CN107615617B - 用于确定位置的方法和装置以及用于制作该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的装置。该装置包括第一铁氧体块，第一铁氧体块具有相应部分，相应部分被配置为设置成与由第一间隙分开的相邻的第二和第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触，并且与由第二间隙分开的相邻的第四和第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触。该装置进一步包括多个检测回路，多个检测回路围绕第一铁氧体块缠绕，使得当第一铁氧体块的相应部分与第二、第三、第四或第五铁氧体块物理接触时，多个检测回路中没有检测回路与第二、第三、第四或第五铁氧体块物理接触。多个检测回路中的每个检测回路在彼此相互垂直的平面中围绕第一铁氧体块缠绕。

Description

用于确定位置的方法和装置以及用于制作该装置的方法
技术领域
本申请一般地涉及无线充电功率传送应用，并且更具体地涉及定位天线在无线电感性充电功率应用中的集成。
背景技术
无线电感性充电功率应用中的效率至少部分地取决于在无线功率发射器与无线功率接收器之间至少实现最小对准阈值。用于辅助这种对准的一种方法是使用磁矢量化，其中基于感测由无线功率发射器或无线功率接收器生成的磁场的一个或多个属性来确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的距离和/或方向。然而，这种磁矢量化方法的灵敏度可能至少部分地取决于紧邻无线功率发射器的铁氧体所设置的定位传感器、线圈或天线。因此，如本文所描述的定位天线在无线电感性充电功率应用中的集成是合意的。
发明内容
根据一些实施方式，提供了一种用于确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的装置。该装置包括第一铁氧体块，第一铁氧体块具有相应部分，相应部分被配置为设置成与由第一间隙分开的相邻的第二和第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触，并且与由第二间隙分开的相邻的第四和第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触。该装置包括多个检测回路，多个检测回路围绕第一铁氧体块缠绕，使得当第一铁氧体块的相应部分与第二、第三、第四或第五铁氧体块物理接触时，多个检测回路中没有检测回路与第二、第三、第四或第五铁氧体块物理接触。
在一些其他实施方式中，提供了一种用于确定无线充电功率发射器与无线充电功率接收器之间的相对位置的方法。该方法包括：利用围绕第一铁氧体块缠绕的多个检测回路中的每个检测回路，感测在与多个检测回路被卷绕在其中的平面正交的相应方向上流动的第一铁氧体块中的磁通的量。该方法包括：至少部分地基于感测到的磁通的量来确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置。第一铁氧体块包括相应部分，相应部分被配置为设置成与由第一间隙分开的相邻的第二和第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触，并且与由第二间隙分开的相邻的第四和第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触。多个检测回路围绕第一铁氧体块缠绕，使得当第一铁氧体块的相应部分与第二、第三、第四或第五铁氧体块物理接触时，多个检测回路中没有检测回路与第二、第三、第四或第五铁氧体块物理接触。
在更为其他的实施方式中，提供了一种制作用于确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的装置的方法。该方法包括：围绕第一铁氧体块缠绕多个检测回路中的每个检测回路。该方法包括：设置第一铁氧体块，使得第一铁氧体块的相应部分与由第一间隙分开的相邻的第二和第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触，并且与由第二间隙分开的相邻的第四和第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触。多个检测回路围绕第一铁氧体块缠绕，使得多个检测回路中的没有检测回路与第二、第三、第四或第五铁氧体块物理接触。
在更为其他的实施方式中，提供了一种用于确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的装置。该装置包括用于引导磁通量的第一部件，第一部件具有相应部分，相应部分被配置为设置成与由第一间隙分开的相邻的用于引导磁通量的第二部件和第三部件中的每个部件物理接触，并且与由第二间隙分开的相邻的用于引导磁通量的第四部件和第五部件中的每个部件物理接触。该装置进一步包括多个用于检测磁通量的部件，该多个部件围绕用于引导磁通量的第一部件缠绕，使得当用于引导磁通量的第一部件的相应部分与用于引导磁通量第二、第三、第四或第五部件物理接触时，用于检测磁通量的多个部件中没有部件与用于引导磁通量的第二、第三、第四或第五部件物理接触。
附图说明
图1是根据一些实施方式的无线功率传送系统的功能框图。
图2是根据一些其他实施方式的无线功率传送系统的功能框图。
图3是根据一些实施方式的包括发射或接收耦合器的图2的发射电路系统或接收电路系统的一部分的示意图。
图4是根据一些实施方式的与关于图1-3中的任何图所讨论的相类似的无线功率传送系统的多个铁氧体块的等距图示。
图5是根据一些实施方式的图4的多个铁氧体块的分解等距图示，其进一步包括与关于图1-3中的任何图所讨论的相类似的无线功率传送线圈。
图6是图5的塌缩等距图示。
图7是根据一些实施方式的图5的多个铁氧体块和无线功率传输线圈的分解等距图示，其进一步包括3维检测回路。
图8是图7的塌缩等距图示。
图9是根据一些实施方式的用于与关于图1-3所讨论的相类似的无线功率传送系统的多个二等分的铁氧体块的等距图示。
图10是根据一些实施方式的图9的多个二等分的铁氧体块的分解等距图示，其包括与关于图1-3中的任何图所讨论的相类似的无线功率传输线圈。
图11是根据一些实施方式的图10的多个二等分的铁氧体块和无线功率传输线圈的分解等距图示，其进一步包括3维检测回路。
图12是图11的塌缩等距图示。
图13是根据一些实施方式的在X方向上通过图11的二等分的铁氧体块被引导的磁通量的等距图示，其由图11的3维检测回路之一可检测。
图14是根据一些实施方式的在Y方向上通过图11的二等分的铁氧体块被引导的磁通量的等距图示，其由图11的3维检测回路之一可检测。
图15A是根据一些实施方式的在Z方向上通过图11的二等分的铁氧体块被引导的磁通量的等距图示，其由图11的3维检测回路之一可检测。
图15B是根据一些实施方式的在Z方向上传递通过图11的二等分的铁氧体块的磁通量的另一等距图示，其由图11的3维检测回路之一可检测。
图16是流程图，其描绘了根据一些实施方式的用于确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的方法。
图17是流程图，其描绘了根据一些实施方式的用于制作确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的方法。
图18是图示了根据一些实施方式的车辆垫与停车位中的基座垫的对准的示图。
具体实施方式
在以下详细描述中，对形成本公开的一部分的附图进行参考。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式不意味着限制。可以利用其他实施方式并且可以进行其他改变，而不脱离这里提出的主题的精神或范围。将容易理解，如本文一般地描述并且在附图中图示的本公开的各方面可以按照各种各样的不同配置而被布置、替换、组合和设计，所有这些都明确地被考虑到并且形成本公开的一部分。
无线功率传送可以是指将与电场、磁场、电磁场或其他形式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，磁场或电磁场)的功率可以通过“接收耦合器”接收、捕获或耦合以实现功率传送。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的并且不意图限制本公开。将理解，如果具体数目的权利要求要素被意图，则这种意图将在权利要求中明确记载，并且在没有这种记载的情况下，不存在这样的意图。例如，如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列出的项目中的一个或多个项目的任何和所有组合。将进一步理解，术语“包括”、“包括有”、“包含”和“包含有”，当在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或它们的组合的存在或添加。诸如“……中的至少一项”之类的表达，当在元素列表之前时，修饰整个元素列表并且不修饰列表的个体元素。
图1是根据一些实施方式的无线功率传送系统100的功能框图。输入功率102可以从功率源(未示出)提供给发射器104，以经由发射耦合器114生成无线(例如，磁或电磁)场105用于执行能量传送。当接收器108位于由发射器104产生的无线场105中时，接收器108可以接收功率。无线场105对应于由发射器104输出的能量可以由接收器108捕获到的区域。接收器108可以耦合到无线场105并且生成输出功率110用于由耦合到输出功率110的设备(该图中未示出)存储或消耗。发射器104和接收器108两者被分开距离112。
在一个示例实施方式中，功率经由发射耦合器114所生成的时变磁场被电感性地传送。发射器104和接收器108可以进一步根据相互谐振关系被配置。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，即使在发射器104与接收器108之间的谐振未匹配时，能量也可以被传送，尽管效率可能降低。例如，当谐振未匹配时，效率可能是较小的。能量的传送通过以下而发生：将能量从发射耦合器114的无线场105耦合到驻留在无线场105附近的接收耦合器118，而不是将能量从发射耦合器114传播到自由空间中。谐振电感性耦合技术因此可以允许在各种距离上以及利用各种电感性耦合器配置的改进的效率和功率传送。
在一些实施方式中，无线场105对应于发射器104的“近场”。近场可以对应于如下的区域，在该区域中存在由发射耦合器114中的电流和电荷产生的强反应场，其最少地将功率辐射远离发射耦合器114。近场可以对应于发射耦合器114的大约一个波长(或其分数)内的区域。有效率的能量传送可以通过以下发生：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多数能量传播到远场。当位于无线场105内时，发射耦合器114与接收耦合器118之间可以形成“耦合模式”。
图2是根据一些其他实施方式的无线功率传送系统200的功能框图。系统200可以是具有与图1的系统100相类似的操作和功能的无线功率传送系统。然而，与图1相比，系统200提供了关于无线功率传送系统200的组件的附加细节。系统200包括发射器204和接收器208。发射器204包括发射电路系统206，发射电路系统206包括振荡器222、驱动器电路224、以及滤波器和匹配电路226。振荡器222可以被配置为生成在期望频率处的信号，期望频率可以响应于频率控制信号223被调整。振荡器222将振荡器信号提供给驱动器电路224。驱动器电路224可以被配置为基于输入电压信号(VD)225在发射耦合器214的谐振频率处驱动发射耦合器214。
滤波器和匹配电路226滤除谐波或其他不想要的频率，并且将发射电路系统206的阻抗匹配到发射耦合器214。作为驱动发射耦合器214的结果，发射耦合器214生成无线场205以在足以对电池236充电的电平处无线地输出功率。
接收器208包括接收电路系统210，接收电路系统210包括匹配电路232和整流器电路234。匹配电路232可以将接收电路系统210的阻抗匹配到接收耦合器218的阻抗。整流器电路234可以从交流(AC)功率输入生成直流(DC)功率输出以对电池236充电。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)上进行通信。接收器208和发射器204可以替换地使用无线场205的特性经由带内信令进行通信。在一些实施方式中，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接收的功率的量是否适合于对电池236充电。
图3是根据一些实施方式的图2的发射电路系统206或接收电路系统210的一部分的示意图。如图3中所图示的，发射或接收电路系统350可以包括耦合器352。耦合器352也可以被称为或被配置作为“导体回路”、线圈、电感器、或“磁”耦合器。术语“耦合器”一般是指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。
回路或磁耦合器的谐振频率基于回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创建的电感，而电容可以经由电容器(或耦合器352的自电容)被添加，以创建在期望谐振频率处的、或在固定频率集合处的或由特定操作标准规定的谐振结构。作为非限制性示例，电容器354和电容器356可以被添加到发射或接收电路系统350，以创建被配置为在谐振频率处谐振的谐振电路。对于使用展现出较大电感的大直径耦合器的较大尺寸的耦合器，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大，耦合效率可能增大。如果发射耦合器和接收耦合器两者的尺寸都增大，这大体上是真实的。对于发射耦合器，在与耦合器352的谐振频率基本上相对应的频率处振荡的信号358可以是向耦合器352的输入。对于接收耦合器，信号358可以被输出以对负载供电或充电。
图4是根据一些实施方式的与关于图1-3中的任何图所讨论的相类似的无线功率传送系统的多个铁氧体块402、404、406的等距图示400。如图4中示出的，无线功率传送系统(例如，无线功率接收器或无线功率发射器)可以包括第一铁氧体块402、第二铁氧体块406、以及第三铁氧体块404，围绕第一铁氧体块402或在其上可以卷绕第一线圈(参见图5)，围绕第二铁氧体块406或在其上可以卷绕第二线圈(参见图5)，围绕第三氧体块404或在其上检测回路可以被卷绕在3个相互垂直的方向中的每个方向上(例如，X方向、Y方向和Z方向，参见图7和图8)，用于经由磁矢量化(例如，感测不同取向中的磁场以确定接收器与发射器之间的定位矢量)来检测无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置和/或方向。第三铁氧体块404可以被设置在第一铁氧体块402和第二铁氧体块406中的每个铁氧体块的至少一部分之上并且与之物理接触。以这种方式，由第一铁氧体块402、第二铁氧体块406和第三铁氧体块404中的每个铁氧体块指引的磁通量可以通过第一铁氧体块402、第三铁氧体块404和第二铁氧体块406中的每个铁氧体块而流过物理上不间断的路径。
图5是根据一些实施方式的图4的多个铁氧体块402、404、406的分解等距图示500，其进一步包括与关于图1-3中的任何图所讨论的相类似的无线功率传输线圈508、510。图5为了易于形象化而示出了在第一铁氧体块402和第二铁氧体块406之上一定距离设置的第三铁氧体块404。第一线圈508可以围绕第一铁氧体块402缠绕。第一线圈508可以是混合螺线管双D配置的一部分，其特征在于第一线圈508的多个绕组关于第一铁氧体块402的顶表面和底表面歪斜地(例如，有角度地)卷绕。第二线圈510可以类似地围绕第二铁氧体块406缠绕。第二线圈510可以是如上文关于第一线圈508和第一铁氧体块402描述的混合螺线管双D配置的另一部分。
图6是图5的塌缩等距图示600。如图6中示出的，第一线圈508以混合螺线管双D配置围绕第一铁氧体块402卷绕，并且第二线圈510以相同配置围绕第二铁氧体块406卷绕。第三铁氧体块404被示出为，如先前关于图4所描述的，被设置在第一铁氧体块402和第二铁氧体块406中的每个铁氧体块的至少一部分之上并且与之物理接触。
图7是根据一些实施方式的图5的多个铁氧体块402、404、406和无线功率传输线圈508、510的分解等距图示700，其进一步包括3维检测回路702、704、706。图7为了易于形象化而示出了在第一铁氧体块402和第二铁氧体块406之上一定距离设置的第三铁氧体块404。第一检测回路702沿着Y轴(并且也垂直Z轴)围绕第三铁氧体块404卷绕，使得第一检测回路702(在包括Y轴和Z轴的平面中)的截面围住沿着相互垂直的X轴穿过第三铁氧体块404的磁通量。第二检测回路704沿着X轴(并且也垂直Z轴)围绕第三铁氧体块404卷绕，使得第二检测回路704(在包括X轴和Z轴的平面中)的截面围住沿着相互垂直的Y轴穿过第三铁氧体块404的磁通量。第三检测回路706围绕第三铁氧体块404的边缘(例如，沿着X轴和Y轴两者)卷绕，使得第三检测回路706的截面围住沿着相互垂直的Z轴穿过第三铁氧体块404的磁通量。因此，检测回路702、704和706中的每个检测回路可以被配置为感测在与相应检测回路被卷绕在其中的平面正交的相应方向上流动的磁通的量。尽管示出和描述了三个检测回路702、704、706，但是本申请进一步考虑到利用这三个检测回路702、704、706中的任何两个检测回路的配置。磁通量的这些X分量、Y分量和Z分量将关于图9-15中示出的其他实施方式更详细地被描述。在一些实施方式中，第一检测回路702、第二检测回路704和第三检测回路706中的每个检测回路可以是由柔性印刷电路(FPC)或带状电缆形成的螺线管。
图8是图7的塌缩等距图示800，其中第三铁氧体块404被示出为与第一铁氧体块402和第二铁氧体块406中的每个铁氧体块的至少一部分接触。
使用如图4-8中的每个图所示出的分开的铁氧体块部分(例如，第一铁氧体块402、第二铁氧体块406和第三铁氧体块404)，而不是单个较大的铁氧体块，允许了混合螺线管双-D线圈结构(例如，第一铁氧体块402、第二铁氧体块406、第一线圈508和第二线圈510)和磁矢量化感测配置(例如，第三铁氧体块404、第一检测回路702、第二检测回路704和第三检测回路706)的分开制造。另外，由于穿过第一铁氧体块402和第二铁氧体块406中的每个铁氧体块的磁通量借助于第三铁氧体块404与第一铁氧体块402和第二铁氧体块406中的每个铁氧体块之间的物理接触而被提供了独有路径来流过第三铁氧体块404，所以可以使检测回路702、704、706较小，仅围绕较小的第三铁氧体块404被卷绕(与围绕较大的单个铁氧体块而跨越第一线圈508和第二线圈510被卷绕相反)。
