CN108819788A - 一种包括交叉线圈的无线充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括交叉线圈的无线充电方法，包括：检测移动的无线可充电车辆的位置，该无人充电车辆行进通过无线充电系统的初级线圈，该无线充电系统对车辆中的次级线圈对车辆进行无线充电；其中初级线圈由多个交叉线圈结合单元彼此耦合，控制多个交叉线圈结单元，使得电流在给定初级线圈的位置的情况下对车辆进行最佳无线充电与检测到的车辆位置有关；和当发生切换时间时，控制多个交叉线圈结单元以产生第二磁通量角的方式改变通过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个的电流，以便最佳地无线充电当车辆横穿初级线圈时给定初级线圈相对于车辆更新位置的车辆，其中第一磁通角不同于第二磁通角。

Description

一种包括交叉线圈的无线充电方法

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，具体而言，涉及一种包括交叉线圈的无线充电方法。

背景技术

近来，涉及电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)的技术已经快速发展。EV和HEV至少部分地由电力供电，并且这些车辆经常从车外源收集和存储电力，或者换句话说，被充电。因此，已经探索了对EV和HEV进行充电的各种方法。特别是，用于无线充电或感应充电的技术已成为大量研究的主题。

与有线充电相反，无线充电通过限制部件的接触和暴露来改善充电部件的耐用性和寿命，通过隐藏潜在危险的电线和连接接口来增加安全性，并且通过允许实施充电站来增强多功能性以各种方式(例如，作为便携式充电垫，嵌入停车场或道路等)。为此目的，无线充电依靠电磁场在充电站(例如，无线充电组件)和电气设备(例如智能电话，膝上型电脑或电动车辆)之间传输能量，如在本情况中那样。能量通过无线充电组件和设备之间形成的电感耦合发送。通常，无线充电组件(即，初级线圈)中的感应线圈使用通常从电网提供的电来产生交变电磁场。线圈设计的参数包括半径，形状，匝数和匝间距，它们是为特定应用而设计的。然后，电气设备(即，次级线圈)中的感应线圈可以从所产生的电磁场接收电力并将其转换回电流以对其电池充电。结果，初级和次级感应线圈组合形成电变压器，由此能量可以通过电磁感应在两个线圈之间传递。

值得注意的是，初级线圈和次级线圈之间的有效无线功率传输取决于两个线圈之间的适当对准。当初级线圈从次级线圈横向偏移时发生未对准，导致功率传输效率的损失，因为次级线圈上的入射磁通量不是最佳角度。如在定位在地面上或嵌入地面的充电系统中，安装在车辆中的次级线圈将与初级线圈传递能量不对准。因此，电动车辆充电过程效率较低。虽然轻微的不对准会降低充电效率，导致无线充电需要比正常时间更长的时间，但更大的不对准会完全阻止无线充电。

发明内容

本发明提出了一种包括交叉线圈的无线充电方法，包括：

检测移动的无线可充电车辆的位置，该无人充电车辆行进通过无线充电系统的初级线圈，该无线充电系统可操作以经由安装在车辆中的次级线圈对车辆进行无线充电，

其中初级线圈包括基本上彼此平行的顶部线圈和底部线圈，顶部线圈和底部线圈经由多个交叉线圈结合单元彼此耦合，所述多个交叉线圈结合单元允许电流从其中一个通过。顶部线圈和底部线圈到顶部线圈和底部线圈中的另一个；

控制多个交叉线圈结单元，使得电流以产生第一磁通角的方式流过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个，以在给定初级线圈的位置的情况下对车辆进行最佳无线充电与检测到的车辆位置有关；和

当发生切换时间时，控制多个交叉线圈结单元以产生第二磁通量角的方式改变通过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个的电流，以便最佳地无线充电当车辆横穿初级线圈时给定初级线圈相对于车辆更新位置的车辆，

其中第一磁通角不同于第二磁通角。

所述的方法，所述切换时间是通过改变由所述初级线圈产生的磁通量的角度来改善所述初级线圈和所述次级线圈之间的无线功率传输效率的时间。

所述的方法，还包括：根据车辆的速度和检测到的车辆位置计算切换时间。

所述的方法，还包括：

根据车辆的速度计算切换间隔，

其中，一旦在激活无线充电之后经过了切换间隔，就发生切换时间。

所述的方法，当所述车辆横穿所述初级线圈时：

当次级线圈处于第一位置时产生第一磁通角，并且

当次级线圈处于沿车辆移动方向前进第一位置的第二位置时，产生第二磁通角。

所述的方法，还包括：

当发生另一个切换时间时，控制多个交叉线圈结单元以产生第三磁通角的方式改变通过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个的电流，以便最佳地无线充电当车辆横穿初级线圈时，给定初级线圈相对于车辆另一更新位置的车辆，

其中第三磁通角不同于第一和第二磁通角。

所述的方法，还包括：

根据车辆的速度计算切换间隔，

其中，一旦在切换时间发生之后切换间隔已经过去，则发生另一切换时间。

所述的方法，当所述车辆横穿所述初级线圈时：

当次级线圈处于第一位置时产生第一磁通角，

当次级线圈处于沿车辆移动方向前进第一位置的第二位置时产生第二磁通角，并且

当次级线圈处于第三位置时产生第三磁通角，该第三位置在车辆的移动方向上向前的第一和第二位置。

所述的方法，当所述车辆横穿所述初级线圈时：

当次级线圈定位到初级线圈的第一侧时产生第一磁通角，

当次级线圈直接位于初级线圈上方时，产生第二磁通角，并且

当次级线圈定位到与第一侧相对的初级线圈的第二侧时，产生第三磁通角；检测车辆的位置包括：

从车辆接收GPS信息；和

基于所接收的GPS信息估计车辆的位置。

所述的方法，所述初级线圈是在动态无线充电系统中顺序布置的多个初级线圈中的一个；还包括：

监测多个初级线圈中的第一初级线圈；

当车辆横穿第一初级线圈时检测车辆的位置；和

基于当车辆横穿第一初级线圈时检测到的车辆的位置，激活第一初级线圈之后的多个初级线圈中的第二初级线圈。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明的包括交叉线圈的无线充电方法的示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

实施例一：

如图1所示，为本发明提出了一种包括交叉线圈的无线充电方法的示意图，包括：

检测移动的无线可充电车辆的位置，该无人充电车辆行进通过无线充电系统的初级线圈，该无线充电系统可操作以经由安装在车辆中的次级线圈对车辆进行无线充电，

其中初级线圈包括基本上彼此平行的顶部线圈和底部线圈，顶部线圈和底部线圈经由多个交叉线圈结合单元彼此耦合，所述多个交叉线圈结合单元允许电流从其中一个通过。顶部线圈和底部线圈到顶部线圈和底部线圈中的另一个；

控制多个交叉线圈结单元，使得电流以产生第一磁通角的方式流过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个，以在给定初级线圈的位置的情况下对车辆进行最佳无线充电与检测到的车辆位置有关；和

当发生切换时间时，控制多个交叉线圈结单元以产生第二磁通量角的方式改变通过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个的电流，以便最佳地无线充电当车辆横穿初级线圈时给定初级线圈相对于车辆更新位置的车辆，

其中第一磁通角不同于第二磁通角。

所述的方法，所述切换时间是通过改变由所述初级线圈产生的磁通量的角度来改善所述初级线圈和所述次级线圈之间的无线功率传输效率的时间。

所述的方法，还包括：根据车辆的速度和检测到的车辆位置计算切换时间。

所述的方法，还包括：

根据车辆的速度计算切换间隔，

其中，一旦在激活无线充电之后经过了切换间隔，就发生切换时间。

所述的方法，当所述车辆横穿所述初级线圈时：

当次级线圈处于第一位置时产生第一磁通角，并且

当次级线圈处于沿车辆移动方向前进第一位置的第二位置时，产生第二磁通角。

所述的方法，还包括：

当发生另一个切换时间时，控制多个交叉线圈结单元以产生第三磁通角的方式改变通过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个的电流，以便最佳地无线充电当车辆横穿初级线圈时，给定初级线圈相对于车辆另一更新位置的车辆，

