CN117795816A - 包括用于无线电力发送的电力传输电路和线圈结构的无线电力发送装置以及无线电力发送系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种无线电力发送垫，准备将无线电力发送到包括次级线圈的接收垫。该无线电力发送垫包括：初级线圈，被布置成围绕中心空间；铁氧体，用于与初级线圈磁耦合；以及壳体，用于支撑初级线圈和铁氧体，其中，初级线圈被形成为使得具有垂直型结构的扁平线被缠绕多次，在该垂直型结构中，横截面的长轴平行于初级线圈的中心轴。

Description

包括用于无线电力发送的电力传输电路和线圈结构的无线电 力发送装置以及无线电力发送系统
技术领域
本公开涉及用于无线电力传输(WPT)的无线电力发送装置/垫和无线电力接收装置/垫，并且更具体地，涉及被配置为在无线电力传输期间提高电力传输效率的线圈结构和电力传输电路。
背景技术
电动车辆(EV)由电动机通过储存在电池中的电力驱动，并且与传统的汽油发动机车辆相比，产生更少的诸如废气和噪声的污染，并且具有故障更少、寿命更长、以及驾驶操作简化的优点。
EV可基于驱动动力源被分类为混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电动车辆(EV)。HEV具有作为主动力源的发动机和作为辅助动力源的电动机。PHEV具有作为主动力源的电动机和电池以及当电池放电时使用的发动机。EV具有电动机但不具有发动机。
电动车辆充电系统可以被定义为使用从商用电网获得的或者存储在能量存储设备中的电力对安装在电动车辆中的电池充电的系统。根据电动车辆的类型，这种电动车辆充电系统可具有各种形式。例如，电动车辆充电系统可包含使用电缆或非接触无线电力传输系统的传导式充电系统。
在充电会话期间，安装在电动车辆上的车辆组件(VA)的接收垫可与安装在充电站或充电点的地面组件(GA)的发送垫形成感应谐振耦合，并且可使用通过感应谐振耦合从地面组件传输的电力对EV的电池充电。
同时，发送垫和接收垫的结构可以是用于确保磁共振型无线电力传输系统中的高电力传输效率的关键因素。具体地，在包括由铁氧体制成的铁氧体结构和线圈的发送垫或接收垫的典型构造中，电力传输效率可以根据铁氧体结构和/或线圈的结构而改变，铁氧体是促进无线电力传输的磁性材料，线圈缠绕成围绕该铁氧体结构。
因而，需要一种可改善无线电力传输系统中的电力传输效率的线圈结构。
发明内容
技术问题
为了解决上述问题，本公开的一个目的是提供一种新颖的线圈结构，该线圈结构可提高将电力从供电装置或电动车辆供电设备(EVSE)供应至电动车辆的过程的效率。
本公开的另一目的是提供一种采用新颖线圈结构的具有高电力传输效率的无线电力传输(WPT)装置。
本发明的另一目的是提供一种用于驱动采用新颖线圈结构的无线电力发送装置的电力传输电路。
技术方案
根据本公开的实施方式的用于实现上述目的的无线电力发送垫是被配置为将电力无线传输至包括次级线圈的接收垫的无线电力发送垫。无线电力发送垫包括：初级线圈，被布置为围绕中心空间；铁氧体构件，被配置为与所述初级线圈形成磁耦合；以及壳体，被配置为支撑初级线圈和铁氧体构件。初级线圈包括一扁平线，该扁平线缠绕多匝以布置成扁平线的横截面的长轴平行于初级线圈的中心轴的结构。
初级线圈可包括多个线圈元件，每个线圈元件通过将扁平线围绕初级线圈的中心轴缠绕一匝而形成。
多个线圈元件的横截面的长轴的长度可形成为彼此相同。
多个线圈元件的横截面的长轴的长度可形成为随着线圈元件更接近初级线圈的中心轴而更长。
多个线圈元件的横截面的长轴的长度可形成为随着线圈元件更远离初级线圈的中心轴而更长。
在z轴方向上从铁氧体构件至多个线圈元件的距离可形成为彼此相同。
在z轴方向上从铁氧体构件至多个线圈元件中的每一个的距离可以被形成为：随着线圈元件更接近初级线圈的中心轴而更大。
在z轴方向上从铁氧体构件至多个线圈元件中的每一个的距离可以被形成为：随着线圈元件更远离初级线圈的中心轴而更大。
所述多个线圈元件可被布置为彼此平行。
多个线圈元件可被顺序地布置使得多个线圈元件中的每个线圈元件被布置成：随着线圈元件更接近初级线圈的中心轴，线圈元件在z轴方向上的位置升高。
多个线圈元件可被顺序地布置使得多个线圈元件中的每个线圈元件被布置成：随着线圈元件更接近初级线圈的中心轴，线圈元件在z轴方向上的位置降低。
初级线圈可包括：第一扁平线元件，包括多个第一线圈元件；以及第二扁平线元件，包括多个第二线圈元件。第一扁平线元件和第二扁平线元件可被布置为在z轴方向上彼此间隔开一定距离。
无线电力发送垫可以由无线电力发送垫信息指定，无线电力发送垫信息包括以下项中的至少一项：初级线圈的类型、初级线圈的结构、初级线圈的规格、初级线圈和次级线圈之间的充电距离、和/或初级线圈将连接到的电力传输电路的参数。
根据本公开的实施方式的无线电力传输系统准备从发送垫向接收垫无线传输电力。该无线电力传输系统包括：发送垫，包括初级线圈；以及接收垫，包括次级线圈。发送垫包括：初级线圈，被布置为围绕中心空间；铁氧体构件，被配置为与所述初级线圈形成磁耦合；以及壳体，被配置为支撑初级线圈和铁氧体构件。初级线圈包括一扁平线，该扁平线缠绕多匝以布置成扁平线的横截面的长轴平行于初级线圈的中心轴的结构。
无线电力发送垫可以由无线电力传输系统信息指定，无线电力传输系统信息包括以下项中的至少一项：初级线圈的类型、初级线圈的结构、初级线圈的规格、次级线圈的类型、次级线圈的结构、次级线圈的规格、初级线圈和次级线圈之间的充电距离、和/或初级线圈和次级线圈将连接到的电力传输电路的参数。
初级线圈可包括多个线圈元件，每个线圈元件通过将扁平线围绕初级线圈的中心轴缠绕一匝而形成。
多个线圈元件的横截面的长轴的长度可形成为彼此相同。
多个线圈元件的横截面的长轴的长度可形成为根据从线圈元件到初级线圈的中心轴的距离而变化。
多个线圈元件可被顺序地布置使得多个线圈元件中的每个线圈元件被布置成：随着线圈元件更接近初级线圈的中心轴，线圈元件在z轴方向上的位置升高。
多个线圈元件可被顺序地布置使得多个线圈元件中的每个线圈元件被布置成：随着线圈元件更接近初级线圈的中心轴，线圈元件在z轴方向上的位置降低。
有益效果
考虑到电磁特性，本公开的示例性实施方式能够实现具有高电力传输效率的电力发送装置/垫和电力接收装置/垫。
根据本公开的示例性实施方式，放置在电动车辆或者电动车辆供电设备(EVSE)中的电力发送装置/垫与放置在电动车辆中的电力接收装置/垫的电力传输效率增加。
根据本公开的示例性实施方式，通过增加空间因子以及表面积与横截面积之比可以实现具有增加的电流传输路径与体积之比的电力发送装置/垫和电力接装置/垫。
根据本公开的示例性实施方式，可轻松冷却电力发送装置/垫和电力接收装置/垫，并且允许降低冷却成本。
根据本公开的示例性实施方式，在将铁氧体构件布置为与线圈磁耦合时，可利用更少的空间限制来实现电力发送装置/垫和电力接收装置/垫。
根据本公开的示例性实施方式，通过将铁氧体磁芯放置在线圈内部使其与线圈磁耦合，可以以更少的空间限制实现电力发送装置/垫和电力接收装置/垫。
附图说明
图1是可应用本公开的示例性实施方式的无线电力传输系统的示图；
图2和图3示出了与SAE J2954标准中的定义兼容并且可应用于本公开的实施方式的笛卡尔坐标系；
图4是根据本公开示例性实施方式的电动车辆无线充电电路的等效电路的电路图；
图5是根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念横截面图和正视图；
图6是根据本公开的示例性实施方式的电力接收垫的概念横截面图和正视图；
图7是用于说明根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫或电力接收垫的总体概念结构的示图；
图8是用于说明根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫或电力接收垫的总体概念结构的正视图；
图9是用于说明根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫或电力接收垫的总体概念结构的横截面图；
图10是用于解释根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫或电力接收垫的总体概念结构的顶视图；
图11是根据本公开的示例性实施方式的缠绕以构成电力发送垫或电力接收垫的扁平线的概念图；
图12至图14是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力接收垫的概念结构的示图；
图15和图16是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念结构的示图；
图17和图18示出了对于在图15和图16中示出的根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果；
图19和图20是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念结构的示图；
图21和图22示出了对于在图19和图20中示出的根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果；
图23和图24是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念结构的示图；
图25和图26示出了如图23和图24所示的根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果；
图27和图28是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念结构的示图；
