括1kHz信道间隔。
图6是示出了依据本发明的示例性实施例的在对电动车辆无线充电时可能有用的示例性频率和传输距离的图表。对于电动车辆无线充电可以是有用的一些示例传输距离为大约30mm、大约75mm、以及大约150mm。一些示例性频率可以为VLF频带中的大约27kHz以及LF频带中的大约135kHz。
在电动车辆112的充电周期期间，无线功率传送系统100(参考图1)的基座无线充电系统102a可能经历各种操作状态。无线功率传送系统100可以包括一个或多个基座无线充电系统(例如，102a和102b)。基座无线充电系统102a可以包括控制器和功率转换单元中的至少一个、以及基座耦合器，诸如如图3中所示出的基座控制器342、基座功率转换器336和基座耦合器304。无线功率传送系统100可以包括本地分发中心130(如图1中所图示)，并且可以进一步包括中央控制器、图形用户界面、基座共用通信实体、以及通向远程服务器或服务器群组的网络连接。
为了提高无线功率传送系统100的效率，电动车辆112可以沿着X方向和Y方向对准(例如，使用磁场)，以使得电动车辆112内的电动车辆耦合器116能够与相关联的停车地区内的基座耦合器104充分对准。为了实现规制约束下的最大功率(例如，电磁场强度极限)以及最大传送效率，基座耦合器104a与电动车辆耦合器116之间的对准误差可以被设定为尽可能小。
引导系统(诸如上文关于图3所描述的引导系统362和364)可以被用来辅助车辆操作者将电动车辆112定位在停车地区中，以将电动车辆112内的电动车辆耦合器116与基座无线充电系统102a的基座耦合器104a对准。当电动车辆耦合器116和基座耦合器104被对准以使得电动车辆耦合器116与基座耦合器104a之间的耦合效率高于某个门限值时，那么这两者被称为在用于无线充电的“甜蜜点”(容差地区)之内。这一“甜蜜点”地区也可以关于放射而被定义，例如，如果车辆停放在这一容差地区中，则在车辆周围所测量的磁泄漏场总是低于指定限制，例如人类暴露极限。
引导系统可以包括各种方式。在一种方式中，引导可以包括：基于确定电动车辆耦合器相对于基座耦合器的位置和/或方向，使用显示或其他光学或声音反馈来辅助电动车辆操作者将电动车辆定位在“甜蜜点”上。在另一种方式中，引导可以包括：基于确定电动车辆耦合器116相对于基座耦合器104的位置和/或方向的直接且自动的车辆引导。
为了确定位置和/或方向，可以应用各种方式，诸如基于电磁波的方式(例如，基于无线电的方法，使用微波宽带信号用于传播时间测量和三角测量)、基于声波的方式(例如，使用超声波用于传播时间测量和三角测量)、光学或准光学方式(例如，使用光学传感器和电子相机)、基于惯性的方式(例如，使用加速度计和/或陀螺仪)、基于气压的方式(例如，用于确定多层停车场中的楼层水平)、基于感应的方式(例如，通过感测由WPT基座耦合器或其他专用感应环路所生成的磁场)。
在另外的方式中，引导可以包括基于机械的方式(例如，车轮导轨、轨道或停车站)。在又另一种方式中，引导可以包括用于引导和确定位置和/或方向的上述方式和方法的任何组合。上述引导方式还可以应用于经扩展的地区中的引导，例如在要求局域定位系统(例如，室内定位)的停车处或停车场内，其中定位是指确定位置和/或方向。
如果定位或定地点方法在汽车环境室内(其中不存在诸如GPS的基于全球卫星的导航系统的接收)和室外中、在不同的季节性天气条件(雪、冰、水、树叶)中、在不同的日间时间(日照、黑暗)、在信号源和传感器被污染(污垢、泥土、灰尘等)的情况下、在不同的地面性质(沥青、钢筋混凝土)的情况下、在存在车辆和其他反射或阻碍对象(自己车辆的车轮、相邻停放的车辆等)的情况下所经历的所有条件中都可靠地工作，则其可以被考虑为是实用的和有用的。此外，出于最小化基础设施安装的复杂性和成本的原因，不要求在基座无线充电系统302(参考图3)的物理单元外部的附加组件(信号源、天线、传感器等)的安装的方法可能是优选的。这个方面也可以应用于车辆侧。在优选的实施例中，包括天线和传感器的引导系统364的所有车辆侧组件都完全被集成到电动车辆无线充电系统314的物理单元中。相似地，在优选的实施例中，包括天线和传感器的引导系统362的所有基座侧组件都完全被集成到基座无线充电系统302的物理单元中。
在基于感应的方式的一个实施例中，并且参考图3，基座耦合器304或电动车辆耦合器316、或者被包括在基座无线充电系统302或电动车辆充电系统314中的任何其他专用感应环路，可以生成能够由传感器系统或电路感测到的也被称为“磁场信标信号”或“磁感测场”的交变磁场，传感器系统或电路可以分别被包括在电动车辆充电系统314中或者被包括在基座无线充电系统302中。可以被用于引导以及通信实体的对准(定位)和配对的目的的磁场信标信号的频率可以与WPT的操作频率相同，或者不同于WPT频率但是足够低以使得用于定位的感测发生在近场中。一个适合频率的一种示例可以是在低频(LF)(例如，在来自于20-150kHz的范围中)处。低频(LF)磁场信标信号的近场性质(场强相对于距离的3次幂定律衰减)以及磁矢量场图案的特性可以有用于以对于许多情况足够的准确度来确定位置。此外，这种基于感应的方式可能对上文列出的环境影响相对不敏感。磁场信标信号可以使用与被用于WPT的相同线圈或相同线圈布置而被生成。在一些实施例中，专门用于生成或感测磁场信标信号的一个或多个分离的线圈可以被使用，并且可以解决一些潜在问题并提供可靠且准确的解决方案。