然而，如图8中示出的，第二检测回路704将延伸到第三铁氧体块404的下侧，并且将在第三铁氧体块404与第一和第二铁氧体块402、406中的每个铁氧体块之间的物理接触的部分处基本上与第一铁氧体块402和第二铁氧体块406接触。即使检测回路704与第一和第二铁氧体块402、406电绝缘，这也可能对检测回路的灵敏度和性能具有不利影响。因此，本申请考虑到如下的实施方式，其中第一铁氧体块402和第二铁氧体块406被二等分为两部分，从而紧邻于检测回路(例如，紧接在上方或下方)提供了间隙。
图9是根据一些实施方式的用于与关于图1-3所讨论的相类似的无线功率传送系统的多个二等分的铁氧体块902a、902b、906a、906b的等距图示900。图9示出了与第三铁氧体块902b相邻设置的第二铁氧体块902a。间隙被限定而将第二铁氧体块902a与第三铁氧体块902b分开。图9另外示出了与第五铁氧体块906b相邻设置的第四铁氧体块906a。间隙被限定而将第四铁氧体块906a与第五铁氧体块906b分开。图9进一步示出了第一铁氧体块904，其设置在第二铁氧体块902a、第三铁氧体块902b、第四铁氧体块906a和第五铁氧体块906b中的每个铁氧体块的至少一部分之上并且与之物理接触。这些部分分别被示出为部分912、914、916和918。以这种方式，由第二至第五铁氧体块902a、902b、906a、906b中的每个铁氧体块指引的磁通量可以流过通过第一铁氧体块904的独有不间断路径。本申请还考虑到了如下的实施方式，其中第二和第三铁氧体块902a、902b是单个铁氧体块，具有针对单个铁氧体块的至少一部分而限定的槽缝或凹口，如图9中的虚线示出的，该部分否则将与第二检测回路1104(参见图11和图12)物理接触。这些实施方式将类似地包括用于第四和第五铁氧体块906a、906b的单个铁氧体块，其包括如先前关于第二和第三铁氧体块902a、902b所描述的类似的槽缝或凹口。在更其他的实施方式中，第一铁氧体块904不与第二至第四铁氧体块902a、902b、906a、906b中的一个或多个铁氧体块接触。然而，与第一铁氧体块904与第二至第四铁氧体块902a、902b、906a、906b直接物理接触的实施方式相比，这种实施方式将以基本上更低的效率和灵敏度操作。这样的实施方式可以等同地适用于针对图10-15的以下描述。
在一些实施方式中，第一铁氧体块904也可以被称为或包括用于引导磁通量的第一部件的至少一部分。类似地，第二、第三、第四和第五铁氧体块902a、902b、906a、906b中的每个铁氧体块也可以分别被称为或包括用于引导磁通量的第二、第三、第四和第五部件的至少一部分。
图10是根据一些实施方式的图9的多个二等分的铁氧体块902a、902b、906a、906b的分解等距图示1000，其包括与关于图1-3中的任何图所讨论的相类似的无线功率传输线圈。图9为了易于形象化而示出了在第一至第四铁氧体块902a、902b、906a、906b之上一定距离设置的第一铁氧体块904。第一线圈1008可以围绕第二和第三铁氧体块902a、902b缠绕。第一线圈1008可以是如先前关于图5所描述的混合螺线管双D配置的一部分。类似地，第二线圈1010可以围绕第四和第五铁氧体块906a、906b缠绕。第二线圈1010可以是上文关于第一线圈1008以及第二和第三铁氧体块902a、902b所描述的混合螺线管双D配置的另一部分。在一些实施方式中，第一线圈1008也可以被称为或包括用于无线传送功率的第一部件的至少一部分。类似地，第二线圈1010也可以被称为或包括用于无线传送功率的第二部件的至少一部分。
图11是根据一些实施方式的图10的多个二等分的铁氧体块902a、902b、906a、906b和无线功率传输线圈1008、1010的分解等距图示1100，其进一步包括3维检测回路1102、1104、1106。第一检测回路1102沿着Y轴(并且也垂直Z轴)围绕第一铁氧体块904卷绕，使得第一检测回路1102(在包括Y轴和Z轴的平面中)的截面围住沿着相互垂直的X轴穿过第一铁氧体块904的磁通量。第二检测回路1104沿着X轴(并且也垂直Z轴)围绕第一铁氧体块904卷绕，使得第二检测回路1104(在包括X轴和Z轴的平面中)的截面围住沿着相互垂直的Y轴穿过第一铁氧体块904的磁通量。第三检测回路1106围绕第一铁氧体块904的边缘卷绕(例如，沿着X轴和Y轴两者)，使得第五检测回路1106(在包括X轴和Y轴的平面中)的截面围住沿着相互垂直的Z轴穿过第一铁氧体块904的磁通量。磁通量的这些X分量、Y分量和Z分量将关于图13-15更详细地被描述。在一些实施方式中，第一检测回路1102、第二检测回路1104和第三检测回路1106中的每个检测回路可以是由柔性印刷电路(FPC)或带状电缆形成的螺线管。
在一些实施方式中，第一，第二和第三检测回路1102、1104、1106也可以分别称为或包括用于检测磁通量的第一，第二和第三部件的至少一部分。
图12是图11的塌缩等距图示1200，其中第一铁氧体块904被示出为与第一至第四铁氧体块902a、902b、906a、906b中的每个铁氧体块的至少一部分接触。尽管图11中示出了三个检测回路1102、1104、1106，但是可以实施任何数目的检测回路(例如，检测回路1102、1104、1106中的任何两个)。
随后是磁矢量化可以被用于确定无线功率传送系统的无线功率发射器与无线功率接收器之间的距离和/或方向的操作原理的简要解释。无线功率发射器或无线功率接收器内的至少一个线圈可以通过利用交变电流驱动相应的(多个)线圈来生成磁场。这一磁场可以是与被用于无线功率传送的磁场不同的磁场。这一磁场将在任意建立的、相互垂直的X-、Y-和Z-方向或轴中的每个方向或轴上具有分量。对于磁矢量化检测回路被设置在未正生成定位磁场的无线功率发射器或无线功率接收器之中或其附近的实施方式，该磁场的X分量、Y分量和Z分量可以由相应地取向的检测回路检测到，因为该磁场延伸至并且被引导通过检测回路所缠绕的铁氧体块，这借助于铁氧体块提供用于磁场的低磁阻路径。通过测量这一磁场的X分量、Y分量和Z分量中的每个分量关于彼此、和/或关于用于每个分量的相应的已知参考值的相对强度、或相对强度的改变，从检测回路到生成该磁场的线圈的方向和距离可以被计算或确定。
对于磁矢量化检测回路被设置在正生成定位磁场的无线功率发射器或无线功率接收器之一中或其附近的实施方式，该磁场的X分量、Y分量和Z分量可以由相应地取向的检测回路检测到，因为该磁场延伸至并且被引导通过检测回路所缠绕的铁氧体块，这借助于铁氧体块提供用于磁场的低磁阻路径。未正生成该磁场但是位于所生成的磁场内的无线功率发射器或无线功率接收器可以更改该磁场的形状和强度(并且因此可以更改该磁场的X分量、Y分量和Z分量中的每个分量的相对强度)，这借助于它的线圈和/或铁氧体块与空气或当前物理环境相比提供了用于磁通量的一部分流过的低磁阻路径。