图29和图30示出了如图27和图28所示的根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果；
图31至图33是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念结构的示图；
图34和图35示出了如图31至图33所示的根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果；
图36是示出根据本公开的示例性实施方式的用于无线电力传输的电力传输电路的概念结构的框图；
图37是示出图36中示出的三相AC-DC整流电路的实施方式的概念结构的电路图；
图38是示出图36中所示的SPWM逆变器的实施方式的概念结构的电路图；
图39是示出图36中所示的整流器的实施方式的概念结构的电路图；
图40是示出了图36中所示的充电器的实施方式的概念结构的电路图；
图41是汇总对应于图15至图18的实施方式的电力传输电路的参数的实施例的表格；
图42是汇总对应于图19至图22的实施方式的电力传输电路的参数的实施例的表格；
图43是汇总对应于图23至图26的实施方式的电力传输电路的参数的实施例的表格；
图44是汇总对应于图27至图30的实施方式的电力传输电路的参数的实施例的表格；
图45是汇总与图31至图35的实施方式对应的电力传输电路的参数的实施例的表格；以及
图46是示出包括在无线电力发送垫和/或无线电力接收垫中或者与无线电力发送垫和/或无线电力接收垫相关联以控制用于无线电力传输的序列的硬件的通用配置的框图。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明的特征和优点，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。然而，应当理解，本公开可以不限于本文公开的特定实施方式，而是包括落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。在附图中，类似或对应的部件可以由相同或类似的参考标号表示。
包括序数(诸如“第一”和“第二”)或其他标识符(诸如“A”和“B”)的术语可以用于将一个部件与其他部件区分开，而可以不旨在限制于特定部件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第二部件可以被称为第一部件，类似地，第一部件也可以被称为第二部件。如在本文中使用的，术语“和/或”可以包括相关联的列出项中的一个或多个列出项的存在以及列出项的任何和所有组合。
当部件被称为“连接”或“耦接”至另一部件时，该部件可在逻辑上或物理上直接连接或耦接至另一部件或通过其间的对象间接地连接或耦接至另一部件。相反，当部件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一部件时，应当理解为部件之间不存在中间对象。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式解释。
本文中使用的术语仅用于描述具体示例性实施方式的目的，并且可以不旨在限制本公开。除非上下文另有明确规定，否则单数形式也包括复数指代。而且，表述“包括(comprises)”或“包括(includes)”可用于表示所陈述的特征、数量、处理步骤、操作、元件或部件的组合的存在，但可以不旨在排除另一特征、数量、处理步骤、操作、元件或部件的存在或添加。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。术语(诸如常用词典中定义的那些术语)应被解释为具有与相关文献的上下文中的它们的含义一致的含义，并且将不被解释为具有理想的或过于正式的含义，除非在本申请中明确定义。
在本公开中使用的术语定义如下。
“电动车辆(EV)”：如49CFR 523.3中定义的供公路使用的汽车，其由电动机供电，该电动机从车载能量存储装置(诸如电池)汲取电流，该车载能量存储装置可从车外来源(如住宅或公共电力服务或车载燃料发电机)再充电。
EV可包括电动车辆、电动自动车、电动道路车辆(ERV)、插电式车辆(PV)、电动车(xEV)等，并且xEV可被分类为插电式全电动车辆(BEV)、电池电动车辆、插电式电动车辆(PEV)、混合动力电动车辆(HEV)、混合动力插电式电动车辆(HPEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)等。
“插电式电动车辆(PEV)”：通过连接至电网为车载主电池充电的电动车辆。
“插电式车辆(PV)”：可从电动车辆供电设备(EVSE)经由无线充电再充电的电动车辆，而无需使用物理插头或物理插座。
重型车辆(H.D.车辆)”：如在49CFR 523.6或49CFR 37.3(公共汽车)中定义的任何四轮或更多轮的车辆。
“轻型插电式电动车辆”：由电动机推进的三轮或四轮车辆，该电动机从可再充电蓄电池或其他能量装置汲取电流，主要用于公共街道、道路和公路，并且额定总车辆重量小于4,545kg。
“无线电力充电系统(WCS)”：用于无线电力传输和交互的控制的系统，该交互包括用于供应装置(或地面组件)和EV装置(或车辆组件)之间的对准和通信的操作。
“无线电力传输(WPT)”：通过诸如电磁感应和谐振的非接触式通道在诸如公用设施的电源、电网、能量存储装置、燃料电池发电机与EV之间的电力传输。
“公用设施”：一组提供电能的系统，并且其包括顾客信息系统(CIS)、高级计量基础设施(AMI)、费率和收入系统等。公用设施可以通过费率表和离散事件为EV提供能量。而且，公用设施可提供与EV认证、功耗测量的间隔和价目表有关的信息。
“智能充电”：一种系统，其中，EVSE和/或EV(包括PEV或PHEV)与电网通信以通过反映电网的容量或使用费用来优化EV的充电率或放电率。
“自动充电”：在车辆位于与初级充电器组件相对应的适当位置之后自动执行感应式充电的过程，该初级充电器组件可通过传导式或感应式充电传输电力。在获得必要的认证和权限之后，可以执行自动充电。
“互操作性”：系统的部件与该系统的对应部件相互配合以执行由该系统瞄准的操作的状态。另外，信息互操作性可以指两个或更多个网络、系统、装置、应用或部件可以有效地共享和轻松使用信息而不给用户造成不便的能力。
“感应式充电系统”：经由两部分带间隙的铁芯变压器将能量从电源传输至EV的系统，其中，变压器的两个半部(即，初级线圈和次级线圈)在物理上彼此分开。在本发明中，感应式充电系统可对应于EV电力传输系统。
“电感耦合器”：由初级装置中的初级线圈或地面组件(GA)以及次级装置中的次级线圈或车辆组件(VA)形成的变压器，该变压器允许通过电绝缘传输电力。
“电感耦合”：两个线圈之间的磁耦合。两个线圈中的一个可以指初级线圈或GA线圈，并且两个线圈中的另一个可以指次级线圈或车辆组件VA线圈。
“供电电路(SPC)或“地面组件(GA)”：布置在初级装置或地面组件或基础设施侧上的组件，其包括初级线圈(或GA线圈)和其他部件。其他部件可包括用于控制阻抗和谐振频率的至少一个零件、增强磁路的铁氧体、以及电磁屏蔽材料。例如，SPC或GA可包括用作无线电力充电系统的电源所必需的功率/频率转换单元和SPC控制器(或GA控制器)、来自电网的布线、以及每个单元之间的布线、滤波电路和壳体。
“EV供电电路(EVPC)”或“车辆组件(VA)”：安装在车辆上的组件，该组件包括该次级线圈(或VA线圈)和其他部件。其他部件可包括用于控制阻抗和谐振频率的至少一个零件、增强磁路的铁氧体、以及电磁屏蔽材料。例如，EVPC或VA可包括作为无线电力充电系统的车辆部分所必需的功率/频率转换单元和EVPC控制器(或VA控制器)、到车辆电池的布线、以及每个单元之间的布线、滤波电路、和壳体。
SPC可以被称为地面组件(GA)等或由地面组件(GA)等识别。类似地，EVPC可被称为车辆组件(VA)等或由车辆组件(VA)等识别。
GA可以被称为初级装置等，并且VA可以被称为EV装置、次级装置等。
GA可以被称为供电装置、电源侧装置等，并且VA可以被称为EV装置、EV侧装置等。
“初级装置”：提供与次级装置的非接触式耦合的设备。换言之，初级装置可以是EV外部的设备。当EV正在接收电力时，初级装置可作为要传输的电力的源来操作。初级装置可以包括壳体和所有盖。
“次级装置”：安装在EV上的提供与初级装置的非接触式耦合的设备。换言之，次级装置可以设置在EV内。当EV正在接收电力时，次级装置可将电力从初级装置传输到EV。辅助设备可以包括壳体和所有盖。
“供电电子器件”指示SPC或GA的一部分，该部分基于来自该车辆的信息调节该初级线圈(或GA线圈)的输出功率水平。“EV电力电子器件”指示EVPC或VA的一部分，该部分在充电期间监测特定的车载参数并且启动与EVPC或GA的通信以促进输出功率水平的调整。
供电电子器件可以被称为GA电子器件、GA控制器或初级装置通信控制器(PDCC)，并且EV电力电子器件可以被称为VA电子器件、VA控制器或电动车辆通信控制器(EVCC)。
“磁隙”：当对准时，在初级线圈/GA线圈中的绞合线的顶部和磁性材料的顶部中的较高者的平面与次级线圈/VA线圈中的绞合线的底部和磁性材料的底部中的较低者的平面之间的垂直距离。
“环境温度”：在所考虑的子系统处且在非直接阳光照射下测量的空气的地平面温度。
“车辆离地间隙”：地面与车辆底板的最低部分之间的垂直距离。
“车辆磁性离地间隙”：安装于车辆上的次级线圈或VA线圈中的绞合线的底部和磁性材料的底部中的较低者的平面与地面之间的垂直距离。
