CN110622381A - 用于对电动载具进行充电的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于对电动载具（300）进行充电的方法。该方法包括两个步骤。第一个步骤是使充电器的发射器线圈和被布置在电动载具（300）的车架的上端处的接收器线圈（404）中的至少一个相对于另一个进行移动。第二个步骤是使发射器线圈（504）与接收器线圈（404）对准，使得发射器线圈（504）被布置在接收器线圈（404）的上方和近侧。还提供了一种被布置成通过上述方法来充电的电动载具（300）、一种用于制造这种电动载具的方法、以及一种被布置成使用上述方法来对电动载具进行充电的充电器或充电站。

Description

用于对电动载具进行充电的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于对电动载具进行充电的方法和相关的充电系统，并且具体地但非排他地涉及从电动载具的顶部上方对电动载具进行充电。
背景技术
近年来，包括混合动力电动载具（HEV）的电动载具（EV）在全世界越来越受欢迎。与传统的非电动载具相比，电动载具消耗更少的燃料或甚至不使用燃料（例如，汽油）。它们还是相对环境友好的。
一般地，可以使用有线充电系统来对电动载具进行充电。在常用的有线充电系统中，通过充电电缆与电源供给耦合的充电器或充电站的直接接触插头被插入到载具中的插座中以执行充电。这些系统能有效地在温和环境中执行充电。然而，在诸如潮湿和多尘条件的恶劣环境中，插头易受腐蚀。而且，在极冷的天气中，充电电缆可能会变得冻结，这进而将使充电系统不可使用。这些问题已经导致了对替代的充电系统、特别是无线充电系统的开发。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于电动载具的充电器，包括：充电电路，其可操作以与电源供给连接，所述充电电路包括发射器线圈，所述发射器线圈被布置成用于将功率无线地传输到电动载具的接收器线圈以对电动载具进行充电；以及移动机构，其被布置成使得所述发射器线圈能够移动，以用于使所述发射器线圈与布置在电动载具的车架（chassis）的上端处的接收器线圈对准。所述充电器也可以被视为充电站。附加地或替代地，所述发射器线圈可以被布置成用于通过所述接收器线圈与电动载具无线地传送数据。
电源供给优选地是电网，但是也可以是AC主源或DC电源。DC电源可以是从AC主源整流（rectify）的电源。DC电源优选是可再生能源。在一个示例中，DC电源可以是具有相关联的电路的一个或多个光伏板。电动载具是至少部分地基于电力而操作的载具。在一个示例中，电动载具可以是纯电动载具或混合动力电动载具。载具可以是地面载具（诸如，汽车、公共汽车、卡车和火车）、空中载具（飞机）、海上载具（例如，船舶、帆船）等。载具甚至可以是家用或工业机器人。例如，载具可以是机器人真空吸尘器或机器人割草机。
在第一方面的一个实施例中，所述发射器线圈被布置在发射器垫中。所述发射器线圈可以是圆形、正方形、螺旋形，并且它可以包括一个或多个层。在具有多个发射器线圈的示例中，所述发射器线圈可以相对于彼此平行地、正交地或以其他取向来布置。发射器垫可以采用任何形式，并且优选地是平面的。在一个示例中，它可以采用球形、圆筒形、圆盘形、长方体形、立方体形、具有椭圆形横截面的圆柱形等的形式。优选地，发射器垫包括防水层和电屏蔽。防水层被布置成提供水隔离（insulation）功能；电屏蔽被布置成提供电隔离功能。发射器垫可以包括塑料壳体。
在第一方面的一个实施例中，发射器垫包括电磁屏蔽，以用于屏蔽在充电期间在所述发射器线圈处生成的磁场。发射器垫还可以屏蔽在充电期间在所述接收器线圈处生成的磁场。在所述垫的正常取向中，电测屏蔽被定位在所述发射器线圈上方。
在第一方面的一个实施例中，电磁屏蔽至少部分地由磁芯形成。
在第一方面的一个实施例中，电磁屏蔽至少部分地由铁磁层和用导电材料制成的导电层形成；铁磁层被布置在导电层与所述发射器之间。
在第一方面的一个实施例中，电磁屏蔽包括第一部分，所述第一部分在充电操作期间相对于地面（例如，物理地面或地板表面）被布置在所述发射器线圈上方。可选地，电磁屏蔽进一步包括基本上垂直于所述第一部分延伸的第二部分，所述第一和第二部分一起定义了至少部分地容纳所述发射器线圈的空间。在一个示例中，所述第一和第二部分可以定义大致的U形（例如，在充电操作期间翻转的U形）。
在其中电磁屏蔽包括所述第一和第二部分两者的一个实施例中，所述第一部分的长度可以与由所述发射器线圈的平面定义的长度基本相同或略微大于所述长度。替代地，在其中电磁屏蔽仅包括所述第一部分的一个实施例中，所述第一部分的长度可以是由所述发射器线圈的平面定义的长度的至少1.5倍。
在第一方面的一个实施例中，发射器垫被布置成与车架的上端处的基座（dock）或对接部分接合、或者被接收在所述基座或对接部分中。在一个示例中，所述基座或对接部分可以包括凹槽，并且发射器垫可以至少部分地被布置在所述凹槽内。发射器垫可以完全被接收在所述凹槽中。在另一个示例中，所述基座或对接站可以包括突起，并且发射器垫可以形成有互补凹槽，以用于接收所述突起的至少一部分。所述突起可以完全被接收在发射器垫的所述互补凹槽中。
在第一方面的一个实施例中，所述充电器进一步包括（即，与其连接）电源供给。
在第一方面的一个实施例中，所述移动机构包括机械臂，所述发射器线圈或发射器垫被布置在所述机械臂的一端处。所述移动机构可以包括可操作地彼此连接的一个或多个机械臂。诸如电线之类的电气布置可以穿过所述臂或围绕所述臂而进行。
在第一方面的一个实施例中，所述机械臂具有至少两个自由度。优选地，所述机械臂具有至少两个枢轴或万向接头。
在第一方面的一个实施例中，所述机械臂包括柔性部分。在一个示例中，所述柔性部分可以包括弹簧。
在第一方面的一个实施例中，所述机械臂可顺序地或同时地沿水平方向和沿垂直方向两者移动。在一些其他实施例中，所述机械臂可以仅沿水平方向移动或仅沿垂直方向移动。优选地，所述机械臂可在2维空间或3维空间中移动。
在第一方面的一个实施例中，所述机械臂与被支撑在地面（例如，物理地面或地板表面）上的机械框架连接；与壁挂架（wall mount）连接；或从天花板上悬挂。机械框架可以相对于地面固定，或者可以可沿地面移动。壁挂架可以相对于墙壁固定，或者可以可沿墙壁上的导轨移动。
在第一方面的一个实施例中，所述充电器进一步包括对准机构，所述对准机构被布置成便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准。所述对准机构可以是以下各项中的一个或多个：磁性构件；以及传感器，其可操作以识别被布置在车架上的标记并且向控制器提供反馈，所述控制器被布置成控制所述移动机构的移动。所述传感器的示例包括光学传感器、RF传感器、红外传感器等，它们被布置成识别或检测车架上的对应标记。
在第一方面的一个实施例中，所述对准机构被布置成使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得以下条件中的一个或多个被满足：所述发射器线圈与所述接收器线圈之间的间距小于100mm；由所述发射器线圈定义的中心轴基本上平行于由所述接收器线圈定义的中心轴；以及由所述发射器线圈定义的中心轴与由所述接收器线圈定义的中心轴重合。优选地，所述间距小于50mm。上述条件均被布置成最大化功率传输效率。
在第一方面的一个实施例中，所述充电器进一步包括控制器，所述控制器被布置成控制所述移动机构的移动。
在第一方面的一个实施例中，所述控制器被布置成接收手动用户输入以用于控制所述臂的移动。在一个示例中，所述控制器可以与操纵杆或可操作以接收来自用户的命令的计算机连接。
在第一方面的一个实施例中，所述控制器被布置成基于来自对准机构的反馈而自动使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，所述对准机构被布置成便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准。
在第一方面的一个实施例中，所述充电器进一步包括充电计量表，所述充电计量表与充电电路可操作地连接，以用于确定以下各项中的至少一个：通过所述发射器线圈从所述充电器传输的功率量；以及功率传输事件的持续时间。在一个示例中，所述充电器仅在用户（例如，在充电计量表处）进行账户存款时提供功率。在一个示例中，充电计量表可以与停车计量表集成。
在第一方面的一个实施例中，所述充电器进一步包括指示器，所述指示器被布置成指示所述发射器线圈的操作状态。
在第一方面的一个实施例中，所述发射器线圈进一步被布置成用于从电动载具的所述接收器线圈无线地接收功率，从而允许向所述充电器可操作地连接到的电源供给提供功率。换句话说，可以在电动载具与所述充电器之间实现相互的功率（或甚至数据）传输。为了对所述载具中的可再充电电源进行充电，将功率从所述发射器线圈传输到所述接收器线圈。为了向电源供给（例如，电网，特别是具有有限功率储备的电网）提供功率，可以将电动载具的功率（例如，可再充电电源中的功率）通过所述发射器和接收器线圈从电动载具传输回到所述充电器。
根据本发明的第二方面，提供了一种电动载具，包括：车架；移动装置，其与车架耦合以用于使得电动载具能够移动；驱动机构，其与所述移动装置可操作地连接以用于驱动所述移动机构；可再充电电源，其与所述驱动机构可操作地连接，以用于所述驱动机构的功率操作；以及充电电路，其与所述可再充电电源可操作地连接，以用于对所述可再充电电源进行充电，所述充电电路包括被布置在车架的上端处的接收器线圈，所述接收器线圈被布置成从充电器的发射器线圈无线地接收功率。所述移动机构可以是轮状物。所述驱动机构可以是电动机。所述可再充电电源可以是基于锂的电池、燃料电池等。所述充电器可以被认为是充电站。
在第二方面的一个实施例中，所述接收器线圈被布置在接收器垫中。所述接收器线圈可以是圆形、正方形、螺旋形，并且它可以包括一个或多个层。在具有多个接收器线圈的示例中，所述接收器线圈可以相对于彼此平行地、正交地或以其他取向来布置。接收器垫可以采用任何形式，并且优选地是平面的。在一个示例中，它可以采用球形、圆柱形、圆盘形、长方体形、立方体形等的形式。优选地，接收器垫包括防水层和电屏蔽。防水层被布置成提供水隔离功能；电屏蔽被布置成提供电隔离功能。接收器垫可以包括塑料壳体。
在第二方面的一个实施例中，接收器垫包括电磁屏蔽，以用于屏蔽在充电期间在所述接收器线圈处生成的磁场。接收器垫还可以屏蔽在充电期间在所述发射器线圈处生成的磁场。在所述垫的正常取向中，电测屏蔽被定位在所述接收器线圈下方。
在第二方面的一个实施例中，电磁屏蔽至少部分地由磁芯形成。
在第二方面的一个实施例中，电磁屏蔽至少部分地由铁磁层和用导电材料制成的导电层形成；铁磁层被布置在导电层与所述接收器线圈之间。
在第二方面的一个实施例中，电磁屏蔽包括第一部分，所述第一部分在充电操作期间相对于地面（例如，物理地面或地板表面）被布置在所述接收器线圈下方。可选地，电磁屏蔽进一步包括基本上垂直于所述第一部分延伸的第二部分，所述第一和第二部分一起定义了至少部分地容纳所述接收器线圈的空间。在一个示例中，第一和第二部分可以定义大致的U形（例如，在充电操作期间）。
在其中电磁屏蔽包括所述第一和第二部分两者的一个实施例中，所述第一部分的长度可以与由所述接收器线圈的平面定义的长度基本相同或略微大于所述长度。替代地，在其中电磁屏蔽仅包括所述第一部分的一个实施例中，所述第一部分的长度可以是由所述接收器线圈的平面定义的长度的至少1.5倍。
在第二方面的一个实施例中，电动载具进一步包括被布置在车架的上端处的基座或对接部分，以用于接收所述充电器的发射器垫或与所述充电器的发射器垫接合；接收器垫被布置在所述基座或对接部分处或其附近；发射器垫包含所述发射器线圈。
在第二方面的一个实施例中，所述基座或对接部分包括处于车架的上端上的凹槽。发射器垫可以至少部分地被接收在所述凹槽中。发射器垫可以完全被接收在所述凹槽中。
在第二方面的一个实施例中，所述基座或对接部分包括来自车架的上端的突起。所述突起可以至少部分地被接收在发射器垫上形成的互补凹槽中。所述突起可以完全被接收在发射器垫上形成的所述互补凹槽中。
在第二方面的一个实施例中，电动载具进一步包括对准构件，所述对准构件被布置成便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准。
在第二方面的一个实施例中，所述对准构件包括磁性构件或标记。所述标记可以由被布置在所述充电器处的传感器读取，以便于所述线圈的对准。
在第二方面的一个实施例中，车架的上端是车架的顶盖（roof）。在其他实施例中，车架的上端可以是载具的引擎盖（hood）或后备箱（trunk）或者甚至是挡风玻璃。
在第二方面的一个实施例中，电动载具进一步包括指示器，所述指示器被布置成指示所述接收器线圈的操作状态。
在第二方面的一个实施例中，所述接收器线圈进一步被布置成将功率无线地传输到所述充电器的所述发射器线圈。换句话说，在所述充电器与电动载具之间实现相互的功率传输。为了对所述载具中的可再充电电源进行充电，将功率从所述发射器线圈传输到所述接收器线圈。为了向电源供给（例如，电网，特别是具有有限功率储备的电网）提供功率，可以将电动载具的功率（例如，可再充电电源中的功率）通过所述发射器和接收器线圈从电动载具传输回到所述充电器。
在第二方面，电动载具是至少部分地基于电力而操作的载具。在一个示例中，电动载具可以是纯电动载具或混合动力电动载具。载具可以是地面载具（诸如，汽车、公共汽车、卡车和火车）、空中载具（飞机）、海上载具（例如，船舶、帆船）等。载具甚至可以是家用或工业机器人。例如，载具可以是机器人真空吸尘器或机器人割草机。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于制造电动载具的方法，包括：提供电动载具的车架；提供用于对电动载具进行充电的充电电路；以及在车架的上端处布置充电电路的接收器线圈，所述接收器线圈被布置成从充电器的发射器线圈无线地接收功率，以用于对电动载具的可再充电电源进行充电。
在第三方面的一个实施例中，所述接收器线圈被布置在接收器垫中。
在第三方面的一个实施例中，所述方法进一步包括：在车架中组装可再充电电源，其用于与驱动机构连接以进行所述驱动机构的功率操作；以及将可再充电电源与充电电路可操作地连接。可再充电电源可以是基于锂的电池、燃料电池等。
在第三方面的一个实施例中，所述方法进一步包括在车架的上端处布置基座或对接部分，以用于接收所述充电器的发射器垫或与所述充电器的发射器垫接合；接收器垫被布置在所述基座或对接部分处或其附近；发射器垫包含所述发射器线圈。
在第三方面的一个实施例中，所述基座或对接部分包括处于车架的上端上的凹槽。
在第三方面的一个实施例中，所述基座或对接部分包括从车架的上端突出的突起。
在第三方面的一个实施例中，所述接收器线圈进一步被布置成将功率无线地传输到所述充电器的所述发射器线圈，以向所述充电器可操作地连接到的电源供给提供功率。
在第三方面的一个实施例中，所述方法进一步包括在电动载具中布置对准构件，以便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准。
在第三方面的一个实施例中，车架的上端是车架的顶盖。在其他实施例中，车架的上端可以是载具的引擎盖或后备箱或者甚至是挡风玻璃。
在第三方面的一个实施例中，电动载具是根据第二方面的电动载具。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于对电动载具进行充电的方法，包括：使充电器的发射器线圈和被布置在电动载具的车架的上端处的接收器线圈中的至少一个相对于另一个进行移动；以及使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得所述发射器线圈被布置在所述接收器线圈的上方和近侧。
在第四方面的一个实施例中，所述移动步骤包括：移动所述充电器的所述发射器线圈，同时电动载具的所述接收器线圈保持基本静止。
在第四方面的一个实施例中，所述移动步骤包括：顺序地或同时地沿水平方向和沿垂直方向两者移动所述发射器线圈。在一些其他实施例中，所述机械臂可以仅沿水平方向移动或仅沿垂直方向移动。优选地，所述移动步骤包括在二维空间或三维空间中移动所述发射器线圈。
在第四方面的一个实施例中，所述移动和对准步骤中的至少一个是手动执行的。
在第四方面的一个实施例中，所述移动和对准步骤中的至少一个是电子执行的，并且优选地是自动执行的。
在第四方面的一个实施例中，所述对准步骤包括以下各项中的一个或多个：使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得所述发射器线圈与所述接收器线圈之间的间距小于100mm；使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得由所述发射器线圈定义的中心轴基本上平行于由所述接收器线圈定义的中心轴；以及使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得由所述发射器线圈定义的中心轴与由所述接收器线圈定义的中心轴重合。优选地，所述间距小于50mm。上述条件均被布置成最大化功率传输效率。
在第四方面的一个实施例中，所述对准步骤包括将所述发射器线圈对接在车架的上端处布置的基座或对接部分处。
在第四方面的一个实施例中，所述方法进一步包括：在使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准时将所述发射器线圈锁定在适当位置中。这可以通过被布置在发射器垫上和/或接收器垫或相关联的车架部分上的机械或磁性锁定装置来完成。
在第四方面的一个实施例中，所述方法进一步包括如下步骤：通过所述发射器线圈和所述接收器线圈无线地将功率从所述充电器传输到电动载具，以用于对布置在电动载具中的可再充电电源进行充电。在一个示例中，仅在用户（例如，在充电计量表处）进行账户存款时传输功率。附加地或替代地，所述方法包括如下步骤：通过所述发射器和接收器线圈无线地在所述充电器与电动载具之间传送数据。
在第四方面的一个实施例中，所述方法进一步包括监测以下各项中的至少一个：通过所述发射器线圈从所述充电器传输的功率量；以及功率传输事件的持续时间。
在第四方面的一个实施例中，所述方法进一步包括：通过所述发射器线圈和所述接收器线圈无线地将功率从电动载具传输到所述充电器，以用于向所述充电器可操作地连接到的电源供给提供功率。
在第四方面的一个实施例中，所述方法进一步包括如下步骤：指示所述发射器线圈和所述接收器线圈中的至少一个的操作状态。
在第四方面的一个实施例中，所述方法进一步包括：标识所述载具，并且将充电事件与所标识的载具相关联。
在第四方面的一个实施例中，电动载具是根据本发明的第二方面的电动载具。
在第四方面的一个实施例中，电动载具是使用根据本发明的第三方面的方法制造的电动载具。