在一个方面，对磁场信标信号进行感测可能仅提供是针对WPT耦合的代表的对准分数，但是它可能无法向车辆操作者提供更多的信息(例如，实际对准误差以及如何在失败停车尝试的情况下进行校正)。在这个方面，基座耦合器和电动车辆耦合器的WPT线圈可以被用于生成并感测磁场，并且基座耦合器与电动车辆耦合器之间的耦合效率可以在知晓场生成电流的情况下通过测量感测WPT线圈的短路电流或开路电压而被确定。这一对准(或测量)模式中所要求的电流可能低于通常被用于正常WPT的电流，并且频率可能相同。
在另一方面并且参考图1，对磁场进行感测可以提供经扩展的范围上的位置信息，其能够被用来辅助驾驶员将电动车辆112准确地停放在无线充电站的“甜蜜点”中。这样的系统可以包括专用的主动式场传感器，它们是频率选择性的并且比WPT系统中使用的普通电流或电压换能器更加敏感。为了遵守人类暴露标准，磁感测场可能必须被减小到如上文所描述的用于测量耦合效率的那些水平以下的水平。如果基座耦合器104生成磁感测场并且基座耦合器104的活动表面不总是被电动车辆112覆盖，则这可能是特别正确的。
在不同的方面，对磁近场进行感测还可以应用于在经扩展的地区中(例如，在停车场内)的停车位以外的定位(引导)。在这个方面，磁场源可以被道路嵌入在进入通道或行车道中。
在基于电磁的方式的实施例中，引导系统可以使用超宽带(UWB)技术。在微波处—例如，在K频带(24GHz)或E频带(77GHz)频率范围中(用于汽车使用)—进行操作的基于UWB技术的技术具有提供充分的时间分辨率的潜力，而使能准确的测距和多路径效应的缓解。基于UWB的定位方法可能足够鲁棒以应对波传播效应，诸如障碍(例如，由车轮引起的障碍)、反射(例如，来自相邻停放车辆的反射)、如真实环境中所预期的衍射，该真实环境假设天线被集成到基座无线充电系统102的物理单元、如图1中所示出的被安装在车辆底盘的底部的电动车辆无线充电单元114和车辆耦合器116的物理单元中的至少一个之中。基于窄带射频(RF)技术(例如，在超高频(UHF)频带中进行操作)并且简单地测量无线电信号强度(指示距离)的方法在这种环境中可能未提供足够的准确性和可靠性。与磁近场的场强相对，自由空间中的无线电波的场强仅线性地随着距离减小。此外，信号强度可能归因于由多路径接收和路径障碍所引起的衰落而相当大地变化，而使得基于信号强度相对于距离的关系的准确测距是困难的。
在一个实施例中，基座无线充电系统102或电动车辆112可以从多个充分间隔的集成天线发出并接收UWB信号，以使能准确的三角测量。在一个示例性方面，一个或多个UWB应答器分别在电动车辆112中车载地被使用或者在基座无线充电系统102中被使用。相对位置可以通过测量信号往返延迟以及通过执行三角测量来确定。
在另一方面，基座无线充电系统102或电动车辆112可以从多个充分间隔的集成天线发出UWB信号以使能准确的三角测量。多个UWB接收器分别被安装在电动车辆112上或者被集成到基座无线充电系统102中。与基于卫星的定位系统(GPS)类似，定位通过测量所有接收信号的相对到达时间(ToA)和三角测量而被执行。
在一个方面，作为基座无线充电系统102或电动车辆112的车载系统的一部分的UWB收发器也可以被使用(被重用)用于临界空间中的外来对象的检测，例如，在临界空间中由基座无线充电系统102生成的磁场超过某些安全水平。这些对象可以是无生命对象，例如经受涡流加热的金属对象，或者是活的对象，诸如经受过度磁场暴露的人类或动物。
图7是示出了在充电线圈结构中集成调谐电容器的示例性实施例的示意图。基座耦合器704可以包括一个或多个“导体环路”，并且更具体地是“多匝导体环路”或线圈。在示例性实施例中，基座耦合器704包括位于铁氧体元件716上方的线圈710和712。铁氧体元件716可以包括铁氧体材料的片材或板件。铁氧体元件716可以位于安装板718的上方，安装板718形成用于基座耦合器704的外壳的一部分。基座耦合器704还可以包括顶盖(未示出)以使得基座耦合器704可以针对环境条件被保护。为了提供阻抗匹配并且利用线圈710和712创建谐振电路，一个或多个电容性元件(诸如由图2中的电容器C1所体现的那些)通常被连接到线圈710和712。在示例性实施例中，一个或多个电容性元件(也被称为调谐电容或调谐电容器，诸如，仅作为示例，表面安装陶瓷电容器)可以位于在铁氧体元件716直接上方并且在线圈710和712之间的地区或区域720中。在示例性实施例中，线圈710和712一般为“D”形的或椭圆形的，并且线圈710和712被称为D-D线圈结构。在示例性实施例中，当有电流存在于线圈710和712中时，区域720占据相对“低通量”的地区或区域。无论线圈710和712是否正在向电动车辆耦合器(图7中未示出)传送功率，电流可能存在于线圈710和712中。将阻抗匹配电容性元件定位在区域720中允许阻抗匹配电容性元件在先前未使用的地区中被集成在基座耦合器704内，因此最小化基座耦合器704的总体面积和厚度。此外，将电容器定位在低通量区域中减少了涡流效应并且减少了发热。
虽然被描述为将阻抗匹配电容性元件定位在充电线圈结构中的线圈710和712之间的区域720中，但是具有位于线圈之间的阻抗匹配电容性元件的类似结构可以被提供在与电动车辆相关联的电动车辆耦合器中，以提供针对电荷接收结构的阻抗匹配。