其中第三磁通角不同于第一和第二磁通角。

所述的方法，还包括：

根据车辆的速度计算切换间隔，

其中，一旦在切换时间发生之后切换间隔已经过去，则发生另一切换时间。

所述的方法，当所述车辆横穿所述初级线圈时：

当次级线圈处于第一位置时产生第一磁通角，

当次级线圈处于沿车辆移动方向前进第一位置的第二位置时产生第二磁通角，并且

当次级线圈处于第三位置时产生第三磁通角，该第三位置在车辆的移动方向上向前的第一和第二位置。

所述的方法，当所述车辆横穿所述初级线圈时：

当次级线圈定位到初级线圈的第一侧时产生第一磁通角，

当次级线圈直接位于初级线圈上方时，产生第二磁通角，并且

当次级线圈定位到与第一侧相对的初级线圈的第二侧时，产生第三磁通角；检测车辆的位置包括：

从车辆接收GPS信息；和

基于所接收的GPS信息估计车辆的位置。

所述的方法，所述初级线圈是在动态无线充电系统中顺序布置的多个初级线圈中的一个；还包括：

监测多个初级线圈中的第一初级线圈；

当车辆横穿第一初级线圈时检测车辆的位置；和

基于当车辆横穿第一初级线圈时检测到的车辆的位置，激活第一初级线圈之后的多个初级线圈中的第二初级线圈。

所述的方法，其中，当所述车辆横穿所述第一初级线圈时检测所述车辆的位置包括：

激活第一初级线圈的低功率模式；

当车辆横穿第一初级线圈时，监测第一初级线圈中的电压或电流水平；和

当所监测的初级线圈中的电压或电流水平指示第一初级线圈和次级线圈之间的最大耦合状态时，确定车辆直接位于第一初级线圈上方。

所述的方法，还包括：

根据车辆的速度和在第一初级线圈和次级线圈之间发生最大耦合状态时确定的车辆位置，估计车辆到达第二初级线圈的时间；和

在估计的时间激活第二初级线圈作为车辆。

所述的方法，其中，当所述车辆定位成使得所述次级线圈与所述初级线圈未对准时，所述第一或第二磁通角用于最佳地无线充电所述车辆是与垂直轴延伸的角度偏移。从初级线圈向上。

所述的方法，其中每个交叉线圈结单元的一端连接到顶部线圈，并且每个交叉线圈结单元的另一端连接到底部线圈。

所述的方法，其中所述多个交叉线圈结单元沿着横穿所述顶部线圈和所述底部线圈的直径的一条线设置。

所述的方法，其中所述多个交叉线圈结单元沿着穿过所述顶部线圈和所述底部线圈的直径的多条线设置。

所述的方法，其中每行交叉线圈结单元与相邻的交叉线圈结单元线成角度地偏移45度。

实施例二：

一种无线充电系统，包括：

初级线圈，可操作以对在初级线圈上行进的移动的，无线可充电的车辆进行无线充电，

其中初级线圈通过安装在车辆中的次级线圈对车辆充电，初级线圈包括基本上彼此平行的顶部线圈和底部线圈，顶部线圈和底部线圈经由多个彼此耦合。交叉线圈连接单元，允许电流从顶部线圈和底部线圈之一传递到顶部线圈和底部线圈中的另一个；和

无线充电控制器，用于：

检测在初级线圈上行驶的车辆的位置，

控制多个交叉线圈结单元，使得电流以产生第一磁通角的方式流过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个，以在给定初级线圈的位置的情况下对车辆进行最佳无线充电关于检测到的车辆位置，和

当切换时间发生时，控制多个交叉线圈结单元以产生第二磁通角的方式改变通过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个的电流，以便最佳地无线充电。当车辆横穿初级线圈时给定初级线圈相对于车辆更新位置的车辆，其中第一磁通角不同于第二磁通角。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统或设备等均是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种阶段。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合。可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术的发展许多元素仅是示例而不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

此外，尽管每个操作可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。另外，可以重新排列操作的顺序。一个过程可能有其他步骤。此外，可以通过硬件、软件、固件、中间件、代码、硬件描述语言或其任何组合来实现方法的示例。当在软件、固件、中间件或代码中实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质的非暂时性计算机可读介质中，并通过处理器执行所描述的任务。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，所述权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种包括交叉线圈的无线充电方法，其特征在于，包括：

检测移动的无线可充电车辆的位置，该充电车辆行进通过无线充电系统的初级线圈，该无线充电系统可操作以经由安装在车辆中的次级线圈对车辆进行无线充电，

其中初级线圈包括基本上彼此平行的顶部线圈和底部线圈，顶部线圈和底部线圈经由多个交叉线圈结合单元彼此耦合，所述多个交叉线圈结合单元允许电流从其中一个通过顶部线圈和底部线圈到顶部线圈和底部线圈中的另一个；

控制多个交叉线圈结单元，使得电流以产生第一磁通角的方式流过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个，以在给定初级线圈的位置的情况下对车辆进行最佳无线充电与检测到的车辆位置有关；和

当发生切换时间时，控制多个交叉线圈结单元以产生第二磁通量角的方式改变通过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个的电流，以便最佳地无线充电当车辆横穿初级线圈时给定初级线圈相对于车辆更新位置的车辆，其中第一磁通角不同于第二磁通角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换时间是通过改变由所述初级线圈产生的磁通量的角度来改善所述初级线圈和所述次级线圈之间的无线功率传输效率的时间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据车辆的速度和检测到的车辆位置计算切换时间。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据车辆的速度计算切换间隔，

其中，一旦在激活无线充电之后经过了切换间隔，就发生切换时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述车辆横穿所述初级线圈时：

当次级线圈处于第一位置时产生第一磁通角，并且

当次级线圈处于沿车辆移动方向前进第一位置的第二位置时，产生第二磁通角。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当发生另一个切换时间时，控制多个交叉线圈结单元以产生第三磁通角的方式改变通过顶部线圈和底部线圈中的一个或两个的电流，以便最佳地无线充电当车辆横穿初级线圈时，给定初级线圈相对于车辆另一更新位置的车辆，

其中第三磁通角不同于第一和第二磁通角。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

根据车辆的速度计算切换间隔，

其中，一旦在切换时间发生之后切换间隔已经过去，则发生另一切换时间。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述车辆横穿所述初级线圈时：

当次级线圈处于第一位置时产生第一磁通角，

当次级线圈处于沿车辆移动方向前进第一位置的第二位置时产生第二磁通角，并且

当次级线圈处于第三位置时产生第三磁通角，该第三位置在车辆的移动方向上向前的第一和第二位置。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述车辆横穿所述初级线圈时：

当次级线圈定位到初级线圈的第一侧时产生第一磁通角，

当次级线圈直接位于初级线圈上方时，产生第二磁通角，并且

当次级线圈定位到与第一侧相对的初级线圈的第二侧时，产生第三磁通角；检测车辆的位置包括：

从车辆接收GPS信息；和

基于所接收的GPS信息估计车辆的位置。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初级线圈是在动态无线充电系统中顺序布置的多个初级线圈中的一个；还包括：

监测多个初级线圈中的第一初级线圈；

当车辆横穿第一初级线圈时检测车辆的位置；和

基于当车辆横穿第一初级线圈时检测到的车辆的位置，激活第一初级线圈之后的多个初级线圈中的第二初级线圈。