在第四方面的一个实施例中，所述充电器是根据本发明的第一方面的充电器。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于对电动载具进行充电的系统，所述系统包括：用于使充电器的发射器线圈和被布置在电动载具的车架的上端处的接收器线圈中的至少一个相对于另一个进行移动的装置；以及用于使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准以使得所述发射器线圈被布置在所述接收器线圈的上方和近侧的装置。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是示出了用于电动载具的传统无线功率传输环境的框图；
图2是示出了用于将功率和/或数据传输到电动载具的传统方法的示意图；
图3是示出了在本发明的一个实施例中的电动载具的俯视图的示意图；
图4是在本发明的一个实施例中的可操作以被布置在图3的电动载具中的充电系统的功能性框图；
图5是示出了在本发明的一个实施例中的充电器（充电站）中的充电系统的功能性框图；
图6A是示出了在本发明的另一实施例中的充电器的发射器垫和电动载具的接收器线圈的对准的示意图；
图6B是示出了在本发明的另一实施例中的充电器的发射器垫和电动载具的接收器线圈的对准的示意图；
图6C是示出了在本发明的另一实施例中的充电器的发射器垫和电动载具的接收器线圈的对准的示意图；
图7A是示出了在本发明的一个实施例中的充电器的发射器垫和电动载具的接收器垫的基本结构的示意性截面图；
图7B是示出了在本发明的另一实施例中的充电器的发射器垫和电动载具的接收器垫的基本结构的示意性截面图；
图8A是图示了在本发明的一个实施例中的充电器（充电站）的示意图；
图8B是图示了在本发明的另一实施例中的充电器（充电站）的示意图；
图8C是图示了在本发明的进一步的实施例中的充电器（充电站）的示意图；
图8D是图示了在本发明的又一个实施例中的充电器（充电站）的示意图；
图9是图示了在本发明的一个实施例中的用于对电动载具进行充电的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了用于电动载具的传统无线功率传输环境100的功能性框图（即，不表示电路连接）。如图1中所示，电动载具12可操作地连接到充电器（充电站）14以进行充电。电动载具12包括与可再充电电池120可操作地连接的充电电路。电动载具12的充电电路通常包括：可操作地彼此连接的阻抗转换器122、整流器124、滤波器126和接收器线圈128。充电器14包括与电源供给16（例如，电网网络）耦合的充电电路。充电器14的充电电路包括：AC-DC转换器140、DC-AC整流器142、滤波器144和发射器线圈146。在环境100中，充电器14的发射器线圈146被布置成将功率无线地传输到载具12的接收器线圈128，以对载具12中的电池120进行充电。在一些情况下，可以通过其他通信接口在载具12与充电器14之间形成无线通信链路。详述的电路的一个示例可以在由美国汽车工程师协会（SAE）发起的2016年5月的针对插入式电动载具的无线充电的SAE TIR J2954工业指南中找到。
图2示出了传统无线充电系统如何被布置成诸如在图1的环境中进行操作。为了简单起见，在该图中仅示出了相关结构。如图2中所示，系统20包括充电器，该充电器具有通过线24连接到发射器线圈26的电源供给22，发射器线圈26被固定地放置在载具28下方的地板上或嵌入在载具28下方的地板中。载具28包括被安装在载具车架的底部中的接收器线圈30、电源32、以及可操作地将接收器线圈30与电源32连接的控制器34。为了对载具28进行充电，用户手动地（例如，通过地面上的标记引导）将载具28驱动到合适的位置，以使发射器和接收器线圈26、30对准以进行充电。
本发明的发明人已经想出（devise）：迄今为止，在技术领域中存在如下的强烈技术偏见：即，在电动载具的无线充电中采用图2的充电系统。这至少部分是因为这些系统已成为国际标准。
本发明的发明人已经通过研究、实验和试验而想出：基于磁感应或磁共振的无线功率传输（充电）系统的能量效率（η）与磁耦合系数和针对发射器和接收器线圈的品质因数的乘积成比例：
（1）
其中k是磁耦合系数；Q1和Q2分别是用作发射器线圈和接收器线圈的两个线圈的品质因数。耦合系数k与传送距离d成反比：
（2）
其中，通常x≥1。等式（1）和（2）指示无线功率传输系统的能量效率随着传送距离增加而降低。
本发明的发明人已经通过研究、实验和试验而想出：现有的无线充电系统（诸如，图2中所示的无线充电系统）虽然流行，但是在许多方面是有缺陷的。
第一，将接收器线圈30布置成嵌入在载具车架的底部中的偏见、以及将发射器线圈26布置在载具28下方的地面上的偏见已经导致了如下无线充电布置：该布置在发射器与接收器线圈26、30之间留下了相当大的间隙。在SAE 2016指南中，间隙的大小（即，传送距离）从针对Class Z1的100mm到针对Class Z3的多达250 mm而变化。由于无线功率传输能量效率与传送距离成反比，因此相当大的传送距离将导致相对低的能量效率。
第二，在多达250mm的大传送距离下，发射器和接收器线圈26、30更容易发生未对准。同样，这导致差的无线功率传输能量效率。
第三，相对大的传送距离导致了发射器与接收器线圈26、30之间的周围环境中的磁通量泄漏。在一些示例中，在载具28附近或下方的地面上的外来对象、人或动物可能暴露于强磁场，从而导致潜在的健康问题或危险。
本发明的发明人已经想出：由于上述原因，现有的无线功率传输系统（诸如，遵循SAE 2016指南的那些系统）通常具有小于92％的能量效率，即使在发射器和接收器线圈26、30完美对准时亦如此。
图3示出了根据本发明的一个实施例的采用电动汽车形式的电动载具300的俯视图。图3中所示的载具300包括具有顶盖302的车架。被布置在该实施例中的接收器垫中的接收器线圈304安装在顶盖302上。在一些实施例中，接收器线圈304可以在顶盖302的表面上，或者紧接在顶盖302的表面下方。在一些其他实施例中，取决于载具及其车架的结构，接收器线圈可以被布置在车架的上端（相对于车架被支撑在其上的地面），车架的上端诸如载具的引擎盖、后备箱或挡风玻璃。在一个实施例中，该上端优选地是基本水平的。该上端可以是平坦的或凹凸不平的。图3还示出了顶盖302上的天窗306，但是该窗对于本发明不是必需的。在本实施例中，接收器线圈304被布置在其中的接收器垫包括用于水隔离的防水层和用于电隔离的电屏蔽。防水层和电屏蔽优选地包围接收器线圈304，以用于改进的水隔离和电隔离性能。
图3的实施例中的电动载具300还包括未示出的一些一般特征。它一般地包括移动装置（例如，轮状物），以用于使得电动载具能够在地面上移动。它还包括用于驱动轮状物的驱动机构，例如电动机。提供了可再充电电池以用于电动机的功率操作。充电电路与可再充电电池可操作地连接，以用于控制可再充电电池的充电。在本实施例中，被布置在车架的顶盖302处的接收器线圈304是充电电路的一部分。接收器线圈304被布置成从充电器的发射器线圈无线地接收功率。在一些实施例中，接收器线圈304还可以被布置成将功率无线地传送到充电器的发射器线圈，并且例如传送到与充电器可操作地连接的电源供给。附加地，接收器线圈304可以被布置成从充电器的发射器线圈无线地接收数据。在一个示例中，接收器线圈304进一步被布置成将数据无线地传送到充电器的发射器线圈。
图4示出了在本发明的一个实施例中的可操作以被布置在图3的电动载具300中的充电系统400的功能性框图。为了清楚起见，省略了与充电系统400不直接相关的载具的其他组件。
如图4中所示，系统400具有充电电路402（也被称为接收器电路），充电电路402包括被布置在接收器垫406中的接收器线圈404。充电电路402与控制器408和可再充电电源410可操作地连接。接收器线圈404可以以任何形式（例如，圆形、正方形、螺旋形）来布置。它可以形成一个或多个层。在具有多个接收器线圈的示例中，接收器线圈可以相对于彼此平行地、正交地或以其他取向来布置。接收器垫406可以以任何形式（例如，球形、圆柱形、立方形、立方体形、盘形）来布置。在优选实施例中，接收器垫406包括塑料壳体。接收器垫406可以包括防水层和电屏蔽，以用于保护和改进接收器线圈404的操作有效性。特别地，防水层可以被布置成提供水隔离功能，并且电屏蔽可以被布置成提供电隔离功能。在优选实施例中，接收器垫406包括电磁屏蔽（不同于上述电屏蔽），以用于屏蔽在充电期间在接收器线圈404处生成的磁场。在一些情况下，电磁屏蔽还可以屏蔽在充电期间、在接收器线圈404近侧布置的发射器线圈处生成的磁场。在载具被支撑在地面（例如，物理地面或地板表面）上的正常取向中，电测屏蔽被定位在接收器线圈404下方。通过这种布置，接收器垫406的面向载具的内部（即，乘客区域）的一侧将具有电磁屏蔽，使得由发射器垫和接收器垫406生成的磁通量将不会穿透到乘客区域中。在本发明中，接收器线圈404或接收器垫406可以被布置在对接部分处，该对接部分被布置在载具车架的顶盖处。
本实施例的载具中的充电电路402包括与接收器线圈可操作地连接的其他电路组件。这些组件（未示出）可以包括LC回路（tank）、滤波器、整流器，阻抗转换器等。在优选实施例中，这些组件可以包括阻抗滤波器（例如，与接收器线圈404形成谐振回路的谐振电容器）和AC-DC功率转换器（诸如，将ac电压转换成dc电压的整流器电路）。在充电期间，AC-DC电源电路的DC电压输出提供DC电压源，以用于对载具的可再充电电源410（例如，电池、基于锂的或其他化学物质）进行充电。在一个示例中，这是通过控制器408来执行的，该控制器408充当载具中的电池管理系统。