图8是图7的基座耦合器的截面视图。基座耦合器704包括安装板718，铁氧体元件716位于其上方。线圈710和712位于铁氧体元件716的上方。线圈710产生示例性的高通量区域810，并且线圈712产生示例性的高通量区域812。在不存在电荷接收结构(诸如电动车辆耦合器)的情况下，高通量区域810和高通量区域812将采取朝向彼此的最短路径并且在线圈710和712之间相遇，而形成单个高通量区域815。高通量区域710和712、以及单个高通量区域815的性质还允许在线圈710和720之间形成低通量区域820。进一步地，如下文将描述的，在存在电荷接收结构的情况下，高通量区域810和高通量区域812也将形成单个高通量区域815，并且一般将导致位于线圈710和712之间的低通量区域820。在示例性实施例中，低通量区域820的精确地点、尺寸和形状将被电荷接收结构的存在或不存在所影响，并且如果电荷接收结构存在，则被电荷接收结构是否正从线圈710和712接收功率所影响。通常，线圈710和712在基座耦合器704位于电动车辆耦合器(未示出)附近时产生高通量区域810和812，以便凭借单个高通量区域815来实现从基座耦合器704到电动汽车耦合器的功率传送。在示例性实施例中，区域720位于低通量区域820中。在示例性实施例中，区域720在线圈710和712之间提供地区，在该地区上将电容性元件定位于直接在铁氧体元件716上并且在低通量区域820之内。
图9是图7的基座耦合器的截面视图，示出了所集成的调谐电容器的示例性地点。基座耦合器704包括安装板718，铁氧体元件716位于其上方。线圈710和712位于铁氧体元件716上方。在示例性实施例中，具有调谐电容器907的印刷电路板(PCB)905位于线圈710和712之间的低通量区域820(图8)中，并且直接在铁氧体元件716上。
依据示例性实施例，将具有调谐电容器907的PCB 905定位在线圈710和712之间还简化了线圈710和712与PCB 905之间的电连接，并且可以消除外部布线和接线。例如，线圈710可以使用相对短的互连911电连接到PCB 905，并且线圈712可以使用相对短的互连913电连接到PCB 905。此外，将具有调谐电容器907的PCB905定位在由安装板718定义的地区内的线圈710和712之间还简化了基座耦合器704的外部连接，并且允许通向基座耦合器704的更简单的环境连接。PCB 905内部的电连接(未示出)完成调谐电容器907与线圈710和712之间的电连接。
图10是示出了在充电线圈结构中集成调谐电容器的替换性示例性实施例的示意图。在示例性实施例中，基座耦合器1004包括线圈1010和1012；以及线圈1011和1013。在示例性实施例中，线圈1010和1011可以一个在另一个上方垂直地被堆叠，并且线圈1012和1013可以一个在另一个上方垂直地被堆叠。线圈1010和1012、以及线圈1011和1013位于铁氧体元件1016上方。铁氧体元件1016可以包括片材或板件。铁氧体元件1016可以位于安装板1018上方，安装板1018形成用于基座耦合器1004的外壳的一部分。基座耦合器1004还可以包括顶盖(未示出)以使得基座耦合器1004可以针对环境条件被保护。为了提供阻抗匹配并且利用线圈1010、1011、1012和1013创建谐振电路，一个或多个电容性元件(诸如由图2中的电容器C1所体现的那些)通常被连接到线圈1010、1011、1012和1013。
线圈1010和1011产生示例性的高通量区域1030，并且线圈1012和1013产生示例性的高通量区域1031。在不存在电荷接收结构(诸如电动车辆耦合器)的情况下，高通量区域1030和高通量区域1031将采取朝向彼此的最短路径，并且在堆叠的线圈1010和1011与堆叠的线圈1012和1013之间相遇，而形成单个高通量区域1035。通常，当有电流存在于线圈1010、1011、1012和1013中时，线圈1010和1011产生高通量区域1030，并且线圈1012和1013产生高通量区域1031。位于电动车辆耦合器(未示出)附近的基座耦合器1004凭借单个高通量区域1035来影响从基座耦合器1004到电动车辆耦合器的功率传送。高通量区域1030和高通量区域1031、以及在被形成时的单个高通量区域1035一般导致线圈710和712之间的低通量区域1032。
在示例性实施例中，一个或多个电容性元件可以位于在铁氧体元件1016直接上方并且在堆叠的线圈1010和1011与堆叠的线圈1012和1013之间的地区或区域1020中。在示例性实施例中，线圈1010和1011以及线圈1012和1013一般为“D”形的，以使得当线圈1010和1011以及线圈1012和1013中存在电流时，区域1020占据相对“低通量”的区域1032，而无论线圈1010、1011、1012和1013是否正在向电动车辆耦合器(图10中未示出)传送功率。将阻抗匹配电容性元件定位于区域1020中允许阻抗匹配电容性元件被集成在基座耦合器1004内，因此最小化由基座耦合器1004占据的面积和厚度。此外，将电容器定位在低通量区域中减少了涡流效应并且减少了发热。
图11是图7的基座耦合器的另一截面视图。基座耦合器704包括安装板718，铁氧体元件716位于其上方。线圈710和712位于铁氧体元件716的上方。电动车辆耦合器1102位于线圈710和线圈712附近。取决于电动车辆耦合器1102相对于线圈710和线圈712的地点，在示例性实施例中，线圈710和电动车辆耦合器1102产生示例性的高通量区域810，并且线圈712和电动车辆耦合器1102产生示例性的高通量区域812，从线圈710和线圈712到电动车辆耦合器1102的功率传送通过它们而发生。在这一示例性实施例中，高通量区域810和812通过线圈710和712与电动车辆耦合器1102之间的相同耦合来产生。虽然示意性地被示出为两个分离的区域810和812，但是高通量区域810和812被链接在一起，并且一起从线圈710和712向电动车辆耦合器1102传送功率。高通量区域810和812形成单个高通量的通量区域815，其可以导致一般为圆形或长方形的低通量区域1120被形成在区域720中的电容器地点周围。在示例性实施例中，每当电流存在于具有线圈710和线圈712的基座耦合器704中，高通量区域810和812以及低通量区域1120都存在，而无论是否存在电荷接收结构。电流在没有功率或电荷被传送的情况下可以存在于基座衬垫中，诸如上面在图8中所示出的，其中在不存在电荷接收结构的情况下，单个高通量区域815和低通量区域820形成在线圈710和712之间。进一步地，即使电荷接收结构可能位于基座衬垫附近，电流也可以存在于基座衬垫中而没有功率或电荷被传送至电荷接收结构。高通量的区域或多个区域的一个或多个电特性可以被用来定义低通量区域的一个或多个电特性。例如，在存在电动车辆耦合器1102的情况下，示例性的高通量区域810和812形成单个高通量的通量区域815，其可以导致一般为圆形或长方形的低通量区域1120被形成在区域720中的电容器地点周围。
在电荷被传送至电荷接收结构(诸如电动车辆耦合器1102)的示例性实施例中，低通量区域1120的尺寸和形状取决于电动车辆耦合器1102的存在，并且取决于从线圈710和712向电动车辆耦合器1102的电荷或功率传送的量。
在示例性实施例中，区域720提供地区，在该地区上将电容性元件定位于直接在铁氧体元件716上并且在线圈710和712之间的低通量区域1120内。在示例性实施例中，线圈710和712之间的距离可以是50mm到100mm的量级。然而，取决于应用，线圈710和712之间的距离可以是其他尺寸。
图12是图示了用于在充电线圈结构中集成调谐电容器的方法的示例性实施例的流程图。流程图1200中的框可以按照或不按照所示出的顺序被执行。
在框1202中，低通量区域被创建。在示例性实施例中，作为使用被设计和操作以生成一个或多个高通量区域和低通量区域的功率传送线圈来生成一个或多个高通量区域的结果，低通量区域被创建。
在框1204中，调谐电容器被定位于低通量区域中。
图13是用于在充电线圈结构中集成调谐电容器的装置1300的功能框图。装置1300包括用于创建低通量区域的部件1302。在某些实施例中，用于创建低通量区域的部件1302可以被配置为执行方法1200(图12)的操作框1202中所描述的功能中的一种或多种功能。装置1300进一步包括用于将调谐电容器定位于低通量区域中的部件1304。在某些实施例中，用于将调谐电容器定位于低通量区域中的部件1304可以被配置为执行方法1200(图12)的操作框1204中所描述的功能中的一种或多种功能。
上面所描述的方法的各种操作可以由能够执行这些操作的任何适合的部件来执行，诸如各种(多个)硬件和/或软件组件、电路、和/或(多个)模块。一般而言，附图中所图示的任何操作可以由能够执行这些操作的对应功能部件来执行。
信息和信号可以使用各种不同的技术和技能中的任一种来表示。例如，可能贯穿上文描述被提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或者它们的任何组合来表示。
关于本文所公开的实施例所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实施为电子硬件、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，上文已经一般性地在它们的功能方面描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。这样功能是被实施为硬件还是软件取决于特定应用和施加于总体系统上的设计约束。所描述的功能针对每种特定应用以变化的方式来实施，但是这样的实施决策并不应当被解释为引起从本发明的实施例的范围的偏离。
关于本文所公开的实施例描述的各种说明性块、模块和电路可以利用以下来实施或执行：被设计为执行本文所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件、或者它们的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是作为替换，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微处理器或状态机。处理器也可以被实施为计算设备的组合，例如DSP和微处理器、多个微处理器、结合DSP核心的一个或多个微处理器的组合，或者任何其他这样的配置。
