CN107210617B - 用于模块化线圈保持器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种被配置为保持无线充电电力传输系统的一个或多个部件的保持器(500a‑500f)。该保持器包括具有一个或多个沟槽(502)的第一表面，一个或多个沟槽(502)被配置为容纳跨越保持器和至少一个其他保持器的线圈(610，612，614)的导体的至少一部分，线圈被配置为经由磁场感应地传输电力。该保持器包括被配置为将保持器固定到至少一个其他保持器的一个或多个机械连接器(508a，508b)。该保持器还包括在所述第一表面上的多个横向沟槽(504a，504b)，多个横向沟槽(504a，504b)在与一个或多个沟槽(502)的延伸方向基本上垂直的方向上延伸，多个横向沟槽(504a，504b)被配置为从所述保持器向至少一个其他保持器引导线圈的导体。

Description

用于模块化线圈保持器的方法和装置
技术领域
本申请总体上涉及诸如电动车辆等可充电设备的无线电力充电，并且更具体地涉及用于扩展的无线充电道路组件的模块化线圈保持器的方法和装置。
背景技术
已经引入了诸如车辆等可充电系统，其包括由从诸如电池等能量存储设备接收的电力导出的动能。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电力对车辆充电。纯电动车辆通常从其他来源接收用于对电池充电的电力。电池电动车辆通常被提出通过某种类型的有线交流电(AC)(诸如家用或商用AC电源)来充电。有线充电连接需要物理地连接到电源的电缆或其他类似的连接器。电缆和类似的连接器有时可能不方便或麻烦，并且具有其他缺点。期望提供能够在自由空间中传输电力(例如，经由无线场)以用于对电动车辆充电的无线充电系统，从而克服有线充电方案的一些缺陷。
道路组件中的扩展的无线充电系统可能难以实现，因为可靠的操作可以至少部分取决于道路组件的选择部分的可靠的、可重复的尺寸标注。因此，用于扩展的无线充电道路组件的模块化线圈保持器的方法和装置可能是期望的。
发明内容
根据一些实现，提供了一种被配置为保持无线充电电力传输系统的一个或多个部件的保持器。保持器包括具有一个或多个沟槽的第一表面，一个或多个沟槽被配置为容纳跨越保持器和至少一个其他保持器的线圈的导体的至少一部分，线圈被配置为经由磁场感应地传输电力。保持器还包括配置为将保持器固定到至少一个其他保持器的一个或多个机械连接器。
在一些其他实现中，提供了一种被配置为保持无线充电电力传输系统的一个或多个部件的保持器。保持器包括具有一个或多个沟槽的第一表面，一个或多个沟槽被配置为容纳线圈的导体的至少一部分，线圈被配置为经由磁场感应地传输电力。保持器还包括被配置为将保持器固定到至少一个其他保持器的一个或多个机械连接器，其中保持器还被配置为支撑用于从电源向线圈传输电力的一个或多个部件。
在一些其他实现中，提供了一种用于安装无线充电电力传输系统的方法。该方法包括经由多个保持器中的每个保持器上的一个或多个机械连接器将多个保持器彼此固定，多个保持器中的每个保持器还包括具有一个或多个沟槽的第一表面，一个或多个沟槽被配置为容纳线圈的导体的至少一部分，该方法还包括向至少两个保持器的一个或多个沟槽中缠绕线圈的导体以使得线圈跨越至少两个保持器。
在其他实现中，提供了一种被配置为保持无线充电电力传输系统的一个或多个部件的保持器。保持器包括用于在保持器的第一表面上容纳线圈的导体的至少一部分的装置，线圈配置为跨越保持器和至少一个其他保持器并且经由磁场感应地传输电力。保持器还包括用于将保持器机械地固定到至少一个其他保持器的装置。
附图说明
现在将参考附图结合各种实现来描述本技术的上述方面以及其他特征、方面和优点。然而，所示的实现仅仅是示例，而非意在限制。在所有附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有说明。注意，以下图的相对尺寸可能未按比例绘制。
图1是根据一些实现的无线充电电力传输系统的功能框图。
图2是根据一些实现的无线充电电力传输系统的功能框图。
图3是根据一些实现的包括发射或接收耦合器的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。
图4示出了根据一些实现的在存在无线充电电力传输系统的情况下具有至少一个车辆耦合器的电动车辆的功能框图。
图5示出了根据一些实现的用于无线充电电力传输系统的模块化线圈保持器。
图6示出了根据一些实现的图5的多个模块化保持器。
图7示出了根据一些实现的被安装到成型器的图6的多个模块化保持器。
图8示出了根据一些实现的图7的成型器的顶视图和侧视图。
图9示出了根据一些实现的安装到图7的成型器的图6的多个模块化保持器和附加部件的等距视图。
图10示出了根据一些实现的安装到图7的成型器的图6的多个模块化保持器和附加部件的分解等距视图。
图11是描绘根据一些实现的用于安装无线充电电力传输系统的方法的流程图。
图12是根据一些实现的被配置为保持无线充电电力传输系统的一个或多个部件的保持器的功能框图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考形成本公开的一部分的附图。在具体实施例、附图和权利要求中描述的说明性实现并不意味着限制。在不脱离这里呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实现并且可以进行其他改变。将容易理解，如本文中一般性地描述并且在附图中示出的本公开的各方面可以以各种各样的不同配置来排列、取代、组合和设计，所有这些都被明确地预期并且形成本公开内容的一部分。
无线电力传输可以是指从发射器向接收器传输与电场、磁场、电磁场等相关联的任何形式的能量而不使用物理电导体(例如，电力可以通过自由空间来传输)。输出到无线场(例如，磁场或电磁场)的电力可以由“接收耦合器”接收、捕获或耦合以实现电力传输。