“次级线圈表面距离”或“VA线圈磁性表面距离”：安装时最接近磁性或导电部件表面的平面与次级线圈或VA线圈的下外表面之间的距离。这样的距离可包括可被包装在次级线圈或VA线圈外壳中的任何保护性覆盖物和附加物。
次级线圈可被称为VA线圈、车辆线圈或者接收器线圈。类似地，初级线圈可被称为GA线圈或发送线圈。
“暴露的导电部件”：电气设备(例如，电动车辆)的可能被触碰的导电部件，并且其通常未通电，但是在故障发生时可能通电。
“危险带电部件”：在特定条件下可产生有害电击的带电部件。
“带电部件”：在正常使用时旨在被电激励的任何导体或导电部件。
“直接接触”：人与带电部件的接触。参见IEC 61140标准。
“间接接触”：人与通过绝缘失效而带电的暴露的、导电的和通电的部件的接触。参见IEC 61140标准。
“对准”：找到次级装置相对于初级装置的相对位置和/或该初级装置相对于该次级装置的相对位置以用于有效电力传输的过程。在本发明中，对准可针对无线电力传输系统中的对准，但可不限于此。
“配对”：将车辆(EV)与布置为使得可以发生电力传输的单个专用供电装置(初级装置)相关联的过程。配对可包括将EVPC或VA控制器与充电点的SPC或GA控制器相关联的过程。
该相关或关联过程可以包括建立两个对等通信实体之间的关系的过程。
“命令与控制通信”：用于在电动车辆供电设备与电动车辆之间交换启动、控制和结束无线电力传输过程所需的信息的通信。
“高级通信(HLC)”：能够处理未被命令和控制通信覆盖的所有信息的数字通信。HLC的数据链路可以使用电力线通信(PLC)，但不限于此。
“低功率激励(LPE)”：激活供电装置(或初级装置)以进行精细定位和配对，使得EV可检测该供电装置的技术，反之亦然。
“服务集标识符(SSID)”：唯一标识符，包括附加到在无线LAN上发送的分组的报头的32个字符。SSID识别无线装置尝试连接到的基本服务集(BSS)。SSID区分多个无线LAN。因此，想要使用特定无线LAN的所有接入点(AP)和所有终端/站装置可使用相同的SSID。不使用唯一SSID的装置不能加入BSS。因为SSID被示为纯文本，所以SSID可以不向网络提供任何安全特征。
“扩展服务集标识符(ESSID)”：希望连接到的网络的名称。ESSID类似于SSID，但其是更扩展的概念。
“基本服务集标识符(BSSID)”：包括48比特的BSSID被用于区分特定的BSS。利用基础BSS网络，BSSID可以被配置用于AP设备的介质接入控制(MAC)。对于独立BSS或Ad-hoc网络，BSSID可用任何值来生成。
充电站可以包括至少一个GA和被配置为管理至少一个GA的至少一个GA控制器。GA可以包括至少一个无线通信装置。充电站可以指在家、办公室、公共场所、道路、停车区域等中提供的包括至少一个GA的地点或位置。
在本说明书中，“关联”可用作表示在电动车辆通信控制器(EVCC)与控制充电基础设施的供电设备通信控制器(SECC)之间建立无线通信的过程的术语。
电动车辆充电系统可包括使用电缆或非接触式无线电力传输系统的传导式充电系统，但不限于此。电动车辆充电系统可以被定义为使用从商用电网获得的或者存储在能量存储装置中的电力对安装在电动车辆中的电池充电的系统，并且可以根据电动车辆的类型而具有各种形式。
SAE TIR J2954标准(其是用于无线充电的最具代表性的工业标准之一)建立行业标准规范指南，其定义了用于轻型电动和插电式电动车辆的无线充电的互操作性、电磁兼容性、最低性能、安全性和测试的可接受标准。
作为无线充电系统的实施例，根据J2954标准的无线充电系统(WCS)可以包括电网接口、高频功率逆变器、功率传输线圈、滤波器、整流器、可选的调节器、以及在车辆能量充电/存储系统与电网连接的功率逆变器之间的通信电路。电网接口可类似于用于单相或三相AC电力的常规EVSE连接。
现在将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式。
图1为可应用本公开的示例性实施方式的无线电力传输系统的示图。
如图1中所示，无线电力传输可由电动车辆(EV)10的至少一个部件和充电站20执行，且可用于在没有任何导电线的情况下将电力传输到EV 10。
根据本公开的示例性实施方式的EV 10可以包括具有电动机以及内燃机的混合动力电动车辆(HEV)，并且不仅可以包括汽车，还可以包括摩托车、手推车、小型摩托车以及电动自行车。
EV 10通常可被定义为将从诸如电池12的可再充电能量存储设备获得的电力供应到EV 10的动力传动系统中的电动机的车辆。
EV 10可包括电力接收垫11，电力接收垫11具有适于接收用于通过无线电力传输对电池12充电的电力的接收线圈，并可包括适于接收用于通过传导式充电对电池12充电的电力的插座或入口。具体来说，经配置以用于对电池12进行传导式充电的EV 10可被称作插电式电动车辆(PEV)。
充电站20可以连接至电网30或电力干线，并且可以通过电力链路将从电网30或电力干线接收的AC电力提供至具有发送线圈的电力发送垫21。
充电站20可与电网300或管理电网的基础设施管理系统或基础设施服务器通信，且可经配置以执行与EV 10的无线通信。可以通过蓝牙、Zigbee、蜂窝、无线局域网(WLAN)等执行无线通信。
充电站20可位于各种地点，包括EV 10的所有者的房屋的停车区域、加油站处用于给EV充电的停车场、购物中心或工作场所的停车场等，但不限于此。
可如下执行到EV 10的电池12的无线电力传输。首先，EV 10的电力接收垫11被布置在电力发送垫21上方的能量场中。然后，电力接收垫11中的接收线圈和电力发送垫21中的发送线圈可以彼此耦合并且彼此相互作用。由于耦合或相互作用，在电力接收垫11中可感应出电动势，并且电池12可通过感应的电动势充电。
充电站20和电力发送垫21作为整体或部分可以被称为供电电路(SPC)或地面组件(GA)，其意义和功能在上文中定义。
此外，电力接收垫11与EV 10的其他内部部件的全部或一些一起可被称为EV电源电路(EVPC)或者车辆组件(VA)，其意义和功能在上文中定义。
在此，电力发送垫21和电力接收垫11中的每一个可被配置为非极化或极化垫。
非极化垫可以具有位于垫的中心的一个极以及在该极的外围周围的相对极。在这种情况下，磁通量可形成为从垫的中心的极离开并且从垫的外部返回至外围的极。
极化垫可以具有在垫上的相对位置处对称地布置的两个极。在这种情况下，磁通量可根据垫的取向而形成。
在本说明书中，电力发送垫21和电力接收垫11可以统称为无线充电垫。
图3和图4示出了与SAE J2954标准中的定义兼容并且可应用于本公开的实施方式的笛卡尔坐标系。
如图2和图3所示，在右手笛卡尔坐标系中，+X轴可被设置为指向车辆的后部，并且–X轴可被设置为指向车辆的前部。+Y轴可被设置为指向车辆的右侧，即指向左侧驾驶汽车的乘客侧。+Z轴可被设置为指向上方，并且-Z轴可被设置为指向下方。电力发送垫21或者电力接收垫11的线圈的磁心可以被定义为x＝0并且y＝0，并且地表面可以被定义为z＝0。
图4是根据本公开示例性实施方式的电动车辆无线充电电路的等效电路的电路图。
图4中所示的电路的左侧部分可被解释为从电网和包括电力发送垫21的充电站20供应的电源Vsrc的全部或一部分的表示，并且图4中所示的电路的右侧部分可被解释为包括电力接收垫和电池的电动车辆的全部或一部分的表示。
图4中所示的电路的左侧部分可以将对应于从电网供应的电源Vsrc的输出功率Psrc提供给初级侧功率转换器。初级侧功率转换器可执行功率Psrc的频率转换和AC-DC或DC-AC转换，以将转换后的输出功率P1输出到发送线圈L1，使得发送线圈L1可在期望的工作频率下产生电磁场。
初级侧功率转换器可以包括AC-DC转换器和低频(LF)转换器，AC-DC转换器被配置为将作为从电网供应的AC电力的电力Psrc转换成DC电力，LF转换器被配置为将DC电力转换成具有适合于无线充电的工作频率的AC电力。例如，用于无线充电的工作频率可以被确定为在80kHz-90kHz的频率范围内，但不限于此。
由初级侧功率转换器输出的电力P1可被供应至包括发送线圈L1、第一电容器C1以及第一电阻器R1的电路。具体地，第一电容器C1的电容可以被确定为这样的值：其与发送线圈L1一起建立适合于无线充电的工作频率。第一电阻器R1可表示发送线圈L1和第一电容器C1中的功率损耗。
此外，发送线圈L1可通过耦合系数m与接收线圈L2电磁耦合，使得电力P2被传输至接收线圈L2或者在接收线圈L2中感应出电力P2。因此，本公开中的电力传输的含义可以与电力感应的含义互换地使用。
在接收线圈L2中感应的或者传输至接收线圈L2的电力P2可被提供至次级侧功率转换器。具体地，第二电容器C2的电容可被确定为这样的值：其与接收线圈L2一起建立适合于无线充电的工作频率。第二电阻器R2可表示接收线圈L2和第二电容器C2中的功率损耗。
次级侧功率转换器可包括AC-DC转换器，AC-DC转换器被配置为将供应的工作频率下的电力P2转换为具有适合于EV的电池VHV的电压电平的DC电力。
从供应至次级侧功率转换器的电力P2转换的电力PHV可以用于对安装在EV内部的电池VHV充电。
图4中所示的电路的右侧部分可进一步包括用于将接收线圈L2与电池VHV选择性地连接或断开的开关。
发送线圈L1和接收线圈L2的谐振频率可彼此相似或相同，并且接收线圈L2可位于由发送线圈L1产生的电磁场中。
应注意，图4的电路是对本公开的示例性实施方式所使用的EV WPT系统中的WPT的图示，并且本公开不限于图4中示出的电路。
另一方面，因为功率损耗可随着发送线圈L1与接收线圈L2之间的距离而增加，所以适当地设置发送线圈L1与接收线圈L2的相对位置可能是重要因素。
发送线圈L1可包括在图1中所示的发送垫21中，并且接收线圈L2可包括在图1中所示的接收垫11中。此外，发送线圈可被称为初级线圈或地面组件(GA)线圈，并且接收线圈可被称为次级线圈或车辆组件(VA)线圈。因此，发送垫与接收垫之间的位置对准或者EV与发送垫之间的位置对准也可能是重要的因素。