通过测量这一磁场的X分量、Y分量和Z分量中的每个分量关于彼此、和/或关于用于每个分量的相应的已知参考值的相对强度、或相对强度的改变，从检测回路到未生成该磁场的线圈或相关联的铁氧体块的方向和距离可以被计算或确定。
在一些非限制性实施方式中，定位磁场(例如，磁场信标)可以由进入停车场或靠近停车位以对车辆充电的车辆生成。这降低了当存在多个这种车辆时可能经历的干扰和共存问题的可能性。在这样的实施方式中，与多个检测回路相关联的任何前置放大器电路系统可以被设置在基座垫(例如，无线功率发射器)内，这可以提供与车辆垫(例如，无线电源接收器)内的位置相比增加的封装灵活性。在这样的实施方式中，在车辆内(例如，与无线功率接收器一起)可以利用一个或多个继电器(未示出)，以使多个检测回路与车辆垫内的接收线圈磁性地解耦合。此外，在这样的实施方式中，磁矢量化系统可以经由用户界面将车辆垫关于基座垫的X和Y定位信息提供给车辆的驾驶员。在一些其他实施方式中，磁矢量化系统可以经由用户界面将车辆垫关于基座垫的角度和距离定位信息提供给车辆的驾驶员。在一些实施方式中，这一定位信息可以周期性地(例如，每5秒)被更新，并且可以创设用于车辆与特定充电站之间的无线通信配对的某种机制。
关于图13来更详细地描述上文所描述的磁场的X分量、Y分量和Z分量中的每个分量通过与这些检测回路相关联的铁氧体块的流动。
图13是根据一些实施方式的在X方向上穿过图11的二等分的铁氧体块902a、902b、906a、906b的磁通量1302的等距图示1300，其由图11的3维检测回路之一1102可检测。如图13中示出的，第二铁氧体块902a与第一铁氧体块904的部分912物理接触，第三铁氧体块902b与第一铁氧体块904的部分912物理接触，第四铁氧体块906a与第一铁氧体块904的部分916物理接触，并且第五铁氧体块906b与第一铁氧体块904的部分918物理接触。这允许流过第一至第五铁氧体块902a、902b、906a、906b、904中的每个铁氧体块的磁通量1302(例如，X分量)被第一检测回路1102围住并且因此被感测到。如所示出的，间隙被限定而将第二铁氧体块902a与第三铁氧体块902b分开，并且另一间隙被限定而将第四铁氧体块906a与第五铁氧体块906b分开。
因此，在一些实施方式中，包括第一至第四铁氧体块902a、902b、906a、906b，以及第一和第二线圈1008、1010的任何组合的混合螺线管双D线圈布置可以被生产、制造、制作、或构造。分开地，第一至第三检测回路1102、1104、1106可以围绕第一铁氧体块904缠绕以形成检测组装件。检测组装件然后可以被放置在先前关于图12所描述的混合螺线管双D线圈布置之上，以确保第一至第四铁氧体块与第五铁氧体块之间的物理接触而不会引起与检测组装件的干扰，该干扰归因于第一至第三检测回路1102、1104、1106中的任何检测回路与第一至第四铁氧体块902a、902b、906a、906b中的任何铁氧体块之间的接触或紧邻。
图14是根据一些实施方式的在Y方向上穿过图11的二等分的铁氧体块902a、902b、906a、906b的磁通量1402的等距示图1400，其由图11的3维检测回路之一1104可检测。如图14中示出的，第二铁氧体块902a与第一铁氧体块904的部分912物理接触，第三铁氧体块902b与第一铁氧体块904的部分912物理接触，第四铁氧体块906a与第一铁氧体块904的部分916物理接触，并且第五铁氧体块906b与第一铁氧体块904的部分918物理接触。这允许流过第一至第五铁氧体块902a、902b、906a、906b、904中的每个铁氧体块的磁通量1402(例如，Y分量)被第二检测回路1104围住并且因此被感测到。如所示出的，间隙被限定而将第二铁氧体块902a与第三铁氧体块902b分开，并且另一间隙被限定而将第四铁氧体块906a与第五铁氧体块906b分开。这些间隙还为第二回路1104关于第一至第四铁氧体块902a、902b、906a、906b提供了空隙，使得第二检测回路1104不与第一至第四铁氧体块902a、902b、906a、906b中的任何铁氧体块物理接触。
图15A是根据一些实施方式的在Z方向上穿过图11的二等分的铁氧体块902a、902b、906a、906b的磁通量1502的等距图示1500，其由图11的3维检测回路之一1106可检测。如图15中示出的，第二铁氧体块902a与第一铁氧体块904的部分912物理接触，第三铁氧体块902b与第一铁氧体块904的部分912物理接触，第四铁氧体块906a与第一铁氧体块904的部分916物理接触，并且第五铁氧体块906b与第一铁氧体块904的部分918物理接触。这允许流过第一至第五铁氧体块902a、902b、906a、906b、904中的每个铁氧体块的磁通量1502(例如，Z分量)被第三检测回路1106围住并且因此被感测到。在图15A中，检测回路1106被示出为围绕铁氧体块904的每一侧部缠绕。如所示出的，间隙被限定而将第二铁氧体块902a与第三铁氧体块902b分开，并且另一间隙被限定而将第四铁氧体块906a与第五铁氧体块906b分开。
图15B是根据一些实施方式的在Z方向上穿过图11的二等分的铁氧体块902a、902b、906a、906b的磁通量1552的另一等距图示1550，其由图11的3维检测回路之一1106可检测。如图15中示出的，第二铁氧体块902a与第一铁氧体块904的部分912物理接触，第三铁氧体块902b与第一铁氧体块904的部分912物理接触，第四铁氧体块906a与第一铁氧体块904的部分916物理接触，并且第五铁氧体块906b与第一铁氧体块904的部分918物理接触。这允许流过第一至第五铁氧体块902a、902b、906a、906b、904中的每个铁氧体块的磁通量1502(例如，Z分量)被第三检测回路1106围住并且因此被感测到。与图15A中所示出的形成对照，图15B中的检测回路1106被示出为沿着铁氧体块904的顶表面的周边设置，而不是围绕铁氧体块904的每一侧部缠绕。如所示出的，间隙被限定而将第二铁氧体块902a与第三铁氧体块902b分开，并且另一间隙被限定而将第四铁氧体块906a与第五铁氧体块906b分开。
图16是流程图1600，其描绘了根据一些实施方式的用于确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的方法。本文至少参考图4-15来描述流程图1600。虽然本文参考特定顺序来描述流程图1600，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。
框1602包括：利用围绕第一铁氧体块缠绕的多个检测回路中的每个检测回路，感测在与多个检测回路被卷绕在其中的平面正交的相应方向上流动的第一铁氧体块中的磁通的量。例如，如先前至少关于图4-15所描述的，围绕第一铁氧体块904缠绕的多个检测回路1102、1104、1106中的每个检测回路可以被配置为感测在与多个检测回路被卷绕在其中的平面(例如，对于图3中感测磁通量的X分量1302的检测回路1102是Y-Z平面，对于图14中感测磁通量的Y分量1402的检测回路1104是X-Y平面，并且对于图15A和图15B中感测磁通量的Z分量1502检测回路1106是X-Z平面)正交(例如，垂直)的相应方向上流动的第一铁氧体块904中的磁通1302、1402、1502的量。
框1604包括：至少部分地基于感测到的磁通的量来确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置。例如，如先前至少关于图4-15B所描述的，处理器或控制器可以至少部分地基于感测到的磁通1302、1402、1502的量(或感测到的磁通1302、1402、1502的量的改变)来确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置。
图17是流程图1700，其描绘了根据一些实施方式的用于制作确定无线功率发射器与无线功率接收器之间位置的方法。本文至少参考图4-15B来描述流程图1700。虽然本文参考特定顺序来描述流程图1700，但是在各种实施方式中，本文中的框可以按不同顺序被执行或被省略，并且可以添加附加的框。
框1702包括：围绕第一铁氧体块缠绕多个检测回路中的每个检测回路。例如，如先前至少关于图4-15所描述的，多个检测回路1102、1014、1106中的每个检测回路围绕第一铁氧体块904被缠绕。
框1704包括：设置第一铁氧体块，以使得第一铁氧体块的相应部分与由第一间隙分开的相邻的第二和第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触，并且与由第二间隙分开的相邻的第四和第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触，其中多个检测回路围绕第一铁氧体块缠绕，使得多个检测回路中没有检测回路与第二、第三、第四或第五铁氧体块物理接触。例如，如先前至少关于图4-15B所描述的，第一铁氧体块904的相应部分912、914、916、918与由第一间隙分开的相邻的第二和第三铁氧体块902a、902b中的每个铁氧体块物理接触，并且与由第二间隙分开的相邻的第四和第五铁氧体块906a、906b中的每个铁氧体块物理接触。如至少关于图4-15B进一步描述的，多个检测回路1102、1104、1106围绕第一铁氧体块904缠绕，使得多个检测回路1102、1104、1106中没有检测回路与第二、第三、第四或第五铁氧体块902a、902b、906a、906b中的任何铁氧体块物理接触。
图18是图示了根据一些实施方式的车辆垫1820与停车位中的基座垫1824的对准的示图1800。图18示出了三个停车位，每个停车位配备有相应的功率供应单元1806、1808、1810，它们分别控制并提供去往相应的基座垫1822、1824、1826的功率。图18示出了停放在基座垫1826之上的停车位之一中的车辆1804，基座垫1826可以被配置为从功率供应单元1810接收功率。图18另外示出了包括车辆垫1820的另一车辆1802，车辆垫1820可以至少包括无线功率接收器和磁矢量化装置，磁矢量化装置包括如之前所描述的多个检测线圈。在连接和发现动作中，车辆1802与服务于空闲停车位的功率供应单元1806、1808之一之间的连接和发现协议可以发生。一旦发现已经发生并且进行了无线通信连接(例如，802.11n连接)，则车辆1802可以指示功率供应单元1808例如侦听由车辆垫1820发射的磁矢量化信标。
在定位动作中，车辆垫1820发射磁矢量化信标。基座垫1824可以接收信标，并且经由先前建立的无线通信连接来发射所确定的或所计算的基座垫1824与车辆垫1820之间的距离和角度。当车辆接近基座垫1824时，这一距离和角度信息由基座垫1824连续地或周期性地更新并发射到车辆垫1820。在替换方式中，充电站可以接收一个或多个信标，并且经由802.11n通信连接将原始现场测量数据发射到车辆。在这种替换性实施方式中，车辆1802可以基于这一原始现场测量数据来计算角度和距离。车辆1802的驾驶员可以经由车辆1802内的用户界面(未示出)访问这一信息。一旦已经实现对准或接近对准，车辆1802和基座垫1824(或功率供应单元1808)可以彼此无线地配对。
在充电动作中，充电信息可以经由无线通信连接(例如，802.11n连接)在车辆1802与基座垫1824或功率供应单元1808之间被通信。
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(多个)各种硬件和/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科技和技术中的任何技术来表示。例如，贯穿上文描述可能提到的数据、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、或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种说明性组件、块、模块、电路和步骤已经在上文一般地按照它们的功能被描述。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被实施，但是这种实施方式决定不应当被解释为引起从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、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。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的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还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、结合DSP核心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地被具体化在硬件中、由处理器执行的软件模块中，或者两者的组合中。如果实施在软件中，则功能可以被存储在有形的、非瞬态的计算机可读介质上或作为一个或多个指令或代码被传输。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。存储介质耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息并将信息写入存储介质。在替换方式中，存储介质可以与处理器形成整体。如本文所使用的盘和碟包括紧凑碟(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。上述的组合也应当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。
为了概述本公开的目的，本文已经描述了某些方面、优点和新颖特征。将理解，不一定所有这些优点都可以根据任何特定实施方式被实现。因此，一个或多个实施方式实现或优化了本文教导的一个优点或一组优点，而不一定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，并且本文所定义的一般原理可以应用于其他实施方式而不脱离本申请的精神或范围。因此，本申请不意图为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)

1.一种用于确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的装置，包括：
第一铁氧体块，所述第一铁氧体块具有相应部分，所述相应部分被配置为设置成与由第一间隙分开的相邻的第二铁氧体块和第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触并且与由第二间隙分开的相邻的第四铁氧体块和第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触；以及
多个检测回路，所述多个检测回路围绕所述第一铁氧体块缠绕，使得当所述第一铁氧体块的所述相应部分与所述第二铁氧体块、所述第三铁氧体块、所述第四铁氧体块或所述第五铁氧体块物理接触时，所述多个检测回路中没有检测回路与所述第二铁氧体块、所述第三铁氧体块、所述第四铁氧体块或所述第五铁氧体块物理接触。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个检测回路中的每个检测回路在相互垂直的平面中围绕所述第一铁氧体块缠绕。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个检测回路中的一个检测回路缠绕在所述第一铁氧体块的被配置为设置成与所述第二铁氧体块和所述第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触的相应部分之间。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个检测回路中的一个检测回路缠绕在所述第一铁氧体块的被配置为设置成与所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触的相应部分之间。
5.根据权利要求1所述的装置，其中流过所述第二铁氧体块、所述第三铁氧体块、所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块中的每个铁氧体块的磁通量经由所述第一铁氧体块的所述相应部分传输通过所述第一铁氧体块。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个检测回路中的每个检测回路被配置为感测与相应的检测回路被卷绕在其中的平面正交的相应方向上流动的磁通的量。
7.根据权利要求1所述的装置，其中第一无线功率传送线圈在相邻的所述第二铁氧体块和所述第三铁氧体块上或围绕相邻的所述第二铁氧体块和所述第三铁氧体块被缠绕。
8.根据权利要求1所述的装置，其中第二无线功率传送线圈在相邻的所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块上或围绕相邻的所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块被缠绕。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个检测回路中的一个检测回路沿着所述第一铁氧体块的顶表面的周边被设置。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个检测回路中的每个检测回路在不同取向的平面中围绕所述第一铁氧体块缠绕。
11.一种用于确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的方法，包括：
利用围绕第一铁氧体块缠绕的多个检测回路中的每个检测回路，感测在与所述多个检测回路被卷绕在其中的平面正交的相应方向上流动的所述第一铁氧体块中的磁通的量，以及
至少部分地基于感测到的磁通的量来确定所述无线功率发射器与所述无线功率接收器之间的所述位置，
其中所述第一铁氧体块包括相应部分，所述相应部分被配置为设置成与由第一间隙分开的相邻的第二铁氧体块和第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触并且与由第二间隙分开的相邻的第四铁氧体块和第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触；并且
其中所述多个检测回路围绕所述第一铁氧体块缠绕，使得当所述第一铁氧体块的所述相应部分与所述第二铁氧体块、所述第三铁氧体块、所述第四铁氧体块或所述第五铁氧体块物理接触时，所述多个检测回路中没有检测回路与所述第二铁氧体块、所述第三铁氧体块、所述第四铁氧体块或所述第五铁氧体块物理接触。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个检测回路中的每个检测回路在相互垂直的平面中围绕所述第一铁氧体块缠绕。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个检测回路中的一个检测回路缠绕在所述第一铁氧体块的被配置为设置成与所述第二铁氧体块和所述第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触的相应部分之间。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个检测回路中的一个检测回路缠绕在所述第一铁氧体块的被配置为设置成与所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触的相应部分之间。
15.根据权利要求11所述的方法，其中流过所述第二铁氧体块、所述第三铁氧体块、所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块中的每个铁氧体块的磁通量经由所述第一铁氧体块的所述相应部分传输通过所述第一铁氧体块。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：经由在相邻的所述第二铁氧体块和所述第三铁氧体块上或围绕相邻的所述第二铁氧体块和所述第三铁氧体块被缠绕的第一无线功率传送线圈来电感性地传送功率。
17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：经由在相邻的所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块上或围绕相邻的所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块被缠绕的第二无线功率传送线圈来电感性地传送功率。
18.一种制作用于确定无线功率发射器与无线功率接收器之间的位置的装置的方法，所述方法包括：
围绕第一铁氧体块缠绕多个检测回路中的每个检测回路；以及
设置所述第一铁氧体块，使得所述第一铁氧体块的相应部分与由第一间隙分开的相邻的第二铁氧体块和第三铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触，并且与由第二间隙分开的相邻的第四铁氧体块和第五铁氧体块中的每个铁氧体块物理接触，
其中所述多个检测回路围绕所述第一铁氧体块缠绕，使得所述多个检测回路中没有检测回路与所述第二铁氧体块、所述第三铁氧体块、所述第四铁氧体块或所述第五铁氧体块物理接触。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个检测回路中的每个检测回路在相互垂直的平面中围绕所述第一铁氧体块缠绕。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个检测回路中的一个检测回路缠绕在所述第一铁氧体块的被配置为设置成与所述第二铁氧体块和所述第三铁氧体块物理接触的相应部分之间。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个检测回路中的一个检测回路缠绕在所述第一铁氧体块的被配置为设置成与所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块物理接触的相应部分之间。
22.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：在相邻的所述第二铁氧体块和所述第三铁氧体块上或围绕相邻的所述第二铁氧体块和所述第三铁氧体块缠绕第一无线功率传送线圈。
23.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：在相邻的所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块上或围绕相邻的所述第四铁氧体块和所述第五铁氧体块缠绕第二无线功率传送线圈。
24.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个检测回路中的一个检测回路沿着所述第一铁氧体块的顶表面的周边卷绕。
25.一种用于确定无线功率发射器和无线功率接收器之间的位置的装置，包括：
用于引导磁通量的第一部件，所述第一部件具有相应部分，所述相应部分被配置为设置成与由第一间隙分开的相邻的用于引导磁通量的第二部件和第三部件中的每个部件物理接触，并且与由第二间隙分开的相邻的用于引导磁通量的第四部件和第五部件中的每个部件物理接触；以及
多个用于检测磁通量的部件，围绕用于引导磁通量的所述第一部件被缠绕，使得当用于引导磁通量的所述第一部件的相应部分与用于引导磁通量的所述第二部件、所述第三部件、所述第四部件或所述第五部件物理接触时，用于检测磁通量的所述多个部件中没有部件与用于引导磁通量的所述第二部件、所述第三部件、所述第四部件或所述第五部件物理接触。
26.根据权利要求25所述的装置，其中用于检测磁通量的所述多个部件中的每个部件在相互垂直的平面中围绕用于引导磁通量的所述第一部件缠绕。
27.根据权利要求25所述的装置，其中用于检测磁通量的所述多个部件中的一个部件缠绕在用于引导磁通量的所述第一部件的被配置为设置成与用于引导磁通量的所述第二部件和所述第三部件中的每个部件物理接触的相应部分之间。
28.根据权利要求25所述的装置，其中用于检测磁通量的所述多个部件中的一个部件缠绕在用于引导磁通量的所述第一部件的被配置为设置成与用于引导磁通量的所述第四部件和所述第五部件中的每个部件物理接触的相应部分之间。
29.根据权利要求25所述的装置，其中第一无线功率传送线圈在相邻的用于引导磁通量的所述第二部件和所述第三部件上或围绕相邻的用于引导磁通量的所述第二部件和所述第三部件被缠绕，并且第二无线功率传送线圈在相邻的用于引导磁通量的所述第四部件和所述第五部件上或围绕相邻的用于引导磁通量的所述第四部件和所述第五部件被缠绕。
30.根据权利要求25所述的装置，其中用于检测磁通量的所述多个部件中的一个部件沿着用于引导磁通量的所述第一部件的顶表面的周边设置。
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