本文中使用电动车辆来描述远程系统，其示例是车辆，车辆包括从可充电能量存储设备(例如，一个或多个可再充电电化学电池或其他类型的电池)得到的电能作为其运动能力的一部分。作为非限制性示例，一些电动车辆可以是混合电动车辆，其除了电动机还包括用于直接运动或用于对车辆电池充电的传统内燃机。其他电动车辆可以从电力中汲取所有的运动能力。电动车辆不限于汽车，也可以包括摩托车、推车、踏板车等。作为示例而非限制，在本文中以电动车辆(EV) 的形式来描述远程系统。此外，也可以考虑可以使用可充电能量存储设备来至少部分地供电的其他远程系统(例如，诸如个人计算设备等电子设备)。
本文中使用的术语仅用于描述特定实现的目的，而非意在限制本公开。应当理解，如果想要特定数目的权利要求要素，则这种意图将在权利要求中明确地叙述，并且在没有这样的叙述的情况下，不存在这样的意图。例如，如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关列出的项目中的一个或多个的任何和所有组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”规定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。诸如“至少一个”等表达当在元件列表之前时修饰整个元件列表，并且不修饰列表中的各个元件。
图1是根据一种实现的无线充电电力传输系统100的功能框图。可以从电源(未示出)向发射器104提供输入电力102，以生成具有与发射耦合器114的谐振频率相对应的频率的时变无线(例如，磁或电磁)场105，以执行能量传输。接收器108可以耦合到无线场105 并且生成输出电力110用于由耦合到输出电力110的设备(本图中未示出)存储或消耗。发射器104和接收器108被隔开一定距离112。
在一个示例实现中，发射器104和接收器108根据相互谐振关系来配置。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。然而，即使发射器104与接收器108之间的谐振不匹配，仍然可以传输能量，但是可能影响效率。例如，当谐振不匹配时，效率可能较低。能量传输通过将能量从发射耦合器114的无线场105耦合到位于无线场105附近的接收耦合器118，而不是从发射耦合器114向自由空间中传播能量来实现。
因此，与可能需要非常接近(例如，在毫米范围内)的大耦合器的纯电感方案相比，可以在更大的距离上提供无线电力传输。因此，谐振电感耦合技术可以使得能够在各种距离上以及通过各种电感耦合器配置来实现改进的效率和电力传输。
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对应于由发射器104输出的能量可以由接收器108捕获的区域。无线场105可以对应于发射器104的“近场”，如将在下面进一步描述的。发射器104可以包括用于将能量耦合到接收器108的发射耦合器114。接收器108可以包括用于接收或捕获从发射器104发射的能量的接收耦合器118。近场可以对应于其中存在由于发射耦合器114中的电流和电荷而生成的强无功场的区域，该强反应场最小化地辐射电力远离发射耦合器114。近场可以对应于在发射耦合器114的大约一个波长(或其分数)内的区域。
如上所述，高效的能量传输可以通过将无线场105中的大部分能量耦合到接收耦合器118，而不是将电磁波中的大部分能量传播到远场来实现。当定位在无线场105内时，可以在发射耦合器114与接收耦合器118之间形成“耦合模式”。发射耦合器114和接收耦合器118 周围可能发生该耦合的区域在本文中被称为耦合模式区域。
图2是根据另一实现的无线充电电力传输系统200的功能框图。系统200可以是具有与图1的系统100相似的操作和功能的无线充电电力传输系统。然而，与图1相比，系统200提供关于无线充电电力传输系统200的部件的附加细节。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206，发射电路206可以包括振荡器222、驱动电路224以及滤波和匹配电路226。振荡器222可以被配置为以可以响应于频率控制信号223进行调节的期望频率生成信号。振荡器222可以将振荡器信号提供给驱动电路224。驱动电路224可以被配置为基于输入电压信号(VD)225以发射耦合器214的谐振频率来驱动发射耦合器214。
滤波和匹配电路226可以滤除谐波或其他不想要的频率，并且将发射器204的阻抗与发射耦合器214相匹配。例如，作为驱动发射耦合器214的结果，发射耦合器214可以生成无线场205以便以足以对电动车辆405(如图4所示)的电池236充电的水平无线地输出电力。
接收器208可以包括接收电路210，接收电路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210的阻抗与接收耦合器218的阻抗相匹配。整流电路234可以根据交流电(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。另外，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。备选地，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。在一些实现中，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接收的电力量是否适合于对电池236充电。
图3是根据一些实现的图2的发射电路206或接收电路210的一部分的示意图。如图3所示，发射或接收电路350可以包括耦合器352。耦合器352也可以被称为或被配置为“导体环路”或者“磁”耦合器。术语“耦合器”通常是指可以无线地输出或接收能量以耦合到另一“耦合器”的部件。
