CN109073415B - 在无线电力传输应用中利用多线对准辅助的方法和装置 - Google Patents

在无线电力传输应用中利用多线对准辅助的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109073415B
CN109073415B CN201680053793.0A CN201680053793A CN109073415B CN 109073415 B CN109073415 B CN 109073415B CN 201680053793 A CN201680053793 A CN 201680053793A CN 109073415 B CN109073415 B CN 109073415B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wireless power
coil
conductor
power transmitter
alignment
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.)
Active
Application number
CN201680053793.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109073415A (zh
Inventor
N·A·科凌
M·L·G·基辛
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
Wettri Citi
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 Wettri Citi filed Critical Wettri Citi
Publication of CN109073415A publication Critical patent/CN109073415A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109073415B publication Critical patent/CN109073415B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • 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
    • 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
    • B60L53/126—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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • 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
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or 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
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • 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)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

一种实现提供了一种用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的装置。该装置包括被配置为测量无线电力耦合器的多个单独导体中的电流的感测电路。该装置包括被配置为至少部分地基于所测量的多个单独导体中的电流来确定和无线电力耦合器与无线电力发射器的对准相关的信息的控制器。控制器被配置为基于所测量的多个独立导体中的电流之间的差异来确定和无线电力耦合器与无线充电电力发射器的对准相关的信息。该信息包括无线电力耦合器与无线电力发射器之间的偏移的方向和距离。所测量的电流是短路电流。

Description

在无线电力传输应用中利用多线对准辅助的方法和装置
技术领域
本公开总体上涉及无线电力传输。更具体地，本公开涉及在无线电力传输应用中利用多线对准辅助(multi-filar alignment assistance)的方法和装置。
背景技术
感应式电力传输(IPT)系统被设计成将充电电力从基垫(base pad)无线地传输到交通工具垫(vehicle pad)。当基垫和交通工具垫彼此适当地对准时，这种无线电力传输是最有效的。然而，利用基垫中的主耦合器与交通工具垫中的次级耦合器之间的相互耦合的测量结果或确定结果或者利用次级耦合器中的感应电压或电流的传统系统最多仅提供未对准的标量距离。因此，在没有更多信息的情况下，交通工具的用户或交通工具内的对准系统无法知道次级耦合器相对于主耦合器在哪个方向上未对准。
发明内容
一种用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的装置。该装置包括被配置为测量无线电力耦合器的多个单独导体中的电流的感测电路。该装置包括被配置为至少部分地基于所测量的多个单独导体中的电流来确定和无线电力耦合器与无线电力发射器的对准相关的信息的控制器。
提供了一种用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的方法。该方法包括测量无线电力耦合器的多个单独导体中的电流。该方法包括至少部分地基于所测量的多个单独导体中的电流来确定和无线电力耦合器与无线电力发射器的对准相关的信息。