图4中的系统还包括对准构件412，以便于充电器的发射器线圈与接收器线圈404对准。对准构件412可以被提供在接收器垫的壳体中或壳体上。在一个实施例中，对准构件412可以是磁体或磁性构件，其被布置成与发射器垫的互补的金属或磁性部分接合，发射器线圈被布置在该发射器垫中。优选地，磁体被定位成便于发射器线圈和接收器线圈404的正确对准，以用于在充电期间最大化功率传输。这种磁体布置还可以帮助将发射器垫锁定到接收器垫406，从而在两个垫之间提供牢固的接合。在另一实施例中，对准构件412可以是布置在车架的上表面上的标记，例如基准标记、符号或颜色标记。标记优选地被布置在车架的对应于接收器线圈404的位置中。这些标记可以由采用相机形式的传感器或充电器上提供的其他光学或电磁装置来检测。在一些示例中，标记可以是可以由充电器上的光学、射频或红外检测器来检测的任何标记或组件。
在本实施例中，电动载具中的充电系统400的控制器408可以包括处理单元和存储器单元。在一个示例中，处理单元是诸如CPU、MCU等的处理器。存储器单元可以包括易失性存储器单元（诸如RAM）、非易失性单元（诸如，ROM、EPROM、EEPROM和闪存）或其两者。控制器408可以连接到一个或多个输入设备以用于接收输入，该输入设备诸如键盘、鼠标、触控笔、麦克风、触觉输入设备（例如，触敏屏幕）和视频输入设备（例如，相机）。控制器408可以进一步与一个或多个输出设备连接，该输出设备诸如一个或多个显示器、扬声器等。控制器408还优选地与通信模块连接，以用于建立与一个或多个其他计算设备（诸如，服务器、个人计算机、终端、在充电站或载具所有者的网络处的无线或手持计算设备）的一个或多个通信链路（未示出）。通信模块可以是调制解调器、网络接口卡（NIC）、集成网络接口、射频收发器、光学端口、红外端口、USB连接或其他接口。通信链路可以是有线的或无线的，以用于传送命令、指令、信息和/或数据。优选地，处理单元、存储器单元以及可选地输入设备、输出设备和通信模块通过总线、诸如PCI Express之类的外围组件互连（PCI）、通用串行总线（USB）和/或光学总线结构而彼此连接。在一个实施例中，这些组件中的一些可以通过诸如互联网或云计算网络之类的网络而连接。本领域技术人员将领会，本发明中的控制器408可以具有不同的配置。
在一个实施例中，接收器线圈404还可以被布置成将功率无线地传送到充电器的发射器线圈，并且例如传送到与充电器可操作地连接的电源供给。附加地，接收器线圈404可以被布置成从充电器的发射器线圈无线地接收数据。在一个示例中，接收器线圈404进一步被布置成将数据无线地传送到充电器的发射器线圈。
在优选实施例中，系统400可以进一步包括一个或多个指示器，以用于指示接收器线圈的操作状态。指示器可以与控制器408可操作地连接，控制器408可操作以检测接收器线圈的操作状态。指示器可以是视觉指示器、听觉指示器、触觉指示器或其组合。在一个示例中，指示器是由一个或多个LED、显示器或燃料量计（fuel gauge）等形成的灯光指示器。在另一示例中，指示器是由蜂鸣器、扬声器等形成的音频指示器。
图5示出了在本发明的一个实施例中的充电器（充电站）中的充电系统500。优选地，充电器被适配成对图3的电动载具进行充电，或者与图4的载具中的充电电路协作。
图5中的充电系统500包括充电电路502（也被称为发射器电路），充电电路502包括被布置在发射器垫506中的发射器线圈504。充电电路502与控制器508和电源供给510（例如，电网供给）可操作地连接。发射器线圈504可以以任何形式（例如，圆形、正方形、螺旋形）来布置。它可以形成一个或多个层。在具有多个发射器线圈的示例中，发射器线圈可以相对于彼此平行地、正交地或以其他取向来布置。发射器垫506可以以任何形式（例如，球形、圆柱形、立方形、立方体形、盘形、具有椭圆形横截面的圆柱形等）来布置，并且优选地是平面的。在优选实施例中，发射器垫506包括塑料壳体。发射器垫506可以包括防水层和电屏蔽，以用于保护和改进发射器线圈504的操作有效性。特别地，防水层可以被布置成提供水隔离功能，并且电屏蔽可以被布置成提供电隔离功能。在优选实施例中，发射器垫506包括电磁屏蔽（不同于上述电屏蔽），以用于屏蔽在充电期间在载具的接收器线圈处生成的磁场。在一些情况下，电磁屏蔽还可以屏蔽在充电期间、在发射器线圈504近侧布置的接收器线圈处生成的磁场。在发射器垫506的正常取向中，电测屏蔽相对于地面被定位在发射器线圈504上方。在本发明中，发射器线圈504或发射器垫506可以被承载在可手动或电子地（优选地，自动地）控制的移动机构514（诸如，机械臂）上。
本发明中的充电电路502包括与发射器线圈504可操作地连接的其他电路组件（未示出）。这些组件可以包括滤波器、ADC或DAC整流器、阻抗转换器等。充电电路502与电源供给510（例如，电网）可操作地连接，以用于从电源供给510获得用于对载具进行充电的功率。在充电期间，从电网获得功率，由充电电路502对功率进行整流，并且然后通过发射器线圈504和接收器线圈将功率提供给电动载具。替代地，电源供给510可以是AC主源或DC电源。例如，DC电源可以是从AC主源整流的电源。DC电源优选地是可再生能源（例如，来自光伏板）。
充电系统500还包括移动机构514，该移动机构使得发射器垫506能够被操控。优选地，移动机构514包括机械臂。发射器线圈504或发射器垫506可以被布置在机械臂的一端处，使得该臂的移动使发射器线圈504或垫506被布置在载具的顶部上。在一些实施例中，移动机构514可以包括可操作地彼此连接的一个或多个机械臂。在一个实施例中，移动机构514是手动控制的，使得用户可以自由地操控它。附加地或替代地，可以电子地控制该移动机构，使得其可以响应于控制器处的手动用户输入或者响应于与控制器可操作地连接的自动反馈系统而移动。在一些示例中，诸如优选地是柔性的电线和电缆之类的电气布置可以穿过（一个或多个）臂或围绕（一个或多个）臂而进行，从而使得能够连接发射器垫506、控制器508和电源供给510。优选地，机械臂具有至少两个自由度。在一个示例中，机械臂具有至少两个枢轴或具有万向接头。在一个示例中，机械臂可以包括诸如弹簧之类的柔性部分。机械臂可以是可伸缩的，或者可以是可伸长且可缩回的，以适合不同高度的载具车架。在本实施例中，机械臂可顺序地或同时地沿水平方向和沿垂直方向两者移动。然而，在一些其他实施例中，机械臂可以仅沿水平方向移动或仅沿垂直方向移动。
机械臂可以与被支撑在地面（例如，物理地面或地板表面）上的机械框架连接。机械框架可以相对于地面固定，或者可以可沿地面移动。替代地，它可以与壁挂架连接或从天花板上悬挂。壁挂架可以相对于墙壁固定，或者可以可沿墙壁上的导轨移动。
在其中机械臂被自动控制的实施例中，控制器508可以使用对准机构512作为用于控制该臂的移动的引导，以将发射器垫506直接引导和定位在电动载具的顶盖上的接收器垫的顶部上。在一些示例中，利用采用符号或颜色形式的标记来对电动载具的顶盖的无线充电区域进行标记。
在其中机械臂被手动控制的实施例中，控制器508可以可操作以通过诸如键盘、触摸屏、操纵杆等输入装置来接收用户输入。控制器508可操作以基于用户输入来控制该臂的移动。在一些情况下，利用采用符号或颜色形式的标记来对电动载具的顶盖的无线充电区域进行标记，以便于用户将发射器垫506定位在接收器垫的顶部上。在一些情况下，基座或对接部分可以被布置在车架的顶盖上，和/或可以提供磁性对准机构512以帮助线圈/垫的对准。
图5中的充电系统中的对准机构512被布置成便于发射器线圈506与电动载具的接收器线圈对准。在一个实施例中，对准机构512可以是磁体或磁性构件，其被布置成与接收器垫的互补的金属或磁性部分接合，接收器线圈被布置在该接收器垫中。优选地，磁体被定位成便于发射器线圈504和接收器线圈的正确对准，以用于在充电期间最大化功率传输。这种磁体布置还可以帮助将发射器垫506与接收器垫锁定，从而在两个垫之间提供牢固的接合。在另一实施例中，对准机构512可以由光学、射频或红外检测器形成。检测器可以用于检测布置在车架的上表面上的标记，例如基准标记、符号或颜色标记。标记优选地被布置在对应于接收器线圈的位置中。在一个实施例中，对准机构512具有相机，以用于识别被布置在车架上的标记，以及用于向控制器508提供反馈以便自动控制机械臂的移动，以使发射器线圈504与接收器线圈对准。优选地，对准机构512被布置成使发射器线圈504与接收器线圈对准，使得发射器线圈504与接收器线圈之间的间距小于100mm，更优选地小于50mm。替代地或附加地，还优选的是，由发射器线圈504定义的中心轴基本上平行于由接收器线圈定义的中心轴或者甚至与由接收器线圈定义的中心轴重合。这些布置可以有效地最大化功率传输效率。
在一些实施例中，充电器的控制器508被布置成接收手动用户输入以用于控制移动机构514的移动。在一个示例中，控制器508可以与操纵杆或可操作以接收来自用户的命令的计算机连接。替代地，控制器508可以被布置成基于来自对准机构512的反馈来控制移动机构512的移动，以使发射器线圈504与接收器线圈自动对准。
在本实施例中，充电器中的充电系统的控制器508可以包括处理单元和存储器单元。在一个示例中，处理单元是诸如CPU、MCU等的处理器。存储器单元可以包括易失性存储器单元（诸如RAM）、非易失性单元（诸如，ROM、EPROM、EEPROM和闪存）或其两者。控制器508可以连接到一个或多个输入设备以用于接收输入，该输入设备诸如键盘、鼠标、触控笔、麦克风、触觉输入设备（例如，触敏屏幕）和视频输入设备（例如，相机）。控制器508可以进一步与一个或多个输出设备连接，该输出设备诸如一个或多个显示器、扬声器等。控制器508还优选地与通信模块连接，以用于建立与一个或多个其他计算设备的一个或多个通信链路（未示出），该其他计算设备诸如服务器、个人计算机、终端、在电动载具处或电网网络的无线或手持计算设备、充电管理设施或停车设施。通信模块可以是调制解调器、网络接口卡（NIC）、集成网络接口、射频收发器、光学端口、红外端口、USB连接或其他接口。通信链路可以是有线的或无线的，以用于传送命令、指令、信息和/或数据。优选地，处理单元、存储器单元以及可选地输入设备、输出设备和通信模块通过总线、诸如PCI Express之类的外围组件互连（PCI）、通用串行总线（USB）和/或光学总线结构而彼此连接。在一个实施例中，这些组件中的一些可以通过诸如互联网或云计算网络之类的网络而连接。本领域技术人员将领会，本发明中的控制器508可以具有不同的配置。
在一个实施例中，发射器线圈504还可以被布置成从载具的接收器线圈无线地接收功率（例如，载具中的可再充电电源的功率），例如以向与充电器可操作地连接的电源供给提供功率。这可能在电源供给的功率消耗尽时发生。附加地，发射器线圈504可以被布置成从载具的接收器线圈无线地接收数据。在一个示例中，发射器线圈504进一步被布置成从载具的接收器线圈无线地接收数据。
在优选实施例中，系统500可以进一步包括一个或多个指示器，以用于指示发射器线圈的操作状态。指示器可以与控制器508可操作地连接，控制器508可操作以检测发射器线圈的操作状态。指示器可以是视觉指示器、听觉指示器、触觉指示器或其组合。在一个示例中，指示器是由一个或多个LED、显示器或燃料量计等形成的灯光指示器。在另一示例中，指示器是由蜂鸣器、扬声器等形成的音频指示器。
在一些实施例中，充电器的充电系统500还包括充电计量表516。计量表516可以与充电电路502可操作地连接，并且因此与控制器508可操作地连接，以用于确定通过发射器线圈504从充电器传输的功率量、或功率传输事件的持续时间。在一个示例中，充电器仅当用户在充电器处（例如，通过充电计量表516的界面）进行账户存款时提供功率。在一个示例中，充电计量表516可以与停车计量表集成。
图6A-6C示出了可以如何在本发明的一些实施例中将充电器的发射器垫506A-506C和电动载具的接收器垫406A-406C对准。为了简单起见，在这些图中未示出垫406A-406C、506A-506C中的相应发射器和接收器线圈、以及其他电路细节和连接。
在图6A的实施例中，载具的车架600A的上端（例如，顶盖）基本上是平面的。具有接收器线圈的接收器垫406A被布置在车架600A的顶表面下方。布置在发射器垫506A中的发射器线圈可以被操控，并且被直接放置到车架上对应于接收器垫406A的位置中。这可以凭借分别提供在载具和充电器上的对准机构来手动或电子地（优选地，自动地）执行。可选地，可以进一步提供例如磁性或机械的锁定机构（闩锁、锁等），以将发射器垫506固定在适当位置中。
在图6B的实施例中，凹槽602B形成在载具的车架600B的上端（例如，顶盖）上。具有接收器线圈的接收器垫406B被布置在凹槽602B的底壁下方。在该示例中，凹槽602B用作基座或对接部分，以用于接收发射器垫506B，发射器线圈被布置在该发射器垫506B中。布置在发射器垫506B中的发射器线圈可以被操控，并且被直接放置在凹槽602B中，从而可靠地将发射器垫506B与接收器垫406B对准，并且还将发射器垫506B固定到载具。该操控可以凭借分别提供在载具和充电器上的对准机构来手动或电子地（优选地，自动地）执行。如所示出的，发射器垫506B仅部分地被接收在凹槽602B中。然而，在一些其他示例中，凹槽602B可能足够深，以允许发射器垫506B完全被接收在凹槽602B中。
在图6C的实施例中，突起602C形成在载具的车架600C的上端（例如，顶盖）上。具有接收器线圈的接收器垫406C被布置在突起602C的顶壁下方。在该示例中，突起602C用作基座或对接部分，以用于与发射器垫506C接合，发射器线圈被布置在该发射器垫506C中。布置在发射器垫506C中的发射器线圈可以被操控，并且被直接放置到突起602C上，至少部分地包围它，从而容易地将发射器垫506C与接收器垫406C对准，并且还将发射器垫506C固定到载具。该操控可以凭借分别提供在载具和充电器上的对准机构来手动或电子地（优选地，自动地）执行。该示例中的发射器垫506C包括互补凹槽，该互补凹槽被布置成至少部分地接收突起602C。在一些其他示例中，假如发射器垫506C上的凹槽足够深，则发射器垫506C可以完全接收突起602C。
应当领会的是，取决于发射器垫和载具的构造，在基座或对接部分的上述实施例中的凹槽602B或突起602C可以采用任何形状或形式。在一个示例中，凹槽不需要具有平坦的平面底壁。同样地，突起不需要具有平坦的平面顶壁。在一些实施例中，凹槽和突起的组合可以用作基座。在又一些其他实施例中，多个凹槽可以用作基座，或者多个凸起可以用作基座。发射器和接收器垫不需要具有相同的大小、形状或形式。
在本发明中，接收器垫406A-406C被布置在载具的顶盖处，而发射器垫506A-506C被手动或电子地放置在接收器垫406A-406C的顶部上。为了最小化磁场向外来对象（人、动物等）的不希望的暴露，在一些实施例中，优选地将磁场包围在发射器垫506A-506C与接收器垫406A-406C之间。由于无线功率传输发生在发射器垫506A-506C的底侧与接收器垫406A-406C的顶侧之间，因此期望防止磁场通过发射器垫506A-506C的顶侧和接收器垫406A-406C的底侧而发射出。在优选实施例中，用于将磁场包围的装置具有相对薄的结构，特别是对于必须安装在载具车架的顶盖中的接收器垫406A-406C而言。
图7A和7B示出了在本发明的一些实施例中的充电器的发射器垫506X、506Y和电动载具的接收器垫406X、406Y的电磁屏蔽的基本结构。在图7A和7B中，为了简单起见，未示出发射器垫506X、506Y和接收器垫406X、406Y的防水和电隔离结构。
在图7A中，发射器垫506X包括发射器线圈504X和充当电磁屏蔽的磁芯520X。在该示例中，发射器线圈504X具有两层，并且磁芯520X具有大致的E形（顺时针旋转90度的E形）。发射器线圈504X定义了中心轴X1。在图7A中，磁芯520X包括第一部分和第二部分，第一部分基本上平行于由发射器线圈504X定义的平面延伸并且在该平面上方延伸，第二部分基本上垂直于由发射器线圈504X定义的平面从第一部分延伸。第一和第二部分一起定义了至少部分地容纳发射器线圈504X的空间。在该示例中，第一和第二部分定义了大致的U形。接收器垫406X包括接收器线圈404X和磁芯420X，它们的结构类似于发射器垫506X的结构。两者之间的主要区别在于，在接收器垫406X中，磁芯420X被布置在接收器线圈404X下方。优选地，当对准时，发射器线圈504X的中心轴X1基本上平行于接收器线圈404X的中心轴X2。更优选地，发射器线圈504X的中心轴X1与接收器线圈404X的中心轴X2重合。
图7B示出了另一个电磁屏蔽布置。在图7B中，发射器垫506Y的电磁屏蔽由铁磁层520Y和用导电材料制成的导电层522Y形成。优选地，铁磁层520Y被布置在导电层522Y与发射器线圈504Y之间。在该示例中，发射器线圈504Y仅具有一层，并且电磁屏蔽具有大致的E形（顺时针旋转90度的E形）。发射器线圈504Y定义了中心轴Y1。与图7A的实施例一样，图7B中的电磁屏蔽包括第一部分和第二部分，第一部分基本上平行于由发射器线圈504Y定义的平面延伸并且在该平面上方延伸，第二部分基本上垂直于由发射器线圈504Y定义的平面从第一部分延伸。第一部分和第二部分两者都包括铁磁层520Y和导电层522Y。第一和第二部分一起定义了至少部分地容纳发射器线圈504Y的空间。在该示例中，第一和第二部分定义了大致的U形。接收器垫406Y包括接收器线圈404Y以及具有与发射器垫506Y的结构相似的结构的对应电磁屏蔽。两者之间的主要区别在于，在接收器垫406Y中，电磁屏蔽被布置在接收器线圈404Y下方。优选地，当对准时，发射器线圈504Y的中心轴Y1基本上平行于接收器线圈404Y的中心轴Y2。更优选地，发射器线圈504Y的中心轴Y1与接收器线圈404Y的中心轴Y2重合。
应当领会的是，上述实施例中的电磁屏蔽可以采用任何其他形状或形式，这取决于发射器和接收器线圈404X、404Y、504X、504Y的结构、以及发射器和接收器垫406X、406Y、506X、506Y中的其他结构。在一些实施例中，图7A和7B中的电磁屏蔽可以仅由第一部分形成。在这些情况下，第一部分的长度是由发射器线圈504X、504Y的平面定义的长度的至少1.2倍、优选地至少1.5倍。在一个实施例中，电磁屏蔽可以部分地由磁芯形成，或者部分地由铁磁层和导电层形成。而且，发射器和接收器线圈的大小、形式或形状不必相同。同样，发射器和接收器垫的大小、形式或形状不必相同。
通过布置这种电磁屏蔽，发射器和接收器垫406X、406Y、506X、506Y之间的传送距离可以保持尽可能小（通常为几毫米到至多几十毫米）以用于实现高能量效率，并且发射器和接收器垫406X、406Y、506X、506Y之间的ac磁场可以被电磁屏蔽夹在中间或包围，以使人对磁场的暴露以及对附近外来对象的加热问题最小化。
图8A至8D示出了本发明的充电器（充电站）800A-800D的一些实施例。在该图中，仅呈现了安装在移动机构的一端处的发射器垫、载具的接收器垫、以及柔性机械臂的简化结构。为了简单起见，省略了发射器和接收器电源设备、电池管理系统和电池的细节。
图8A示出了杆装式（pole mounted）布置800A，其可以是手动控制或电子控制的。在该示例中，大致为L形的机械臂802A的一端保持发射器垫804A，而另一端连接到机械杆806A上。优选地，机械臂802A是柔性的或可移动的，并且可以升高、降低以及沿水平方向被操控。在一个示例中，臂802A具有通过一个或多个可旋转接头连接的多个部分。该布置800A特别适用于沿着道路的停车空间以及还有在室内停车空间中的所停放的载具。在该示例中，可以提供可选地与停车计量表结合的充电计量表808A。
图8B示出了框架安装式布置800B，其可以是手动控制或电子控制的。在该示例中，机械臂802B的一端保持发射器垫804B，而另一端以弧形的形式连接到机械框架806B上，该机械框架806B安置在地面上。在一个示例中，框架固定在地面上，但是在一些其他情况下，框架是可移动的，例如可通过轮状物和/或导轨移动。该布置800B特别适用于室内和室外停车场两者。
图8C示出了壁装式布置800C，其可以是手动控制或电子控制的。在该示例中，第一机械臂802C的一端保持发射器垫804C，而另一端连接到与壁挂架806C连接的另一机械臂。在一个示例中，壁挂架806C可以固定在墙壁上。在其他示例中，壁挂架806C可以可沿墙壁表面在一维或二维中通过例如导轨移动。该布置800C特别适用于室内停车设施，诸如车库。
图8D示出了天花板安装式布置800D，其可以是手动控制或电子控制的。在该示例中，机械臂802D的一端保持发射器垫804D，而另一端连接到天花板上的移动机构506D。在该示例中，机械臂802D可以在如用虚线区域突出显示的特定区域内横向活动。臂802D还可以伸缩或垂直移动。该布置800D对于室内应用而言特别有用。利用自动引导的系统，该布置800D对于室内停放的载具、特别地在室内车库和停车场中是理想的。
应当领会的是，图8A-8D中所图示的实施例800A-800D仅仅是示例性的。在不脱离本发明的范围的情况下，充电器的移动机构可以采用其他形式和形状。
图9图示了根据本发明的一个实施例的用于对电动载具进行充电的方法900。方法900从步骤902开始，在该步骤中，使充电器的发射器线圈和电动载具的接收器线圈中的至少一个相对于另一个进行移动。在优选实施例中，仅移动充电器的发射器线圈。发射器线圈的移动可以顺序地或同时地沿水平方向和沿垂直方向两者。
然后，在步骤904中，使发射器线圈与接收器线圈对准。该对准涉及将发射器线圈放置在接收器线圈的上方和近侧。优选地，该对准涉及使发射器线圈与接收器线圈对准，使得发射器线圈与接收器线圈之间的间距小于100mm、优选地小于50mm。附加地或替代地，该对准涉及使发射器线圈与接收器线圈对准，使得由发射器线圈定义的中心轴基本上平行于由接收器线圈定义的中心轴、或者更优选地与由接收器线圈定义的中心轴重合。
该方法可以进一步涉及步骤906，将发射器线圈对接在载具车架的上端处的基座/对接部分处。可选地，该方法涉及将发射器线圈和接收器线圈锁定在适当位置中，使得它们在外部影响下不会相对于彼此移动。该锁定可以通过被布置在发射器垫上和/或接收器垫或相关联的车架部分上的机械或磁性锁定装置来执行。
在步骤910中，随后启动充电。通过发射器线圈和接收器线圈无线地将功率从充电器传输到电动载具，以用于对布置在电动载具中的可再充电电源进行充电。在一个示例中，仅在用户（例如，在充电计量表处）进行账户存款时传输功率。附加地或替代地，该方法包括如下步骤：通过发射器和接收器线圈无线地在充电器与电动载具之间传送数据。
在步骤912中，该方法包括监测通过发射器线圈从充电器传输的功率量、和/或功率传输事件的持续时间。在一些其他示例中，该方法可以进一步涉及标识载具，并且将充电事件与所标识的载具相关联。
如图9中所图示的方法900可以在例如本发明的充电器实施例500、800A-800D、本发明的电动载具实施例300、400或其两者中实现。
在本发明的实施例中，接收器线圈在车架的顶盖处的布置允许充电器的发射器线圈被引导并且被非常靠近地放置在接收器线圈的顶部上，从而允许发射器线圈和接收器线圈以非常小的间隙（考虑到收发器和接收器垫的厚度，该间隙为几毫米到几十毫米）而分离。该布置的优点在于，它允许发射器垫可以以手动或自动的方式被引导并且被放置在接收器垫的顶部上，从而实现非常高的磁耦合，并且减少磁通量泄漏以及外来对象和人/动物对强磁场的暴露。由于发射器与接收器线圈之间的非常小的传送距离（通常为几十毫米或更少，而不是SAE 2016指南中规定的几百毫米）以及高磁耦合，因此可以实现非常高的能量效率（通常＞95％）。
而且，为了实现高品质因数，在本实施例中，接收器与发射器线圈之间的功率传输在远高于ac主频率（例如，对于EV的SAE 2016指南而言为85kHz，并且对于无线功率联盟针对便携式电子器件发起的Qi标准而言为110kHz至205kHz）的工作频率下进行。本发明中的发射器和接收器垫布置确保了承载高频电压和电流的所有电线（电缆）可以保持在最小长度，以便最小化跨该线的AC阻抗的电压降以及由该线生成的电磁辐射。
应当注意的是，本发明中的电动载具可以是至少部分地基于电力而操作（例如，运行）的载具。例如，电动载具可以是纯电动载具或混合动力电动载具。载具可以是地面载具（诸如，汽车、公共汽车、卡车和火车）、空中载具（飞机）、海上载具（例如，船舶、帆船）等。载具甚至可以是家用或工业机器人。例如，载具可以是机器人真空吸尘器或机器人割草机。本发明的电动载具通常包括车架、移动装置（例如，轮状物）、驱动机构（例如，电动机）、可再充电电源（例如，电池）和充电电路。移动装置耦合到车架，以用于使得电动载具能够移动。驱动机构与移动装置可操作地连接，以用于驱动移动装置。可再充电电源与驱动机构可操作地连接，以用于驱动机构的功率操作。充电电路与可再充电电源可操作地连接，以用于对可再充电电源进行充电，并且该电路除了其他电路组件之外还包括被布置在车架的上端处的接收器线圈，以用于从充电器的发射器线圈无线地接收功率。不同实施例中的载具可以包括进一步的组件，这取决于它们的应用和功能。尽管所呈现的实施例聚焦于功率传输，但是应当领会的是，也可以在发射器与接收器垫/线圈之间实现数据通信。
本发明的实施例提供了独特的优点。
第一，接收器线圈/垫在载具车架的顶盖上的布置便于用户或自动定位系统访问接收器线圈/垫。而且，这种接收器线圈/垫不太可能被道路中的碎屑击中，特别是与在底部安装的接收器线圈/垫相比。接收器垫的防水和电隔离表面提供了改进的保护，并且便于进行容易的维护。磁场也进一步远离地面上的外来对象和宠物。
第二，发射器线圈/垫直接在接收器线圈/垫的顶部上的放置便于用户或自动定位系统访问发射器线圈/垫。而且，它减少了未对准问题，并且因此可以获得高能量效率。发射器线圈/垫的位置还允许它远离地面上的污垢和灰尘，从而降低了它被踩踏的可能性。
第三，因为发射器线圈和接收器线圈仅以几十毫米而分离，所以可以获得高磁耦合系数和高能量效率。而且，存在较少的磁通量泄漏，并且因此减少了诸如人的暴露以及对附近外来对象的加热之类的相关联的问题。将不会对在载具下面休息的宠物构成危险。
在一些实施例中，电子地（并且优选地，自动地）控制的在移动方面具有多个自由度的机械臂的布置还便于发射器线圈与接收器线圈的准确和快速对准。由此，载具的驾驶员不再具有必须基于地面上的标记来准确地对准两个线圈的负担。用于指示发射器线圈或接收器线圈中的至少一个的操作状态的一个或多个指示器的提供允许用户特别是在发射器和接收器垫/线圈接合时容易地检查充电操作的状态（例如，当充电正在进行时，当充电完成时，当遇到错误时，当发生过充电事件时，当发生过放电事件时等）。
本发明的实施例还解决了未对准的问题，放松了停车精度要求，通过减少人对磁场的暴露提高了安全性。与已知的无线充电方法相比，本发明的实施例的充电效率可以超过95％，从而显著导致了成本节省。还存在载具的隔离材料上的较少热应力、较少的能量损失、以及提高的可靠性。
应当领会的是，在本发明的方法和系统完全由计算系统实现或部分由计算系统实现的情况下，那么可以利用任何适当的计算系统架构。这将包括独立计算机、网络计算机和专用硬件设备。在使用了术语“计算系统”和“计算设备”的情况下，这些术语旨在涵盖能够实现所描述的功能的计算机硬件的任何适当布置。
应当注意的是，在以上描述中，术语“发射器线圈”不限于被布置成传送功率的线圈。在一些情况下，“发射器线圈”还可以用作用于接收功率的接收器线圈。同样地，术语“接收器线圈”不限于被布置成接收功率的线圈。在一些情况下，“接收器线圈”还可以用作用于传送功率的发射器线圈。
本领域技术人员将领会，在不脱离如广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对如具体实施例中所示的本发明做出众多变型和/或修改。因此，本发明的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。
除非以其他方式指出，否则对本文中包含的现有技术的任何引用不应被视为该信息是公知常识的承认。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于电动载具的充电器，包括：
充电电路，其可操作以与电源供给连接，所述充电电路包括发射器线圈，所述发射器线圈被布置成用于将功率无线地传送到电动载具的接收器线圈以对所述电动载具进行充电；
移动机构，其被布置成使得所述发射器线圈能够移动，以用于使所述发射器线圈与布置在所述电动载具的车架的上端处的接收器线圈对准；
对准机构，其被布置成便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准；
控制器，其被布置成控制所述移动机构的移动；
充电计量表；以及
指示器，其用于指示所述发射器线圈的操作状态，
其中所述对准机构包括以下各项中的一个或多个：（i）磁性构件，以及（ii）传感器，其可操作以识别被布置在车架上的标记并且向控制器提供反馈，所述控制器被布置成控制所述移动机构的移动；并且所述对准机构被布置成在将功率从所述发射器线圈传输到所述接收器线圈之前使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得以下条件中的一个或多个被满足：
（a）所述发射器线圈与所述接收器线圈之间的间距小于100mm；
（b）由所述发射器线圈定义的中心轴基本上平行于由所述接收器线圈定义的中心轴；以及
（c）由所述发射器线圈定义的中心轴与由所述接收器线圈定义的中心轴重合；
其中所述充电计量表与充电电路可操作地连接，以用于确定以下各项中的至少一个：
通过所述发射器线圈从所述充电器传输的功率量；以及
功率传输事件的持续时间；以及
其中所述发射器线圈进一步被布置成用于从所述电动载具的所述接收器线圈无线地接收功率，以向所述充电器可操作地连接到的电源供给提供功率。
2.根据权利要求1所述的用于电动载具的充电器，其中所述发射器线圈被布置在发射器垫中；
其中所述发射器垫（i）包括：（a）用于水隔离的防水层、（b）用于电隔离的电屏蔽、以及（c）用于屏蔽在充电期间在所述发射器线圈处生成的磁场的电磁屏蔽，并且所述发射器垫（ii）被布置成与车架的上端处的基座或对接部分接合、或者被接收在所述基座或对接部分中；
其中所述电磁屏蔽：（i）至少部分地由磁芯形成；（ii）至少部分地由铁磁层和用导电材料制成的导电层形成；（iii）包括第一部分，所述第一部分在充电操作期间相对于地面被布置在所述发射器线圈上方；并且（iv）包括基本上垂直于所述第一部分延伸的第二部分，所述第一和第二部分一起定义了至少部分地容纳所述发射器线圈的空间，其中所述铁磁层被布置在所述导电层与所述发射器之间；
其中所述移动机构包括机械臂，所述发射器线圈被布置在所述机械臂的一端处；
其中所述机械臂：（i）具有至少两个自由度；（ii）包括柔性部分；（iii）可在二维空间或三维空间两者中移动；并且（iv）与被支撑在地面上的机械框架连接、与壁挂架连接、或者从天花板上悬挂；以及
其中所述控制器被布置成接收手动用户输入以用于控制所述臂的移动，并且被布置成基于来自对准机构的反馈而使所述发射器线圈与所述接收器线圈自动对准，所述对准机构被布置成便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准。
3.一种电动载具，包括：
车架；
移动装置，其与车架耦合以用于使得所述电动载具能够移动；
驱动机构，其与所述移动装置可操作地连接以用于驱动所述移动机构；
可再充电电源，其与所述驱动机构可操作地连接，以用于所述驱动机构的功率操作；
充电电路，其与所述可再充电电源可操作地连接，以用于对所述可再充电电源进行充电，充电电路包括被布置在车架的上端处的接收器线圈，所述接收器线圈被布置成从充电器的发射器线圈无线地接收功率；
基座或对接部分，其被布置在车架的上端处，以用于接收所述充电器的发射器垫或者与所述充电器的发射器垫接合；
对准构件，其被布置成在所述发射器线圈开始将功率传送到所述接收器线圈之前便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得所述发射器线圈在以下条件中的一个或多个下被对准：
（i）所述发射器线圈与所述接收器线圈之间的间距小于100mm；
（ii）由所述发射器线圈定义的中心轴基本上平行于由所述接收器线圈定义的中心轴；以及
（iii）由所述发射器线圈定义的中心轴与由所述接收器线圈定义的中心轴重合；以及
指示器，其被布置成指示所述接收器线圈的操作状态。
4.根据权利要求3所述的电动载具，其中所述接收器线圈被布置在接收器垫中；
其中所述接收器垫：（i）包括用于水隔离的防水层和用于电隔离的电屏蔽，并且（ii）包括用于屏蔽在充电期间在所述接收器线圈处生成的磁场的电磁屏蔽；
其中所述电磁屏蔽：（i）至少部分地由磁芯形成，（ii）至少部分地由铁磁层和用导电材料制成的导电层形成，所述铁磁层被布置在所述导电层与所述接收器线圈之间，（iii）包括第一部分，所述第一部分在充电操作期间相对于地面被布置在所述接收器线圈下方，并且（iv）包括基本上垂直于所述第一部分延伸的第二部分，所述第一和第二部分一起定义了至少部分地容纳所述接收器线圈的空间；
其中所述接收器垫被布置在所述基座或对接部分处或其附近；
其中所述发射器垫包含所述发射器线圈；
其中所述底座或对接部分包括：（i）处于车架的上端上的凹槽，以及（ii）从车架的上端突出的突起；
其中所述对准构件包括磁性构件或标记；
其中车架的上端是车架的顶盖；
其中所述电动载具是电动汽车；以及
其中所述接收器线圈进一步被布置成将功率无线地传送到所述充电器的所述发射器线圈。
5.一种用于对电动载具进行充电的方法，包括：
使充电器的发射器线圈和被布置在电动载具的车架的上端处的接收器线圈中的至少一个相对于另一个进行移动；
通过对准机构使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得所述发射器线圈被布置在所述接收器线圈的上方和近侧，所述对准机构包括所述电动载具的车架上的标记、以及可操作以识别所述标记的传感器；
在所述对准步骤之后，通过所述发射器线圈和所述接收器线圈无线地将功率从所述充电器传输到所述电动载具，以用于对布置在所述电动载具中的可再充电电源进行充电，以及用于向所述充电器可操作地连接到的电源供给提供功率；
指示所述发射器线圈和所述接收器线圈中的至少一个的操作状态；以及
监测以下各项中的至少一个：
（i）通过所述发射器线圈从所述充电器传输的功率量；以及
（ii）功率传输事件的持续时间。
6.根据权利要求5所述的用于对电动载具进行充电的方法，其中所述移动步骤包括：（i）移动所述充电器的所述发射器线圈，同时所述电动载具的所述接收器线圈保持基本静止；以及（ii）在二维空间或三维空间中移动所述发射器线圈，
其中所述移动和对准步骤中的至少一个是手动地、电子地或自动地执行的，
其中所述对准步骤包括以下各项中的一个或多个：
（a）使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得所述发射器线圈与所述接收器线圈之间的间距小于100mm；
（b）使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得由所述发射器线圈定义的中心轴基本上平行于由所述接收器线圈定义的中心轴；以及
（c）使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得由所述发射器线圈定义的中心轴与由所述接收器线圈定义的中心轴重合，以及
其中所述对准步骤进一步包括将所述发射器线圈对接在车架的上端处布置的基座或对接部分处，并且进一步包括如下步骤：在使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准时，将所述发射器线圈锁定在适当位置中。

Claims (63)

1.一种用于电动载具的充电器，包括：
充电电路，其可操作以与电源供给连接，所述充电电路包括发射器线圈，所述发射器线圈被布置成用于将功率无线地传输到电动载具的接收器线圈以对所述电动载具进行充电；以及
移动机构，其被布置成使得所述发射器线圈能够移动，以用于使所述发射器线圈与布置在电动载具的车架的上端处的接收器线圈对准。
2.根据权利要求1所述的充电器，其中所述发射器线圈被布置在发射器垫中。
3.根据权利要求2所述的充电器，其中所述发射器垫包括用于水隔离的防水层和用于电隔离的电屏蔽。
4.根据权利要求2所述的充电器，其中所述发射器垫包括电磁屏蔽，以用于屏蔽在充电期间在所述发射器线圈处生成的磁场。
5.根据权利要求4所述的充电器，其中所述电磁屏蔽至少部分地由磁芯形成。
6.根据权利要求4所述的充电器，其中所述电磁屏蔽至少部分地由铁磁层和用导电材料制成的导电层形成；所述铁磁层被布置在所述导电层与所述发射器之间。
7.根据权利要求4所述的充电器，其中所述电磁屏蔽包括第一部分，所述第一部分在充电操作期间相对于地面被布置在所述发射器线圈上方。
8.根据权利要求7所述的充电器，其中所述电磁屏蔽进一步包括基本上垂直于所述第一部分延伸的第二部分，所述第一和第二部分一起定义了至少部分地容纳所述发射器线圈的空间。
9.根据权利要求2所述的充电器，其中所述发射器垫被布置成与车架的上端处的基座或对接部分接合、或者被接收在所述基座或对接部分中。
10.根据权利要求1所述的充电器，进一步包括电源供给。
11.根据权利要求1所述的充电器，其中所述移动机构包括机械臂，所述发射器线圈被布置在所述机械臂的一端处。
12.根据权利要求11所述的充电器，其中所述机械臂具有至少两个自由度。
13.根据权利要求11所述的充电器，其中所述机械臂包括柔性部分。
14.根据权利要求11所述的充电器，其中所述机械臂可在二维空间或三维空间两者中移动。
15.根据权利要求11所述的充电器，其中所述机械臂
与被支撑在地面上的机械框架连接；
与壁挂架连接；或者
从天花板上悬挂。
16.根据权利要求1所述的充电器，进一步包括对准机构，所述对准机构被布置成便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准。
17.根据权利要求16所述的充电器，其中所述对准机构包括以下各项中的一个或多个：
磁性构件；以及
传感器，其可操作以识别被布置在车架上的标记并且向控制器提供反馈，所述控制器被布置成控制所述移动机构的移动。
18.根据权利要求16所述的充电器，其中所述对准机构被布置成使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得以下条件中的一个或多个被满足：
所述发射器线圈与所述接收器线圈之间的间距小于100mm；
由所述发射器线圈定义的中心轴基本上平行于由所述接收器线圈定义的中心轴；以及
由所述发射器线圈定义的中心轴与由所述接收器线圈定义的中心轴重合。
19.根据权利要求1所述的充电器，进一步包括控制器，所述控制器被布置成控制所述移动机构的移动。
20.根据权利要求19所述的充电器，其中所述控制器被布置成接收手动用户输入以用于控制所述臂的移动。
21.根据权利要求19所述的充电器，其中所述控制器被布置成基于来自对准机构的反馈而使所述发射器线圈与所述接收器线圈自动对准，所述对准机构被布置成便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准。
22.根据权利要求1所述的充电器，进一步包括充电计量表，所述充电计量表与充电电路可操作地连接，以用于确定以下各项中的至少一个：
通过所述发射器线圈从所述充电器传输的功率量；以及
功率传输事件的持续时间。
23.根据权利要求1所述的充电器，其中所述发射器线圈进一步被布置成用于从所述电动载具的所述接收器线圈无线地接收功率，以向所述充电器可操作地连接到的电源供给提供功率。
24.根据权利要求1所述的充电器，进一步包括用于指示所述发射器线圈的操作状态的指示器。
25.一种电动载具，包括：
车架；
移动装置，其与车架耦合以用于使得所述电动载具能够移动；
驱动机构，其与所述移动装置可操作地连接以用于驱动所述移动机构；
可再充电电源，其与所述驱动机构可操作地连接，以用于所述驱动机构的功率操作；以及
充电电路，其与所述可再充电电源可操作地连接，以用于对所述可再充电电源进行充电，充电电路包括被布置在车架的上端处的接收器线圈，所述接收器线圈被布置成从充电器的发射器线圈无线地接收功率。
26.根据权利要求25所述的电动载具，其中所述接收器线圈被布置在接收器垫中。
27.根据权利要求26所述的电动载具，其中所述接收器垫包括用于水隔离的防水层和用于电隔离的电屏蔽。
28.根据权利要求26所述的电动载具，其中所述接收器垫包括电磁屏蔽，以用于屏蔽在充电期间在所述接收器线圈处生成的磁场。
29.根据权利要求28所述的电动载具，其中所述电磁屏蔽至少部分地由磁芯形成。
30.根据权利要求28所述的电动载具，其中所述电磁屏蔽至少部分地由铁磁层和用导电材料制成的导电层形成；所述铁磁层被布置在所述导电层与所述接收器线圈之间。
31.根据权利要求28所述的电动载具，其中所述电磁屏蔽包括第一部分，所述第一部分在充电操作期间相对于地面被布置在所述接收器线圈下方。
32.根据权利要求31所述的电动载具，其中所述电磁屏蔽进一步包括基本上垂直于所述第一部分延伸的第二部分，所述第一和第二部分一起定义了至少部分地容纳所述接收器线圈的空间。
33.根据权利要求25所述的电动载具，进一步包括被布置在车架的上端处的基座或对接部分，以用于接收所述充电器的发射器垫或者与所述充电器的发射器垫接合；所述接收器垫被布置在所述基座或对接部分处或其附近；所述发射器垫包含所述发射器线圈。
34.根据权利要求33所述的电动载具，其中所述基座或对接部分包括处于车架的上端上的凹槽。
35.根据权利要求33所述的电动载具，其中所述基座或对接部分包括从车架的上端突出的突起。
36.根据权利要求25所述的电动载具，进一步包括对准构件，所述对准构件被布置成便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准。
37.根据权利要求36所述的电动载具，其中所述对准构件包括磁性构件或标记。
38.根据权利要求25所述的电动载具，其中车架的上端是车架的顶盖。
39.根据权利要求25所述的电动载具，其中所述电动载具是电动汽车。
40.根据权利要求25所述的电动载具，其中所述接收器线圈进一步被布置成将功率无线地传送到所述充电器的所述发射器线圈。
41.根据权利要求25所述的电动载具，进一步包括指示器，所述指示器被布置成指示所述接收器线圈的操作状态。
42.一种用于制造电动载具的方法，包括：
提供所述电动载具的车架；
提供用于对所述电动载具进行充电的充电电路；以及
在车架的上端处布置充电电路的接收器线圈，所述接收器线圈被布置成从充电器的发射器线圈无线地接收功率，以用于对所述电动载具的可再充电电源进行充电。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述接收器线圈被布置在接收器垫中。
44.根据权利要求42所述的方法，进一步包括：
在车架中组装可再充电电源，其用于与驱动机构连接，以进行所述驱动机构的功率操作；以及
将所述可再充电电源与充电电路可操作地连接。
45.根据权利要求42所述的方法，进一步包括：
在车架的上端处布置基座或对接部分，以用于接收所述充电器的发射器垫或者与所述充电器的发射器垫接合；所述接收器垫被布置在所述基座或对接部分处或其附近；所述发射器垫包含所述发射器线圈。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述基座或对接部分包括处于车架的上端上的凹槽。
47.根据权利要求45所述的方法，其中所述基座或对接部分包括从车架的上端突出的突起。
48.根据权利要求42所述的方法，进一步包括：
在所述电动载具中布置对准构件以便于所述发射器线圈与所述接收器线圈对准。
49.根据权利要求42所述的方法，其中车架的上端是车架的顶盖。
50.根据权利要求42所述的方法，其中所述电动载具是电动汽车。
51.根据权利要求42所述的方法，其中所述接收器线圈进一步被布置成将功率无线地传送到所述充电器的所述发射器线圈，以向所述充电器可操作地连接到的电源供给提供功率。
52.一种用于对电动载具进行充电的方法，包括：
使充电器的发射器线圈和被布置在电动载具的车架的上端处的接收器线圈中的至少一个相对于另一个进行移动；以及
使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得所述发射器线圈被布置在所述接收器线圈的上方和近侧。
53.根据权利要求52所述的方法，其中所述移动步骤包括：移动所述充电器的所述发射器线圈，同时所述电动载具的所述接收器线圈保持基本静止。
54.根据权利要求52所述的方法，其中所述移动步骤包括在二维空间或三维空间中移动所述发射器线圈。
55.根据权利要求52所述的方法，其中所述移动和对准步骤中的至少一个是手动执行的。
56.根据权利要求52所述的方法，其中所述移动和对准步骤中的至少一个是电子地或自动地执行的。
57.根据权利要求52所述的方法，其中所述对准步骤包括以下各项中的一个或多个：
使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得所述发射器线圈与所述接收器线圈之间的间距小于100mm；
使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得由所述发射器线圈定义的中心轴基本上平行于由所述接收器线圈定义的中心轴；以及
使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准，使得由所述发射器线圈定义的中心轴与由所述接收器线圈定义的中心轴重合。
58.根据权利要求52所述的方法，其中所述对准步骤包括：将所述发射器线圈对接在车架的上端处布置的基座或对接部分处。
59.根据权利要求52所述的方法，进一步包括如下步骤：
在使所述发射器线圈与所述接收器线圈对准时，将所述发射器线圈锁定在适当位置中。
60.根据权利要求52所述的方法，进一步包括如下步骤：
通过所述发射器线圈和所述接收器线圈无线地将功率从所述充电器传输到所述电动载具，以用于对布置在所述电动载具中的可再充电电源进行充电。
61.根据权利要求60所述的方法，进一步包括如下步骤：
监测以下各项中的至少一个：
通过所述发射器线圈从所述充电器传输的功率量；以及
功率传输事件的持续时间。
62.根据权利要求52所述的方法，进一步包括如下步骤：
通过所述发射器线圈和所述接收器线圈无线地将功率从所述电动载具传输到所述充电器，以用于向所述充电器可操作地连接到的电源供给提供功率。
63.根据权利要求52所述的方法，进一步包括如下步骤：
指示所述发射器线圈和所述接收器线圈中的至少一个的操作状态。
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