图1中示出的发送垫21与电动车辆10中的接收垫11之间的位置对准可以对应于上述术语“对准”，并且因此可以被定义为SPC/GA与EVPC/VA之间的位置对准并且不限于发送垫21与接收垫11的位置对准。
发送垫21可以定位在地表面之下，可以定位在地表面上，或者可以定位在地表面之下，其中其顶表面暴露于地表面之上。此时，如图2和图3所示，x轴可指示车辆的前后方向，y轴可指示车辆的左右方向，并且z轴可指示车辆的上下方向。
此外，EV的接收垫11可根据其从地面测量的高度(在z方向上定义)而由不同的类别定义。例如，具有与地表面相距大约100-150毫米(mm)的高度的接收垫11可被分类为类1。具有约140-210mm的高度的接收垫11可被分类为类2。具有约170-250mm高度的接收垫11可被分类为类3。接收垫可能仅支持类1至类3中的一些。例如，接收垫11可以仅支持类1，或者接收垫11可以支持类1和类2。
从地表面测量的接收垫的高度可对应于之前定义的术语“车辆磁性离地间隙”。
同时，电力发送垫21的垂直位置(即，在z方向上的位置)可以被确定为布置在由电力接收垫11支持的最大类与最小类之间。例如，在接收垫仅支持类1和类2的情况下，电力发送垫21的垂直位置可以相对于电力接收垫11在约100mm至210mm之间的范围内。
此外，在电力发送垫21的中心与电力接收垫11的中心之间的间隙可被确定为布置在水平方向和垂直方向(在x方向和y方向上定义)的限制内。例如，间隙(例如，Δy)可以确定为在横向方向(在y方向上定义)上在±75mm内，并且在纵向方向(在x方向上定义)上在±100mm内。
电力发送垫21和电力接收垫11的相对位置可以根据实验结果而改变，并且应当注意，以上提及的数值作为实施例提供。
虽然上文已经在发送垫21和接收垫11中的每一个包括线圈的假设下描述了垫之间的对准，但是垫之间的对准可以通过分别包括在发送垫21中的发送线圈(或GA线圈)与接收垫11中的接收线圈(或VA线圈)之间的对准更具体地限定。
图5是根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫21的概念横截面图和正视图。
如图5所示，电力发送垫21可以包括形成电力发送垫21的外部形状的外壳21a、具有平板形状并且安装在外壳21a内部的铝屏蔽体21b、安装在铝屏蔽体21b上或者铝屏蔽体21b上方的平面铁氧体构件21c、以及安装在平面铁氧体构件21c上或者平面铁氧体构件21c上方的发送线圈21d。此处，“在...上或者上方”指相对于安装有电力发送垫21的地面向上的方向。
此处，用于平面铁氧体构件21c的铁氧体是包含氧化铁的磁性材料并且通过减小磁阻并且促进磁通量的流动而可以在发送和接收无线电力中起辅助作用。
图6是根据本公开的示例性实施方式的电力接收垫11的概念横截面图和正视图。
如图6所示，电力接收垫11可包括布置在车辆底部的铝底板11d、布置在铝底板11d下方的外壳11a、布置在外壳11a内部的平面铁氧体构件11b、以及布置在外壳11a内部并且在平面铁氧体构件11b之下(例如，在电力接收垫安装在车辆之下时沿朝向地面的方向)的接收线圈11c。如图6所示，平面铁氧体构件11b可以具有平面形状。扁平铁氧体11b可被布置为使得扁平铁氧体11b的中心部分面向接收线圈11c的中心部分。然而，本公开的各种实施方式不限于图6的实施方式。例如，在另一实施方式中，平面铁氧体构件11b的中心部分可以向下突出，使得突出部分一侧面向接收线圈11c的内表面，并且平面铁氧体构件11b的边缘部分可以向下弯曲，使得弯曲的边缘围绕接收线圈的外表面。基于本说明书中描述的实施方式，这样的修改对于本领域技术人员将是显而易见的。
与图5中示出的电力发送垫21相反，图6中示出的电力接收垫11可不包括铝屏蔽体21b。
图7至图10是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫或电力接收垫的概念结构的示图。图10是电力发送垫或电力接收垫的顶视图，图9是沿着图10的线A-A截取的横截面图，图8是垫的正视图，以及图7是用于说明板的总体概念结构的分解图。
图7至图10中所示的配置的至少一部分满足作为用于电动车辆的无线充电的标准文件的工业标准SAE J2954和IEC 61980-3技术规范(TS)的规定。
根据SAE J2954标准和IEC 61980-3TS，可应用于轻型电动车辆的无线电力传输系统的初级线圈或次级线圈可包括绞合线和铁磁性材料。
与常规的铜线相比，绞合线的优点在于，电流流动不会随着电流的增加而变得不稳定，损耗小使得可以保持稳定的电流流动，并且线圈的温度升高更少。因此，绞合线是用于使用79至90kHz的工作频率的电动车辆无线电力传输系统的合适材料。通常，绞合线的价格被设定为每米的价格。存在考虑到绞合线的这些特性的情况下在电动车辆无线电力传输系统中使用绞合线的尝试。
然而，轻型电动车辆的无线电力传输系统需要具有大电流容量(例如，至少50A以上)的绞合线，这比普通绞合线昂贵几十倍，并且可能导致电动车辆的制造成本增加。
因为电动车辆无线充电系统无线地传输大量电力，所以严格的热管理总是重要的。此外，管理诸如金属的异物的加热是重要的。
电动车辆无线充电标准文件(SAE J2954标准和IEC 61980-3TS)还规定电动车辆无线充电系统的初级线圈和次级线圈中的可接受热生成的标准。
然而，由于内股线被外股线围绕的绞合线的结构，导致难以将产生的热迅速地排出至绞合线的外部。此外，随着发热继续，绞合线中的电流损耗增加。因此，难以长时间使用绞合线。因此，使用绞合线的电力传输系统需要冷却装置，这进一步增加了成本。
即使向系统添加冷却装置，绞合线的热导率可能太低而不能将所产生的热快速地排出到绞合线的外部，并且因此总体冷却效率可能仍然较低。
此外，可能存在一些意见，认为维持由绞合线制成的线圈的形状的支撑结构可能损害系统的安全性。
虽然绞合线的强度高于常规铜线并且便于维持线的形状，但是绞合线是直线形的，并且由绞合线制成的线圈可能需要框架来维持绞合线和线圈的形状。这种框架由具有低介电常数的电介质制成，以减小对线圈的操作的电磁影响。具有低介电常数的电介质通常易受热影响，并因此不足以用于例如产生大量热的22千瓦(KW)的高功率充电。此外，因为框架与绞合线接触，所以框架可能阻碍热交换，在重复的加热和冷却过程期间经历其形状的变化，或引起火灾。
因此，本公开提供了除使用绞合线的实施方式之外的替代实施方式。
图11是可以在根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫或电力接收垫中采用的扁平线的概念图。
图11中所示的扁平且矩形的线可以是可商购的扁平线的修改以适应本公开的目的。
市场上可获得的扁平线通常具有几乎成直角的角部。这些可商购的扁平线用于增加空间因子。根据本公开的替代实施方式的线维持其具有至少部分修圆的角部的扁平形状。
在下文中，为了便于说明，图11中所示的线被称为“扁平线”。然而，本公开的范围或精神不应受名称的限制。参照图11至图20，由本公开提出的线具有以下特性：1)具有扁平或平面形状，以及2)具有部分圆形和/或部分矩形的边。根据本公开的实施方式的线具有这样的特性：在缠绕成线圈的状态下，可以是具有经优化以产生适合于无线电力传输的电磁场的形状的扁平线。
扁平和矩形的线可以各种尺寸获得，例如，单股或多股(例如，八股)、1.0-1.9毫米(mm)的厚度范围和3-20mm的宽度范围。此外，矩形线可以被缠绕成连续转置导体(CTC)形式的线圈。
由这种线制成的线圈的优点在于，该线圈可以用于高电压应用，并且绝缘材料对导体的导体粘附性足够出色而能选择和使用多种多样的绝缘材料之一，绝缘材料诸如是KRAFT、THERMAL UPGRADE KRAFT、NOMEX、DENNISON、KAPTON、MICA以及CONDUCTOFOL。
如果以这种方式解决绝缘问题，则与现有的绞合线线圈相比，匝数可以增加，并且匝数的增加使得能够建立增加的磁通量并且增强电力传输效率。
此外，因为当从外部观察时，它基本上是单个圆柱形金属结构，所以热量可以快速地从内部传递到外部而没有任何不连续性。
此外，绞合线具有如上所述的内股线被外股线围绕的结构。因此，当发生内部短路或绝缘变形或劣化时，难以识别故障的位置，并且不能部分维护线并且必须更换整个线圈，这导致维护成本的增加。然而，采用本公开中提出的扁平线或平面线的线圈结构比绞合线更耐用，并且因此不太可能发生诸如在线中的短路的故障。另外，即使发生故障，也能够轻松识别发生故障的位置。因此，可以立即修复故障，并且即使线圈本身被替换，替换成本也较低。因此，根据本公开的线圈结构需要少得多的资源用于维护。
参考图11中所示的线圈的结构，可以实现可被轻松冷却并降低冷却成本的电力发送装置/垫和电力接收装置/垫。
根据本公开的实施方式，在将铁氧体垫(平面铁氧体构件)布置为磁耦合至线圈时，可以以更少的空间限制实现电力发送装置/垫和电力接收装置/垫。
根据本公开的实施方式，可以实现这样的电力发送装置/垫以及电力接收装置/垫：其对于用于将铁氧体磁芯放置在线圈内部以磁耦合到线圈的空间产生更少的限制，。
因此，用于无线电力传输的电力发送垫或者电力接收垫的尺寸和形状可以相对灵活地配置。
此外，图11的结构具有高传热效率以及高布置自由度的优点，这使得能够选择性地应用各种冷却技术，诸如干自冷却、干风冷却、干密封自冷却、流入自冷却、流入风冷却、流入风冷却、油流水冷却、油流风冷却以及制冷剂冷却。因为各种冷却技术可被选择性地应用或组合地应用，所以本公开的实施方式可在冷却在电力传输期间产生的热量方面具有非常有利的效果。
将在下面描述的图12至图32中所示的本公开的示例性实施方式针对用于通过无线电力传输将22kW或更高的电力发送或接收到电动车辆的线圈，并且包括使用图11的扁平线或平面线的线圈结构以及电源电路。
根据图7至图10所示的实施方式，绞合线用作初级线圈和次级线圈以将电力无线传输至电动车辆。然而，由于在传输高电力时产生的成本和热量，因此对于22kW或更高的电力传输，线的可用性可能受到限制。
为解决该问题的替代实施方式中，初级线圈和次级线圈可采用扁平线或平面线。
图12至图14示出了其中使用扁平线实现次级线圈或接收线圈的实施方式，并且图15至图20示出了其中使用扁平线实现发送线圈中的初级线圈的三个实施方式。根据示例性实施方式，为了便于说明，初级线圈和次级线圈均可使用扁平线来实现，但是本公开的范围不限于此。例如，在本公开的替代实施方式中，次级线圈可以使用任何其他形状的线圈而不是扁平线来实施。
图11中所示的扁平线可以使用选自铜和铜合金中的至少一种材料来实现，但是本公开的范围不限于此，并且各种导体也可以用于扁平线。
图11中所示的线的横截面的纵横比不限于图11中所示的实施方式。图11可能是出于方便说明而假定具体尺寸并可能夸大的情况下示出，并且可考虑电力传输效率、线圈的形状等来确定用于形成本公开的示例性实施方式的线圈的线的横截面的纵横比。
同时，为了在线圈附近建立电磁场，至少部分地修圆线圈的角部可以是有利的。角部被修圆的曲率还可考虑功率传递效率、线圈的形状等来确定。
在示例性实施方式中，图11的线圈可基于形成连接至电动车辆10内的电池的导体的母线的形状和材料，通过确定线的横截面的纵横比和圆角的曲率的数值范围来实现。
将采用绞合线的实施方式与替代实施方式相比，尽管绞合线是被设计成增加表面积(即，电流路径)与横截面积或体积之比的技术，但是在绞合线束的中心区域(其中绞合线是密集的)中绞合线的各束之间的干扰可能降低电力传输效率并且增加热量的产生。
因为电流流过导体的表面，所以表面积与横截面积之比可以理解为对应于电流路径与总体积之比。
通过提出图11中所示的扁平线和线圈结构，本公开的示例性实施方式可增加表面积与横截面积之比并且改善空间因子，从而提高电力传输效率。
圆角可有助于电磁场的形成，从而产生线圈的更有利的电磁特性。
图12至图14是根据本公开的示例性实施方式的无线电力接收垫的概念结构的示图。图12是电力接收垫11的顶/底视图，图13是电力接收垫11的分解透视图，并且图14是电力接收垫11的次级线圈101c的圆角的放大图。
例如，电力接收垫11可以布置在电动车辆10的底部。
参照图12和图13，电力接收垫11可包括：铝屏蔽体101a，形成外壳的一部分并且具有平板的形状；铝板101d，布置在铝屏蔽体101a下方；扁平铁氧体垫(平面铁氧体构件)101b，布置在铝板101d下方；以及次级线圈101c，布置在扁平铁氧体垫101b下方。此处，术语“下方”指安装有电力接收垫11的车辆的水平面或者虚拟水平面的向下方向。
包括铝屏蔽101a的壳体可实现为支撑至少次级线圈101c和扁平铁氧体垫101b。
可使用图11的扁平线实现次级线圈101c。次级线圈101c可以是圆形类型并且可缠绕18次，但是本公开的范围不受该实施方式的匝数的限制。
次级线圈101c可以以围绕中心空间的形式实现。次级线圈101c可包括围绕中心空间的多个线圈元件。本文中使用的术语“线圈元件”是指围绕中心空间的一匝绕组。在一些示例性实施方式中，包括多个线圈元件的单个扁平线元件可形成次级线圈101c。例如，在二次线圈101c的总匝数为18的情况下，可以使用包括18个线圈元件的单个扁平线元件来实现二次线圈101c。可替代地，可以使用各自包括九个线圈元件的两个扁平线元件来形成次级线圈101c。在这种情况下，这两个扁平线元件可以彼此电连接。然而，这些扁平线元件中的每一个可以布置成在x、y和/或z轴中的至少一者的方向上在空间上分离。扁平线元件可以布置成共用次级线圈101c的中心轴的同心形状。
形成次级线圈101c的扁平线的横截面的角部可至少部分地修圆，以便建立有利于该线附近的无线电力传输的电磁场。
参照图14，示出了在二次线圈101c的顶视图中角部被修圆为具有6mm的曲率半径的实施方式。至少部分地修圆的次级线圈101c的这种形状可有助于建立有利于该线附近的无线电力传输的电磁场。
参照图14，在次级线圈101c的线圈元件的x轴方向上延伸的虚拟延长线和在y轴方向上延伸的虚拟延长线可彼此垂直。
由于次级线圈101c由扁平线制成，因此次级线圈101c的线圈元件的横截面可具有长轴和短轴，并且可具有类似于具有长轴和短轴的椭圆或矩形的形状。在长轴被布置成与次级线圈101c的中心轴平行的情况下，扁平线被布置成与地面垂直，并且该线圈可被称为垂直型线圈。在长轴被布置成与次级线圈101c的中心轴垂直的情况下，扁平线被布置成与地面平行，并且该线圈可被称为水平型线圈。次级线圈101c可以具有垂直型结构或者水平型结构。
在次级线圈101c具有垂直型结构的情况下，扁平线的横截面的长轴的长度可被指定为10mm，带有例如1％的误差容限。
在次级线圈101c包括两个以上的扁平线元件的情况下，每个扁平线元件可以以至少4.5mm的间隔距离间隔开布置。此时，间隔距离的误差可被指定为小于1％。
扁平铁氧体垫(平面铁氧体构件)101b可以布置在铝板101d与次级线圈101c之间。假设与次级线圈101c的中心轴垂直的水平面或虚拟水平面，则扁平铁氧体垫101b可被布置为使得次级线圈101c在虚拟水平面上投影的第一区域包括于扁平铁氧体垫101b在虚拟水平面上投影的第二区域中。
扁平铁氧体垫101b的中心部分可朝向次级线圈101c的中心空间突出以面向次级线圈101c的内表面。此外，在本公开的各种实施方式当中的一些示例性实施方式中，铁氧体垫101b的边缘部分可向下弯曲，以便形成围绕次级线圈101c的外表面的壁的形状。然而，在替代实施方式中，铁氧体垫101b的边缘部分可不向下弯曲且维持平面形状。在扁平铁氧体垫101b朝向次级线圈101c的中心空间突出的情况下，扁平铁氧体垫101b的突出部可被指定为距非突出部具有10mm的高度，带有1％的误差容限。
图15和图16是根据本公开的示例性实施方式的无线电力发送垫的概念结构的示图。
图15是电力发送垫21的顶视图，并且图16是电力发送垫21的分解透视图。电力发送垫21可以放置在地面上、部分掩埋于地面或者放置在地面之下。
参考图15和图16，电力发送垫11可包括：底盖202a，形成外壳的一部分并且部分地采用平板的形式；铝板202b，布置在底盖202a的顶部上；扁平铁氧体垫(平面铁氧体构件)202c，布置在铝板202b的顶部上；以及初级线圈202d，布置在扁平铁氧体垫202c的顶部上。在此，术语“在...的顶部上”是指安装了电力发送垫21的水平面或者虚拟水平面的向上方向。
包括底盖202a的壳体可被实现为至少支撑初级线圈202d和扁平铁氧体垫202c。
初级线圈202d可使用图11的扁平线来实现。初级线圈202d可为圆形类型，并且可缠绕15次，但是本公开的范围不受本实施方式中的匝数的限制。
初级线圈202d可被实现为围绕中心空间的形式。初级线圈202d可包括围绕中心空间的多个线圈元件。本文中使用的术语“线圈元件”是指围绕中心空间的一匝绕组。在一些示例性实施方式中，包括多个线圈元件的单个扁平线元件可形成初级线圈202d。例如，在初级线圈202d的总匝数为15的情况下，可以使用包括15个线圈元件的单个扁平线元件来实现初级线圈202d。可替代地，可以使用三个扁平线元件来形成初级线圈202d，每个扁平线元件包括五个线圈元件。在这种情况下，三个扁平线元件可以彼此电连接。然而，这些扁平线元件中的每一个可以布置成在x、y和/或z轴中的至少一者的方向上在空间上分离。扁平线元件可以布置成共用初级线圈202d的中心轴的同心形状。在图15和图16所示的示例性实施方式中，初级线圈202d由包括十五个线圈元件的单个扁平线元件来实现。
形成初级线圈202d的扁平线的横截面的角部可至少部分被修圆，以便建立有利于该线附近的无线电力传输的电磁场。
图14所示的其中二次线圈101c的角部被修圆的二次线圈101c的构造也可以应用于初级线圈202d。在这种情况下，角部的曲率半径可适于初级线圈202d的特性。初级线圈202d的至少部分被修圆的这种形状可有助于建立有利于该线附近的无线电力传输的电磁场。
与图14中所示的次级线圈101c相似，在初级线圈202d的线圈元件的x轴方向上延伸的虚拟延长线和在y轴方向上延伸的虚拟延长线可彼此垂直。
初级线圈202d的线圈元件的横截面可与扁平线的横截面相同，并且可具有长轴和短轴。在将长轴布置成与初级线圈202d的中心轴平行的情况下，扁平线被布置成与地面垂直，并且该线圈可被称为垂直型线圈。在将长轴布置成与初级线圈202d的中心轴垂直的情况下，扁平线被布置成与地面平行，并且该线圈可被称为水平型线圈。在图15和图16中示出具有水平型构造的初级线圈202d的示例性实施方式。
初级线圈202d中的扁平线的横截面的长轴例如可被指定为20mm，带有1％的误差容限。初级线圈202d的各线圈元件之间的水平间隔距离可以被指定为4.24mm，带有1％的误差容限。初级线圈202d中的扁平线的横截面的短轴可被指定为2mm，具有例如1％的误差容限。因此，横截面的纵横比是10：1，但是本公开不限于此。
扁平铁氧体垫(平面铁氧体构件)202c可被布置在铝板202b和初级线圈202d之间。假设与初级线圈202d的中心轴垂直的水平面或虚拟水平面，则扁平铁氧体垫202c可被布置成使得初级线圈202d在虚拟水平面上投影的第一区域被包括在扁平铁氧体垫202c在虚拟水平面上投影的第二区域内。
扁平铁氧体垫202c的中心部分可实现为对应于初级线圈202d的中心空间的至少一部分的空隙。例如，当初级线圈202d的中心空间在xy平面上具有331mm×170mm的尺寸时，扁平铁氧体垫202c的中心空间中的空隙可具有320mm×160mm的尺寸。此时，每个长度的误差可被指定为小于1％。
当初级线圈202d在xy平面上的尺寸是568mm×407.5mm时，扁平铁氧体垫202c可在xy平面上具有600mm×440mm的尺寸。此时，每个长度的误差可被指定为小于1％。
在图15和图16中示出的示例性实施方式中，垂直型扁平线线圈的宽度(即，横截面的长轴的长度)可以是恒定的。然而，本公开的范围不应被解释为受该实施方式的限制。在下面将要公开的本公开的另一实施方式中，扁平线线圈的宽度(横截面的长轴的长度)可根据测量的位置而变化。
此外，在图15和图16的示例性实施方式中，垂直型扁平线线圈的线圈元件可彼此具有相同的高度(即，在z轴方向上的相同位置或距铁氧体垫202c相同距离)。然而，在下文所述的替代实施方式中，存在扁平线线圈的线圈元件的高度可根据距线圈中心的距离而逐渐变化的实施方式。
图17和图18示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果。图17示出了根据图15和图16中所示的实施方式的线圈结构的磁通量(B)分布的模拟结果，并且图18示出了根据图15和图16中所示的实施方式的线圈结构的磁场强度(H)分布的模拟结果。
图19和图20是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念结构的示图。
图19是电力发送垫的透视图，以及图20示出了电力发送垫的顶视图和前视图。
图19和图20中示出的一些部件与图15和图16中示出的部件相似，并且因此，为了简单起见，将省去其细节描述。
在图19和图20的示例性实施方式中，线圈元件可形成十五匝的绕组。例如，线圈元件的横截面的长轴的长度可以是10mm，带有1％的误差容限。在图19和图20的示例性实施方式中，最外侧线圈元件的最外端可在Z轴方向上具有距铁氧体垫3mm的间隙，带有1％的误差容限。与外侧相邻线圈元件的对应部分相比，除最外侧线圈元件中的部分之外，每个线圈元件的部分在z轴方向上可被放置在高2.85mm的位置，带有1％的误差容限。线圈元件越靠内，该线圈元件在z轴方向上放置得越高，并且从铁氧体垫至该线圈元件的距离变得越大。在如上所述在线圈中存在十五个线圈元件(即，十五匝)的情况下，最内侧线圈元件的最内端可被放置为比最外侧线圈元件的最外端高出(更远离铁氧体垫)多达40mm，并且在图20的前视图中从最外侧线圈元件的最低边缘到最内侧线圈元件的最高边缘的高度可以是50mm，带有1％的误差容限。
在图19和图20中所示的实施方式中，垂直型扁平线线圈的宽度(横截面的长轴的长度)是均匀的，并且线圈元件具有这样的结构，即，随着线圈元件更接近线圈的中心，线圈元件逐渐上升。为了便于说明，该结构将被称为具有均匀扁平线宽的垂直上升线圈结构。
图21和图22示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果。图21示出了根据图19和图20中所示的实施方式的线圈结构的磁通量(B)分布的模拟结果，并且图22示出了根据图19和图20中所示的实施方式的线圈结构的磁场强度(H)分布的模拟结果。
图23和图24是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念结构的示图。
图23是电力发送垫的透视图，并且图24示出了电力发送垫的顶视图和前视图。
图23和图24中示出的一些部件与图15和图16中示出的部件相似，并且因此，为了简单起见，将省去其细节描述。
在图23和图24的示例性实施方式中，线圈元件可形成十五匝的绕组。例如，线圈元件的横截面的长轴的长度可以是10mm宽，带有1％的误差容限。在图19和图20的示例性实施方式中，最内侧线圈元件的最内端在z轴方向上可具有距铁氧体垫3mm的间隙，带有1％的误差容限。与内侧相邻线圈元件的对应部分相比，除最内侧线圈元件中的部分之外，每个线圈元件的部分在z轴方向上可被放置在高2.85mm的位置，带有1％的误差容限。线圈元件越靠外，该线圈元件在z轴方向上放置得越高，并且从铁氧体垫至该线圈元件的距离变得越大。在如上所述在线圈中存在十五个线圈元件(即，十五匝)的情况下，最外侧线圈元件的最外端可被放置得比最内侧线圈元件的最内端高出(更远离铁氧体垫)多达40mm，并且在图24的前视图中从最内侧线圈元件的最下边缘到最外侧线圈元件的最上边缘的高度可以是50mm，带有1％的误差容限。
在图23和图24中所示的实施方式中，垂直型扁平线线圈的宽度(横截面的长轴的长度)是均匀的，并且线圈元件具有这样的结构，即，随着线圈元件更接近线圈的中心，线圈元件逐渐下降。为了便于说明，该结构将被称为具有均匀扁平线宽的垂直下降线圈结构。
图25和图26示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果。图25示出了根据图23和图24中所示的实施方式的线圈结构的磁通量(B)分布的模拟结果，并且图26示出了根据图23和图24中所示的实施方式的线圈结构的磁场强度(H)分布的模拟结果。
图27和图28是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念结构的示图。
图27是电力发送垫的透视图，并且图28示出了电力发送垫的顶视图和前视图。
图27和图28中示出的一些部件与图15和图16中示出的部件相似，并且因此，为了简单起见，将省去其细节描述。
在图27和图28的示例性实施方式中，线圈元件可形成十五匝的绕组。例如，最外侧线圈元件的横截面的长轴的长度(即，线圈元件的宽度)在其最外端可为10mm，带有1％的误差容限。在任意位置的线圈元件的横截面的长轴的长度可比外侧相邻线圈元件的对应位置大2.85mm。线圈元件可被布置为使得每个线圈元件可在z轴方向上与铁氧体垫保持3mm的间隙，带有1％的误差容限。
由于在任意位置处的线圈元件宽度可以比外侧相邻线圈元件的对应位置大2.85mm，所以与线圈元件的外侧相邻部分相比，除最外侧线圈元件中的部分之外，线圈元件的部分的最上边缘可以被放置在z轴方向上高2.85mm的位置处，带有1％的误差容限。图28的前视图中从最外侧线圈元件的最低边缘到最内侧线圈元件的最高边缘的高度可以是50mm，带有1％的误差容限。
在图27和图28中所示的实施方式中，垂直型扁平线线圈的宽度(横截面的长轴的长度)逐渐增加，并且随着线圈元件更接近线圈的中心，线圈元件明显上升。为了便于说明，该结构将被称为具有变化的扁平线宽的垂直上升线圈结构。
图29和图30示出了根据本公开的示例性实施方式的用于电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果。图29示出了根据图27和图28中所示的实施方式的线圈结构的磁通量(B)分布的模拟结果，并且图30示出了根据图27和图28中所示的实施方式的线圈结构的磁场强度(H)分布的模拟结果。
图31至图33是示出了根据本公开的示例性实施方式的电力发送垫的概念结构的示图。
图31是电力发送垫的分解图，并且图32示出了电力发送垫的顶视图和正视图。图33是发送线圈结构的一部分的横截面图。
图31至图33中所示的一些部件与图15和图16中所示的部件相似，并且因此，为了简单起见，将省去其细节描述。
在图31至图33的示例性实施方式中，线圈元件可形成十五匝的绕组。例如，最外侧线圈元件的横截面的长轴的长度(即，线圈元件的宽度)在其最外端可为50mm，带有1％的误差容限。例如，最内侧线圈元件的横截面的长轴的长度(即，线圈元件的宽度)在其最内侧位置可以是10mm，带有1％的误差容限。线圈元件可被布置为使得从最内侧线圈元件到最外侧线圈元件的所有线圈元件可在z轴方向上与铁氧体垫保持3mm的间隙，带有1％的误差容限。
由于在任意位置处的线圈元件宽度可以比内侧相邻线圈元件的对应位置大2.85mm，所以与线圈元件的外侧相邻部分相比，除最外侧线圈元件中的部分之外，线圈元件的部分的最上边缘可以被放置在z轴方向上高2.85mm的位置处，带有1％的误差容限。在图31的分解图或图32的前视图中，从最内侧线圈元件的最低边缘到最外侧线圈元件的最高边缘的高度可以是50mm，带有1％的误差容限。
在图31至图33中示出的实施方式中，垂直型扁平线线圈的宽度(横截面的长轴的长度)随着其距线圈的中心越远而逐渐增加，并且线圈元件随着其距线圈的中心越近而明显下降。为了便于说明，该结构将被称为具有变化的扁平线宽的垂直下降线圈结构。
图34和图35示出了根据本公开示例性实施方式的用于电力发送垫的线圈结构的磁场模拟结果。图34示出了根据图31至图33中所示的实施方式的线圈结构的磁通量(B)分布的模拟结果，并且图35示出了根据图31至图33中所示的实施方式的线圈结构的磁场强度(H)分布的模拟结果。
根据图15至图35所示的示例性实施方式，线圈包括单个扁平线元件，该单个扁平线元件包括多个线圈元件。在替代实施方式中，该线圈可以实现为包括分开提供的两个或更多个扁平线元件，每个扁平线元件包括多个线圈元件。两个或更多个扁平线元件可以被垂直地布置，使得这些扁平线元件中的一个扁平线元件被布置在这些扁平线元件中的另一个扁平线元件上方。例如，图15至图18中所示的具有均匀宽度的两个扁平线元件可分别布置在上部位置和下部位置处，在它们之间具有一定的间隔距离。
在本公开的另一实施方式中，图19至图22中示出的具有均匀扁平线宽的垂直上升线圈结构的扁平线元件可布置在上部位置与下部位置处，在它们之间具有一定的间隔距离。在本公开的另一个实施方式中，图23至图26中示出的具有均匀扁平线宽的垂直下降线圈结构的扁平线元件可布置在上部位置和下部位置处，在它们之间具有一定的间隔距离。
在本公开的另一实施方式中，这些扁平线元件可以被布置在上部位置和下部位置处。在这种情况下，布置在上部位置处的扁平线元件可具有在图19至图22中所示的具有均匀扁平线宽的垂直上升线圈结构。布置在下部位置处的扁平线元件可具有在图27至图30中所示的具有变化的扁平线宽的垂直上升结构。
在本公开的另一实施方式中，这些扁平线元件可以被布置在上部位置和下部位置处。在这种情况下，布置在上部位置处的扁平线元件可具有在图23至图26中所示的具有均匀扁平线宽的垂直下降线圈结构。布置在下部位置处的扁平线元件可具有在图31至图35中所示的具有变化的扁平线宽的垂直下降线圈结构。
布置在上部位置和下部位置处的两个扁平线元件中的每一个可被布置为围绕初级线圈的中心空间或中心轴。两个垂直型扁平线元件可形成彼此共享其中心轴的同心结构，并且可布置在xy平面上的相同位置处。这两个垂直型扁平线元件可以布置成彼此间隔开一定的间隔距离。例如，扁平线元件之间的在z轴方向上的间隔距离可以是4mm，带有1％的误差容限。
在本公开的另一实施方式中，三个或更多个扁平线元件可以布置成彼此间隔开一定距离。
根据图15至图35中示出的示例性实施方式，线圈的横截面可与单个扁平线的横截面相同。在替代实施方式中，线圈的横截面可以与布置成紧密接触的多个扁平线(如母线)的横截面相同。基于本描述，这些修改对于本领域技术人员将是显而易见的。
在图15至图35所示的示例性实施方式中，扁平铁氧体垫与铝板之间在z轴方向上的间隔距离可以是2.7mm，带有1％的误差容限。
虽然在图12至图36中以特定的形状和数字描述了示例性实施方式，但是本公开的范围不应被解释为局限于这些实施方式。在本公开的精神和范围内可适当地修改详细的形状和数量，并且可从本描述中得出的等同物的范围内的改变和修改应被解释为包括在本公开的范围内。
图17、图18、图21、图22、图25、图26、图29、图30、图32以及图33中示出的磁场模拟结果是相对于虚拟y-z平面描绘的。在图中可以看出，磁场强度在线圈的中心处最大。
图17、图18、图21、图22、图25、图26、图29、图30、图32、和图33中所示的磁场模拟结果共同示出了相似的磁通量(B)分布和磁场强度(H)分布，并且应当理解的是，根据在附图中所示的各种替代实施方式的电力发送垫显示了彼此相等的电磁特性。虽然以上描述集中于具有扁平铁氧体结构的实施方式，但对于所属领域的技术人员将显而易见的是，铁氧体磁芯形成于线圈的中心空间中的实施方式落在本发明的范围内。
图36是示出根据本公开的示例性实施方式的用于无线电力传输的电力传输电路的概念结构的框图。
在图12至图35中所示的初级线圈与次级线圈101c之间形成的磁/电感耦合或者谐振结构可以由图36中所示的变压器等效地表示。
参照图36，三相AC-DC整流器电路210和用于向初级线圈施加交流电力的正弦脉宽调制(SPWM)逆变器220可以被布置在初级线圈一侧。
还参考图36，用于将电力从次级线圈101c传输至负载/电池的整流器110和充电器120可布置在次级线圈一侧。
根据本公开的示例性实施方式的电力传输电路的第一技术特征是其包括三相AC-DC整流电路210和在初级线圈侧的SPWM逆变器220的结构。
根据本公开示例性实施方式的电力传输电路的第二技术特征是基于对三相AC-DC整流电路210的测量的比例积分(PI)控制结构，以控制三相AC-DC整流电路210和向初级线圈施加交流电力的SPWM逆变器220。图36的电力传输电路可以被实现为包括这样的线圈，该线圈在初级侧与次级侧之间具有等效电感Lm，并且在初级侧与次级侧之间具有耦合系数k。
图37是示出了图36中示出的三相AC-DC整流电路210的实施方式的概念结构的电路图。
由于整流操作，等于三相输入的每个相的峰值电压的峰值电压可被施加在电容器Cdc的两个端子之间。作为整流的结果，电容器Cdc中流过单向电流，当三相输入中的电压达到峰值时，电容器Cdc中的电流达到峰值。三相AC-DC整流电路210可以生成跨电容器Cdc两个端子的电压作为输出电压，以供应到SPWM逆变器220的输入。
图38是示出图36中所示的SPWM逆变器220的实施方式的概念结构的电路图。
参考图23，SPWM逆变器220可以接收三相AC-DC整流电路210的输出，生成交流电压信号，并且将交流电压作为输出而输出至初级线圈201d、202d和203d。SPWM逆变器220可以包括在初级侧的电感器Ls1和电容器Cr1。
图39是示出图36中所示的整流器110的实施方式的概念结构的电路图。图40是示出了图36中所示的充电器120的实施方式的概念结构的电路图。如图39所示，电感器Ls2和电容器Cr2可以包括在次级侧，。
图38中所示的电感器Ls1和电容器Cr1、图39中所示的电感器Ls2、电容器Cr2以及二极管、以及图40中所示的电容器Cf和Co以及电感器Lb可以通过图中所示的集总元件来实现，或者可以通过等效电路来实现。
直流电压可被供应至电池以通过整流器110和充电器120的操作对电池充电。
图26至图40中示出的电力传输电路可通过控制器控制，该控制器包括基于图36和图37的电网相位信息的锁相环(PLL)电路、电网电流转换电路、输出电压(Vdc)控制器、IL电流控制器、DQ-abc逆转换电路、脉宽调制(PWM)输出电路等。
PLL电路可以检测每个相的输入，即，电网电压vg,a、vg,b和vg,c，并且基于电网电压使用锁相环来提取电网相位值。电网电压信息首先通过abc-DQ域转换电路转换为q轴电网电压vg,q，然后通过PI控制器提供给反馈回路。
电网电流转换电路可以接收abc域中的电网电流，以使用来自PLL电路的电网相位值将其转换为DQ域中的电流。将电流转换到DQ域中的过程可以被理解为对应于将交流信号转换成直流信号或将三相信号转换成单相信号的过程，以便随后在输出电压(Vdc)控制器和IL电流控制器中使用PI控制技术。
Vdc电压控制器形成外部环路并且能够控制输出级的Vdc电压。此时，使用在图36至图40的电路中测量的输出电压Vdc和电压控制命令Vdc*，可生成内部PI控制器的输入信号。
Vdc电压控制器可使用PI控制技术生成反映输出电压Vdc和电压控制命令Vdc*的状态的电流控制命令iL,d*和iq,d*。
IL电流控制器可以基于转换成直流信号或单相信号的电网电流的d轴电流和q轴电流，通过内部PI控制模块控制电网电压和/或电网电流(即，生成控制参考)。电网电流的d轴电流和q轴电流可以是由电网电流转换电路从在图36至图40的电路中测量的三相电网电流而获得的值。
IL电流控制器可以包括为d轴和q轴提供的平行控制路径。内部PI控制模块的输入可以包括d轴电流控制命令、转换后的d轴电流测量值、q轴电流控制命令、以及转换后的q轴电流测量值。
通过针对d轴电流和q轴电流中的每一个的阻抗计算而转换的信号被供应至内部PI控制模块的输出端子，并且电压控制命令vff*可被附加地供应至d轴控制路径。可针对可分别标记为VIref,d和VIref,q的d轴和q轴中的每一者，生成由IL电流控制器340供应到DQ-abc逆转换电路的输出参考信号。
DQ-abc逆变电路可以使用由PLL电路获得的电网相位信息，对DQ域的控制信息执行到三相(abc)信号的逆转换。此外，DQ-abc逆变电路可以执行将来自IL电流控制器340的直流信号逆转换为交流信号。这种逆转换过程对于生成产生AC-DC整流器PWM信号所需的参考信号是必要的。
PWM输出电路可包括比较器，该比较器将通过逆转换获得的参考信号与三角波进行比较。PWM输出电路360可输出由比较器导出的PWM信号，作为AC-DC整流器PWM信号。
在一些示例性实施方式中，可以在控制器电路中为电网电流和电网电压中的每一个提供转换电路。如果电网电流转换电路320的输出信号是iL,d和iL,q，则电网电压转换电路的输出信号可被标记为vg,d和vg,q。
图41是汇总对应于图15至图18的实施方式的电力传输电路的参数的实施例的表格。
图41中的表格包括在Z高度(即，初级线圈和次级线圈之间在z轴方向上的距离)在100-250mm的范围内的情况下扁平线的宽度和高度均匀的垂直型扁平线初级线圈结构中的电力传输电路的参数值。
图42是汇总对应于图19至图22的实施方式的电力传输电路的参数的实施例的表格。
图42的表格包括在Z高度(即，初级线圈和次级线圈之间在z轴方向上的距离)在100-250mm的范围内的情况下具有均匀扁平线宽的垂直上升结构中的电力传输电路的参数值。
图43是总结与图23至图26的实施方式对应的电力传输电路的参数的实施例的表格。
图43的表格包括在Z高度(即，初级线圈和次级线圈之间在z轴方向上的距离)在100-250mm的范围内的情况下具有均匀扁平线宽的垂直下降结构中的电力传输电路的参数值。
图44是汇总对应于图27至图30的实施方式的电力传输电路的参数的实施例的表格。
图44的表格包括在Z高度(即，初级线圈和次级线圈之间在z轴方向上的距离)在100-250mm的范围内的情况下具有变化的扁平线宽的垂直上升结构中的电力传输电路的参数值。
图45是汇总与图31至图35的实施方式对应的电力传输电路的参数的实施例的表格。
图45的表格包括在Z高度(即，初级线圈和次级线圈之间在z轴方向上的距离)在100-250mm的范围内的情况下具有变化的扁平线宽的垂直下降结构中的电力传输电路的参数值。
参照图41至图45，可基于电力发送线圈和/或电力接收线圈的结构和规格(例如，尺寸、x-y-z轴中的每一者上的长度、厚度、匝数、以及材料等)、以及电力发送线圈和电力接收线圈之间的距离，来优化电力传输电路的参数值。
因此，当电动车辆10和电动车辆供电设备(EVSE)20试图识别彼此以用于电动车辆10的无线电力传输(WPT)时，在电动车辆10和EVSE 20之间交换的信息可包括发送线圈和/或接收线圈的类型、结构和规格、发送线圈和接收线圈之间的优选充电距离、电力传输电路的参数等，以用于更高效的无线电力传输(WPT)。即，可基于以上举例说明的信息描述电动车辆供电设备(EVSE)20和/或包括EVSE的无线电力传输系统。
图46是示出包括在无线电力发送垫和/或无线电力接收垫中或者与无线电力发送垫和/或无线电力接收垫相关联以控制用于无线电力传输的序列的硬件的通用配置的框图。为了便于解释，控制用于无线电力传输的序列的硬件可被称为控制器1000。
控制器1000可布置在电动车辆100一侧、电动车辆供电设备(EVSE)一侧、或者电力发送装置或者垫210一侧。
控制器1000可以包括至少一个处理器1100、存储用于通过处理器1100执行上述操作的至少一个指令的存储器1200、以及连接到网络以执行通信的通信接口1300。用于无线电力传输的控制器1000可以进一步包括能够存储用于执行上述操作的至少一个指令或者在指令的执行期间生成的数据的存储设备1400。用于无线电力传输的控制器1000可以进一步包括用于与用户交互的输入界面1500和输出界面1600。用于无线电力传输的控制器1000的部件可通过系统总线3700彼此连接，以彼此通信。
执行存储在存储器1200中的程序指令或命令的处理器1100可以包括中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)，或者可以由适合于执行本公开的方法的另一种专用处理器来实现。
存储器1200和存储设备1400中的每一个可以包括易失性存储介质和/或非易失性存储介质中的至少一个。例如，存储器1200可包括只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)中的至少一个。
在此，至少一条指令可以包括以下各项中的至少一项：适用于标识电动车辆10、电动车辆供电设备(EVSE)20中的至少一项的序列，以及电力发送垫21，适于通过无线通信将电力车辆10、电动车辆供电设备(EVSE)20、电力发送垫21之中的两个或更多个装置相关联的序列，适于通过对方设备的定位执行对准和/或配对的序列，和/或适于在对准和/或配对之后允许为电力传输提供交流电力的序列。
根据本公开的示例性实施方式的控制和操作WPT系统的方法可以被实现为可以由各种计算机装置执行的计算机指令，并且被记录在非暂时性计算机可读介质上。计算机可读介质可以包括程序指令、数据文件、数据结构或其组合。记录在介质上的程序指令可以针对本发明构思特别设计和构造，或者对于计算机软件领域的技术人员是可用的。计算机可读介质的实施例可以包括被特别配置为存储程序指令的硬件装置，诸如磁介质(诸如硬盘、软盘和磁带)、光介质(诸如致密盘只读存储器(CD-ROM)和数字视频盘(DVD))、磁光介质(诸如软光盘)和半导体存储器(诸如ROM、RAM和闪存)。程序指令不仅可包括由编译器生成的机器语言代码，还可包括由计算机使用解释器等可执行的高级语言代码。硬件装置可以由可执行以执行示例性实施方式的操作的软件模块取代，反之亦然。
上文在装置的背景下描述的本发明的一些方面可指示根据本发明的方法的对应描述，且块或装置可对应于方法的操作或操作的特征。类似地，在该方法的上下文中描述的一些方面可以由块、项目或与其相对应的装置的特征来表达。例如，该方法的操作中的一些或全部可通过(或使用)诸如微处理器、可编程计算机或电子电路的硬件设备来执行。在一些示例性实施方式中，该方法的一个或多个最重要的操作可由这种装置执行。
在一些示例性实施方式中，诸如现场可编程门阵列的可编程逻辑器件可用于执行本文描述的方法的一些或所有功能。在一些示例性实施方式中，现场可编程门阵列可用微处理器来操作，以执行本文描述的方法之一。通常，该方法优选地由某个硬件设备执行。
本公开不限于示例性实施方式。附图中的相同参考标号可表示相同的构件。实施方式和附图中引入的长度、高度、尺寸、宽度等可能已被放大以帮助理解本公开的示例性实施方式。
本公开的描述本质上可以仅是示例性的，并且因此，不背离本公开的实质的变型可以旨在落在本公开的范围内。此类变化可不被视为偏离本公开的精神和范围。由此，本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以做出形式和细节上的各种改变。
因此，本公开的范围不应由示例性实施方式限制，而是应根据所附权利要求及其等同物进行解释。

Claims (20)

1.一种无线电力发送垫，被配置为将电力无线发送到包括次级线圈的接收垫，所述无线电力发送垫包括：
初级线圈，被布置成围绕中心空间；
铁氧体构件，被配置为与所述初级线圈形成磁耦合；以及
壳体，被配置为支撑所述初级线圈和所述铁氧体构件，
其中，所述初级线圈包括扁平线，所述扁平线缠绕多匝以布置成所述扁平线的横截面的长轴平行于所述初级线圈的中心轴的结构。
2.根据权利要求1所述的无线电力发送垫，其中，所述初级线圈包括多个线圈元件，所述多个线圈元件中的每个线圈元件被形成为使得所述扁平线缠绕成围绕所述初级线圈的所述中心轴。
3.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述多个线圈元件的横截面的长轴的长度被形成为彼此相同。
4.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述多个线圈元件的横截面的长轴的长度被形成为随着所述线圈元件更接近所述初级线圈的中心轴而更长。
5.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述多个线圈元件的横截面的长轴的长度被形成为随着所述线圈元件更远离所述初级线圈的中心轴而更长。
6.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述多个线圈元件被布置为使得在z轴方向上从所述铁氧体构件到所述多个线圈元件的距离被形成为彼此相同。
7.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述多个线圈元件被布置为使得：在z轴方向上从所述铁氧体构件到所述多个线圈元件中的每个线圈元件的距离被形成为随着所述线圈元件更接近所述初级线圈的中心轴而更大。
8.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述多个线圈元件被布置为使得：在z轴方向上从所述铁氧体构件到所述多个线圈元件中的每个线圈元件的距离被形成为随着所述线圈元件更远离所述初级线圈的中心轴而更大。
9.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述多个线圈元件被布置为彼此平行。
10.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述多个线圈元件被顺序地布置使得所述多个线圈元件中的每个线圈元件被布置成：随着所述线圈元件更接近所述初级线圈的所述中心轴，所述线圈元件在z轴方向上的位置升高。
11.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述多个线圈元件被顺序地布置使得所述多个线圈元件中的每个线圈元件被布置成：随着所述线圈元件更接近所述初级线圈的所述中心轴，所述线圈元件在z轴方向上的位置降低。
12.根据权利要求2所述的无线电力发送垫，其中，所述初级线圈包括：
第一扁平线元件，包括多个第一线圈元件；以及
第二扁平线元件，包括多个第二线圈元件，
其中，所述第一扁平线元件和所述第二扁平线元件被布置为在z轴方向上彼此间隔开一定距离。
13.根据权利要求1所述的无线电力发送垫，其中，所述无线电力发送垫由无线电力发送垫信息指定，所述无线电力发送垫信息包括以下项中的至少一项：所述初级线圈的类型、所述初级线圈的结构、所述初级线圈的规格、所述初级线圈与所述次级线圈之间的充电距离、以及所述初级线圈将连接到的电力传输电路的参数。
14.一种准备将电力从发送垫无线发送到接收垫的无线电力传输系统，包括：
所述发送垫，包括初级线圈；以及
所述接收垫，包括次级线圈，
其中，所述发送垫包括：
所述初级线圈，被布置成围绕中心空间；
铁氧体构件，被配置为与所述初级线圈形成磁耦合；以及
壳体，被配置为支撑所述初级线圈和所述铁氧体构件，
其中，所述初级线圈包括扁平线，所述扁平线缠绕多匝以布置成所述扁平线的横截面的长轴平行于所述初级线圈的中心轴的结构。
15.根据权利要求14所述的无线电力传输系统，其中，无线电力发送垫由无线电力传输系统信息指定，所述无线电力传输系统信息包括以下项中的至少一项：所述初级线圈的类型、所述初级线圈的结构、所述初级线圈的规格、所述次级线圈的类型、所述次级线圈的结构、所述次级线圈的规格、所述初级线圈与所述次级线圈之间的充电距离、以及所述初级线圈和所述次级线圈将连接到的电力传输电路的参数。
16.根据权利要求14所述的无线电力传输系统，其中，所述初级线圈包括多个线圈元件，所述多个线圈元件中的每个线圈元件被形成为使得所述扁平线缠绕成围绕所述初级线圈的所述中心轴。
17.根据权利要求16所述的无线电力传输系统，其中，所述多个线圈元件的横截面的长轴的长度被形成为彼此相同。
18.根据权利要求16所述的无线电力传输系统，其中，所述多个线圈元件的横截面的长轴的长度被形成为根据从所述线圈元件到所述初级线圈的中心轴的距离而变化。
19.根据权利要求16所述的无线电力传输系统，其中，所述多个线圈元件被顺序地布置使得所述多个线圈元件中的每个线圈元件被布置成：随着所述线圈元件更接近所述初级线圈的所述中心轴，所述线圈元件在z轴方向上的位置升高。
20.根据权利要求16所述的无线电力传输系统，其中所述多个线圈元件被顺序地布置使得所述多个线圈元件中的每个线圈元件被布置成：随着所述线圈元件更接近所述初级线圈的所述中心轴，所述线圈元件在z轴方向上的位置降低。
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