提供了一种包括代码的非瞬态计算机可读介质。该代码在被执行时使得用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的装置来测量无线电力耦合器的多个单独导体中的电流。所述代码在被执行时使得所述装置至少部分地基于所测量的所述多个单独导体中的电流来确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的信息。
提供了一种用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的装置。该装置包括用于测量无线电力耦合器的多个单独导体中的电流的部件。该装置包括用于至少部分地基于所测量的多个单独导体中的电流来确定和无线电力耦合器与无线电力发射器的对准相关的信息的部件。
附图说明
图1是根据一些实现的无线电力传输系统的功能框图。
图2是根据另一实现的无线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线圈或接收线圈的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。
图4图示出了根据一些实现的用于无线电力传输系统的简化的耦合器。
图5图示出了根据一些实现的图4的耦合器的更详细视图。
图6示出了形成图4中所示的第一线圈和第二线圈的第一导体和第二导体的等效电路图以及等效电路图的等效电感。
图7示出了当如先前结合图4和图5所描述的在第一线圈和第二线圈附近生成交变磁场时的图6的等效电路图的等效电路图。
图8示出了根据一些实现的曲线图，其图示出在图4的第一线圈和第二线圈404上相对于距基垫(未示出)的居中对准的以毫米(mm)为单位的横向偏移的短路电流Isc1的第一迹线和短路电流Isc2的第二迹线。
图9示出了根据一些实现的曲线图，其图示出了第一迹线(例如，Isc1)和第二迹线(例如，Isc2)的值之间的差异相对于距图4的第一线圈和第二线圈404以及基垫的居中对准的以mm为单位的横向偏移的迹线。
图10是示出根据一些实现的在第一方向上的在基垫和交通工具垫之间的未对准的示图。
图11是示出根据一些实现的在第二方向上的在基垫和交通工具垫之间的未对准的示图。
图12图示出了根据一些实现的用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的方法的流程图。
附图中示出的各种特征可以不是按比例绘制的。因此，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意扩大或缩小。另外，一些附图可以没有描述给定系统、方法或设备的所有组件。最后，贯穿说明书和附图，相同的附图标号可以用来标注相同的特征。
具体实施方式
下面结合附图阐述的详细描述旨在作为对本申请的某些实现的描述，而非旨在表示可以被实践的唯一实现。贯穿本说明书所使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”，并且不一定被解释为比其他实现优选或有利。为了提供对所公开的实现的透彻理解，该详细描述包括具体的细节。在某些实例中，以框图的形式示出某些设备。
无线电力传输可以是指在不使用物理电导体的情况下将与电场、磁场、电磁场或其他方面相关联的任何形式的能量从发射器传输到接收器(例如，可以通过自由空间传输电力)。输出到无线场(例如，磁场或电磁场)中的电力可以被“接收线圈”接收、捕获或耦合以实现电力传输。
图1是根据一些实现的无线电力传输系统100的功能框图。输入电力102可以从电源(未示出)被提供给发射器104的发射线圈114(例如，发射天线电路114)以生成用于执行能量或电力传输的无线(例如，磁场或电磁)场105。接收器108的接收线圈118(例如，接收天线电路118)可以耦合到无线场105，并且可以生成输出电力110，用于由耦合到输出电力110的设备(未示出)存储或消耗。发射器104和接收器108两者可以分开一距离112。
在一个实现中，根据相互谐振的关系来配置发射线圈114和接收线圈118。当接收线圈118的谐振频率和发射线圈114的谐振频率基本相同或非常接近时，发射器104和接收器108之间的传送损耗最小。如此，与可能需要将大型线圈放置得彼此非常靠近(例如，有时在毫米之内)的纯电感解决方案对照而言，可以在更大的距离上提供无线电力传输。谐振感应式耦合技术因此可以允许改进的效率以及在各种距离上并且在各种感应线圈配置下的电力传输。
当接收线圈118位于由发射线圈114产生的无线场105中时，接收器108可以接收电力。无线场105对应于发射线圈114输出的能量可以由接收线圈118捕获的区域。无线场105可以对应于发射器104的“近场”。“近场”可以对应于其中存在从发射线圈114中的电流和电荷产生强烈的无功场的区域，所述强烈的无功场从发射线圈114最小限度地辐射电力，而不是将电磁能量辐射到自由空间中。“近场”可以对应于在发射线圈114的大约一个波长(或其一部分)内的区域。
如上所述，通过将无线场105中的大部分能量耦合到接收线圈118、而不是将电磁波中的大部分能量传播到远场，可以发生有效的能量传输。当被定位在无线场105内时，可以在发射线圈114和接收线圈118之间形成“耦合模式”。发射线圈114和接收线圈118周围的可发生这种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电力传输系统200的功能框图。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可以被配置为生成期望频率处的信号，该信号可以响应于频率控制信号223而被调整。振荡器222可以将振荡器信号提供给驱动器电路224。驱动器电路224可以被配置为例如基于输入电压信号(VD)225而在发射线圈214的谐振频率处驱动发射线圈214。滤波器和匹配电路226可以滤除谐波或其他不希望的频率，并且还可将发射器204的阻抗匹配到发射线圈的阻抗214以用于最大电力传输。例如，驱动器电路224可以驱动电流通过发射线圈214以生成无线场205，用于以足以对电动交通工具的电池236进行充电的电平无线地输出电力。