环路或磁耦合器的谐振频率基于环路或磁耦合器的电感和电容。电感可以简单地是由耦合器352产生的电感，而电容可以被添加到耦合器的电感以在期望的谐振频率处产生谐振结构。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350以产生以谐振频率选择信号358的谐振电路。因此，对于使用呈现较大电感的大直径线圈的较大尺寸的耦合器而言，产生谐振所需的电容值可能较低。此外，随着耦合器的尺寸增加，耦合效率可能增加。这在基座耦合器和电动车辆耦合器的尺寸增加的情况下大体上是正确的。对于发射耦合器，具有与耦合器352的谐振频率基本上对应的频率的信号 358可以是耦合器352的输入。
很多当前的无线车辆充电系统需要被充电的电动车辆静止，即停止在基座耦合器附近或上方，使得电动车辆保持存在于在由基座耦合器生成的无线场内。因此，当电动车辆通过这样的无线充电系统被充电时，电动车辆可能无法用于运输。能够跨自由空间传输电力的动态无线充电系统可以克服静止无线充电站的一些缺陷。
例如，电动车辆可以沿着具有动态无线充电系统的道路行进。动态无线充电系统可以包括沿着行进路径线性地放置的多个基座耦合器。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耦合器。除了电动车辆的电动运动系统(例如混合动力/电动车辆的辅汽油发动机)之外，这样的动态充电还可以用于减少或消除对辅助或补充电机系统的需要。
图4示出了根据一种实现的在存在无线充电电力传输系统400的情况下具有至少一个车辆耦合器406的电动车辆405的功能框图。如图4所示，无线充电电力传输系统400的分配网络的各种部件安装在道路410下方，沿着道路410安装，或者安装在道路410旁边。道路 410从图4的左侧向图4的右侧延伸，电动车辆405的行进方向与道路410对准。电动车辆405可以包括与如先前分别结合图1和2所述的接收器108/208类似的至少一个车辆耦合器406。在一些实现中，至少一个车辆耦合器406可以包括偏振耦合系统(例如，双D耦合器)、正交耦合系统、组合的双D正交耦合系统、或者利用任何其他类型或形状的耦合器(例如，圆形、矩形或螺线管形耦合器)的任何其他系统。车辆耦合器406(次级线圈)可以与初级线圈发出的磁场耦合以接收通量。在一些实现中，车辆耦合器406(次级线圈)可以被选择以补充初级线圈，以便与能够使所接收的通量最大化的多的磁场耦合。如果初级线圈产生偏振(例如水平)通量，则可以在耦合系统(例如，双D线圈或螺线管)中使用偏振型车辆耦合器406；备选地，如果初级线圈产生竖直通量，则可以使用圆形线圈或正交线圈。如果初级线圈产生水平和竖直通量的组合，则可以使用组合车辆耦合器406，例如DDQ线圈。“双D”可以是指将两个D形线圈背靠背放置，使得线圈的整体形状是圆形。与仅两个线圈相对，正交线圈可以使用各种几何形状的四个线圈。
动态无线充电系统400可以包括安装在道路410中，在道路410 上，在道路410旁边，或与道路410齐平的多个基座耦合器415a-415r。多个基座耦合器415a-415r中的每个可以被配置为生成无线场(参见图2的无线场205)用于在被激活时经由至少一个车辆耦合器406向电动车辆405无线地传输电力。多个开关418a-418r中的每个可以被配置为经由多个分配电路421a-421f中的一个将基座耦合器415a-415r 中的相应的一个在操作上连接到多个本地控制器425a-425f中的一个。本地控制器425a-425f可以被配置为经由交流(AC)电力骨干网430 从电源/逆变器435无线地接收电力，并且经由开关418a-418r控制向多个基座耦合器415a-415r中的一个或多个传输的电力量。电源/逆变器435可以从电源440接收其电力。电源440和/或电源/逆变器435 可以基于用于供电的基座耦合器415a-415r的数目、本地控制器 425a-425f的数目、和/或要被充电的电动车辆405的数目和类型来被定尺寸。电源440和电源/逆变器435可以以由基座耦合器415a-415r 使用的频率、或者备选地以某种更高或更低的频率来提供电流。AC 电力骨干网430可以包括分配高频(HF)电力的环路导体，并且可以能够使彼此靠近的基座耦合器415a-415r和/或本地控制器425a-425f 同步到单相。因此，AC电力骨干网430可以被认为是也分配电力的相位参考。
分配控制器445可以与电源/逆变器435和本地控制器425a-425f 通信，并且可以被配置为在本地控制器425a-425f之间提供电力控制的全局协调。基座耦合器415a-415r、开关418a-418r和本地控制器 425a-425f的组可以包括一系列单独的基础阵列网络(BAN)模块 450a-450c。BAN模块450a-450c的相应部件被遮蔽以指示相应的公共电流路径。
当电动车辆405沿着道路410行进时，分配控制器445可以与电动车辆405、电源/逆变器435和本地控制器425a-425f中的一个或多个通信，以协调基座耦合器415a-415r中的特定基座耦合器的激活或去激活。例如，分配控制器445可以命令电源/逆变器435生成电流并且将电流分配给AC电力骨干网430。AC电力骨干网430可以利用分布的电流以经由“双耦合变压器”向本地控制器425a-425f无线地供应电力。
本地控制器425a-425f可以从AC电力骨干网430接收电力，并且向基座耦合器415a-415r中的一个或多个提供调节后的量的电流。在一些实现中，每个BAN模块450a-450c中的本地控制器425a-425f 可以包括能够彼此独立地控制的单独控制单元。备选地，每个BAN 模块450a-450c的本地控制器425a-425f可以包括单个共享控制单元或处理器。基座耦合器415a-415r可以根据经由相应的开关418a-418r 从本地控制器425a-425f接收的电流来生成无线场，并且可以耦合到至少一个车辆耦合器406以向电动车辆405无线地传输电力。
取决于特定实现，基座耦合器415a-415r的激活的控制可以在分配控制器445与本地控制器425a-425f之间以不同的程度被共享。例如，在一些实现中，分配控制器445可以协调基座耦合器415a-415r 的激活和去激活，并且可以协调多个BAN模块450a-450c之间的任何通信或动作。在一些其他实现中，分配控制器445可以简单地协调 BAN模块450a-450c或本地控制器425a-425f之间的通信，而本地控制器425a-425f可以控制基座耦合器排序。在其他实现中，分配控制器445可以激活特定的BAN模块450a-450c，但是将基座耦合器激活的定时留给关联的本地控制器425a-425f。在其他实现中，分配控制器445可以仅将非关键的信息传送到本地控制器425a-425f，并且不提供基座耦合器激活信息。
分配控制器445的更高级协调与本地控制器425a-425f处的更局部的电流分配和调节相结合，可以经由本地控制器425a-425f产生具有分散控制的更响应的动态无线充电系统400。这可以使得本地控制器425a-425f能够独立于分配控制器445来控制电流，并且实现阻抗匹配和无功电压/电流(VAr)负载的本地控制。这种局部控制可以提供减小的VAr负载补偿响应时间，因为仅需要来自本地控制器 425a-425f的指令而不需要来自分配控制器445的指令。
分配控制器445还可以获取关于电动车辆405的速度的信息，以用于控制基座耦合器415a-415r中的特定基座耦合器的激活。分配控制器445可以从电动车辆405或者从基座耦合器415a-415r的各种传感器或负载分析来获取该信息。在其他实现中，BAN模块450a-450c 中的每个可以感测电动车辆405的存在，并且根据电动车辆405的检测到的存在或位置来自主且选择性地激活适当的基座耦合器 415a-415r。在其他实现中，BAN模块450a-450c可以接收包括关于电动车辆405速度和/或位置的信息或者来自相邻BAN模块的激活命令的信号。所接收的信号可以直接来自于相邻的BAN模块(例如，相应的本地控制器425a-425f)或经由分配控制器445。
当相应的本地控制器425a-425f接收到来自分配控制器445的用以激活特定的基座耦合器415a-415r的信号时，相应的本地控制器 425a-425f可以激活对应于特定的基座耦合器415a-415r的开关 418a-418r。当车辆405在行进方向上继续时，本地控制器425a-425f 可以从分配控制器445接收用以基于车辆耦合器406的位置来激活或去激活特定的基座耦合器415a-415r的命令。本地控制器425a-425f 还可以控制或调节来自AC电力骨干网430的电流。
如图4所示，来自连续的本地控制器425a-425f的基座耦合器 415a-415r可以被交错或交织，使得单个本地控制器425a-425f可以向交替的基座耦合器415a-415r提供电力。因此，当两个本地控制器 425a-425f在相同的BAN模块450a-450c内时，来自第一本地控制器 425a-425f的基座耦合器415a-415r可以与由第二本地控制器 425a-425f控制的基座耦合器415a-415r邻近地交错。因此，交替的基座耦合器415a-415r可以由不同的本地控制器425a-425f来供电，并且一个本地控制器不需要同时对两个相邻的基座耦合器415a-415r供电。另外，防止单个本地控制器425a-425f向连续或相邻的基座耦合器 415a-415r提供电流可以降低各个部件的额定电力要求，因为每个部件仅需要能够在给定时间处理单个基座耦合器415a-415r的电流负载。
与在电源(例如，AC电力骨干网430)与负载或接收器(例如，基座耦合器415a-415r)之间具有平衡的无功电力负载的系统相比，具有不平衡的无功电力负载的无线充电电力传输系统可以能够传输较少的电力。例如，不平衡的无功电力可能导致热损失、源与吸收器之间的电压差、以及电压稳定性的降低等因素。因此，在一些实现中，本地控制器425a-425f可以均包括用以调谐电流并且因此调谐当前激活的基座耦合器415a-415r可用的电力的调谐电路或网络。这样的调谐电路可以实现保持无线充电系统400的最佳或平衡后的VAr在所设计的电力调谐值的小范围(例如，+/-5％)内。
为了在道路内或道路上提供用于扩展的距离的这样的无线充电电力传输系统，在无线充电电力传输系统内，可重复且可靠地复制可移除、可替换或可互换的保持器可能是期望的。在一些实现中，模块化线圈保持器可以以延伸(例如，无限)的方式布置，如结合图5所描述的。
图5示出了根据一些实现的用于无线充电电力传输系统的模块化线圈保持器500。如图5所示，模块化线圈保持器500可以包括第一表面，第一表面包括用于支撑或保持主耦合器的导体的至少一部分 (例如，无线充电电力传输系统的一个或多个初级线圈的导线)的多个沟槽502。在一些实现中，多个沟槽502可以彼此平行。在一些实现中，多个沟槽502可以彼此等间隔。保持器500包括邻接多个沟槽 502的第一端的第一多个横向沟槽(例如，横向沟槽504a和506a) 和邻接多个沟槽502的第二端(与第一端相对)的第二多个横向沟槽(例如，沟槽504b/506b)。在一些实现中，第一多个横向沟槽504a/506a 可以彼此平行地延伸，并且第二多个横向沟槽504b/506b可以彼此平行地延伸。在一些实现中，第一多个横向沟槽504a/506a和第二多个横向沟槽504b/506b可以在与多个沟槽502的延伸方向基本上垂直的方向上延伸。以这种方式，第一多个横向沟槽504a/506a和第二多个横向沟槽504b/506b分别可以被配置为在一个或多个线圈的导体或导线从保持器500延伸到相邻的保持器(图5中未示出)时，保持或引导一个或多个线圈的导体或导线。同样，多个沟槽502可以被配置为保持从第一多个横向沟槽504a/506a中的一个横向沟槽被路由到第二多个横向沟槽504b/506b中的一个横向沟槽的一个或多个线圈的导体或导线。
保持器500还可以包括在保持器500的第一侧的一个或多个机械连接器508a以及在保持器500的与第一侧相对的第二侧的一个或多个机械连接器508b。在保持器500的第一侧的机械连接器508a可以被配置为机械地连接或固定到在相邻的保持器(图5中未示出)的第二侧的机械连接器508b，反之亦然。以这种方式，多个保持器(例如，保持器500)可以沿着道路彼此机械地和线性地连接，以提供无线动力传输线圈的基础阵列网络。
在一些实现中，保持器500可以另外包括在保持器500的与第一表面相对的第二表面上的多个引导件512。引导件512被配置为保持或引导由布置在保持器500下方、上方或上的亚铁磁结构(例如，由引导件512保持的多个铁氧体块、瓦片、条、片、板或其他结构)。在一些实现中，引导件512可以包括或形成“用于将亚铁磁结构保持在保持器的与第一表面相对的第二表面上的装置”的至少一部分。例如，在非限制性示例中，在保持器500的底表面上的引导件512可以被配置为使在保持器500附近、下方或上的多个铁氧体条(图5中未示出)对准。保持器500还可以包括用于将保持器500安装到成型器的多个安装孔或固定件550。
通过在多个沟槽502内以及在多个保持器500中的每个保持器中的第一多个横向沟槽504a/506a和/或第二多个横向沟槽504b/506b内布置、引导或保持一个或多个线圈的导体，可以容易地实现道路内的线圈之间的标准化和均匀的尺寸和距离。另外，引导件512可以允许精确和可重复的铁氧体结构放置。这样的保持器500可以以合理的成本批量生产。由于保持器500是模块化的，所以附加的益处是相对便宜的维护和更换无线充电电力传输系统的有缺陷的、磨损的或旧的元件。
图6示出了根据一些实现的图5的多个模块化保持器500a-500f (600)。如图6所示，多个保持器500a-500f可以通过在每个保持器上的机械连接器508a/508b彼此互连，如先前结合图5所描述的。在一些实现中，BAN(例如，图4的BAN模块450a-450c)可以包括多个(例如6个)保持器500a-500f。然而，本申请不限于此，任何数目的保持器可以形成特定的BAN，并且任何数目的BAN可以彼此线性地互连。如图6所示，由于模块化保持器500a-500f具有相同的尺寸，所以可以实现相邻的线圈之间的均匀的潜在的中心到中心距离 602(例如291.6mm)。
图6示出了用于说明而非限制的DDQ线圈布置。这种DDQ线圈布置包括第一双“D”(DD)线圈610、与第一DD线圈610相邻布置的第二DD线圈612、以及与第一DD线圈610和第二DD线圈612 交叠的正交(Q)线圈614。如图6所示，第一DD线圈610的导体可以沿着第一保持器500a、第二保持器500b和第三保持器500c中的每个的横向沟槽504a/504b布置在第一保持器500a中的多个沟槽502 中，并且被第一保持器500a中的多个沟槽502引导，并且被第三保持器500c中的多个沟槽502引导。同样，第二DD线圈612的导体可以沿着第四保持器500d、第五保持器500e和第六保持器中的横向沟槽504a/504b布置在第四保持器500d中的多个沟槽中并且被在第四保持器500d中的多个沟槽引导，并且被第六保持器500f中的多个沟槽502引导。类似地，Q线圈614的导体可以沿着第二保持器500b、第三保持器500c、第四保持器500d和第五保持器500e中的横向沟槽 506a/506b布置在第二保持器500b中的多个沟槽502中并且被第二保持器500b中的多个沟槽502引导，并且被第五保持器500e中的多个沟槽502引导。因此，在一些实现中，当保持器(例如，保持器500a) 被固定到至少一个其他保持器(例如，保持器500b-500f中的一个或多个)时，第一表面中的一个或多个沟槽502在线圈(例如，Q线圈 614)与相邻线圈(例如，第一DD线圈610和第二DD线圈612)之间提供相同的中心到中心间隔。因此，通过利用模块化保持器 500a-500f，可以实现预定的均匀的Q线圈尺寸604、均匀的总体DD 线圈或总的磁性尺寸606(例如，1710mm)、和均匀的总体BAN尺寸608(例如，1750mm)。在一些实现中，也可以实现均匀的BAN 宽度616(例如412mm)和均匀的BAN深度(例如，34mm)(未示出)。尽管图6中未示出，但是铁氧体条、瓦片、棒、片、板或其他铁氧体结构可以基于保持器500a-500f的第二(例如，底部)表面上的引导件512在位置上布置在保持器500a-500f下方、上方或附近，如先前结合图5所描述的。在一些实现中，如前面结合图4所述的用于AC电力骨干网430的部件、双耦合变压器、或用于无线充电电力传输系统的任何其他部件还可以被包括在保持器500a-500f中的一个或多个中、上或附近。在一些实现中，密封剂(例如，环氧树脂、硅树脂或任何其他防水密封材料)可以布置在第一DD线圈610、第二DD线圈612和Q线圈614中的一个或多个的导体上方。例如，密封剂可以布置在多个沟槽502中和/或在保持器500a-500f中的一个或多个保持器的横向沟槽504a、504b、506a、506b中，使得密封剂提供防潮密封，其保护线圈免于暴露于潮湿。在一些其他实现中，密封剂可以布置在保持器500a-500f的整个表面或保持器500a-500f的任何比例的任何表面上方。
在一些实现中，多个模块化保持器500a-500f(600)可以安装到成型器(例如，混凝土成型器)或在成型器上，如结合图7所描述的。图7示出了根据一些实现的安装到成型器702的图6的多个模块化保持器600。如先前图6所示的多个模块化保持器600被安装到混凝土成型器702。在一些实现中，成型器702可以具有基本上六边形的形状。在一些其他实现中，成型器702可以具有在尺寸上足以提供至少多个模块化保持器600的安装的大致矩形、正方形或其他形状。在一些实现中，每个BAN(例如，图4的BAN模块450a-450c)可以包括成型器702和适当数目的模块化保持器600。成型器702可以结合图8更详细地描述。
图8示出了根据一些实现的图7的成型器702的顶视图800和侧视图850。如图8的顶视图800所示，成型器702可以包括第一凹陷部分802和第二凹陷部分804。第一凹陷部分802可以提供用于安装如先前结合图6和7所描述的多个保持器600的空间。第二凹陷部分 804可以提供用于将无线充电电力传输系统的附加部件或元件安装到多个保持器600中的一个或多个保持器或直接安装到成型器702的空间。例如，如先前结合图6所描述的，第二凹陷部分804可以提供用于与多个保持器600相邻地安装AC电力骨干网430、一个或多个双耦合变压器、或图4的无线充电电力传输系统的任何其他部件的空间。在其中第一凹陷部分802和第二凹陷部分804都存在的一些实现中，第一凹陷部分802和第二凹陷部分804可以具有组合宽度810(例如， 685mm)、与多个保持器600的长度基本上相同的长度812(例如，1750mm)。在其中电力电子器件没有安装到保持器600的一些实现中，成型器702可以另外包括用于安装与无线充电电力传输系统相关联的电力电子器件的第三凹陷部分806。
如图8的侧视图850所示，第一凹陷部分802和第二凹陷部分804 中的每个可以具有不同的深度。例如，第一凹陷部分802可以具有大约80mm的示例性和非限制性凹陷深度，尽管可以基于特定实现来利用其他深度。基于具体实现以及其中布置有哪些元件或部件，第二凹陷部分804可以具有与第一凹陷部分802相比更深、更浅或相同的深度。在一些实现中，第一凹陷部分802和第二凹陷部分804中的每个可以在凹陷部的边缘处具有减小的深度，以提供适当的深度用于平齐安装多个保持器600和/或无线充电系统的其他部件或元件，其可以如图9所示更加明显。
图9示出了根据一些实现的安装到图7的成型器702的图6的多个模块化保持器600和附加部件902/904的等距视图900。如图9所示，成型器702可以包括第一凹陷部分802、第二凹陷部分804和第三凹陷部分806，如先前结合图8所描述的。例如，无线充电电力传输系统的部件可以被安装或布置在第二凹陷部分804中。这样的部件的示例可以包括类似于图4的AC电力骨干网430的AC电力骨干网导体904、类似于先前结合图4描述的双耦合变压器902、或任何其他无线电力传输部件。先前结合图6描述的多个保持器600也可以安装到第一凹陷部分802中的成型器702。在一些实现中，第二凹陷部分804可以不存在，或者可以与第一凹陷部分802合并或者作为第一凹陷部分802的一部分。
图10示出了根据一些实现的安装到图7的成型器702的图6的多个模块化保持器600和附加部件的分解等距视图1000。如图10所示，铝板1002可以安装到至少第一凹陷部分802的底部。在一些实现中，铝板1002可以与第一凹陷部分802具有基本上相同的尺寸。铁氧体结构1004可以布置在铝板1002上方。在一些实现中，铁氧体结构1004可以包括多个铁氧体条、瓦片、板等。在一些实现中，铁氧体结构1004可以根据引导件512(图10中未示出)放置在(例如，附接到)多个保持器500a-500f中的每个保持器的底侧，如先前结合图5所描述的。多个保持器500a-500f可以安装在铁氧体结构1004和铝板1002上方。第一DD线圈610、第二DD线圈612和Q线圈614 可以布置在对应的保持器500a-500f的沟槽中，如先前结合图6所描述的。无线充电电力传输系统的部件(例如但不限于AC电力骨干网导体904和双耦合变压器902)可以安装在成型器702的第二凹陷部分内，并且在一些实现中可以机械地连接到保持器500a-500f。在一些实现中，盖子1010可以布置在第一和第二凹陷部分上方，以便为安装到成型器702或安装在成型器702上的上述部件提供防风雨的屏蔽。以这种方式，通过彼此相邻地放置和连接多个形成器，每个如上所述，可以实现可以延伸任意距离并且可以通过替换单独的模块化成形器、保持器和/或部件来被维持在相对低的成本的无线充电电力传输系统。
图11是根据一些实现的描绘用于安装无线充电电力传输系统的方法的流程图1100。本文中参考先前结合图5-10描述的无线充电电力传输系统来描述流程图1100的方法。虽然本文中参考特定顺序描述流程图1100的方法，但是在各种实现中，本文中的框可以以不同的顺序执行或被省略，并且可以添加附加框。
流程图1100可以开始于框1102，框1102包括经由每个保持器上的一个或多个机械连接器将多个保持器彼此固定。多个保持器中的每个还包括第一表面，第一表面具有被配置为容纳线圈的导体的至少一部分的一个或多个沟槽。例如，图6的多个保持器500a-500f(例如，图6中为600)中的每个可以包括具有一个或多个沟槽502的第一表面以及被配置为将保持器500连接到一个或多个其他保持器的一个或多个机械连接器508a/508b，一个或多个沟槽502被配置为支撑被配置为经由磁场感应地传输电力的线圈的导体的至少一部分。然后，流程图1100可以前进到框1104。
框1104包括向至少两个保持器的一个或多个沟槽中缠绕线圈的导体，使得线圈跨越至少两个保持器。例如，如图6所示，第一DD 线圈610、第二DD线圈612和Q线圈614中的一个或多个可以被缠绕到多个保持器500a-500f中的至少两个的沟槽502中。如图6所示，第一DD线圈610、第二DD线圈612和Q线圈614中的每个跨越保持器500a-500f中的至少两个。
在一些实现中，该方法还可以包括将导体缠绕到多个横向沟槽 (例如，横向沟槽504a/504b和/或506a/506b)中，该多个横向沟槽沿与一个或多个沟槽(例如，沟槽502)的延伸方向基本上垂直的方向延伸以将导体从一个保持器引导到相邻保持器。该方法还可以包括利用每个保持器的第二表面上的多个引导件(例如，引导件512)将亚铁磁结构(例如，亚铁磁结构1004)固定到多个保持器(例如，保持器500a-500f)中的每个的第二表面，其中第二表面与第一表面相对。此外，该方法可以包括将用于从电源向线圈传输电力的一个或多个部件(例如，附加部件902/904，其可以包括AC电力骨干网导体904和/或双耦合变压器902)附接到保持器。因此，在一些实现中，保持器可以另外包括或形成“用于支撑用于从电源向线圈传输电力的一个或多个部件的装置”的至少一部分。该方法还可以包括提供具有凹陷部分(例如，凹陷部分802、804和806中的一个或多个)的成型器(例如，成型器702)，并且将多个保持器中的每个放置在凹陷部分中。该方法还可以包括在凹陷部分中在成型器与多个保持器之间放置铝板(例如，铝板1002)。
图12是根据一些实现的被配置为保持无线充电电力传输系统的一个或多个部件的保持器1200的功能框图。装置1200包括用于先前关于图5-11讨论的各种动作的装置1202和装置1204。装置1200包括用于在保持器的第一表面上容纳线圈的导体的至少一部分的装置 1202，线圈被配置为跨越保持器和至少一个其他保持器并且经由磁场感应地传输电力。在各种实现中，装置1202可以由保持器500的一个或多个沟槽502来实现，如结合图5所描述的。
装置1200还包括将保持器机械地固定到至少一个其他保持器的装置1204。在各种实现中，装置1204可以由机械连接器508a/508b 来实现，如结合图5所描述的。
上述方法的各种操作可以通过能够执行这些操作的任何合适的装置来执行，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这些操作的相应的功能装置来执行。
信息和信号可以使用各种不同的工艺和技术中的任何一种来表示。例如，可以在上述描述中被引用的数据、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、或者其任何的组合来表示。
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，已经在其功能方面一般性地描述了各种说明性部件、框、模块、电路和步骤。这种功能被实现为硬件还是软件取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。所描述的功能可以对于每个特定应用以不同的方式来实现，但是这种实现决定不应当被解释为导致脱离这些实现的范围。
结合本文中公开的实现描述的各种说明性框、模块和电路可以用被设计为执行本文中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)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件部件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，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、结合DSP内核的一个或多个微处理器、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以硬件、以由处理器执行的软件模块、或者以两者的组合来实施。如果以软件实现，则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通过其来发射。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、可移除盘、CD ROM，或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。存储介质耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息并且向存储介质写入信息。在替代方案中，存储介质可以与处理器成一体。如本文中使用的磁盘和光盘包括光碟(CD)、激光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述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。
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，根据任何具体实现，不一定所有这些优点都可以实现。因此，一个或多个实施方式实现或优化了本文中教导的一个优点或一组优点，而不一定实现本文中可能教导或提出的其他优点。
上述实现的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神或范围的情况下，本文中定义的通用原理可以应用于其他实现。因此，本申请不意在限于本文中示出的实现，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 (26)

1.多个保持器，每个保持器被配置为保持无线充电电力传输系统的一个或多个部件，每个保持器包括：
第一表面，具有一个或多个沟槽，所述一个或多个沟槽被配置为容纳沿着所述保持器在第一方向上延伸的线圈的导体的至少一部分，所述线圈被配置为经由磁场感应地传输电力；
第二表面，具有被配置为保持亚铁磁结构的多个引导件，所述第二表面与所述第一表面相对；以及
一个或多个机械连接器，被配置为将每个保持器固定到所述多个保持器中的至少一个其他保持器；
其中所述多个引导件被配置为保持所述亚铁磁结构在所述第二表面上，并且将所述亚铁磁结构沿着与所述第一方向不同的第二方向对准。
2.根据权利要求1所述的保持器，还包括在所述第一表面上的多个横向沟槽，所述多个横向沟槽在与所述一个或多个沟槽的延伸方向基本上垂直的方向上延伸，所述多个横向沟槽被配置为从每个保持器的所述一个或多个沟槽向所述至少一个其他保持器的一个或多个沟槽引导所述线圈的所述导体。
3.根据权利要求1所述的保持器，其中当每个保持器被固定到所述至少一个其他保持器时，所述第一表面中的所述一个或多个沟槽在所述线圈与相邻线圈之间提供相同的中心到中心间隔。
4.根据权利要求2或3所述的保持器，还包括由所述第二表面上的所述多个引导件保持的所述亚铁磁结构。
5.根据权利要求4所述的保持器，还被配置为支撑用于从电源向所述线圈传输电力的一个或多个部件。
6.根据权利要求1所述的保持器，其中每个保持器布置在成型器的凹陷部分中。
7.多个保持器，被配置为保持无线充电电力传输系统的一个或多个部件，每个保持器包括：
第一表面，具有一个或多个沟槽，所述一个或多个沟槽被配置为容纳沿着各自保持器在第一方向上延伸的线圈的导体的至少一部分，所述线圈被配置为经由磁场感应地传输电力；
第二表面，具有被配置为保持亚铁磁结构的多个引导件，所述第二表面与所述第一表面相对；以及
一个或多个机械连接器，被配置为将每个保持器固定到至少一个其他保持器，其中每个保持器还被配置为支撑用于从电源向所述线圈传输电力的一个或多个部件；
其中所述多个引导件被配置为保持所述亚铁磁结构在所述第二表面上，并且将所述亚铁磁结构沿着与所述第一方向不同的第二方向对准。
8.根据权利要求7所述的保持器，还包括在所述第一表面上的多个横向沟槽，所述多个横向沟槽在与所述一个或多个沟槽的延伸方向基本上垂直的方向上延伸，所述多个横向沟槽被配置为从每个保持器的所述一个或多个沟槽向所述至少一个其他保持器的一个或多个沟槽引导所述线圈的所述导体。
9.根据权利要求7所述的保持器，其中当每个保持器被固定到所述至少一个其他保持器时，所述第一表面中的所述一个或多个沟槽在所述线圈和多个其他线圈中的相邻线圈之间提供相同的中心到中心间隔。
10.根据权利要求7所述的保持器，还包括由所述第二表面上的所述多个引导件保持的所述亚铁磁结构。
11.根据权利要求7所述的保持器，其中每个保持器布置在成型器的凹陷部分中。
12.一种用于安装无线充电电力传输系统的方法，所述方法包括：
经由多个保持器中的每个保持器上的一个或多个机械连接器将所述多个保持器彼此固定，所述多个保持器中的每个保持器还包括第一表面和第二表面，所述第一表面具有被配置为容纳线圈的导体的至少一部分的一个或多个沟槽，所述第二表面具有被配置为保持亚铁磁结构的多个引导件，所述第二表面与所述第一表面相对；以及
向所述多个保持器中的每个保持器的所述一个或多个沟槽中缠绕所述线圈的导体，使得所述线圈沿着所述多个保持器中的每个保持器在第一方向上延伸；
其中所述多个引导件被配置为保持所述亚铁磁结构在所述第二表面上，并且将所述亚铁磁结构沿着与所述第一方向不同的第二方向对准。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括向多个横向沟槽中缠绕所述导体，所述多个横向沟槽在与所述一个或多个沟槽的延伸方向基本上垂直的方向上延伸，以从一个保持器的所述一个或多个沟槽向相邻保持器的所述一个或多个沟槽引导所述导体。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述亚铁磁结构固定到所述多个保持器中的每个保持器的所述第二表面。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个保持器中的每个保持器的所述第一表面中的所述一个或多个沟槽被配置为在所述线圈与相邻线圈之间提供相同的中心到中心间隔。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括将用于从电源向所述线圈传输电力的一个或多个部件附接到所述保持器。
17.根据权利要求12所述的方法，还包括：
提供具有凹陷部分的成型器，以及
将所述多个保持器中的每个保持器放置在所述凹陷部分中。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括在所述凹陷部分中在所述成型器与所述多个保持器之间放置铝板。
19.多个保持器，每个保持器被配置为保持无线充电电力传输系统的一个或多个部件，每个保持器包括：
用于在每个保持器的第一表面上容纳线圈的导体的至少一部分的装置，所述线圈被配置为沿着所述保持器在第一方向上延伸并且经由磁场感应地传输电力；
用于在所述保持器的与所述第一表面相对的第二表面上保持亚铁磁结构的装置，其中用于保持所述亚铁磁结构的装置被配置为将所述亚铁磁结构沿着与所述第一方向不同的第二方向对准；以及
用于将每个保持器机械地固定到所述多个保持器中的至少一个其他保持器的装置。
20.根据权利要求19所述的保持器，还包括用于在所述第一表面上从每个保持器向所述至少一个其他保持器引导所述线圈的所述导体的装置，其中用于从每个保持器向所述至少一个其他保持器引导所述线圈的所述导体的所述装置在与用于容纳所述线圈的所述导体的所述至少一部分的所述装置的延伸方向基本上垂直的方向上延伸。
21.根据权利要求19所述的保持器，其中当每个保持器被固定到所述至少一个其他保持器时，用于容纳所述线圈的所述导体的所述至少一部分的所述装置在所述线圈和多个其他线圈中的相邻线圈之间提供相同的中心到中心间隔。
22.根据权利要求19所述的保持器，还包括所述亚铁磁结构。
23.根据权利要求21所述的保持器，还包括用于支撑用于从电源向所述线圈传输电力的一个或多个部件的装置。
24.根据权利要求19所述的保持器，其中每个保持器布置在成型器的凹陷部分中。
25.根据权利要求19所述的保持器，其中用于容纳所述线圈的所述导体的所述至少一部分的所述装置包括在每个保持器的所述第一表面中的多个沟槽。
26.根据权利要求20所述的保持器，其中用于从每个保持器向所述至少一个其他保持器引导所述线圈的所述导体的所述装置包括在每个保持器的所述第一表面中的多个横向沟槽。
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