关于本文所公开的实施例描述的方法或算法的步骤和功能可以直接具体化在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或者在两者的组合中。如果被实施在软件中，功能可以作为一个或多个指令或代码被存储在有形的非瞬态计算机可读介质上，或者通过其被传输。软件模块可以驻留在随机访问存储器(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、可移除盘、CD ROM、或者本领域中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而使得处理器能够从存储介质读取信息或者向其写入信息。在替换形式中，存储介质可以与处理器形成整体。如本文所使用的盘或碟包括紧凑碟(CD)、激光碟、光碟、数字多功能碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘通常磁性地再现数据，而碟利用激光光学地再现数据。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于ASIC中。ASIC可以驻留于用户终端中。在替换形式中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留于用户终端中。
出于概括本公开的目的，本文已经描述了某些方面、优点和新颖特征。将理解，不是必然所有这样的优点都可以依据本发明的任何特定实施例被实现。因此，本发明可以按实现或优化如本文所教导的一种优点或优点群组的方式被体现或执行，而不是必然实现本文可能教导或建议的其他优点。
上面所描述的实施例的各种修改将容易是明显的，并且本文所定义的一般原理可以被应用于其他实施例而不偏离本发明的精神或范围。因此，本发明不意图被限制于本文所示出的实施例，而是将符合于与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims (20)

1.一种用于功率传送的设备，包括：
多个线圈结构，位于铁氧体元件上方，所述多个线圈结构被配置为生成高通量区域和低通量区域，所述低通量区域位于所述多个线圈结构之间；以及
调谐电容，位于所述低通量区域中的所述铁氧体元件的直接上方。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个线圈结构是“D”形的。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个线圈结构包括多个垂直堆叠的线圈。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述低通量区域取决于所述多个线圈结构中存在的电流的量。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述调谐电容包括位于印刷电路板上的多个表面安装电容器，所述印刷电路板位于在所述低通量区域中在所述铁氧体元件直接上方的所述多个线圈结构之间。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述高通量区域的电特性定义所述低通量区域的电特性。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述高通量区域在不存在充电接收结构的情况下由多个高通量区域形成。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述高通量区域在存在充电接收结构的情况下由多个高通量区域形成。
9.一种用于功率传送的方法，包括：
将多个线圈结构定位在铁氧体元件上方；
生成高通量区域和低通量区域，所述低通量区域位于所述多个线圈结构之间；以及
将调谐电容定位在所述低通量区域中的所述铁氧体元件的直接上方。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：将所述多个线圈结构形成为“D”形的。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：将所述多个线圈结构形成为多个垂直堆叠的线圈。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述低通量区域取决于所述多个线圈结构中存在的电流的量。
13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：将所述调谐电容形成为位于印刷电路板上的多个表面安装电容器，所述印刷电路板位于在所述低通量区域中在所述铁氧体元件直接上方的所述多个线圈结构之间。
14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：使用所述高通量区域的电特性来定义所述低通量区域的电特性。
15.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：在不存在充电接收结构的情况下使用多个高通量区域形成所述高通量区域。
16.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：在存在充电接收结构的情况下使用多个高通量区域形成所述高通量区域。
17.一种用于功率传送的设备，包括：
用于生成高通量区域和低通量区域的部件，所述低通量区域位于多个线圈结构之间；以及
用于将调谐电容定位在所述低通量区域中的所述铁氧体元件的直接上方的部件。
18.根据权利要求17所述的设备，进一步包括：用于将所述多个线圈结构形成为“D”形的部件。
19.根据权利要求17所述的设备，进一步包括：用于在不存在充电接收结构的情况下使用多个高通量区域形成所述高通量区域的部件。
20.根据权利要求17所述的设备，进一步包括：用于在存在充电接收结构的情况下使用多个高通量区域形成所述高通量区域的部件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108215883A (zh) * 2017-12-18 2018-06-29 中国科学院电工研究所 新能源车无线充电停车场系统及其充电方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112013004520T5 (de) * 2012-09-18 2015-06-03 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. System zur kontaktlosen elektrischen Leistungszufuhr
JP6160083B2 (ja) * 2013-01-08 2017-07-12 株式会社Ihi 異物検知装置
WO2014184864A1 (ja) * 2013-05-14 2014-11-20 株式会社Ihi 非接触電力伝送装置及び移動車両
US10059213B2 (en) 2015-11-13 2018-08-28 Nio Usa, Inc. Charging devices within wheel portions
US10124690B2 (en) 2015-11-13 2018-11-13 Nio Usa, Inc. Electric vehicle charging device positioning and method of use
US10093195B2 (en) 2015-11-13 2018-10-09 Nio Usa, Inc. Integrated vehicle charging panel system and method of use
US10336194B2 (en) * 2015-11-13 2019-07-02 Nio Usa, Inc. Electric vehicle charging device alignment and method of use
US10688874B2 (en) * 2016-06-14 2020-06-23 Intel Corporation Vehicular inductive power transfer systems and methods
CN106476649A (zh) * 2016-12-13 2017-03-08 北京理工大学 一种基于无线电能充电位置区域的选择方法
DE102017202166A1 (de) * 2017-02-10 2018-08-16 Robert Bosch Gmbh Akkuvorrichtung
US10369893B2 (en) * 2017-08-07 2019-08-06 Cisco Technology, Inc. Intelligent vehicle control for wireless power transfer (WPT)
US10343536B2 (en) * 2017-08-07 2019-07-09 Cisco Technology, Inc. Intelligent coil control for vehicle wireless power transfer (WPT)
US11177670B2 (en) * 2018-05-18 2021-11-16 Marathonnorco Aerospace, Inc. Integrated charger and integrated charger process
DE102019005071A1 (de) * 2019-04-27 2020-10-29 Deutz Aktiengesellschaft Schnellladestation und Verfahren zum Laden von elektrisch betriebenen Land-, Wasser-, Luftfahrzeugen und/oder Arbeitsmaschinen und/oder Batterien
EP4032168A4 (en) * 2019-09-16 2023-11-01 Utah State University DYNAMIC WIRELESS POWER TRANSFER BASIC PAD
EP3875305A1 (en) * 2020-03-05 2021-09-08 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Wireless power transfer arrangement
JP2023000389A (ja) * 2021-06-17 2023-01-04 トヨタ自動車株式会社 位置情報送信装置、位置情報送信方法及び移動体
US11949330B2 (en) * 2021-10-19 2024-04-02 Volvo Car Corporation Integrated power conversion topology for electric vehicles
US11990773B2 (en) 2021-11-19 2024-05-21 Volvo Car Corporation Location awareness, positioning and/or guidance for wireless charging

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08265993A (ja) * 1991-03-26 1996-10-11 Auckland Uniservices Ltd 誘導電力分配システム
JPH11176676A (ja) * 1997-12-09 1999-07-02 Tokin Corp 小型非接触伝送装置
US6068782A (en) * 1998-02-11 2000-05-30 Ormet Corporation Individual embedded capacitors for laminated printed circuit boards
US20080265684A1 (en) * 2006-10-25 2008-10-30 Laszlo Farkas High power wireless resonant energy transfer system
US20100187912A1 (en) * 2009-01-27 2010-07-29 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Contactless power transmission system
US20100259217A1 (en) * 2009-04-08 2010-10-14 Access Business Group International Llc Selectable coil array
CN201994419U (zh) * 2011-02-24 2011-09-28 北京全路通信信号研究设计院有限公司 一种应用于车地双向通信系统的发送天线装置
WO2013036146A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-14 Auckland Uniservices Limited Magnetic field shaping for inductive power transfer
US20130154649A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Minelab Electronics Pty Limited Transmit signal of a metal detector
US20130270921A1 (en) * 2010-08-05 2013-10-17 Auckland Uniservices Limited Inductive power transfer apparatus
JP2013219968A (ja) * 2012-04-11 2013-10-24 Denso Corp 非接触給電パッド及び非接触給電装置
US20130285463A1 (en) * 2010-08-06 2013-10-31 Auckland Uniservices Limited Inductive power receiver apparatus
GB2505719A (en) * 2012-09-11 2014-03-12 Bombardier Transp Gmbh Inductive power transfer circuit for electric vehicle
CN103733460A (zh) * 2011-07-08 2014-04-16 奥克兰联合服务有限公司 用于感应功率传输系统的磁结构的互操作性
JP2014082339A (ja) * 2012-10-17 2014-05-08 Daifuku Co Ltd 非接触給電用パッドおよびその非接触給電用パッドを用いたフォークリフトの非接触充電システム
WO2014137109A1 (ko) * 2013-03-04 2014-09-12 엘지전자 주식회사 전자 기기, 전기 차량 및 무선 전력 전송장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7569952B1 (en) * 2003-04-18 2009-08-04 Ferro Solutions, Inc. High efficiency, inductive vibration energy harvester
GB0320960D0 (en) * 2003-09-08 2003-10-08 Splashpower Ltd Improvements relating to improving flux patterns of inductive charging pads
KR100541029B1 (ko) 2004-01-06 2006-01-12 (주)제이씨 프로텍 다양한 전자파를 이용한 무선 충전장치
US7675197B2 (en) 2004-06-17 2010-03-09 Auckland Uniservices Limited Apparatus and method for inductive power transfer
KR20040072581A (ko) 2004-07-29 2004-08-18 (주)제이씨 프로텍 전자기파 증폭중계기 및 이를 이용한 무선전력변환장치
US8487479B2 (en) 2008-02-24 2013-07-16 Qualcomm Incorporated Ferrite antennas for wireless power transfer
US8933589B2 (en) 2012-02-07 2015-01-13 The Gillette Company Wireless power transfer using separately tunable resonators

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08265993A (ja) * 1991-03-26 1996-10-11 Auckland Uniservices Ltd 誘導電力分配システム
JPH11176676A (ja) * 1997-12-09 1999-07-02 Tokin Corp 小型非接触伝送装置
US6068782A (en) * 1998-02-11 2000-05-30 Ormet Corporation Individual embedded capacitors for laminated printed circuit boards
US20080265684A1 (en) * 2006-10-25 2008-10-30 Laszlo Farkas High power wireless resonant energy transfer system
US20100187912A1 (en) * 2009-01-27 2010-07-29 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Contactless power transmission system
US20100259217A1 (en) * 2009-04-08 2010-10-14 Access Business Group International Llc Selectable coil array
US20130270921A1 (en) * 2010-08-05 2013-10-17 Auckland Uniservices Limited Inductive power transfer apparatus
US20130285463A1 (en) * 2010-08-06 2013-10-31 Auckland Uniservices Limited Inductive power receiver apparatus
CN201994419U (zh) * 2011-02-24 2011-09-28 北京全路通信信号研究设计院有限公司 一种应用于车地双向通信系统的发送天线装置
CN103733460A (zh) * 2011-07-08 2014-04-16 奥克兰联合服务有限公司 用于感应功率传输系统的磁结构的互操作性
WO2013036146A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-14 Auckland Uniservices Limited Magnetic field shaping for inductive power transfer
US20130154649A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Minelab Electronics Pty Limited Transmit signal of a metal detector
JP2013219968A (ja) * 2012-04-11 2013-10-24 Denso Corp 非接触給電パッド及び非接触給電装置
GB2505719A (en) * 2012-09-11 2014-03-12 Bombardier Transp Gmbh Inductive power transfer circuit for electric vehicle
JP2014082339A (ja) * 2012-10-17 2014-05-08 Daifuku Co Ltd 非接触給電用パッドおよびその非接触給電用パッドを用いたフォークリフトの非接触充電システム
WO2014137109A1 (ko) * 2013-03-04 2014-09-12 엘지전자 주식회사 전자 기기, 전기 차량 및 무선 전력 전송장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108215883A (zh) * 2017-12-18 2018-06-29 中国科学院电工研究所 新能源车无线充电停车场系统及其充电方法

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