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和整流器电路234。匹配电路232可以将接收电路210的阻抗匹配到接收线圈218。整流器电路234可以从交流(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。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可以可替代地使用无线场205的特性经由频带信令进行通信。接收器208可以被配置为确定由发射器204发射并由接收器208接收的电力量是否适合于对电池236充电。
图3是根据一些实现的包括发射线圈或接收线圈的图2的发射电路206或接收电路210的一部分的示意图。如图3中所图示，发射或接收电路350可以包括线圈352。线圈352也可以被称为“环形”天线、“磁”线圈或感应线圈352。术语“线圈”通常指的是可以无线地输出或接收用于耦合到另一“线圈”的能量的组件。如本文所使用的，线圈352是被配置为无线地输出和/或接收电力的“电力传输组件”类型的示例。线圈352可以包括空芯或诸如铁氧体芯(未示出)的物理芯。
线圈的谐振频率基于线圈的电感和电容。电感可以简单地是由线圈352产生的电感，而电容可以被添加到线圈的电感以创建在期望的谐振频率下的谐振结构。作为非限制性示例，可以将电容器354和电容器356添加到发射或接收电路350以创建谐振电路，该谐振电路选择在谐振频率处的信号358。因此，对于较大直径的线圈，维持谐振所需的电容的大小可随线圈的直径或电感的增加而减小。
此外，随着线圈直径的增加，近场的有效能量传输面积也可增加。使用其他组件形成的其他谐振电路也是可能的。作为另一个非限制性示例，可以在电路350的两个端子之间并联放置电容器。对于发射线圈，具有基本上与线圈352的谐振频率相对应的频率的信号358可以是到线圈352的输入、而不是来自线圈352的输出。
图4图示出了根据一些实现的用于无线电力传输系统的简化的耦合器400。理想的耦合器400可以被用在无线电力发射器(例如，在基垫内)或无线电力接收器(例如，在交通工具垫内)中。理想的耦合器400包括第一线圈402和与第一线圈402相邻布置的第二线圈404。在一些实现中，第一线圈402和第二线圈404可以彼此串联电连接并且由同一驱动器电路驱动。在一些其他实现中，第一线圈402和第二线圈404可以由单独的驱动器电路独立地驱动。如所示，理想的耦合器400可以包括理想的双D耦合器拓扑。
图5图示出了根据一些实现的图4的耦合器的更详细视图500。如图5中所示，第一线圈402和第二线圈404中的每一个由多个单独的导体(例如，多个线状体或“多线”线圈配件)形成。例如，图5的耦合器图示出了彼此串联连接并且由相同的第一导体506和第二导体508形成的第一线圈402和第二线圈404。如所示，对于第一线圈402的每一匝，可以在第二导体508的外部缠绕第一导体506。相反，对于第二线圈404的每一匝，可以在第二导体508的内部缠绕第一导体506。在一些实现中，第一导体506和第二导体508可以在沿着第一线圈402和第二线圈404的绕组路径的任何点处不相互电连接。作为上述绕组图案的结果，第一导体506和第二导体508各自可以围绕由靠近第一线圈402和第二线圈404的基垫(未示出)生成的磁通量的略微不同的图案和/或量。在一些实现中，可以利用关于该由第一导体506和第二导体508围绕的磁通量的图案和/或量的不同的知识来确定从实际耦合器500到基础耦合器的距离和方向(例如，交通工具的对准)。
图6示出了形成图4中所示的第一线圈402和第二线圈404的第一导体506和第二导体508的等效电路图600以及等效电路图600的等效电感650。例如，第一导体506和第二导体508可以彼此并联连接。第一导体506可以被表示为具有第一电感Lf1的第一电感器602。第二导体508可以被表示为具有第二电感Lf2的第二电感器604。因为第一导体506和第二导体508在物理上彼此接近地被定位，所以每一个也将具有彼此共享的互感Mf12，由耦合变压器606表示。因此，第一导体506和第二导体508可以由单个电感器608来表示，其具有等于共享互感Mf12的等效电感值加上第一电感Lf1与第二电感Lf2并联的值，如等式1中所示。
等式1：Leq＝Mf12+Lf1||Lf2＝Mf12+(Lf1x Lf2)/(Lf1+Lf2)
图7示出了当如先前结合图4和图5所描述的在第一线圈402和第二线圈404附近生成交变磁场时的图6的等效电路图600的等效电路图700。当磁通量流过由第一导体506和第二导体508(图4和图5)的绕组所形成的横截面时，在第一导体506和第二导体508中的每一个上感应出电压。这种感应电压可以由提供第一电压V1的第一电压源702和提供第二电压V2的第二电压源704来表示。在实践中，可能难以测量电压V1和V2。因此，至少一个传感器电路706、708可以被配置为分别测量由感应电压V1和V2驱动的相应短路电流Isc1、Isc2。在一些实现中，电流Isc1和Isc2可以流经传感器电路702、704中具有低电阻的电阻器(未示出)，并且传感器电路706、708可以测量出现在低电阻电阻器(未示出)两端的电压。尽管示出了多个传感器电路706、708，但是可以配置单个传感器电路来分别测量Isc1和Isc2中的每一个。在一些实现中，控制器710可以被配置为接收针对ISC1和ISC2的测量值并且确定基垫和交通工具垫之间的未对准的方向和距离。
在操作中，当基垫(未示出)没有物理地对准在包括第一线圈402和第二线圈404的交通工具耦合器的中心上时，第一导体506和第二导体508中的一个将切断比另一个更多的磁通量。例如，在一些实现中，更靠近生成磁场的基垫(图1至图3)的导体可以比另一导体切断更多的磁通量。电压V1和V2以及因此的短路电流Isc1和Isc2将分别与第一导体506和第二导体508切断的磁通量的量成比例。因此，如果基垫被定位为与第二导体508相比更靠近第一导体506，则V1可能大于V2。因此，Isc1也将大于Isc2。在相反的情况下，这些结果将被颠倒过来，正如可以在图8和图9中更容易地看出的那样。
图8示出了根据一些实现的曲线图800，其图示出了相对于在图4的第一线圈402和第二线圈404上距基垫(未示出)的居中对准的以毫米(mm)为单位的横向偏移的短路电流Isc1的第一迹线802和短路电流Isc2的第二迹线804。如所示，对于负向偏移，电流Isc1大于电流Isc2，而对于正向偏移，电流Isc2大于电流Isc1。因此，仅仅基于针对至少两个不同导体(例如，分别为第一导体506和第二导体508)的Isc1和Isc2的测量结果的比较，可以确定基垫和交通工具垫之间的偏移方向。在一些实现中，还可以至少部分地基于Isc1和Isc2的那些测量结果来确定距离。
图9示出了根据一些实现的曲线图900，其图示出了第一迹线802(例如，Isc1)和第二迹线804(例如，Isc2)的值之间的差异相对于距图4的第一线圈402和第二线圈404以及基垫的居中对准的横向偏移的迹线902。如所示，随着偏移向负方向移动，差异变得更负，并且随着偏移向正方向移动，差异变得更正。因此，交通工具内或固定基座系统内的控制器710可以能够基于轨迹902中所示的差异的量值来确定偏移的估计距离并且基于该差异的符号或基于与针对已知对准状态的已知值的偏差的符号来确定那个距离的方向。
图10是示出根据一些实现的在第一方向上的在基垫和交通工具垫之间的未对准的示图1000。基垫可以包括第一发射线圈1002和与第一发射线圈相邻的第二发射线圈1004的双D线圈配置。在一些其他实现中，基垫可以包括双极线圈配置，其中第一发射线圈1002和第二发射线圈1004至少部分地彼此重叠。在其他实现中，第一发射线圈1002和第二发射线圈1004可以包括一个或多个圆形线圈。交通工具垫可以包括双D线圈配置，如前所述，包括第一线圈402和与第一线圈402相邻布置的第二线圈404。在图10中，包括第一线圈402和第二线圈404的交通工具垫被示出为与基垫的左侧未对准。该定位可以对应于0X偏移的左侧的图8的迹线802、804以及对应于0X偏移的左侧的图9的轨迹902。在这种状况下，控制器710可以接收来自感测电路706、708的Isc1和Isc2的测量结果，并且基于它们的比较值来确定基垫与交通工具垫之间的偏移方向(例如，正或负)。控制器710可以另外至少部分地基于所测量的Isc1和Isc2的量值和/或它们的差异的量值来确定该偏移的距离。
图11是示出根据一些实现的在第二方向上的在基垫和交通工具垫之间的未对准的示图1100。图10的所有组件在图11中被再现。包括第一线圈402和第二线圈404的交通工具垫被示出为与图11中的基垫的右侧未对准。该定位可以对应于0X偏移的右侧的图8的迹线802、804以及0X偏移的右侧的图9的轨迹902。在这种状况下，控制器710可以接收来自感测电路706、708的Isc1和Isc2的测量结果，并且基于它们的比较值来确定基垫与交通工具垫之间的偏移方向(例如，正或负)。控制器710可以另外至少部分地基于所测量的Isc1和Isc2的量值和/或它们的差异的量值来确定该偏移的距离。
图12图示出了根据一些实现的用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的方法的流程图1200。在此至少参考如先前结合图4至图7所描述的第一线圈402和第二线圈404的第一导体506和第二导体508以及感测电路706、708和控制器710来描述流程图1200的方法。在一些实现中，流程图1200中的一个或多个框可以由图7的感测电路706、708和/或控制器710执行。虽然本文参照特定顺序描述了流程图1200的方法，但是在各种实施例中，本文中的框可以以不同的顺序被执行、或省略，并且可以添加额外的框。
该方法可以在框1202处开始，其包括至少部分地基于所测量的多个单独导体中的电流来确定和无线电力耦合器与无线电力发射器的对准相关的信息。例如，可以至少部分地基于所测量的电流Isc1和Isc2来确定无线电力耦合器与无线电力发射器之间的偏移的方向和/或距离。具体而言，这种确定可以基于所测量的电流Isc1和Isc2之间的差异，或者Isc1和Isc2中的哪一个大于另一个。
上述方法的各种操作可以通过能够执行该操作的任何合适的部件来执行，诸如各种硬件和/或(一个或多个)软件组件、电路和/或(一个或多个)模块。通常，附图中所图示的任何操作可以通过能够执行该操作的对应功能部件来执行。例如，用于测量无线电力耦合器的多个单独导体中的电流的部件可以包括图7的感测电路706、708中的至少一个。用于至少部分地基于所测量的多个单独导体中的电流来确定和无线电力耦合器与无线电力发射器的对准相关的信息的部件可以包括图7的控制器710。
信息和信号可以使用各种不同科技和技术中的任何一种来表示。例如，可以通过电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光学场或粒子或者其任意组合来表示在整个上述描述中可能提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片。
结合本文所公开的实现来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，上面已经按照其功能性一般性地描述了各种说明性的组件、块、模块、电路和步骤。这样的功能性是以硬件还是软件来实现取决于特定的应用和对整个系统施加的设计约束。所描述的功能性可以针对每个特定应用以各种方式来实现，但是这种实现决策不应被解释为导致偏离本申请的实现范围。
结合本文所公开的实现来描述的各种示例性块、模块和电路可以用通用处理器、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、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或被设计来执行本文所述功能的其任意组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替代地，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还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、一个或多个微处理器与DSP核心的结合或者任何其他这样的配置。
结合本文所公开的实现来描述的方法步骤或算法和功能可以直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或者以两者的组合来体现。如果以软件来实现，则可以将功能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进行存储或作为一个或多个指令或代码进行发射。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、可移动磁盘、CDROM或者本领域已知的任何其他形式的存储介质。将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以及将信息写入存储介质。在替代方案中，存储介质可以集成到处理器。本文所使用的磁盘和盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘和蓝光盘、其中磁盘通常磁性地再现数据，而盘用激光器光学地再现数据。以上的组合也应该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。
为了对本公开进行概述，本文已经描述了本申请的某些方面、优点和新颖特征。应该理解，根据本申请的任何特定实现，不一定可以实现所有这些优点。因此，可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式来实现或实施概念，而不是必须实现本文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，可以将本文中定义的一般原理应用于其他实现。因此，本申请不旨在限于本文所示的实现，而是应被赋予与本文所公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (22)

1.一种用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的装置，所述装置包括：
感测电路，所述感测电路被配置为测量所述无线电力耦合器的多个单独导体中的电流；以及
控制器，所述控制器被配置为确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的信息，
其中所述无线电力耦合器包括以双D配置彼此串联的两个线圈，其中所述双D配置的第一线圈和第二线圈形成自相同的两个单独导体，所述两个单独导体包括第一导体和第二导体，从而对于所述第一线圈的每一匝，所述第一导体被缠绕在所述第二导体外部，并且对于所述第二线圈的每一匝，所述第二导体被缠绕在所述第一导体外部，并且和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的所述信息至少部分地基于所述两个单独导体中的所测量的所述电流，并且
其中所述控制器被配置为基于所述多个单独导体中的所测量的所述电流之间的差异，来确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的所述对准相关的所述信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信息包括所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器之间的偏移的方向。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信息包括所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器之间的偏移的距离。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所测量的所述电流是短路电流。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述无线电力发射器包括双极线圈布置。
6.一种用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的方法，所述方法包括：
测量所述无线电力耦合器的多个单独导体中的电流；以及
确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的信息，
其中所述无线电力耦合器包括以双D配置彼此串联的两个线圈，其中所述双D配置的第一线圈和第二线圈形成自相同的两个单独导体，所述两个单独导体包括第一导体和第二导体，从而对于所述第一线圈的每一匝，所述第一导体被缠绕在所述第二导体外部，并且对于所述第二线圈的每一匝，所述第二导体被缠绕在所述第一导体外部，并且和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的所述信息至少部分地基于所述两个单独导体中的所测量的所述电流，并且
其中确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的信息是基于所述多个单独导体中的所测量的所述电流之间的差异。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信息包括所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器之间的偏移的方向。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信息包括所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器之间的偏移的距离。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所测量的所述电流是短路电流。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述无线电力发射器包括双极线圈布置。
11.一种非瞬态计算机可读介质，包括代码，所述代码在被执行时使得用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的装置执行以下步骤：
测量所述无线电力耦合器的多个单独导体中的电流；以及
确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的信息，
其中所述无线电力耦合器包括以双D配置彼此串联的两个线圈，其中所述双D配置的第一线圈和第二线圈形成自相同的两个单独导体，所述两个单独导体包括第一导体和第二导体，从而对于所述第一线圈的每一匝，所述第一导体被缠绕在所述第二导体外部，并且对于所述第二线圈的每一匝，所述第二导体被缠绕在所述第一导体外部，并且和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的所述信息至少部分地基于所述两个单独导体中的所测量的所述电流，并且
所述装置还被使得基于所述多个单独导体中的所测量的所述电流之间的差异，来确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的所述对准相关的所述信息。
12.根据权利要求11所述的介质，其中，所述信息包括所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器之间的偏移的方向。
13.根据权利要求11所述的介质，其中，所述信息包括所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器之间的偏移的距离。
14.根据权利要求11所述的介质，其中，所测量的所述电流是短路电流。
15.根据权利要求11所述的介质，其中，所述无线电力发射器包括双极线圈布置。
16.一种用于确定交通工具的无线电力耦合器与无线电力发射器的对准的装置，所述装置包括：
用于测量所述无线电力耦合器的多个单独导体中的电流的部件，以及
用于确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的信息的部件，
其中所述无线电力耦合器包括以双D配置彼此串联的两个线圈，其中所述双D配置的第一线圈和第二线圈形成自相同的两个单独导体，所述两个单独导体包括第一导体和第二导体，从而对于所述第一线圈的每一匝，所述第一导体被缠绕在所述第二导体外部，并且对于所述第二线圈的每一匝，所述第二导体被缠绕在所述第一导体外部，并且和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的对准相关的所述信息至少部分地基于所述两个单独导体中的所测量的所述电流，并且
其中所述用于确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器对准相关的信息的部件被配置为基于所述多个单独导体中的所测量的所述电流之间的差异，来确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器的所述对准相关的所述信息。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述信息包括所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器之间的偏移的方向。
18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述信息包括所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器之间的偏移的距离。
19.根据权利要求16所述的装置，其中，所测量的所述电流是短路电流。
20.根据权利要求16所述的装置，其中，所述无线电力发射器包括双极线圈布置。
21.根据权利要求16所述的装置，其中，所述用于测量所述无线电力耦合器的多个单独导体中的电流的部件包括感测电路。
22.根据权利要求16所述的装置，其中，所述用于确定和所述无线电力耦合器与所述无线电力发射器是对准相关的信息的部件包括控制器。
CN201680053793.0A 2015-09-18 2016-08-29 在无线电力传输应用中利用多线对准辅助的方法和装置 Active CN109073415B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/858,369 2015-09-18
US14/858,369 US10199885B2 (en) 2015-09-18 2015-09-18 Methods and apparatus utilizing multi-filar alignment assistance in wireless power transfer applications
PCT/US2016/049219 WO2017048492A1 (en) 2015-09-18 2016-08-29 Methods and apparatus utilizing multi-filar alignment assistance in wireless power transfer applications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109073415A CN109073415A (zh) 2018-12-21
CN109073415B true CN109073415B (zh) 2021-09-03

Family

ID=56877159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680053793.0A Active CN109073415B (zh) 2015-09-18 2016-08-29 在无线电力传输应用中利用多线对准辅助的方法和装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10199885B2 (zh)
EP (1) EP3350899B1 (zh)
JP (1) JP2018531569A (zh)
KR (1) KR20180054747A (zh)
CN (1) CN109073415B (zh)
BR (1) BR112018005438A2 (zh)
WO (1) WO2017048492A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019074378A1 (en) * 2017-04-10 2019-04-18 Auckland Uniservices Limited CURRENT DISTRIBUTION AND THERMAL REGULATION IN INDUCTIVE POWER TRANSFER COUPLING STRUCTURES
CN108773283A (zh) * 2018-05-31 2018-11-09 深圳市中科智诚科技有限公司 一种充电安全且高效的新能源汽车
CN112421791B (zh) * 2019-08-20 2023-09-08 哈尔滨工业大学 一种基于dd线圈结构的无线能量与信息同步传输电路
CN110549883B (zh) * 2019-08-30 2023-06-16 中兴新能源汽车有限责任公司 无线充电状态的检测方法、无线充电桩及可读存储介质
CN114006482A (zh) * 2020-07-28 2022-02-01 Oppo广东移动通信有限公司 充电提示方法、装置、设备及存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006203997A (ja) * 2005-01-19 2006-08-03 Fuji Photo Film Co Ltd 充電システム
CN102684319A (zh) * 2011-03-16 2012-09-19 日立民用电子株式会社 非接触电力传送系统、受电装置和输电装置
CN203406659U (zh) * 2013-07-09 2014-01-22 深圳市合元科技有限公司 一种无线充电接收器
CN104064874A (zh) * 2013-03-22 2014-09-24 李超 一种集成式应用于无线充电收发天线
WO2015031068A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Qualcomm Incorporated System and method for alignment and compatibility detection for a wireless power transfer system
WO2015048032A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Qualcomm Incorporated Device alignment in inductive power transfer systems
CN104768795A (zh) * 2012-11-02 2015-07-08 高通股份有限公司 在低电磁发射的无线功率传递系统中的线圈布置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6960968B2 (en) 2002-06-26 2005-11-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Planar resonator for wireless power transfer
CN101809842A (zh) * 2007-09-27 2010-08-18 松下电器产业株式会社 电子装置、充电器和充电装置
EP3185432B1 (en) 2008-09-27 2018-07-11 WiTricity Corporation Wireless energy transfer systems
KR101948276B1 (ko) * 2009-02-05 2019-02-14 오클랜드 유니서비시즈 리미티드 유도 전력 전송 장치
AU2011224345A1 (en) 2010-03-10 2012-11-01 Witricity Corporation Wireless energy transfer converters
US8629651B2 (en) 2010-04-27 2014-01-14 Callpod, Inc. Portable wireless charging device
WO2012018268A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 Auckland Uniservices Limited Inductive power transfer apparatus
WO2012098851A1 (en) 2011-01-18 2012-07-26 Yazaki Corporation Resonance-coil holding device, resonance coil unit and non-contact type electric power transmission apparatus
US20120309306A1 (en) * 2011-06-01 2012-12-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method to perform communication in wireless power transmission system
WO2013019122A1 (en) 2011-07-08 2013-02-07 Auckland Uniservices Limited Interoperability of magnetic structures for inductive power transfer systems
EP2735083A4 (en) * 2011-07-21 2015-10-07 Ut Battelle Llc INSTALLATION AND TOOL FOR VALIDATING ELECTRIC VEHICLE POWER SUPPLY EQUIPMENT WITH WIRELESS POWER TRANSFER
US9859755B2 (en) 2012-07-16 2018-01-02 Qualcomm Incorporated Device alignment and identification in inductive power transfer systems
CN105940587A (zh) * 2013-12-03 2016-09-14 犹他州立大学 确定磁耦合器之间的物理对准

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006203997A (ja) * 2005-01-19 2006-08-03 Fuji Photo Film Co Ltd 充電システム
CN102684319A (zh) * 2011-03-16 2012-09-19 日立民用电子株式会社 非接触电力传送系统、受电装置和输电装置
CN104768795A (zh) * 2012-11-02 2015-07-08 高通股份有限公司 在低电磁发射的无线功率传递系统中的线圈布置
CN104064874A (zh) * 2013-03-22 2014-09-24 李超 一种集成式应用于无线充电收发天线
CN203406659U (zh) * 2013-07-09 2014-01-22 深圳市合元科技有限公司 一种无线充电接收器
WO2015031068A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Qualcomm Incorporated System and method for alignment and compatibility detection for a wireless power transfer system
WO2015048032A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Qualcomm Incorporated Device alignment in inductive power transfer systems

Also Published As

Publication number Publication date
US20170085137A1 (en) 2017-03-23
EP3350899A1 (en) 2018-07-25
KR20180054747A (ko) 2018-05-24
BR112018005438A2 (pt) 2018-10-09
EP3350899B1 (en) 2020-10-07
JP2018531569A (ja) 2018-10-25
CN109073415A (zh) 2018-12-21
WO2017048492A1 (en) 2017-03-23
US10199885B2 (en) 2019-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109073415B (zh) 在无线电力传输应用中利用多线对准辅助的方法和装置
EP3143629B1 (en) System, method and apparatus for reducing the height of bipolar transmitters and/or receivers in electric vehicle charging
US9929606B2 (en) Integration of positioning antennas in wireless inductive charging power applications
US10181757B2 (en) Apparatus and methods for shielding a wireless power transmitter
US9876366B2 (en) Methods and apparatus utilizing a bipolar double D vehicle coupler in wireless power transfer applications
EP3132518B1 (en) System and method for frequency protection in wireless charging
EP3298615B1 (en) Integration of solenoid positioning antennas in wireless inductive charging power applications
US20170047781A1 (en) Method and apparatus for in-band signaling using parasitic resistances
JP2018531569A6 (ja) ワイヤレス電力伝送用途におけるマルチファイラの位置合わせ支援を利用する方法および装置
WO2016175973A1 (en) Wearable receive coils for wireless power transfer with no electrical contact
CN107852015B (zh) 用于无线电力发射机线圈配置的设备和方法
US10122215B2 (en) Method and apparatus for closed loop power estimation for determination of optimal placement of a power receive unit on a power transmit unit with visual and/or haptic feedback

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant