CN107251366A - 用于无线功率传送应用中的平坦无线耦合轮廓的苜蓿叶和蝶形线圈结构 - Google Patents

用于无线功率传送应用中的平坦无线耦合轮廓的苜蓿叶和蝶形线圈结构 Download PDF

Info

Publication number
CN107251366A
CN107251366A CN201680010410.1A CN201680010410A CN107251366A CN 107251366 A CN107251366 A CN 107251366A CN 201680010410 A CN201680010410 A CN 201680010410A CN 107251366 A CN107251366 A CN 107251366A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
conductor
sidepiece
center
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680010410.1A
Other languages
English (en)
Inventor
M·维尔纳
L·A·珀西博恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WiTricity Corp
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of CN107251366A publication Critical patent/CN107251366A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/124—Detection or removal of foreign bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/36—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles by positioning the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G01V3/101—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils by measuring the impedance of the search coil; by measuring features of a resonant circuit comprising the search coil
    • H02J5/005—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H02J7/025—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

在一个方面中，提供了一种用于无线地传送充电功率的装置。该装置包括线圈，线圈包括限定线圈的多个侧部的导体。对于线圈的多个侧部中的每个侧部，随着导体从线圈的相应侧部的外部部分朝向线圈的相应侧部的中间部分延伸，导体朝向线圈的中心弯曲。对于在由线圈的导体限定的周界内的、接收线圈的中心关于该线圈的中心的所有偏移，该线圈与接收线圈之间的磁耦合因子在该线圈与接收线圈之间的最大或最小磁耦合因子的预定百分比内。

Description

用于无线功率传送应用中的平坦无线耦合轮廓的苜蓿叶和蝶 形线圈结构
技术领域
本公开一般地涉及无线功率传送，并且更具体地涉及用于无线功率传送应用中的平坦无线耦合轮廓的苜蓿叶和蝶形线圈结构。
背景技术
感应功率传送(IPT)系统提供了能量的无线传送的一个示例。在IPT系统中，初级功率设备(例如，“发射器”)向次级功率设备(例如，“接收器”)无线地传输功率。发射器和接收器中的每个包括电感性耦合器，通常是包括电流运送材料(诸如利兹线)的绕组的单线圈或多线圈布置。通过发射耦合器的交变电流产生交变电磁场。当接收耦合器被放置在发射耦合器附近时，交变磁场根据法拉第定律在接收耦合器中引发电动势(EMF)，由此向接收器无线地传送功率。
然而，常规的圆形线圈或矩形线圈通常在对于这些线圈的横向偏移的期望范围内具有在发射线圈与接收线圈之间的磁耦合因子上的大变化，尤其是在它们的竖直分离(例如，z-间隙)为小的场合。这种大的耦合变化引起发射和/或接收线圈电流上的成比例的大变化，这可能要求昂贵的功率电子设备或对线圈之间的横向偏移的范围强加不合意的限制，为此系统在额定限制内运转。如此，用于无线功率传送应用中的平坦无线耦合轮廓的苜蓿叶和蝶形线圈结构是可取的。
发明内容
一些实施方式提供了一种用于无线地传送充电功率的装置。该装置包括线圈，线圈包括限定线圈的多个侧部的导体。对于线圈的多个侧部中的每个侧部，随着导体从线圈的相应侧部的外部部分朝向线圈的相应侧部的中间部分延伸，导体朝向线圈的中心弯曲。
一些其他实施方式提供了一种用于无线地传送充电功率的方法。该方法包括利用交变电流来驱动线圈，线圈包括限定线圈的多个侧部的导体。对于线圈的多个侧部中的每个侧部，随着导体从线圈的相应侧部的外部部分朝向线圈的相应侧部的中间部分延伸，导体朝向线圈的中心弯曲。该方法包括从该线圈向接收线圈无线地传送充电功率。
又其他的实施方式提供了一种用于制造用于无线地传送充电功率的装置的方法。该方法包括提供铁磁结构。该方法包括通过设置导体来形成线圈，该导体限定线圈的多个侧部而使得对于多个侧部中的每个侧部，随着导体从线圈的相应侧部的外部部分朝向线圈的相应侧部的中间部分延伸，导体朝向线圈的中心弯曲。
又其他的实施方式提供了一种用于无线地传送充电功率的装置。该装置包括用于无线地传输充电功率的部件，其包括限定用于无线地传输充电功率的部件的多个侧部的导体，其中对于多个侧部中的每个侧部，随着导体从相应侧部的外部部分朝向相应侧部的中间部分延伸，导体朝向用于无线地传输充电功率的部件的中心弯曲。该装置包括用于利用交变电流来驱动用于无线地传输充电功率的部件的部件。
附图说明
图1图示了根据一些实施方式的用于对电动车辆充电的无线功率传送系统。
图2是根据一些实施方式的与先前关于图1讨论的相类似的无线功率传送系统的核心组件的示意图。
图3是示出了图1的无线功率传送系统的核心组件和辅助组件的功能框图。
图4是用于无线功率传送的常规线圈系统的等距视图。
图5是图4的常规线圈系统的顶视图。
图6是图示了根据一些实施方式的在图4和图5的接收线圈与常规线圈之间在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的磁耦合因子与偏移的示图。
图7是图示了在图4和图5的接收线圈与常规线圈之间在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的磁耦合因子与偏移的3维示图。
图8是根据一些实施方式的用于无线功率传送的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈的等距视图。
图9是图8的系统中的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈的顶视图。
图10是图示了根据一些实施方式的在图8和图9中的接收线圈与“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈之间在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的磁耦合因子与偏移的示图。
图11是图示了根据一些实施方式的在图8和图9中的接收线圈与“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈之间在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的磁耦合因子与偏移的3维示图。
图12是图示了根据一些实施方式的针对图4和图5的常规线圈系统的x方向和垂直的y方向中的每个方向上的耦合范围的示图。
图13是图示了根据一些实施方式的针对图4和图5的常规线圈系统的x方向和垂直的y方向中的每个方向上的另一耦合范围的示图。
图14是图示了根据一些实施方式的针对图8和图9的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈的x方向和垂直的y方向中的每个方向上的耦合范围的示图。
图15是根据一些实施方式的替换地被设计的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈的顶视图。
图16是根据一些实施方式的另一替换地被设计的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈的顶视图。
图17是根据一些实施方式的又另一替换地被设计的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈的顶视图。
图18是描绘了根据一些实施方式的用于无线地传送充电功率的方法的流程图。
图19是描绘了根据一些实施方式的用于制造用于无线地传送充电功率的装置的方法的流程图。
具体实施方式
下面关于附图阐述的详细描述意图作为实施方式的描述，而不意图表示本发明可以被实践在其中的仅有实施方式。贯穿于本描述中使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”，而不是必然被解释为相对于其他实施方式是优选的或有利的。详细描述包括具体细节用于提供对实施方式的透彻理解的目的。在一些实例中，一些设备以框图形式示出。
无线地传送功率可以是指将与电场、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而不使用物理电导体(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)的功率可以由“接收线圈”接收、捕获或耦合以实现功率传送。
本文中使用电动车辆来描述远程系统，远程系统的示例是如下的车辆，其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池或其他类型的电池)得到的电功率作为它的运动能力的一部分。作为非限制性示例，一些电动车辆可以是混合电动车辆，它们除了电动机之外还包括用于直接运动或对车辆电池充电的传统燃烧式发动机。其他电动车辆可以从电功率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、小型机动车、小型摩托车等。通过示例而非限制的方式，在本文中以电动车辆(EV)的形式描述了远程系统。此外，可以使用可充电能量存储设备至少部分地被供电的其他远程系统(例如，电子设备，诸如个人计算设备等)也被考虑到。
图1是根据一些实施方式的用于对电动车辆充电的无线功率传送系统100的示图。无线功率传送系统100在电动车辆112停放时允许对电动车辆112充电，以便与基座无线充电系统102a高效地耦合。用于两个电动车辆的空间被图示在停放区域中以在对应的基座无线充电系统102a和102b上方被停放。在一些实施方式中，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用于无线地传送功率的基座耦合器104a和104b。在一些其他实施方式(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可以例如经由基座耦合器104a生成的电磁场的区域来与基座耦合器104a交互。
在一些实施方式中，当电动车辆耦合器116位于由基座耦合器104a产生的电磁场中时，电动车辆耦合器116可以接收功率。该场可以对应于如下区域，在该区域中由基座耦合器104a输出的能量可以由电动车辆耦合器116捕获。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的区域，在该区域中存在由基座耦合器104a中的电流和电荷造成的强反应场，它们不将功率辐射远离于基座耦合器104a。如下面将进一步描述的，在一些情况下，近场可以对应于与基座耦合器104a距离由基座耦合器104a产生的电磁场的频率的波长的大约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)通信，并且经由通信链路108与基座无线充电系统102a通信。
在一些实施方式中，简单地通过电动车辆操作者定位电动车辆112使得电动车辆耦合器116相对于基座耦合器104a充分对准，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内。当对准误差下降到可容许值以下时，对准可以被考虑为是充分的。在其他实施方式中，操作者可以被给予视觉和/或听觉反馈以确定电动车辆112何时被恰当地放置在容许区域内用于无线功率传送。在又其他的实施方式中，电动车辆112可以由自动驾驶仪系统来定位，自动驾驶仪系统可以使电动车辆112移动直到实现充分对准。这可以由电动车辆112在具有或没有驾驶员干预的情况下自动地且自主地执行。这对于配备有伺服转向、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的电动车辆112可以是有可能的。在更其他的实施方式中，电动车辆112和/或基座无线充电系统102a可以具有如下的功能，其用于相对于彼此分别机械地位移和移动耦合器116和104a，以更精确地定向或对准它们并在其间发展出充分和/或以其他方式更有效率的耦合。
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在电动车辆112拥有者的住宅处的停车区域、仿照常规基于石油的加油站为电动车辆无线充电预留的停车区域、以及在其他地点(诸如购物中心和工作地点)的停车场。
无线地向电动车辆充电可以提供很多益处。例如，可以自动地执行充电，而实际上没有驾驶员干预或操控，由此改进了用户的便利性。还可以没有暴露的电接触并且没有机械磨损，由此改进了无线功率传送系统100的可靠性。安全性可以被改进，因为可以不需要利用电缆和连接器的操控，并且可以没有将被暴露于户外环境中的湿气的电缆、插头或插座。另外，还可以没有可见或可访问的插座、电缆或插头，由此减少了功率充电设备的潜在故意破坏。进一步地，由于可以使用电动车辆112作为分布式存储设备来稳定电网，所以方便的“对接到电网”解决方案可以有助于提高用于“车辆到电网(V2G)”操作的车辆可用性。
参考图1描述的无线功率传送系统100还可以提供美观和无障碍的优点。例如，可以没有可能妨碍车辆和/或行人的充电柱和电缆。
作为“车辆到电网”能力的进一步解释，无线功率传输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可以将功率传输到电动车辆112，或者电动车辆112可以将功率传输到基座无线充电系统102a。这种能力可以有助于通过允许电动车辆112在过度需求引起的能源短缺或可再生能量生产(例如，风能或太阳能)的短缺的时候向整个分发系统贡献功率来稳定配电网。
图2是根据一些实施方式的与先前关于图1讨论的相类似的无线功率传送系统200的核心组件的示意图。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，基座谐振电路206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，电动车辆谐振电路222包括具有电感L2的电动车辆耦合器216。本文所描述的实施方式可以使用形成谐振结构的电容性地加载的导体环(即，多绕组线圈)，如果发射器和接收器两者均被调谐到共同的谐振频率，则该谐振结构能够经由磁或电磁近场将能量从初级结构(发射器)有效率地耦合到次级结构(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“磁性地耦合的谐振”、“电磁地耦合的谐振”、和/或“谐振感应”。将基于从基座耦合器204到电动车辆112(未示出)的功率传送来描述无线功率传送系统200的操作，但不限于此。例如，如上文所讨论的，能量也可以在相反的方向上被传送。
参考图2，电源208(例如，AC或DC)向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供应功率PSDC以向电动车辆(例如，图1的电动车辆112)传送能量。基座功率转换器236可以包括如下的电路系统，诸如被配置为将功率从标准市电AC转换为在适合电压电平处的DC功率的AC至DC转换器、以及被配置为将DC功率转换为在适合用于无线高功率传送的操作频率处的功率的DC至低频(LF)转换器。在一些实施方式中，电源208和基座功率转换器236中的一者或二者可以被称为用于利用交变电流来驱动发射线圈的部件。基座功率转换器236向基座谐振电路206供应功率P1，基座谐振电路206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应当被解释为示例。在另一实施方式中，电容器C1可以与基座耦合器204并联耦合。在又其他的实施方式中，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无线地传输功率。例如，由基座耦合器204无线地提供的功率的电平可以是千瓦(kW)的量级(例如，从1kW到110kW的任何地方，但是实际的电平可以更高或更低)。
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)可以被调谐到基本上相同的频率。如下面进一步解释的，电动车辆216可以被定位在基座耦合器的近场内，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，从而功率可以从基座耦合器204无线地传送到电动车辆耦合器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应当被解释为示例。在另一实施方式中，电容器C2可以与电动车辆耦合器216并联耦合。在又其他的实施方式中，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形成。元素k(d)表示在线圈分离d下得到的互耦系数。等效电阻Req,1和Req,2分别表示基座耦合器204和电动车辆耦合器216以及调谐(反电抗)电容器C1和C2可能固有的损耗。电动车辆谐振电路222(包括电动车辆耦合器216和电容器C2)接收功率P2并且提供给电动车辆充电系统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还可以包括LF到DC转换器，其被配置为将操作频率处的功率转换回到负载218(其可以表示电动车辆电池单元)的电压电平处的DC功率。电动车辆功率转换器238可以向负载218提供转换后的功率PLDC。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文讨论的各种地点。电动车辆负载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无线地向基座无线功率充电系统202提供功率，以将功率馈送回到电网。电动车辆耦合器216和基座耦合器204中的每个可以基于操作模式而充当发射耦合器或接收耦合器。
尽管未示出，但是无线功率传送系统200可以包括将电动车辆负载218或电源208从无线功率传送系统200安全地断开的负载断开单元(LDU)(非已知)。例如，在紧急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可以附加于用于管理对电池的充电的电池管理系统而被提供，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可以包括用于选择性地将电动车辆耦合器216连接到电动车辆功率转换器238和从其断开的切换电路系统(未示出)。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)“看到”的“负载”，其可以用来从基座无线充电系统202“隐藏”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，则可以检测负载变化。因此，如下面进一步解释的，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制。
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耦合到该电磁场并且生成用于由电动车辆112存储或消耗的输出功率。如上文所描述的，在一些实施方式中，基座谐振电路206和电动车辆谐振电路222根据相互谐振关系而被配置和调谐，以使得它们差不多或基本上在操作频率处谐振。如下面进一步解释的，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与电动车辆充电系统214之间的传输损耗最小。
有效率的能量传送通过经由磁近场而非经由远场中的电磁波(其可能牵涉到由于向空间中的辐射所致的大量损耗)来传送能量而发生。当在近场中时，可以在发射耦合器与接收耦合器之间建立耦合模式。耦合器周围可能发生这种近场耦合的空间在本文中被称为近场耦合模式区域。
尽管未示出，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)两者都可以包括(对于发射模式)振荡器、诸如功率放大器之类的驱动器电路、滤波器和匹配电路、以及(对于接收模式)整流器电路。振荡器可以被配置为生成期望的操作频率，其可以响应于调节信号被调节。振荡器信号可以由功率放大器以响应于控制信号的放大量放大。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和电动车辆功率转换器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还可以包括整流器和切换电路系统。
贯穿所公开的实施方式描述的电动车辆耦合器216和基座耦合器204可以被称为或被配置为“导体环路”，并且更具体地是“多绕组导体环路”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为“磁”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。
如上文讨论的，能量在发射器与接收器之间的有效率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，能量也可以以较低的效率被传送。
如上文所描述的，谐振频率可以基于包括耦合器(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创建在期望的谐振频率处的谐振结构。因此，对于使用展现较大电感的较大直径线圈的较大尺寸耦合器，产生谐振所需的电容值可以较低。电感也可以取决于线圈的绕组数目。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二者的尺寸都增大的情况下大体上是真实的。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的品质(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，根据一些实施方式，公开了在彼此的近场中的两个耦合器之间的耦合功率。如上文所描述的，近场可以对应于耦合器周围的主要存在反应电磁场的区域。如果耦合器的物理尺寸远小于与频率成反比的波长，则不存在由于波远离耦合器传播或辐射所致的功率的大量损耗。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，通常在波长的小分数以内。根据一些实施方式，磁耦合器(诸如单绕组和多绕组导体环)优选地被用于发射和接收二者，因为处理磁场在实践中比电场容易，原因是与外来对象(例如，电介质对象和人体)的较少相互作用。然而，可以使用“电”耦合器(例如，偶极子和单极子)或磁耦合器与电耦合器的组合。
图3是示出了无线功率传送系统300的组件的功能框图，其可以在图1的无线功率传送系统100和/或图2的无线功率传送系统200中采用。无线功率传送系统300图示了通信链路376、引导链路366和对准机制356，引导链路366使用例如磁场信号用于确定位置或方向，对准机制356能够机械地移动基座耦合器304和电动车辆耦合器316中的一者或二者。基座耦合器304和电动车辆耦合器316的机械(运动学上的)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可以能够进行双向信令，这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这二者发出。如上文参考图1所描述的，当能量流向电动车辆112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)之类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，以在参考图2的基座谐振电路206的谐振频率处或接近该谐振频率的频率处驱动基座耦合器304。当在近场耦合模式区域中时，电动车辆耦合器316可以从电磁场接收能量以在参考图2的电动车辆谐振电路222的谐振频率处或接近于该谐振频率的频率处振荡。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可以提供到其他系统(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、或智能电网的通信实体。电动车辆控制器344可以提供到其他系统(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，它们用于具有分离的通信信道的特定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通信以提供反馈机制，该反馈机制用于通过电动车辆对准系统354或基座对准系统352，或通过二者，或利用如本文所描述的操作者辅助，例如经由自主机械(运动学)对准，而使基座耦合器304和电动车辆耦合器316更紧密地对准。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通信，并且还使用引导链路366用于确定在将操作者引导到充电场所并且在对准基座耦合器304和电动车辆耦合器316时所需要的位置或方向。在一些实施方式中，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之间传送其他信息。这一信息可以包括关于以下各项的信息：基座无线充电系统302和电动车辆充电系统314二者的电动车辆特性、电池特性、充电状态和功率能力、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。
在一些实施方式中，电动车辆控制器344还可以包括电池管理系统(BMS)(未示出)，其管理电动车辆主电池和/或辅电池的充电和放电。如本文所讨论的，基座引导系统362和电动车辆引导系统364包括例如基于微波、超声雷达、或磁矢量化原理来确定位置或方向所需要的功能和传感器。进一步地，电动车辆控制器344可以被配置为与电动车辆板载系统通信。例如，电动车辆控制器344可以经由电动车辆通信接口提供位置数据，例如，用于被配置为执行半自动停车操作的制动系统，或者用于被配置为协助高度自动化停车(“通过线路的停车”)的转向伺服系统，其可以提供更多便利性和/或如在某些应用中可能需要的更高的停车精度，以在基座耦合器304与电动车辆耦合器316之间提供足够的对准。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、触摸屏和指点设备，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)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可以包括用于与确定引导系统362、364将驱动器或车辆恰当地引导到充电场所而要求的位置的系统一起使用的传感器、以所要求的分离/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、以及用于与执行系统的可靠、无损坏且安全的操作的系统一起使用的安全传感器。例如，安全传感器可以包括用于以下的传感器：检测超出安全半径的正接近基座耦合器304和电动车辆耦合器316的动物或儿童的存在，检测可以被加热(感应加热)的在基座耦合器304或电动车辆耦合器316附近的金属对象，以及检测危险事件，诸如基座耦合器304或电动车辆耦合器316附近的遇热发光的对象。
无线功率传送系统300还可以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)而支持经由有线连接的插入式充电。电动车辆充电系统314可以在传送功率去往或来自电动车辆之前整合两个不同充电器的输出。切换电路可以根据需要提供功能以支持无线充电和经由有线充电端口的充电二者。
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304和电动车辆耦合器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，在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用于向车辆用户/拥有者分配增值服务。无线功率载波的低深度幅度或相位调制可以用作具有最小干扰的带内信令系统。
一些通信(例如，带内信令)可以经由无线功率链路来执行，而不使用特定的通信天线。例如，基座耦合器304和电动车辆耦合器316也可以被配置为充当无线通信天线。因此，基座无线充电系统302的一些实施方式可以包括控制器(未示出)以用于在无线功率路径上允许键控类型协议。通过利用预定义协议在预定义间隔对发射功率电平进行键控(幅移键控)，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)以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负的改变的检测可以由基座控制器342监测，用于在确定是否允许基座无线充电系统302用于传输能量、与接收器通信、或它们的组合时使用。
图4是用于无线功率传送的常规线圈系统的等距视图400。如图4中所示出的，金属背板402可以设置在铁磁结构404下方。常规发射线圈406可以设置在铁磁结构404上方。发射线圈406可以具有基本上矩形、圆形或椭圆形形状，并且可以被配置为经由交变电磁场无线地发射功率。接收线圈408可以设置在发射线圈406上方，并且可以被配置为经由交变电磁场从发射线圈406无线地接收功率。铁磁结构410可以覆叠接收线圈408，并且金属背板412可以覆叠铁磁结构410。当接收线圈408被理想地定向用于无线功率传送时，接收线圈408可以基本上在发射线圈406上方居中。
图5是图4的常规线圈系统的顶视图500。如图5中所示出的，发射线圈406设置在铁磁结构404上方，铁磁结构404设置在金属背板402上方。接收线圈408被示出为在x方向和垂直的y方向上基本上在发射线圈406上方居中。铁磁结构410设置在接收线圈408上方，并且金属背板412设置在铁磁结构410上方。通常，接收线圈408、铁磁结构410和金属背板412包括车辆耦合器，而发射线圈406、铁磁结构404和金属背板402包括基座耦合器。如更详细示出的，发射线圈406可以包括导体420的多个匝或绕组，其可以一个在另一个之上缠绕和/或沿着紧邻的绕组的周界缠绕。
图4和图5的常规的矩形、圆形或椭圆形线圈406和408对于它们之间的小竖直分离距离(例如，z-间隙)通常具有磁耦合因子上的相对大的变化。这种大变化关于图6和图7被描述。
图6是图示了根据一些实施方式的在图4和图5的接收线圈与常规线圈406之间在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的磁耦合因子与偏移的示图600。横轴示出了按毫米(mm)的正偏移和负偏移，而纵轴示出了也按毫米的正偏移和负偏移。对于示图600，发射线圈406与接收线圈408分离32mm的示例距离，并且与保持接收线圈408的车辆的距离是离地面大约70mm。发射线圈406与接收线圈408之间的磁耦合因子(其在理论上可以落在0.00至1.00的范围内)被示出为范围是从～0.21到～0.28。如图6中所示出的，利用发射线圈406与接收线圈408之间的基本上理想的居中对准，磁耦合因子(例如，具有～0.21的耦合因子)中的“谷”602可以出现在理想对准的线圈406和408的中心。这样的谷随着发射线圈406的尺寸增加而倾向于变得更大且更深。不幸的是，较大尺寸的发射线圈406对于提供合理的偏移范围是合意的，在这些偏移范围内可以无线地传送足够的功率。在这样的实施方式中，耦合强度可以在远离“谷”602的径向方向上增加，并且可以达到“峰”604a、604b、604c和604d(例如，具有～0.28的耦合因子)，每个峰基本上对应于接收线圈408的外部拐角、边缘或周界。“谷”602和峰604a-604d参考图7可以更容易地形象化。
图7是图示了在图4和图5的接收线圈408与常规线圈406之间在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的磁耦合因子与偏移的3维示图700。如图7中所示出的，磁耦合因子中的“谷”602被示出为在示图700的中心处的突陷，而“峰”604a-604d被示出为靠近示图700的边缘的四个高点。发射线圈406与接收线圈408之间的磁耦合因子上的这一变化与在所有偏移条件下的无线功率传送期间被提供给驱动发射线圈406的功率电子设备以及从接收线圈408接收功率的功率电子设备的电流范围成正比。因此，如果这种变化被减小，则可以对于给定的偏移和距离范围设计更简单、更便宜、更鲁棒的系统，或者替换地，相同的系统对于给定的成本可以支持更大的偏移和距离范围。
图8是根据一些实施方式的用于无线功率传送的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的发射线圈806的等距视图800。如图8中所示出的，金属背板802可以设置在铁磁结构804下方。“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的发射线圈806可以设置在铁磁结构804上方。尽管包括接收线圈的车辆垫可以用来接收由发射线圈806发射的无线功率，但是它未在图8中示出。发射线圈806可以包括被设置或缠绕以形成至少一个绕组的导体(例如，导体被设置成使得至少一个环被形成为具有如所示出的发射线圈806的特定形状)。在一些实施方式中，“用于无线地传送充电功率的部件”可以包括发射线圈806。与如先前关于图4-图7所描述的常规发射线圈406和常规接收线圈408相比，发射线圈806的特定形状提供了发射线圈806与接收线圈(未示出)之间的磁耦合因子上的较小变化。另外，图8和图9的发射线圈806的自感高于图4和图5的发射线圈406的自感(例如，在一个实施方式中，用于线圈806的6.2μH与用于线圈406的5.87μH)。如图9中所图示的，发射线圈806的特定形状可以更容易地理解。
图9是图8的系统中的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈806的顶视图900。图9图示了金属背板802、铁磁结构804、以及“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的发射线圈806，但是没有示出车辆垫。图9示出了具有中心902以及多个侧部904、906、908、910的发射线圈806。发射线圈806通过将导体设置或缠绕成线圈806的形状而被形成。例如，导体可以限定多个侧部904、906、908和910中的每个。如图9中所示出的，对于多个侧部904、906、908和910中的每个，随着导体从发射线圈的相应侧部的外部部分912朝向发射线圈806的相应侧部的中间部分914延伸，导体朝向发射线圈806的中心902弯曲。侧部904、906、908和910中的每个的延伸方向可以基本上在白色箭头的方向上。因此，发射线圈806的两个相对侧部的中间部分914可以比发射线圈806的两个相对侧部的外部部分912更靠近彼此(以及更靠近发射线圈806的中心902)。如视图900的右上方更详细示出的，发射线圈806可以包括导体920的多个匝或绕组，其可以一个在另一个之上缠绕和/或沿着紧邻的绕组的周界缠绕。尽管发射线圈806的仅一个拐角被如此示出，但是在这样的实施方式中，发射线圈806的每个拐角可以具有相同的构造。
在其他实施方式中，如在视图900的右下方更详细示出的，不是导体920的所有匝或绕组都朝向发射线圈806的中心902弯曲到基本上相等的程度，而是导体920的相继的匝或绕组可以从发射线圈806的最外部绕组到最内部绕组以增加的程度朝向发射线圈806的中心902弯曲。尽管发射线圈806的仅一个拐角被如此示出，但是在这样的实施方式中，发射线圈806的每个拐角可以具有相同的构造。
在又其他的实施方式中，如在视图900的左下方更详细示出的，不是导体920的所有匝或绕组都朝向发射线圈806的中心902弯曲，而是一个或多个绕组可以不朝向中心902弯曲，而一个或多个其他绕组可以朝向中心902弯曲。尽管发射线圈806的仅一个拐角被如此示出，但是在这样的实施方式中，发射线圈806的每个拐角可以具有相同的构造。在苜蓿叶绕组图案和常规绕组图案之间分布相同线圈中匝或绕组可以进一步使跨接收线圈与发射线圈806的所有偏移的磁耦合因子范围变平(或增加接收线圈与发射线圈806的可接受偏移范围)。尽管在视图900的更详细部分中的每个中示出了4个匝或绕组，但是可以考虑任何数目的绕组，例如，5至20个。
图10是图示了根据一些实施方式的在图8和图9的接收线圈与“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈806之间在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的磁耦合因子与偏移的示图1000。横轴对应于接收线圈关于图9中所示出的“Y”轴的正偏移或负偏移(按毫米)，而纵轴对应于接收线圈关于图9中所示出的“X”轴的正偏移或负偏移(按毫米)。对于示图1000，发射线圈806与接收线圈(未示出)分离32mm的示例距离，并且与保持接收线圈的车辆的距离是离地面大约70mm。发射线圈806与接收线圈之间的磁耦合因子(其在理论上可以落在0.00至1.00的范围内)被示出为范围是从～0.20到～0.28。如图10中所示出的，具有在～0.26与～0.28之间的基本上均匀的(例如，稳定的)磁耦合因子的大的、基本上平坦的“苜蓿叶”形状的区域1002位于示图1000的中心。这一区域1002可以由于如图8和图9中所示出的发射线圈806的特定形状而存在。具体地，因为多个侧部904、906、908和910中的每个的中间部分914朝向发射线圈806的中心902弯曲，所以与图4和图5类似大小的常规圆形、矩形或椭圆形线圈406相比，发射线圈806的一个侧部上的导体更靠近发射线圈806的相邻侧部上的导体。这可以将由循环通过发射线圈806的交变电流生成的更多的磁通线集中在由发射线圈806的周界限定的较小区域中。对于给定的接收线圈尺寸，磁通线的集中允许附近的接收线圈捕获更多的磁通线。这一大的、基本上平坦的区域1002可以在图11中更容易地形象化。
图11是图示了根据一些实施方式的在图8和图9中的接收线圈与“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈806之间在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的磁耦合因子与偏移的3维示图1100。如图11中所示出的，在示图1100中示出了磁耦合因子中的大的、基本上平坦的“苜蓿叶”形状的区域1002。这一平坦区域1002导致了针对所传送的相同的给定量的功率、在所有偏移条件下的无线功率传送期间、需要由驱动发射线圈806的功率电子设备提供的、和/或需要由从接收线圈接收功率的功率电子设备处理的电流的成比例地平坦的范围。这将导致对这样的功率电子设备的较小压力。因此，可以对于给定的偏移和距离范围设计更简单、更便宜和更鲁棒的系统，或者替换地，与先前关于图4-图7描述的实施方式相比，相同的系统可以对于给定的成本支持更大的偏移和距离范围。此外，由于磁耦合因子在区域1002中具有更平坦的轮廓，所以与先前关于图4-图7描述的实施方式相比，发射线圈806与相关联的接收线圈之间的较大竖直分离(z-间隙)可以被用于给定量的功率传输、驱动器电流、或x/y偏移。
为了更清楚地理解发射线圈与接收线圈之间的基本上平坦的磁耦合因子对无线充电功率传输系统的操作可能具有的影响，现在将参考图12-图14。图12是示图1200，其图示了根据一些实施方式的在对于图4和图5的常规线圈系统400的磁耦合因子范围的最大值或最小值的预定百分比内提供磁耦合因子的、在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的偏移的区域1202。图12中所示出的偏移和磁耦合因子可以对应于图6中所示出的那些，其范围是从～0.21到～0.28。然而，在一些实施方式中，向发射线圈406提供电流、电压或功率或者从接收线圈408接收电流、电压或功率的功率电子电路系统仅可以被设计成操作在磁耦合因子范围的最大值或最小值的预定百分比之内(例如，一般在1％与55％之间，但是在图12-图14中被示出为12％)，以分别提供成比例的电流、电压或功率。因此，图12中所示出的个别框包括特定的磁耦合因子值，其中该值在最小磁耦合因子的12％之内(例如，0.21-0.24)、以及空白的白色框，其中该值大于最小磁耦合因子的12％(>0.24)。给定示图1200中的最小耦合值的12％或更小的耦合变化和电流变化的限制，区域1202示出了无线功率传送系统将正确操作的仅有的x方向偏移和y方向偏移。如所示出的，区域1202包括小的圆形形状的区域，其仅包括对于±40mm的x偏移的10mm或更小的y偏移、对于±30mm的x偏移的20mm或更小的y偏移、对于±20mm的x偏移的30mm或更小的y偏移、以及对于10mm或更小的x偏移的40mm或更小的y偏移。这样的无线功率传送系统将恰当操作的剩余偏移都在90-100mm的极端x偏移或y偏移，而使得绝大多数的x偏移和y偏移在期望的操作范围之外。
图13是示图1300，其图示了根据一些实施方式的在对于图4和图5的常规线圈系统400的磁耦合因子范围的最大值或最小值的预定百分比内提供磁耦合因子的、在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的偏移的区域1302。图13中所示出的偏移和磁耦合因子可以对应于图6中所示出的那些，其范围是从～0.21到～0.28。图13中所示出的个别框包括特定的磁耦合因子值，其中该值在最大磁耦合因子的12％之内(例如，0.25-0.28)，以及空白的白色框，其中该值从最大磁耦合因子的该12％范围之外(<0.25)。给定从最大耦合值的12％或更小的耦合变化和电流变化的限制，区域1302示出了无线功率传送系统将正确操作的仅有的x方向偏移和y方向偏移。如所示出的，区域1302包括几乎所有的没有被包括在图12的区域1202中、但是将不会在图12中所图示的区域1202内正确地操作的偏移。因此，基于上面针对图12和图13的讨论，给定对相关联的功率电子设备被配置为支持的耦合因子和电流的范围的特定限制，磁耦合因子中的大的“谷”必然地且不合意地限制了接收线圈408可以关于发射线圈406被定位的偏移。
图14是示图1400，其图示了根据一些实施方式的在对于图8和图9中所示出的线圈系统的磁耦合因子范围的最大值或最小值的预定百分比内提供磁耦合因子的、在x方向和垂直的y方向中的每个方向上的偏移的区域1402。图14中所示出的偏移和磁耦合因子可以对应于图10中所示出的那些，其范围是从～0.20到～0.28。图14中所示出的个别框包括特定的磁耦合因子，其中该值在最大磁耦合因子的12％之内(例如，0.25-0.28)、以及空白的白色框，其中该值在从最大磁耦合因子的该12％范围之外(<0.25)。给定从最大耦合值的12％或更小的耦合变化和电流变化的限制，区域1402示出了无线功率传送系统将正确操作的x方向偏移和y方向偏移。如所示出的，区域1402包括±70mm或更小的所有x偏移和y偏移、以及在正方向或负方向上的在70mm与90mm之间的大部分x偏移和y偏移。区域1402与发射线圈806的特定形状相像。因此，给定对相关联的功率电子设备被配置为支持的耦合因子和电流的范围的特定限制，跨图10和图11中的每个中的区域1002的基本上平坦的、均匀的磁耦合因子范围(其对应于区域1402)减少了对接收线圈可以关于发射线圈806被定位的区域的限制(例如，增大这些区域的大小)。另外，图12-图14的示图1200、1300、1400针对相应的发射线圈与接收线圈之间的单个z-间隙或竖直位移而被示出。然而，本申请考虑到x方向、y方向和z方向中的每个方向上的如下偏移范围，在这些偏移范围内，发射线圈和接收线圈将具有如先前描述的可接受地平坦的磁耦合因子范围。因此，当利用交变电流驱动时，对于在由发射线圈806的导体限定的周界内的、接收线圈的中心关于发射线圈806的中心902的所有偏移(例如，x偏移、y偏移或z偏移)，发射线圈806与另一线圈(例如，接收线圈)之间的磁耦合因子在发射线圈806与另一线圈之间的最大磁耦合因子或最小磁耦合因子的预定百分比内。
尽管在图8和图9中示出了特定的线圈形状，但是本申请不如此被限制。图15-图17示出了被考虑到的另外的非限制性的线圈形状。图15是根据一些实施方式的替换性地被设计的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈1506的顶视图1500。线圈1506可以是与发射线圈806基本上相同的形状，除了形成线圈1506的导体的延伸方向上的所有改变都在特定弯折点处进行，而不是像对于发射线圈806那样在特定方向上平缓地倾斜。例如，在对应侧部(例如，侧部1504和1502)的每个拐角(例如，拐角1508)处，导体关于对应侧部1502、1504中的每个的延伸方向以锐角(例如，大致45°角度)弯折以形成基本上圆化的拐角1508。这样的延伸方向由双头箭头示出。另外，在每个侧部的中间部分1514处，导体关于中间部分1514的每个端部处的侧部的延伸方向以锐角(例如，大致45°角度)弯折。尽管45°被明确地标记，但是可以使用导致圆化的拐角1508和/或朝向线圈1506的中心1510弯曲的中间部分1514的任何锐角(例如，0°<锐角<90°)。此外，尽管发射线圈1506被示出为具有基本上相同的宽度和长度，但是宽度或长度中的任一个可以比另一个长。
图16是根据一些实施方式的另一替换性地被设计的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈1606的顶视图1600。线圈1606可以与线圈1506基本上相同，除了在对应侧部(例如，侧部1604和1602)的每个拐角(例如，拐角1608)处，导体关于每个对应侧部1604、1602的延伸方向以直角(例如，大致90°角度)弯折以形成大致方形的拐角。这样的延伸方向由双头箭头示出。类似于图15的线圈1506，在每个侧部的中间部分1614处，导体关于中间部分1614的每个端部处的侧部的延伸方向以锐角(例如，大致45°角度)弯折。如先前陈述的，尽管45°被明确地标记，但是可以使用导致中间部分1614朝向线圈1606的中心1610弯曲的任何锐角。此外，尽管发射线圈1606被示出为具有基本上相同的宽度和长度，但是宽度或长度中的任一个可以比另一个长。
在一些实施方式中，线圈的少于所有的侧部可以朝向线圈的中心弯曲。这在仅在一个维度上需要基本上均匀的磁耦合因子和轮廓的场合可能是有用的。图17是根据一些实施方式的又另一替换地被设计的“蝴蝶”或“苜蓿叶”形状的线圈1706的顶视图1700。线圈1706可以与线圈1606基本上相同，除了线圈的少于所有的侧部上的导体朝向线圈1706的中心1710弯曲。类似于图16的线圈1606，在对应侧部(例如，侧部1704和1702)的每个拐角(例如，拐角1708)处，导体关于对应侧部1704、1702中的每个的延伸方向以直角(例如，大致90°角度)弯折以形成大致方形的拐角。这样的延伸方向由双头箭头示出。在一些侧部的中间部分1714处，导体关于中间部分1714的每个端部处的侧部的延伸方向以锐角(例如，大致45°的角度)弯折。尽管45°被明确地标记，但是可以使用导致中间部分1714朝向线圈1706的中心1710弯曲的任何锐角。由于线圈1700的少于所有的侧部1702、1704朝向线圈1700的中心1710弯曲，所以对于线圈1700的多个侧部中的至少一个侧部1702，导体沿着整个侧部1702以基本上直线延伸。此外，尽管发射线圈1706被示出为具有基本上相同的宽度和长度，但是宽度或长度中的任一个可以比另一个长。尽管线圈布置的各种各样的实施方式的一个或多个弯折被示出在弯折处具有方向上的立即改变(例如，具有尖锐边缘或拐角)，但是应当注意，在实践中，导体对于任何弯折将具有最小的实际弯折半径。例如，在使用5mm×5mm方形截面的利兹线的场合，这样的最小弯折半径可以是例如30mm。因此，所示出的实施方式不应当限于利用零的最小弯折半径来实施导体中的弯折的那些实施方式。但是替代地，可以理解一般的范围，从而受制于这样的最小弯折半径，线圈的导体的延伸的立即方向上的改变可以通过先前描述的锐角和/或直角来描述。
图18是描绘了根据一些实施方式的用于无线地传送充电功率的方法的流程图1800。本文参考关于图1-图3、图8-图11和图14-图17的描述来描述流程图1800的方法。尽管本文参考特定顺序描述流程图1800的方法，但是在各种实施方式中，本文中的框可以按不同的顺序被执行或被省略，并且可以添加附加的框。
流程图1800可以以框1802开始，框1802包括利用交变电流来驱动线圈，该线圈包括限定线圈的多个侧部的导体，其中对于线圈的多个侧部中的每个，随着导体从线圈的相应侧部的外部部分朝向线圈的相应侧部的中间部分延伸，导体朝向线圈的中心弯曲。例如，如先前关于图2所描述的，电源208和/或基座功率转换器236可以利用交变电流来驱动线圈806、1506、1606、1706中的任何一个。例如，线圈806包括限定线圈806的多个侧部904、906、908、910中的每个侧部的导体，其中对于线圈806的多个侧部904、906、908、910中的每个侧部，随着导体从线圈的相应侧部的外部部分912朝向线圈的相应侧部的中间部分914延伸，导体朝向线圈806的中心902弯曲。
流程图1800然后可以前进到框1804，框1804包括将充电功率从该线圈无线地传送到接收线圈。例如，如先前关于图8-图11和图14-图17所描述的，线圈806可以将充电功率无线地传输到接收线圈(例如，图4的接收线圈408)。
图19是描绘了根据一些实施方式的用于制造用于无线地传送充电功率的装置的方法的流程图1900。本文参考关于图8、图9和图15-图17的描述来描述流程图1900的方法。尽管本文参考特定顺序描述流程图1900的方法，但是在各种实施方式中，本文中的框可以按不同的顺序被执行或被省略，并且可以添加附加的框。
流程图1900可以以框1902开始，框1902包括提供铁磁结构。例如，如先前关于图8和图9所描述的，可以提供铁磁结构804。
流程图1900然后可以前进到框1904，框1904包括通过设置导体来形成线圈，该导体限定线圈的多个侧部而使得对于多个侧部中的每个侧部，随着导体从线圈的相应侧部的外部部分朝向线圈的相应侧部的中间部分延伸，导体朝向线圈的中心弯曲。例如，如先前关于图8、图9和图15-图16所描述的，线圈806具有多个侧部904、906、908、910，它们可以由导体限定而使得对于多个侧部中的每个侧部，随着导体从线圈的相应侧部的外部部分912朝向线圈806的相应侧部的中间部分914延伸，导体朝向线圈806的中心902弯曲。
上文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，诸如各种硬件和/或(多个)软件组件、电路和/或(多个)模块。一般地，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的功能部件来执行。
信息和信号可以使用各种不同工艺和技术中的任何一种来表示。例如，贯穿于上面的描述可能被参考的数据、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、或它们的任何组合来表示。
关于本文公开的实施方式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、或二者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上文已经在它们的功能方面一般地描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。这种功能是被实施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。所描述的功能可以针对每个特定应用以不同的方式来实施，但是这样的实施决定不应当被解释为引起从本发明的实施方式的范围的偏离。
关于本文公开的实施方式所描述的各种说明性块、模块和电路可以利用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)或其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、分立硬件组件、或它们的任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但是在替换方式中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实施为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器、或任何其他这样的配置。
关于本文公开的实施方式所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，或在二者的组合中。如果被实施在软件中，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瞬态计算机可读介质上或者通过其传输。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而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。在替换方式中，存储介质可以与处理器形成整体。如本文使用的盘和碟包括紧致碟(CD)、激光碟、光碟、数字通用碟(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。上述的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。
为了概括本公开的目的，本文已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。将理解，不是必然所有这些优点都可以根据本发明的任何特定实施方式被实现。因此，本发明可以按照实现或优化本文教导的一个优点或一组优点的方式而被具体化或执行，而不是必然实现本文可能教导或建议的其他优点。
上文描述的实施方式的各种修改将容易是明显的，并且不脱离本发明的精神或范围，本文定义的一般原理可以应用于其他实施方式。因此，本发明不意图被限于本文所示出的实施方式，而是符合于与本文公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims (30)

1.一种用于无线地传送充电功率的装置，所述装置包括：
线圈，包括限定所述线圈的多个侧部的导体，其中对于所述线圈的所述多个侧部中的每个侧部，随着所述导体从所述线圈的相应侧部的外部部分朝向所述线圈的所述相应侧部的中间部分延伸，所述导体朝向所述线圈的中心弯曲。
2.根据权利要求1所述的装置，其中在所述线圈的对应侧部的每个拐角处，所述导体关于所述对应侧部中的每个侧部的延伸方向以锐角弯折以形成基本上圆化的拐角。
3.根据权利要求1所述的装置，其中在所述线圈的对应侧部的每个拐角处，所述导体关于所述对应侧部中的每个侧部的延伸方向以基本上90度的角度弯折。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述线圈的所述导体形成多个绕组，并且对于所述线圈的所述多个侧部中的一个侧部上的至少一个绕组，所述导体沿着整个所述侧部以基本上直线延伸。
5.根据权利要求1所述的装置，其中对于在由所述线圈的所述导体限定的周界内的、另一线圈的中心关于所述线圈的所述中心的所有偏移，所述线圈与所述另一线圈之间的磁耦合因子在所述线圈与所述另一线圈之间的最大磁耦合因子或最小磁耦合因子的预定百分比内。
6.根据权利要求1所述的装置，其中对于跨所述线圈施加的给定电压，对于在由所述线圈的所述导体限定的周界内的、另一线圈的中心关于所述线圈的所述中心的所有偏移，所述线圈中循环的电流量在所述线圈中循环的最大电流量或最小电流量的预定百分比内。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述线圈的所述导体形成多个绕组，并且其中所述多个绕组中的相继绕组从最外部绕组到最内部绕组以增加的程度朝向所述线圈的中心弯曲。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述线圈的所述导体形成多个绕组，并且其中对于所述多个绕组中的至少一个绕组，所述导体沿着所述多个侧部中的每个侧部的整体以基本上直线延伸。
9.一种用于无线地传送充电功率的方法，所述方法包括：
利用交变电流来驱动线圈，所述线圈包括限定所述线圈的多个侧部的导体，其中对于所述线圈的所述多个侧部中的每个侧部，随着所述导体从所述线圈的相应侧部的外部部分朝向所述线圈的所述相应侧部的中间部分延伸，所述导体朝向所述线圈的中心弯曲，以及
从所述线圈向另一线圈无线地传送充电功率。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述线圈包括多个绕组，并且对于所述线圈的所述多个侧部中的一个侧部上的至少一个绕组，所述导体沿着整个所述侧部以基本上直线延伸。
11.根据权利要求9所述的方法，其中对于在由所述线圈的所述导体限定的周界内的、另一线圈的中心关于所述线圈的所述中心的所有偏移，所述线圈与所述另一线圈之间的磁耦合因子在所述线圈与所述另一线圈之间的最大磁耦合因子或最小磁耦合因子的预定百分比内。
12.根据权利要求9所述的方法，其中对于跨所述线圈施加的给定电压，对于在由所述线圈的所述导体限定的周界内的、另一线圈的中心关于所述线圈的所述中心的所有偏移，所述线圈中循环的电流量在所述线圈中循环的最大电流量或最小电流量的预定百分比内。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述线圈的所述导体形成多个绕组，并且其中所述多个绕组中的相继绕组从最外部绕组到最内部绕组以增加的程度朝向所述线圈的中心弯曲。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述线圈的所述导体形成多个绕组，并且其中对于所述多个绕组中的至少一个绕组，所述导体沿着所述多个侧部中的每个侧部的整体以基本上直线延伸。
15.一种用于制造用于无线地传送充电功率的装置的方法，所述方法包括：
提供铁磁结构，以及
通过设置导体来形成线圈，所述导体限定所述线圈的多个侧部而使得对于所述多个侧部中的每个侧部，随着所述导体从所述线圈的相应侧部的外部部分朝向所述线圈的所述相应侧部的中间部分延伸，所述导体朝向所述线圈的中心弯曲。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述导体被设置为使得在对应侧部的每个拐角处，所述导体关于所述对应侧部中的每个侧部的延伸方向以锐角弯折以形成基本上圆化的拐角。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述导体被设置为使得在对应侧部的每个拐角处，所述导体关于所述对应侧部中的每个侧部的延伸方向以基本上90度的角度弯折。
18.根据权利要求15所述的方法，其中对于所述多个侧部中的至少一个侧部，所述导体被设置为沿着整个所述侧部以基本上直线延伸。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述线圈被形成为使得当利用交变电流被驱动时，对于在由所述线圈的所述导体限定的周界内的、另一线圈的中心关于所述线圈的所述中心的所有偏移，所述线圈与所述另一线圈之间的磁耦合因子在所述线圈与所述另一线圈之间的最大磁耦合因子或最小磁耦合因子的预定百分比内。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述线圈被形成为使得对于跨所述线圈施加的给定电压，对于在由所述线圈的所述导体限定的周界内的、另一线圈的中心关于所述线圈的所述中心的所有偏移，所述线圈中循环的电流量在所述线圈中循环的最大电流量或最小电流量的预定百分比内。
21.根据权利要求15所述的方法，进一步包括设置所述导体而使得所述线圈包括多个绕组，其中所述多个绕组中的相继绕组从最外部绕组到最内部绕组以增加的程度朝向所述线圈的中心弯曲。
22.根据权利要求15所述的方法，进一步包括设置所述导体以形成多个绕组，其中对于所述多个绕组中的至少一个绕组，所述导体沿着所述多个侧部中的每个侧部的整体以基本上直线延伸。
23.一种用于无线地传送充电功率的装置，所述装置包括：
用于无线地传输充电功率的部件，包括限定用于无线地传输充电功率的所述部件的多个侧部的导体，其中对于所述多个侧部中的每个侧部，随着所述导体从相应侧部的外部部分朝向所述相应侧部的中间部分延伸，所述导体朝向用于无线地传输充电功率的所述部件的中心弯曲；以及
用于利用交变电流来驱动用于无线地传输充电功率的所述部件的部件。
24.根据权利要求23所述的装置，其中在对应侧部的每个拐角处，所述导体关于所述对应侧部中的每个侧部的延伸方向以锐角弯折以形成基本上圆化的拐角。
25.根据权利要求23所述的装置，其中在对应侧部的每个拐角处，所述导体关于所述对应侧部中的每个侧部的延伸方向以基本上90度的角度弯折。
26.根据权利要求23所述的装置，其中所述导体形成多个绕组，并且其中对于所述多个侧部中的至少一个侧部，所述导体沿着整个所述侧部以基本上直线延伸。
27.根据权利要求23所述的装置，其中对于在由所述导体限定的周界内的、另一线圈的中心关于用于无线地传输充电功率的所述部件的所述中心的所有偏移，用于无线地传输充电功率的所述部件与所述另一线圈之间的磁耦合因子在用于无线地传输充电功率的所述部件与所述另一线圈之间的最大磁耦合因子或最小磁耦合因子的预定百分比内。
28.根据权利要求23所述的装置，其中对于跨用于无线地传输充电功率的所述部件施加的给定电压，对于在由所述导体限定的周界内的、另一线圈的中心关于用于无线地传输充电功率的所述部件的所述中心的所有偏移，用于无线地传输充电功率的所述部件中循环的电流量在用于无线地传输充电功率的所述部件中循环的最大电流量或最小电流量的预定百分比内。
29.根据权利要求23所述的装置，其中所述导体形成多个绕组，并且其中所述多个绕组中的相继绕组从最外部绕组到最内部绕组以增加的程度朝向用于无线地传输充电功率的所述部件的中心弯曲。
30.根据权利要求23所述的装置，其中所述导体形成多个绕组，并且其中对于所述多个绕组中的至少一个绕组，所述导体沿着所述多个侧部中的每个侧部的整体以基本上直线延伸。
CN201680010410.1A 2015-02-17 2016-01-19 用于无线功率传送应用中的平坦无线耦合轮廓的苜蓿叶和蝶形线圈结构 Pending CN107251366A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562117361P 2015-02-17 2015-02-17
US62/117,361 2015-02-17
US14/817,904 2015-08-04
US14/817,904 US20160241061A1 (en) 2015-02-17 2015-08-04 Clover leaf and butterfly coil structures for flat wireless coupling profiles in wireless power transfer applications
PCT/US2016/013920 WO2016133628A1 (en) 2015-02-17 2016-01-19 Clover leaf and butterfly coil structures for flat wireless coupling profiles in wireless power transfer applications

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107251366A true CN107251366A (zh) 2017-10-13

Family

ID=56621641

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680010181.3A Active CN107223300B (zh) 2015-02-17 2016-01-19 具有提高灵敏度的用于预定空间中的金属物体检测的感测线圈几何体
CN201680010410.1A Pending CN107251366A (zh) 2015-02-17 2016-01-19 用于无线功率传送应用中的平坦无线耦合轮廓的苜蓿叶和蝶形线圈结构

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680010181.3A Active CN107223300B (zh) 2015-02-17 2016-01-19 具有提高灵敏度的用于预定空间中的金属物体检测的感测线圈几何体

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10122192B2 (zh)
EP (2) EP3259623A1 (zh)
JP (1) JP2018510599A (zh)
CN (2) CN107223300B (zh)
WO (2) WO2016133628A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114783760A (zh) * 2022-05-30 2022-07-22 歌尔股份有限公司 无线充电线圈及其制备方法

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2894757B1 (en) 2012-09-05 2018-06-06 Renesas Electronics Corporation Non-contact charging device, and non-contact power supply system using same
JP2017518018A (ja) * 2014-05-07 2017-06-29 ワイトリシティ コーポレーションＷｉｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 無線エネルギー伝送システムにおける異物検出
US10122192B2 (en) * 2015-02-17 2018-11-06 Qualcomm Incorporated Sense coil geometries with improved sensitivity for metallic object detection in a predetermined space
US10361565B2 (en) * 2015-09-25 2019-07-23 Intel Corporation Detecting resonant frequencies
TWI614780B (zh) * 2015-12-21 2018-02-11 財團法人工業技術研究院 線圈組及無線傳能系統
FR3048387B1 (fr) 2016-03-02 2019-06-21 Alstom Transport Technologies Installation amelioree de recharge par conduction d'un vehicule
US10377469B2 (en) * 2016-03-04 2019-08-13 The Boeing Company Non-contact power supply and data transfer on aerial vehicles
US11471692B2 (en) * 2016-06-15 2022-10-18 Boston Scientific Neuromodulation Corporation External charger for an implantable medical device for adjusting charging power based on determined position using at least one sense coil
KR102572578B1 (ko) 2016-09-19 2023-09-01 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법
DE102016219484A1 (de) 2016-10-07 2018-04-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Maschenwerk und Vorrichtung zur Objekterkennung in einem Magnetfeld, Verfahren zur Herstellung des Maschenwerks und induktive Ladeeinheit
US10804748B2 (en) 2016-12-14 2020-10-13 Apple Inc. Wireless power system with foreign object detection
US10511197B2 (en) * 2017-02-02 2019-12-17 Apple Inc. Wireless charging system with object detection
SG10201708902RA (en) * 2017-02-02 2018-09-27 Apple Inc Wireless Charging System With Object Detection
US11218034B2 (en) * 2017-02-28 2022-01-04 Toyota Motor Europe Method of aligning electronic circuits and electronic alignment system
US10870013B2 (en) * 2017-05-08 2020-12-22 Aah Holdings Llc Multi-coil electromagnetic apparatus
EP3631526B1 (en) 2017-05-23 2024-07-17 TDK Electronics AG Foreign object detector, foreign object detection system, use of a foreign object detector, and method of detecting a foreign object
CN107370243B (zh) 2017-06-20 2019-06-07 华为技术有限公司 一种终端无线充电接收装置、发射装置与无线充电系统
KR101955806B1 (ko) * 2017-08-10 2019-03-08 현대자동차주식회사 이물질 검출 방법, 이를 이용하는 무선 전력전송 제어 장치 및 무선 전력전송 장치
US10830615B2 (en) * 2017-09-29 2020-11-10 Intel Corporation Bend angle sensing systems and related methods
CN107860475B (zh) * 2017-11-03 2019-11-01 中惠创智无线供电技术有限公司 一种电动汽车及用于电动汽车的异物检测装置
US11462953B2 (en) * 2017-11-13 2022-10-04 Tdk Electronics Ag Dynamic transmission coil positioning system, wireless power transfer system and method of positioning a transmit coil
FR3073790B1 (fr) * 2017-11-22 2019-11-29 Alstom Transport Technologies Systeme de positionnement d'un vehicule electrique par rapport a une station de recharge
US11149538B2 (en) 2018-03-01 2021-10-19 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Systems and methods for determining bending of a drilling tool, the drilling tool having electrical conduit
CN112189293B (zh) 2018-03-22 2024-05-31 Lg电子株式会社 无线充电板以及无线充电装置
CN108494073B (zh) * 2018-03-26 2020-07-28 深圳赫兹创新技术有限公司 一种金属异物检测方法及磁耦合谐振式无线充电装置
EP3573079B1 (en) * 2018-05-09 2021-04-14 Oticon A/s Charger device
WO2019219208A1 (en) 2018-05-18 2019-11-21 Tdk Corporation Foreign object detector, wireless power transmission system comprising a foreign object detector and method of detecting a foreign object
CN109143382B (zh) * 2018-06-19 2020-12-08 华为技术有限公司 一种检测线圈、检测装置及检测系统
WO2020003314A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Powermat Technologies Ltd. Enhanced method for foreign objects detection
CN108973738A (zh) * 2018-07-31 2018-12-11 长沙拓扑陆川新材料科技有限公司 一种移动供电车辆
DE102018213178A1 (de) * 2018-08-07 2020-02-13 Continental Automotive Gmbh Spulenanordnung mit einer Mehrzahl von darauf in einer Ebene angeordneten Spulenpaaren
KR102235490B1 (ko) * 2018-08-20 2021-04-02 애플 인크. 전자 디바이스를 위한 무선 충전 시스템
JP7119838B2 (ja) * 2018-09-26 2022-08-17 トヨタ自動車株式会社 非接触送電装置
DE102019200436A1 (de) * 2019-01-16 2020-07-16 Vitesco Technologies GmbH Spulenanordnung mit einer Mehrzahl von darauf in einer Ebene angeordneten Spulenpaaren und Vorrichtung mit einer solchen Spulenanordnung
CN209471228U (zh) * 2019-01-28 2019-10-08 上海联影医疗科技有限公司 磁共振数据传输装置和磁共振系统
CN114072970A (zh) * 2019-07-03 2022-02-18 威里利生命科学有限责任公司 用于密封和向可穿戴或植入式设备提供无线电力的系统和方法
JP7451916B2 (ja) * 2019-09-25 2024-03-19 オムロン株式会社 異物検出装置
US11874423B2 (en) 2019-10-25 2024-01-16 Witricity Corporation Circuit for object detection and vehicle position determination
US20210203185A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-01 Emera Technologies LLC Power distribution systems and methods
CN111313570B (zh) * 2020-01-21 2023-05-09 江苏大学 一种空间尺度上最大线圈互感所对应偏转角的计算方法
EP4285462A1 (en) * 2021-01-26 2023-12-06 WiTricity Corporation Wire-wound structures for electromagnetic sensing of objects
US11750041B2 (en) 2021-01-26 2023-09-05 Witricity Corporation Wire-wound structures for electromagnetic sensing of objects
CN112863151B (zh) * 2021-01-28 2023-06-16 大陆汽车电子(长春)有限公司 防止智能钥匙被车载的无线充电器损伤的方法和系统
WO2023044300A1 (en) 2021-09-14 2023-03-23 Witricity Corporation Circuit for object detection and vehicle position determination
CN114242414A (zh) * 2021-12-23 2022-03-25 桔充充(杭州)新能源有限公司 一种用于两轮电动车的无线充电线圈
WO2023150484A1 (en) 2022-02-03 2023-08-10 Witricity Corporation Foreign object detection using combined inductive and thermal sensing
US20230246489A1 (en) 2022-02-03 2023-08-03 Witricity Corporation Foreign Object Detection Using Hybrid Inductive and Capacitive Sensing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020023964A1 (en) * 2000-08-31 2002-02-28 Shigeru Okamura Non-contact type IC card and method for manufacturing such card
US6631847B1 (en) * 1998-09-28 2003-10-14 Shinko Electric Industries Co., Ltd. IC card, antenna for IC card, and antenna frame therefor
CN102957214A (zh) * 2011-08-18 2013-03-06 富达通科技股份有限公司 电子装置的无线充电线圈结构
CN103890875A (zh) * 2011-05-03 2014-06-25 菲尼克斯电气公司 用于利用包括平面的发送线圈的、耦合最小化的矩阵来无接触地传输能量的系统和方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2133660B (en) 1982-11-09 1986-07-30 Tag Radionics Ltd Transponder detection systems
WO1999001781A1 (en) * 1997-07-02 1999-01-14 Ekko Dane Production A/S Radar plant and measurement technique for determination of the orientation and the depth of buried objects
US7049819B2 (en) 2003-01-21 2006-05-23 General Electric Company Diagonal-arranged quadrature MRI radio frequency array coil system for three dimensional parallel imaging
US6967574B1 (en) * 2003-01-21 2005-11-22 The Johns Hopkins University Multi-mode electromagnetic target discriminator sensor system and method of operation thereof
US7151430B2 (en) 2004-03-03 2006-12-19 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method of and inductor layout for reduced VCO coupling
GB0710142D0 (en) 2007-05-26 2007-07-04 Uws Ventures Ltd Beam steerable antenna
US9544683B2 (en) 2008-09-27 2017-01-10 Witricity Corporation Wirelessly powered audio devices
GR1006723B (el) 2009-01-16 2010-03-09 ������������ ������������-������� ����������� ����������� ��������� ������� (���� ������� 5%) Ολοκληρωμενο ή τυπωμενο πηνιο σε σχημα μαργαριτας
US8260432B2 (en) 2009-06-30 2012-09-04 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Moldable charger with shape-sensing means for an implantable pulse generator
US8655272B2 (en) * 2009-07-07 2014-02-18 Nokia Corporation Wireless charging coil filtering
DE102009033237A1 (de) 2009-07-14 2011-01-20 Conductix-Wampfler Ag Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie
JP5634084B2 (ja) 2010-03-11 2014-12-03 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 高周波結合器
JP2012016125A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Panasonic Electric Works Co Ltd 非接触給電システム及び非接触給電システムの金属異物検出装置
JP5216938B2 (ja) * 2010-09-22 2013-06-19 パイオニア株式会社 非接触電力伝送用コイル
JP6185472B2 (ja) 2011-09-09 2017-08-23 ワイトリシティ コーポレーションＷｉｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ワイヤレスエネルギー伝送システムにおける異物検出
KR20140067134A (ko) 2011-09-21 2014-06-03 도요타지도샤가부시키가이샤 비접촉 송전 장치, 비접촉 수전 장치 및 비접촉 송수전 시스템
KR101222777B1 (ko) 2011-10-25 2013-01-15 삼성전기주식회사 무선 충전용 코일 구조체 및 이를 구비한 무선 충전 장치
US9145110B2 (en) 2011-10-27 2015-09-29 Ford Global Technologies, Llc Vehicle wireless charger safety system
US9410823B2 (en) 2012-07-13 2016-08-09 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for detection of metal objects in a predetermined space
US9178361B2 (en) 2012-09-27 2015-11-03 ConvenientPower, Ltd. Methods and systems for detecting foreign objects in a wireless charging system
US10014104B2 (en) 2012-11-02 2018-07-03 Qualcomm Incorporated Coil arrangements in wireless power transfer systems for low electromagnetic emissions
GB2508923A (en) 2012-12-17 2014-06-18 Bombardier Transp Gmbh Inductive power transfer system having inductive sensing array
GB2517679A (en) 2013-06-25 2015-03-04 Bombardier Transp Gmbh Object detection system and method for operating an object detection system
US20160028265A1 (en) * 2014-07-23 2016-01-28 Ford Global Technologies, Llc Ultrasonic and infrared object detection for wireless charging of electric vehicles
US9787140B2 (en) 2014-11-19 2017-10-10 Te Connectivity Corporation Wireless power transfer method and circuit
US9620986B2 (en) 2015-02-13 2017-04-11 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for wireless power transfer utilizing transmit coils driven by phase-shifted currents
US10122192B2 (en) * 2015-02-17 2018-11-06 Qualcomm Incorporated Sense coil geometries with improved sensitivity for metallic object detection in a predetermined space

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6631847B1 (en) * 1998-09-28 2003-10-14 Shinko Electric Industries Co., Ltd. IC card, antenna for IC card, and antenna frame therefor
US20020023964A1 (en) * 2000-08-31 2002-02-28 Shigeru Okamura Non-contact type IC card and method for manufacturing such card
CN103890875A (zh) * 2011-05-03 2014-06-25 菲尼克斯电气公司 用于利用包括平面的发送线圈的、耦合最小化的矩阵来无接触地传输能量的系统和方法
CN102957214A (zh) * 2011-08-18 2013-03-06 富达通科技股份有限公司 电子装置的无线充电线圈结构

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114783760A (zh) * 2022-05-30 2022-07-22 歌尔股份有限公司 无线充电线圈及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107223300B (zh) 2021-04-06
CN107223300A (zh) 2017-09-29
US10122192B2 (en) 2018-11-06
WO2016133630A1 (en) 2016-08-25
JP2018510599A (ja) 2018-04-12
EP3224654A1 (en) 2017-10-04
US20160241061A1 (en) 2016-08-18
WO2016133628A1 (en) 2016-08-25
EP3259623A1 (en) 2017-12-27
US20160238731A1 (en) 2016-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107251366A (zh) 用于无线功率传送应用中的平坦无线耦合轮廓的苜蓿叶和蝶形线圈结构
US10340078B2 (en) Coil topologies for inductive power transfer
US9376026B2 (en) System and method for inductance compensation in wireless power transfer
CN104641530B (zh) 无线电力传递系统线圈布置及操作方法
US9352661B2 (en) Induction power transfer system with coupling and reactance selection
CN105164771B (zh) 具有减小厚度的车辆充电垫
US9972434B2 (en) Magnetically permeable structures
CN106104968B (zh) 用于减小针对无线电感电力传送的极化线圈系统的发射的系统和方法
US9859755B2 (en) Device alignment and identification in inductive power transfer systems
CN105916725B (zh) 用于电动车辆感应线圈对准的系统和方法
US11353572B2 (en) Methods and apparatus utilizing multiple radars in object detection for wireless power transfer
CN105765678B (zh) 与无线电力传输有关的装置和方法
CN107258045A (zh) 用于无线功率传输应用的车辆垫中的部分电子装置集成的系统、方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190509

Address after: Massachusetts, USA

Applicant after: Witricity Corp.

Address before: American California

Applicant before: Qualcomm Inc.

TA01 Transfer of patent application right
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171013

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication