KR20160131033A - 페라이트 타일 어셈블리들을 위한 상호 맞물림 구조를 갖는 전기 차량 유도 코일 하우징 - Google Patents

페라이트 타일 어셈블리들을 위한 상호 맞물림 구조를 갖는 전기 차량 유도 코일 하우징 Download PDF

Info

Publication number
KR20160131033A
KR20160131033A KR1020167026366A KR20167026366A KR20160131033A KR 20160131033 A KR20160131033 A KR 20160131033A KR 1020167026366 A KR1020167026366 A KR 1020167026366A KR 20167026366 A KR20167026366 A KR 20167026366A KR 20160131033 A KR20160131033 A KR 20160131033A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base
induction coil
tile assembly
ferrite tile
electric vehicle
Prior art date
Application number
KR1020167026366A
Other languages
English (en)
Inventor
지몬 페터 이슬링거
Original Assignee
퀄컴 인코포레이티드
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 퀄컴 인코포레이티드 filed Critical 퀄컴 인코포레이티드
Publication of KR20160131033A publication Critical patent/KR20160131033A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/266—Fastening or mounting the core on casing or support
    • 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
    • B60L11/182—
    • 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
    • B60L53/124—Detection or removal of foreign bodies
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/005—Impregnating or encapsulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H02J5/005—
    • 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
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • 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
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting 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
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details
    • H05K5/0217—Mechanical details of casings
    • 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
    • Y02T90/14—Plug-in 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

유도 코일 하우징의 페라이트 타일 어셈블리에 대한 상호 맞물림 구조를 위한 시스템들 및 방법들이 본 명세서에 기재된다. 개시물에 기재된 청구물의 일 양태는 하우징이다. 하우징은 리셉터클을 형성하는 베이스를 포함한다. 하우징은 페라이트 타일 어셈블리를 더 포함한다. 하우징은 베이스로부터 연장하고 리셉터클 내에서 베이스에 대해 페라이트 타일 어셈블리를 고정하도록 구성된 상호 맞물림 구조를 더 포함한다.

Description

페라이트 타일 어셈블리들을 위한 상호 맞물림 구조를 갖는 전기 차량 유도 코일 하우징{ELECTRIC VEHICLE INDUCTION COIL HOUSING WITH INTERENGAGEMENT STRUCTURE FOR FERRITE TILE ASSEMBLIES}
본 개시물은 일반적으로 무선 전력 전송에 관한 것이고, 보다 상세하게는 전기 차량들과 같은 원격 시스템들로의 무선 전력 전송에 관련된 디바이스들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이며, 특히 유도 코일 하우징의 페라이트 타일 어셈블리를 위한 상호 맞물림 (interengagement) 구조들에 관한 것이다.
배터리와 같은 에너지 저장 디바이스로부터 수신된 전기로부터 유도되는 로코모션 파워 (locomotion power) 를 포함하는 차량들과 같은 원격 시스템들이 도입되었다. 예를 들어, 하이브리드 전기 차량들은 차량들을 충전하기 위해 차량 제동 및 종래의 모터들로부터의 전력을 사용하는 온-보드 충전기들을 포함한다. 오직 전기로 움직이는 차량들은 일반적으로, 다른 소스들로부터 배터리들을 충전하기 위해 전기를 수신한다. 배터리 전기 차량들 (전기 차량들) 이 가정 또는 상용 교류 (AC) 공급 소스들과 같은 일부 타입의 유선 AC 를 통해 충전되도록 종종 제한된다. 유선 충전 커넥션들은 전원장치에 물리적으로 연결되는 케이블들 또는 다른 유사한 커넥터들을 요구한다. 케이블들 및 유사한 커넥터들은 때때로 불편하거나 거추장스럽고, 다른 단점들을 갖는다. 전기 차량들을 충전하기 위해 사용될 자유 공간에서 (예를 들어, 무선장을 통해) 전력을 전송할 수 있는 무선 충전 시스템들은 유선 충전 해결방안들의 결함들 중 일부를 극복할 수도 있다. 이와 같이, 전기 차량을 충전하기 위한 전력을 효율적으로 그리고 안전하게 전송하는 무선 충전 시스템들 및 방법이 바람직하다.
첨부한 청구항들의 범위 내의 시스템들, 방법들 및 디바이스들의 다양한 구현은 여러 양태들을 각각 갖고, 이 양태들 중 하나가 본 명세서에 설명한 바람직한 속성들을 단독으로 책임지는 것은 아니다. 첨부한 청구항들의 범위를 한정하지 않으면서, 일부 주요한 특징들이 본 명세서에 설명된다.
본 명세서에서 설명된 요지의 하나 이상의 구현들의 세부사항들은 첨부한 도면들 및 하기의 설명에서 제시된다. 다른 특징들, 양태들 및 장점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 하기의 도면들의 상대적 치수들이 실제대로 도시되지 않을 수도 있다는 점에 유의한다.
개시물에 기재된 청구물의 일 양태는 유도 코일 하우징이다. 유도 코일 하우징은 리셉터클을 형성하는 베이스를 포함한다. 유도 코일 하우징은 베이스로부터 연장하고 리셉터클 내에서 베이스에 대해 페라이트 타일 어셈블리를 고정하도록 구성된 상호 맞물림 구조를 더 포함한다.
개시물에 기재된 청구물의 또 다른 양태는 유도 코일 하우징의 베이스 내에서 페라이트 타일 어셈블리를 고정하기 위한 방법이다. 방법은 리셉터클을 형성하고 상호 맞물림 구조를 갖는 베이스를 제공하는 단계를 포함한다. 상호 맞물림 구조는 리셉터클 내에서 베이스로부터 연장한다. 방법은 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리를 배치하는 단계를 더 포함한다. 방법은 베이스에 대해 적어도 일 방향으로 페라이트 타일 어셈블리의 이동을 억제하도록 상호 맞물림 구조와 페라이트 타일 어셈블리의 적어도 일부를 접속시키는 단계를 더 포함한다.
개시물에 기재된 청구물의 또 다른 양태는 유도 코일 하우징이다. 유도 코일 하우징은 리셉터클을 형성하는 베이스를 포함한다. 유도 코일 하우징은 또한 베이스의 리셉터클 내에서 페라이트 타일 어셈블리의 상면을 고정하는 수단을 포함한다. 유도 코일 하우징은 또한 베이스의 리셉터클 내에서 페라이트 타일 어셈블리의 하면을 고정하는 수단을 포함한다. 유도 코일 하우징은 또한 베이스의 리셉터클 내에서 페라이트 타일 어셈블리의 측면을 고정하는 수단을 포함한다.
도 1 은 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량을 충전하는 예시적인 무선 전력 전송 시스템의 다이어그램이다.
도 2 는 예시적인 실시형태에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 컴포넌트들의 개략 다이어그램이다.
도 3 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 및 부속 컴포넌트들을 도시하는 다이어그램이다.
도 4 는 예시적인 실시형태에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서 활용될 수 있는 전기 차량의 하면을 따라 유도 코일 하우징을 도시한다.
도 5a 는 예시적인 실시형태에 따른, 도 4 의 유도 코일 하우징의 상세도를 도시한다.
도 5b 는 도 5a 의 전기 차량 유도 코일이 어떻게 이동가능할 수도 있는지의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 6 은 예시적인 실시형태에 따른 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서의 사용을 위한 유도 코일 하우징의 저부 사시도를 도시한다.
도 7 은 도 6 의 유도 코일 하우징의 상부 사시도를 도시한다
도 8 은 하나 이상의 상호 맞물림 구조들을 나타내기 위해 커버, 전기 차량 유도 코일 및 페라이트 타일 어셈블리가 제거된 것을 제외하고, 도 7 과 유사하다.
도 9 는 적소에 전기 차량 유도 코일을 갖는 것을 제외하고 도 8 과 유사하다.
도 10 은 상호 맞물림 구조에 의해 베이스에 고정된 페라이트 타일 어셈블리를 갖는 것을 제외하고 도 9 와 유사하다.
도 11 은 클립들 및 필러들의 형태로 도 10 으로부터의 상호 맞물림 구조의 상세도를 도시한다.
도 12 는 예시적인 실시형태에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서의 유도 코일 하우징 내에 페라이트 타일 어셈블리를 고정하는 방법을 도시한다.
도 13 은 예시적인 실시형태에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서의 유도 코일 하우징의 기능 블록 다이어그램이다.
도면들에 예시된 다양한 특징들은 실제대로 도시되지 않을 수도 있다. 이에 따라, 다양한 특징들의 치수들은 명확성을 위해 임의적으로 확대되거나 축소될 수도 있다. 또한, 도면들 중 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 컴포넌트들 모두를 도시하지 않을 수도 있다. 최종으로, 명세서 및 도면들 전반적으로, 동일한 참조 부호들이 동일한 특징들을 표기하기 위해 사용될 수도 있다.
첨부한 도면들과 관련하여 하기에서 기술되는 상세한 설명은 예시적인 실시형태들의 설명으로서 의도되고, 실시될 수도 있는 실시형태들만을 나타내도록 의도되지 않는다. 이러한 기재 전반에 걸쳐 사용되는 용어 "예시적인" 은 "예, 경우, 또는 예시로서 작용하는" 을 의미하고, 반드시 다른 예시적인 실시형태들 보다 바람직하거나 이로운 것으로 해석되지 않아야 한다. 상세한 설명은 예시적인 실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위한 목적으로 특정 상세들을 포함한다. 일부 경우들에서, 일부 디바이스들을 블록 다이어그램 형태로 나타낸다.
첨부한 도면들과 관련하여 하기에서 기술되는 상세한 설명은 예시적인 실시형태들의 설명으로서 의도되고, 실시될 수도 있는 실시형태들만을 나타내도록 의도되지 않는다. 이러한 기재 전반에 걸쳐 사용되는 용어 "예시적인" 은 "예, 경우, 또는 예시로서 작용하는" 을 의미하고, 반드시 다른 예시적인 실시형태들 보다 바람직하거나 이로운 것으로 해석되지 않아야 한다. 상세한 설명은 예시적인 실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위한 목적으로 특정 상세들을 포함한다. 일부 경우들에서, 일부 디바이스들을 블록 다이어그램 형태로 나타낸다.
무선으로 전력을 전송하는 것은 전기장, 자기장, 전자기장과 연관된 임의의 형태의 에너지를, 또는 그렇지 않으면 물리적 전도체들의 사용 없이 송신기로부터 수신기로 전송하는 것을 지칭할 수도 있다 (예를 들어, 전력은 자유 공간을 통해 전송될 수도 있다). 무선장 (예를 들어, 자기장) 으로 출력되는 전력은 "수신 코일" 에 의해 수신되고, 캡처되거나, 결합되어 전력 전송을 달성할 수도 있다.
본 명세서에서 전기 차량은 원격 시스템을 설명하기 위해 사용되며, 그 예가 그 로코모션 능력들의 부분으로서, 충전가능한 에너지 저장 디바이스 (예를 들어, 하나 이상의 재충전가능한 전기화학 셀들 또는 다른 타입의 배터리) 로부터 유도되는 전기 전력을 포함하는 차량이다. 한정이 아닌 예들로서, 일부 전기 차량은 전동기를 제외하고, 차량의 배터리를 충전하기 위해 또는 직접 로코모션을 위한 전형적인 연소 기관을 포함하는 하이브리드 전기 차량일 수도 있다. 다른 전기 차량들은 전기 전력으로부터 모든 로코모션 능력을 도출할 수도 있다. 전기 차량은 자동차에 제한되지 않으며, 모토사이클들, 카트들, 스쿠터들 등을 포함할 수도 있다. 한정이 아닌 예시로서, 원격 시스템은 본 명세서에서 전기 차량 (EV) 의 형태로 기재된다. 게다가, 충전가능한 에너지 저장 디바이스를 사용하여 적어도 부분적으로 전력이 공급될 수도 있는 다른 원격 시스템들이 또한 고려된다 (예를 들어, 개인용 컴퓨팅 디바이스들 등과 같은 전자 디바이스들).
도 1 은 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량 (112) 를 충전하는 예시적인 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 다이어그램이다. 무선 전력 전송 시스템 (100) 은, 전기 차량 (112) 가 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 근처에 주차되어 있는 동안 전기 차량 (112) 의 충전을 가능하게 한다. 2 개의 전기 차량들에 대한 공간들이 대응하는 베이스 무선 충전 시스템 (102a 및 102b) 위에 주차될 주차 영역에 예시되어 있다. 일부 실시형태들에서, 로컬 분배 센터 (130) 가 전력 백본 (132) 에 연결될 수도 있으며, 전력 링크 (110) 를 통해 교류 (AC) 또는 직류 (DC) 공급을 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 제공하도록 구성될 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 전력을 무선으로 전송하거나 수신하는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 을 또한 포함한다. 전기 차량 (112) 는 배터리 유닛 (118), 전기 차량 유도 코일 (116), 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (114) 을 포함할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (116) 은 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 전자기장의 영역을 통해 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과 상호작용할 수도 있다. 소정의 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일은 유도 코일 하우징 (도 1 에 도시되지 않음) 내에 배치될 수 있다.
일부 예시적인 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일 (116) 은, 전기 차량 유도 코일 (116) 이 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 에너지 필드에 위치될 때 전력을 수신할 수도 있다. 필드는, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 출력된 에너지가 전기 차량 유도 코일 (116) 에 의해 캡처될 수도 있는 영역에 대응한다. 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 출력되는 에너지는 전기 차량 (112) 을 충전하거나 이에 전력을 공급하기에 충분할 레벨에 있을 수도 있다. 일부 경우들에서, 필드는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 의 "근거리장 (near field)" 에 대응할 수도 있다. 근거리장은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 로부터 떨어져 전력을 방사하지 않는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에서의 전류들 및 전하들로부터 발생하는 강한 리액티브 필드들 (reactive fields) 이 존재하는 영역에 대응할 수도 있다. 일부 경우들에서, 근거리장은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 의 파장의 약 1/2π 내에 있는 영역에 대응할 수도 있다 (그리고 전기 차량 유도 코일 (116) 에 대해 반대의 경우도 마찬가지임).
로컬 분배 센터 (130) 는 통신 백홀 (134) 을 통해 외부 소스들 (예를 들어, 전력 그리드) 과, 그리고 통신 링크 (108) 를 통해 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 과 통신하도록 구성될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일 (116) 은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과 정렬될 수도 있으며, 따라서, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 대해 정확하게 전기 차량 (112) 를 포지셔닝하는 운전자에 의해 간단히 근거리장 영역 내에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태들에 있어서, 운전자에게는 전기 차량 (112) 가 무선 전력 전송을 위해 적절하게 배치될 때를 결정하기 위해 시각 피드백, 청각 피드백, 또는 이들의 조합이 제공될 수도 있다. 또 다른 실시형태들에 있어서, 전기 차량 (112) 는 정렬 에러가 허용 값에 도달할 때까지는 전기 차량 (112) 를 앞뒤로 (예를 들어, 지그-재그 이동으로) 이동시킬 수도 있는 오토파일럿 (autopilot) 시스템에 의해 포지셔닝될 수도 있다. 이것은 전기 차량 (112) 이 서보 스티어링 휠, 초음파 센서들, 및 차량을 조절하는 지능을 구비하면, 최소한의 운전자 개입 없이 또는 최소한의 운전자 개입만으로 전기 차량 (112) 에 의해 자동으로 그리고 자율적으로 수행될 수도 있다. 또 다른 실시형태들에 있어서, 전기 차량 유도 코일 (116), 베이스 시스템 유도 코일 (104a), 또는 이들의 조합은 유도 코일들 (116 및 104a) 을 더욱 정확하게 배향하고 그 사이의 더욱 효율적인 결합을 전개하기 위해 서로에 대해 유도 코일들 (116 및 104a) 을 변위시키고 이동시키는 기능을 가질 수도 있다.
베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 다양한 위치들에 위치될 수도 있다. 한정이 아닌 예들로서, 일부 적합한 위치들은 전기 차량 (112) 소유자의 집에서의 주차 영역, 종래의 석유 기반 주유소들 이후에 모델링된 전기 차량 무선 충전을 위해 예약된 주차 영역들, 및 쇼핑 센터들 및 근무지들과 같은 다른 위치들에서의 주차장들을 포함한다.
전기 차량을 무선으로 충전하는 것은 다수의 이점들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 충전은 실질적으로 운전자 개입 및 조작 없이 자동으로 수행될 수도 있어서, 사용자에 대한 편의를 향상시킨다. 또한, 노출된 전기적 접촉이 없을 수도 있으며 기계적 마모가 없을 수도 있어서, 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 신뢰도를 향상시킨다. 케이블들 및 커넥터들과의 조작들이 필요하지 않을 수도 있으며, 실외 환경에서 습기 및 물에 노출될 수도 있는 케이블들, 플러그들, 또는 소켓들이 없을 수도 있어서, 안전성을 향상시킨다. 가시적이거나 액세스 가능한 소켓들, 케이블들, 및 플러그들이 또한 존재하지 않을 수도 있어서, 전력 충전 디바이스들의 잠재적 파손을 감소시킨다. 또한, 전기 차량 (112) 가 전력 그리드를 안정화시키기 위해 분포된 스토리지 디바이스들로서 사용될 수도 있기 때문에, 도킹-투-그리드 (docking-to-grid) 솔루션이 차량-투-그리드 (V2G) 동작을 위한 차량들의 가용성을 증가시키기 위해 사용될 수도 있다.
도 1 을 참조하여 설명한 바와 같은 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 미학적 및 비장애적 (non-impedimental) 이점들을 또한 제공할 수도 있다. 예를 들어, 차량들 및/또는 보행자들에 대해 장애일 수도 있는 충전 컬럼들 및 케이블들이 존재하지 않을 수도 있다.
차량-투-그리드 능력의 추가의 설명으로서, 무선 전력 송신 및 수신 능력들은 상호적인 것으로 구성될 수도 있어서, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 이 전력을 전기 차량 (112) 에 전송하고 전기 차량 (112) 는 예를 들어, 에너지 부족 시에 전력을 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 전송한다. 이러한 능력은 과도한 요구에 의해 초래된 에너지 부족 시에 또는 재생 에너지 생성 (예를 들어, 바람 또는 태양광) 에서의 부족 시에 전기 차량들이 전체 분배 시스템에 전력을 제공하게 함으로써 전력 분배 그리드를 안정화하는데 유용할 수도 있다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 예시적인 코어 컴포넌트들의 개략 다이어그램이다. 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 무선 전력 전송 시스템 (200) 은 인덕턴스 (L1) 를 갖는 베이스 시스템 유도 코일 (204) 을 포함하는 베이스 시스템 송신 회로 (206) 를 포함할 수도 있다. 무선 전력 전송 시스템 (200) 은 인덕턴스 (L2) 를 갖는 전기 차량 유도 코일 (216) 을 포함하는 전기 차량 수신 회로 (222) 를 더 포함한다. 본 명세서에 설명하는 실시형태들은, 프라이머리 및 세컨더리 구조들 양자가 공통 공진 주파수에 튜닝되는 경우에, 자기 또는 전자기 근거리장을 통해 프라이머리 구조 (송신기) 로부터 세컨더리 구조 (수신기) 로 에너지를 효율적으로 결합시킬 수 있는 공진 구조를 형성하는 용량적으로 로딩된 와이어 루프들 (즉, 멀티-턴 코일들) 을 사용할 수도 있다. 코일들은 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 을 위해 사용될 수도 있다. 에너지를 결합하는 공진 구조들을 사용하는 것이, "자기 결합 공진", "전자기 결합 공진", 및/또는 공진 유도" 로 지칭될 수도 있다. 무선 전력 전송 시스템 (200) 의 동작이 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 으로부터 전기 차량 (112) 으로의 전력 전송에 기초하여 설명될 것이지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 위에서 논의된 바와 같이, 전기 차량 (112) 은 전력을 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 전송할 수도 있다.
도 2 를 참조하면, 전원장치 (208) (예를 들어, AC 또는 DC) 는 전력 (PSDC) 을 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 에 공급하여 에너지를 전기 차량 (112) 에 전송한다. 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 은 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236) 를 포함한다. 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236) 는 표준 메인 AC 로부터 적합한 전압 레벨에서의 DC 전력으로 전력을 변환하도록 구성된 AC/DC 컨버터, 및 DC 전력을 무선 고전력 전송에 적합한 동작 주파수에서의 전력으로 변환하도록 구성된 DC/저주파수 (LF) 컨버터와 같은 회로를 포함할 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236) 는 원하는 주파수에서 전자기장을 방출하기 위해 베이스 시스템 유도 코일 (204) 과 직렬로 커패시터 (C1) 를 포함하는 베이스 시스템 송신 회로 (206) 에 전력 (P1) 을 공급한다. 커패시터 (C1) 는 원하는 주파수에서 공진하는 베이스 시스템 유도 코일 (204) 과 공진 회로를 형성하기 위해 제공될 수도 있다. 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 전력 (P1) 을 수신하고 전기 차량 (112) 을 충전하거나 이에 전력을 공급하기에 충분한 레벨에서 전력을 무선으로 송신한다. 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 에 의해 무선으로 제공된 전력 레벨은 대략 킬로와트 (kW)(예를 들어, 1kW 내지 110kW 이상 또는 이하 어디든) 일 수도 있다.
베이스 시스템 유도 코일 (204) 을 포함하는 베이스 시스템 송신 회로 (206) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 을 포함하는 전기 차량 수신 회로 (222) 는 실질적으로 동일한 주파수로 튜닝될 수도 있으며, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 중 하나에 의해 송신된 전자기장의 근거리장 내에 포지셔닝될 수도 있다. 이러한 경우에서, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은, 전력이 커패시터 (C2) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 을 포함하는 전기 차량 수신 회로 (222) 에 전송될 수도 있도록 서로에 결합될 수 있다. 커패시터 (C2) 는 원하는 주파수에서 공진하는 전기 차량 유도 코일 (216) 과 공진 회로를 형성하기 위해 제공될 수도 있다. 엘리먼트 (k(d)) 는 코일 분리에서 발생하는 상호 결합 계수를 나타낸다. 등가 저항들 (Req,1 및 Req,2) 은 유도 코일들 (204 및 216) 및 안티-리액턴스 커패시터들 (C1 및 C2) 에 고유할 수도 있는 손실들을 나타낸다. 전기 차량 유도 코일 (216) 및 커패시터 (C2) 를 포함하는 전기 차량 수신 회로 (222) 는 전력 (P2) 을 수신하며, 그 전력 (P2) 을 전기 차량 충전 시스템 (214) 의 전기 차량 전력 컨버터 (238) 에 제공한다.
전기 차량 전력 컨버터 (238) 는, 특히 동작 주파수에서의 전력을 전기 차량 배터리 유닛 (218) 의 전압 레벨에 매칭된 전압 레벨에서의 DC 전력으로 역으로 변환하도록 구성된 LF/DC 컨버터를 포함할 수도 있다. 전기 차량 전력 컨버터 (238) 는 변환된 전력 (PLDC) 을 제공하여 전기 차량 배터리 유닛 (218) 을 충전할 수도 있다. 전원장치 (208), 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236), 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 정지식일 수도 있으며, 위에서 논의된 바와 같이 다양한 위치들에 위치될 수도 있다. 배터리 유닛 (218), 전기 차량 전력 컨버터 (238), 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은 전기 차량 (112) 의 일부 또는 배터리 팩 (미도시) 의 일부인 전기 차량 충전 시스템 (214) 에 포함될 수도 있다. 전기 차량 충전 시스템 (214) 은 전기 차량 유도 코일 (216) 을 통해 전력을 무선으로 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 에 제공하여 전력을 그리드에 피드백하도록 또한 구성될 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 각각은 동작의 모드에 기초하여 송신 또는 수신 유도 코일들로서 작용할 수도 있다.
나타내지는 않았지만, 무선 전력 전송 시스템 (200) 은 무선 전력 전송 시스템 (200) 으로부터 전기 차량 배터리 유닛 (218) 또는 전원장치 (208) 를 안전하게 연결해제하기 위해 부하 연결해제 유닛 (LDU) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 긴급 또는 시스템 고장의 경우에, LDU 는 무선 전력 전송 시스템 (200) 으로부터 부하를 연결해제하도록 트리거링될 수도 있다. LDU 는 배터리에 대한 충전을 관리하는 배터리 관리 시스템에 부가하여 제공될 수도 있거나, 배터리 관리 시스템의 일부일 수도 있다.
또한, 전기 차량 충전 시스템 (214) 은 전기 차량 유도 코일 (216) 을 전기 차량 전력 컨버터 (238) 에 선택적으로 연결하고 연결해제하는 스위칭 회로 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (216) 을 연결해제하는 것은, 충전을 중단할 수도 있으며 (송신기로서 작용하는) 베이스 무선 전력 충전 시스템 (102a) 에 의해 "보여지는" 바와 같이 "부하" 를 또한 조절할 수도 있고, 이는 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로부터 (수신기로서 작용하는) 전기 차량 충전 시스템 (114) 을 "클로크 (cloak)" 하기 위해 사용될 수도 있다. 부하 변화들은, 송신기가 부하 감지 회로를 포함하는 경우에 검출될 수도 있다. 그에 따라, 베이스 무선 충전 시스템 (202) 과 같은 송신기는, 전기 차량 충전 시스템 (114) 과 같은 수신기들이 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 근거리장에 존재할 때를 결정하는 메커니즘을 가질 수도 있다.
상술한 바와 같이, 동작에 있어서, 차량 또는 배터리를 향한 에너지 전송을 가정하면, 입력 전력이 전원장치 (208) 로부터 제공되어, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 이 에너지 전송을 제공하는 필드를 생성한다. 전기 차량 유도 코일 (216) 은 방사 필드에 결합되고, 전기 차량에 의한 저장 또는 소모를 위한 출력 전력을 생성한다. 상술한 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은, 전기 차량 유도 코일 (216) 의 공진 주파수 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 공진 주파수가 매우 근접하거나 실질적으로 동일하도록 상호 공진 관계에 따라 구성된다. 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 과 전기 차량 충전 시스템 (214) 사이의 송신 손실들은, 전기 차량 유도 코일 (216) 이 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 근거리장에 위치될 때 최소이다.
언급된 바와 같이, 효율적인 에너지 전송은 전자기파에서의 에너지의 대부분을 원거리장으로 전파하기 보다는 수신 유도 코일로 송신 유도 코일의 근거리장에서의 에너지의 대부분을 결합하는 것에 의해 발생한다. 근거리장에 있을 때, 결합 모드는 송신 유도 코일과 수신 유도 코일 사이에서 확립될 수도 있다. 이러한 근거리장 결합이 발생할 수도 있는 유도 코일 주위의 영역은 본 명세서에서 근거리장 결합 모드 영역으로서 지칭된다.
나타내지는 않았지만, 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236) 및 전기 차량 전력 컨버터 (238) 는 양자 모두가 오실레이터, 드라이버 회로, 예컨대 전력 증폭기, 필터, 및 무선 전력 유도 코일과의 효율적인 결합을 위한 매칭 회로를 포함할 수도 있다. 오실레이터는 조정 신호에 응답하여 조정될 수도 있는, 원하는 주파수를 생성하도록 구성될 수도 있다. 오실레이터 신호는 제어 신호들에 응답적인 증폭량으로 전력 증폭기에 의해 증폭될 수도 있다. 필터 및 매칭 회로는 고조파 또는 다른 원치 않는 주파수들을 필터링하고 전력 변환 모듈의 임피던스를 무선 전력 유도 코일에 매칭하기 위해 포함될 수도 있다. 전력 컨버터들 (236 및 238) 은 또한 배터리를 충전하기 위해 적절한 전력 출력을 생성하도록 정류기 및 스위칭 회로를 포함할 수도 있다.
개시된 실시형태들 전체에 걸쳐 기재된 바와 같이 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 "루프" 안테나들, 보다 구체적으로, 멀티 턴 루프 안테나들로서 지칭되거나 구성될 수도 있다. 유도 코일들 (204 및 216) 은 또한 본 명세서에서 "자기" 안테나들로서 지칭되거나 구성될 수도 있다. 용어 "코일" 은 일반적으로 또 다른 "코일" 에 결합하기 위해 에너지를 무선으로 출력하거나 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭한다. 코일은 또한 전력을 무선으로 출력하거나 수신하도록 구성되는 타입의 "안테나" 로서 지칭될 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 코일들 (204 및 216) 은 전력을 무선으로 출력하고, 무선으로 수신하며, 및/또는 무선으로 릴레이하도록 구성되는 타입의 "전력 전송 컴포넌트들" 의 예들이다. 루프 (예를 들어, 멀티 턴 루프) 안테나들은 페라이트 코어와 같은 에어 코어 또는 물리 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 에어 코어 루프 안테나는 코어 영역 내에서 다른 컴포넌트들의 배치를 허용할 수도 있다. 강자성 또는 강자성 재료들을 포함하는 물리 코어 안테나들은 더 강력한 전자기장 및 개선된 결합의 개발을 허용할 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 송신기와 수신기 사이의 에너지의 효율적인 전송은 송신기와 수신기 사이의 매칭된 또는 거의 매칭된 공진 동안 발생한다. 하지만, 송신기와 수신기 사이의 공진이 매칭되지 않을 때에도, 에너지는 더 낮은 효율로 전송될 수도 있다. 에너지의 전송은, 송신 유도 코일의 근거리장으로부터, 송신 유도 코일로부터 자유 공간으로 에너지를 전파하기 보다 근거리장이 확립되는 영역 내에서 (예를 들어, 공진 주파수의 미리 결정된 주파수 범위 내에서 또는 근거리장 영역의 미리 결정된 거리 내에서) 상주하는 수신 유도 코일로 에너지를 결합하는 것에 의해 발생한다.
공진 주파수는 상술한 바와 같이 유도 코일 (예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (204)) 을 포함하는 송신 회로의 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초할 수도 있다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 인덕턴스는 일반적으로 유도 코일의 인덕턴스일 수도 있는 반면, 커패시턴스는 원하는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 유도 코일에 부가될 수도 있다. 한정이 아닌 예시로서, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 커패시터는 전자기장을 생성하는 공진 회로 (예를 들어, 베이스 시스템 송신 회로 (206)) 를 제작하기 위해서 유도 코일과 직렬로 부가될 수도 있다. 따라서, 큰 직경의 유도 코일들에 대하여, 공진을 유도하는데 필요한 커패시턴스의 값은 코일의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소할 수도 있다. 인덕턴스는 또한 유도 코일의 턴들의 수에 의존할 수도 있다. 게다가, 유도 코일의 직경이 증가함에 따라, 근거리장의 유효 에너지 전송 영역이 증가할 수도 있다. 다른 공진 회로들이 가능하다. 한정이 아닌 또 다른 예로서, 커패시터는 유도 코일의 2 개의 단자들 사이에 병렬로 배치될 수도 있다 (예를 들어, 병렬 공진 회로). 또한, 유도 코일은 유도 코일의 공진을 개선하기 위해 고품질 (Q) 을 갖도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, Q 팩터는 300 이상일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 일부 실시형태들에 따르면, 서로의 근거리장에 있는 2 개의 유도 코일들 사이의 결합 전력이 개시된다. 상술한 바와 같이, 근거리장은 전자기장들이 존재하지만 유도 코일로부터 떨어져 전파하거나 방사하지 못할 수도 있는 유도 코일 주위의 영역에 대응할 수도 있다. 근거리장 결합 모드 영역들은, 통상적으로 파장의 작은 부분 내의, 유도 코일의 물리적 볼륨 근처인 볼륨에 대응할 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 실질적인 실시형태들에서의 자기 근거리장 진폭들이 전기 타입 안테나 (예를 들어, 소형 안테나) 의 전기 근거리장들에 비하여 자기 타입 코일들에 대해 더 높은 경향이 있기 때문에, 단일 및 멀티 턴 루프 안테나들과 같은 전자기 유도 코일들이 송신 및 수신 양자를 위해 사용된다. 이것은 쌍 (pair) 사이의 잠재적으로 더 높은 결합을 허용한다. 더욱이, "전기" 안테나들 (예를 들어, 다이폴들 및 모노폴들) 또는 자기 및 전기 안테나들의 조합이 사용될 수도 있다.
도 3 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (300) 의 예시적인 코어 및 부속 컴포넌트들을 도시하는 다이어그램이다. 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 전기 차량 유도 코일 (316) 및 베이스 시스템 유도 코일 (304) 에 대해 전기 차량 정렬 시스템 (354) 과 베이스 충전 정렬 시스템 (352) 사이의 통신 링크 (376), 안내 링크 (366), 및 정렬 시스템 링크 (356) 을 예시한다. 도 2 를 참조하여 그리고 에너지 흐름이 전기 차량 (112) 을 향한다고 가정하여 상술한 바와 같이, 도 3 에서, 베이스 충전 시스템 전력 인터페이스 (380) 는 AC 또는 DC 전원장치 (미도시) 와 같은 전원으로부터 충전 시스템 전력 컨버터 (336) 에 전력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (336) 는 베이스 충전 시스템 전력 인터페이스 (380) 로부터 AC 또는 DC 전력을 수신하여, 그 공진 주파수에서 또는 공진 주파수 근처에서 베이스 시스템 유도 코일 (304) 을 여기시킬 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (316) 은, 근거리장 결합 모드 영역에 있을 때, 공진 주파수에서 또는 공진 주파수 근처에서 발진하도록 근거리장 결합 모드 영역으로부터 에너지를 수신할 수도 있다. 전기 차량 전력 컨버터 (338) 는 전기 차량 유도 코일 (316) 로부터의 발진 신호를 전기 차량 전력 인터페이스를 통한 배터리 충전에 적합한 전력 신호로 변환한다.
베이스 무선 충전 시스템 (302) 은 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 를 포함하며, 전기 차량 충전 시스템 (314) 은 전기 차량 제어기 (344) 를 포함한다. 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 는 예를 들어, 컴퓨터, 및 전력 분배 센터, 또는 스마트 전력 그리드와 같은 다른 시스템들 (미도시) 에 대한 베이스 충전 시스템 통신 인터페이스 (382) 를 통해 통신할 수도 있다. 전기 차량 제어기 (344) 는 예를 들어, 차량 상의 온-보드 컴퓨터, 다른 배터리 충전 제어기, 차량들 내의 다른 전자 시스템들, 및 원격 전자 시스템들과 같은 다른 시스템들에 대한 전기 차량 통신 인터페이스 (368) 를 통해 통신할 수도 있다.
베이스 충전 시스템 제어기 (342) 및 전기 차량 제어기 (344) 는 개별 통신 채널들을 갖는 특정 애플리케이션에 대한 서브시스템들 또는 모듈들을 포함할 수도 있다. 이들 통신 채널들은 개별적인 물리 채널들 또는 개별적인 논리 채널들일 수도 있다. 한정이 아닌 예들로서, 베이스 충전 정렬 시스템 (352) 은 통신 링크 (356) 를 통해 전기 차량 정렬 시스템 (354) 과 통신하여, 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 을 자율적으로 또는 오퍼레이터 지원 중 어느 것으로 더욱 근접하게 정렬하기 위한 피드백 메커니즘을 제공할 수도 있다. 유사하게, 베이스 충전 안내 시스템 (362) 은 안내 링크 (366) 를 통해 전기 차량 안내 시스템 (364) 과 통신하여, 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 을 정렬하는데 있어서 전기 차량을 오퍼레이터를 안내하기 위한 피드백 메커니즘을 제공할 수도 있다. 부가적으로, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 과 전기 차량 충전 시스템 (314) 사이에서 다른 정보를 통신하는 베이스 충전 통신 시스템 (372) 및 전기 차량 통신 시스템 (374) 에 의해 지원된 개별 범용 통신 링크들 (376)(예를 들어, 채널들) 이 존재할 수도 있다. 이러한 정보는 전기 차량 (112) 에 대한 유지 및 진단 데이터 뿐만 아니라, 전기 차량 특징들, 배터리 특징들, 충전 상태, 및 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 및 전기 차량 충전 시스템 (314) 양자의 전력 능력들에 관한 정보를 포함할 수도 있다. 이들 통신 채널들은 예를 들어, 블루투스, 지그비 (zigbee), 셀룰러 등과 같은 개별 물리적 통신 채널들일 수도 있다.
전기 차량 제어기 (344) 는 전기 차량 원리 배터리의 충전 및 방전을 관리하는 배터리 관리 시스템 (BMS)(미도시), 마이크로파 또는 초음파 레이더 원리들에 기초한 주차 보조 시스템, 반-자동 주차 동작을 수행하도록 구성된 브레이크 시스템, 및 더 높은 주차 정확도를 제공할 수도 있는 주로 자동화된 주차 '파크 바이 와이어 (park by wire)' 를 돕도록 구성된 스티어링 휠 서보 시스템을 또한 포함할 수도 있어서, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 및 전기 차량 충전 시스템 (114) 중 어느 것에서 기계적 수평 유도 코일 정렬의 필요성을 감소시킨다. 또한, 전기 차량 제어기 (344) 는 전기 차량 (112) 의 전자부품들과 통신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 제어기 (344) 는 시각 출력 디바이스들 (예를 들어, 대시보드 디스플레이), 청각/오디오 출력 디바이스들 (예를 들어, 버저, 스피커들), 기계적 입력 디바이스들 (예를 들어, 키보드, 터치 스크린, 및 조이스틱, 트랙볼 등과 같은 포인팅 디바이스들), 및 오디오 입력 디바이스들 (예를 들어, 전자 음성 인식을 갖는 마이크로폰) 과 통신하도록 구성될 수도 있다.
또한, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 검출 및 센서 시스템들 (미도시) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 운전자 또는 차량을 충전 장소에 적절하게 안내하기 위해 시스템들과 사용하기 위한 센서들, 요구된 분리/결합으로 유도 코일들을 상호 정렬하기 위한 센서들, 전기 차량 유도 코일 (316) 이 특정한 높이 및/또는 위치로 이동하는 것을 방해할 수도 있는 오브젝트들을 검출하여 결합을 달성하기 위한 센서들, 및 시스템의 신뢰가능하고, 무손상이며, 안전한 동작을 수행하기 위해 시스템들과 사용하기 위한 안전성 센서들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 안전성 센서는 안전성 반경을 넘어 전기 차량 유도 코일들 (316) 에 접근하는 동물들 또는 아이들의 존재의 검출, 가열 (유도 가열) 될 수도 있는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 근처의 금속 오브젝트들의 검출, 베이스 시스템 유도 코일 (304) 상의 백열성의 오브젝트들과 같은 위험한 이벤트들의 검출, 및 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 및 전기 차량 충전 시스템 (314) 컴포넌트들의 온도 모니터링을 위한 센서를 포함할 수도 있다.
무선 전력 전송 시스템 (300) 은 또한 유선 접속을 통한 플러그인 충전을 지원할 수도 있다. 유선 충전 포트는 전기 차량 (112) 에 또는 전기 차량 (112) 으로부터 전력을 전송하기 전에 2 개의 상이한 충전기들의 출력을 통합할 수도 있다. 스위칭 회로들은 무선 충전 및 유선 충전 포트를 통한 충전의 양자 모드를 지원하는데 필요한 바와 같은 기능을 제공할 수도 있다.
베이스 무선 충전 시스템 (302) 과 전기 차량 충전 시스템 (314) 사이에서 통신하기 위해, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 대역내 시그널링 및 RF 데이터 모뎀 (예를 들어, 무면허 대역에서 무선을 통한 이더넷) 양자를 사용할 수도 있다. 대역외 통신이 차량 사용자/소유자에 대한 부가 가치 서비스들의 할당을 위해 충분한 대역폭을 제공할 수도 있다. 무선 전력 캐리어의 낮은 깊이 진폭 또는 위상 변조가 최소의 간섭으로 대역내 시그널링 시스템으로서 작용할 수도 있다.
부가적으로, 일부 통신은 특정한 통신 안테나들을 사용하지 않고 무선 전력 링크를 통해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 유도 코일들 (304 및 316) 은 무선 통신 송신기들로서 작용하도록 또한 구성될 수도 있다. 따라서, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 의 일부 실시형태들은 무선 전력 경로상에서 키잉 (keying) 타입 프로토콜을 가능하게 하기 위한 제어기 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 미리 정해진 프로토콜로 미리 정해진 간격들에서 송신 전력 레벨을 키잉함으로써 (진폭 시프트 키잉), 수신기는 송신기로부터의 일련의 통신을 검출할 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (336) 는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 에 의해 생성된 근거리장 근처에 활성 전기 차량 수신기들의 존재 또는 부재를 검출하는 부하 감지 회로 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 예로서, 부하 감지 회로는 전력 증폭기로 흐르는 전류를 모니터링하고, 이 전류는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 근거리장 근처에 활성 수신기들의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받는다. 전력 증폭기 상의 부하에 대한 변화들의 검출은, 에너지를 송신하기 위해 오실레이터를 인에이블하는지, 활성 수신기와 통신하는지, 또는 이들의 조합을 결정하는데 사용하기 위해 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 에 의해 모니터링될 수도 있다.
무선 고전력 전송을 가능하게 하기 위해서, 일부 실시형태들은 10 - 60 kHz 범위의 주파수에서 전력을 전송하도록 구성될 수도 있다. 이러한 저주파수 결합은 고체 상태 디바이스들을 사용하여 달성될 수도 있는 고효율 전력 변환을 허용할 수도 있다. 부가적으로, 다른 대역들과 비교하여 무선 시스템들과 적은 공존 이슈들이 있을 수도 있다.
기재된 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 과 호환가능한 다양한 전기 차량들 (112) 과 함께 사용될 수도 있다. 도 4 는 예시적인 실시형태에 따른 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 과 호환가능한 전기 차량 (412) 에 배치된 유도 코일 하우징 (426) 을 도시한다. 도 4 에서, 유도 코일 하우징 (426) 은 전기 차량 (412) 의 하면을 따라 배치된다. 전기 차량 유도 코일은 전력 변환 회로, 및 그라운드 기반 무선 충전 유닛과 전기 차량 배터리 유닛 사이의 효율적이고 안전한 무선 에너지 전송을 위해 필요한 바와 같은 다른 제어 및 통신 기능들을 포함하는 전기 차량에 전력을 공급하는 시스템의 부분을 형성할 수도 있다.
돌출 부분들이 없도록 그리고 특정된 그라운드 투 차량 바디 간격이 유지될 수도 있도록 전기 차량 (412) 의 하면과 통합된 동일 평면이 되도록 하는 것이 유도 코일 하우징 (426) 에 유용할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 그리고 도 1 을 참조하면, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 및 전기 차량 유도 코일 (116) 은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 대한 전기 차량 유도 코일 (116) 의 전반적인 배치에 의해 근거리장 결합 영역 내에서 가져온 유도 코일과 각각 고정된 포지션에 있을 수도 있다. 하지만, 에너지 전송을 빠르게, 효율적으로, 그리고 안전하게 수행하기 위해서, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 와 전기 차량 유도 코일 (116) 사이의 거리는 결합을 개선하기 위해 감소될 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 일부 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 및/또는 전기 차량 유도 코일 (116) 은 이들을 양호한 정렬로 가져오기 위해 전개가능할 수도 있고 및/또는 이동가능할 수도 있다.
도 5a 는 예시적인 실시형태들에 따른, 전기 차량 (412) 의 하면과 동일 평면의 유도 코일 하우징 (426) 의 상세도를 도시한다. 도 5a 에 있어서, 전기 차량 유도 코일 하우징 (426) 은 전기 차량 유도 코일 (414) 및 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 하우징할 수 있다. 페라이트 타일 어셈블리는 유도 코일 하우징 (426) 에서 에디 전류 (열방산) 를 감소시키고 결합을 강화하기 위해서 하나 이상의 페라이트 타일들을 포함할 수도 있다.
도 5b 는 도 5a 의 전기 차량 유도 코일 (414) 이 이동가능할 수도 있는 실시형태를 도시한다. 전기 차량 유도 코일 (414) 은 베이스 시스템 유도 코일 (도 5b 에 도시되지 않음) 과 양호하게 정렬하기 위해서 유도 코일 하우징 (426) 내에서 이동될 수 있다. 또한, 소정의 실시형태들에 있어서, 유도 코일 하우징 (426) 은, 예컨대 한정되지는 않지만, 전기 차량 (412) 의 밑면으로부터 떨어져서 하향 방향으로 이동될 수 있다. 전기 차량의 표면과 동일 평면의 유도 코일 하우징의 구체적인 구성들이 위에 논의되어 있지만, 상이한 실시형태들에 따라 전기 차량의 표면과 동일 평면이 아닌 유도 코일 하우징이 또한 유사한 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 전기 차량과 동일 평면이 아닌 유도 코일 하우징은 이동가능할 수 있고 및/또는 이동가능한 전기 차량 유도 코일을 포함할 수 있다.
예시적인 실시형태에 따라 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 에서 사용하기 위한 유도 코일 하우징 (600) 의 저부 사시도가 6 에 도시되어 있다. 유도 코일 하우징 (600) 은 베이스 (602) 및 커버 (610) 를 포함할 수 있다. 베이스 (602) 는 리셉터클 (804)(도 8 에 도시됨) 을 형성할 수 있다. 전기 차량 유도 코일 (608) 은 리셉터클 (804) 내에 배치될 수 있다. 베이스 (602) 는 개구 (606) 를 포함할 수 있다. 개구 (606) 는 베이스 (602) 에 배치된 전기 차량 유도 코일 (608) 이 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 다른 컴포넌트들과 상호작용하는 것을 가능하게 할 수 있다. 베이스 (602) 는 또한 하나 이상의 고정단들 (604) 을 형성할 수 있다. 고정단들 (604) 은 베이스 (602) 를 전기 차량 (112) 에 고정하는데 사용될 수 있다. 베이스 (602) 는 또한 하나 이상의 로킹 구조들 (612) 을 형성할 수 있다. 로킹 구조들 (612) 은 커버 (610) 와 베이스 (602) 를 인터페이스하는데 사용될 수 있다.
도 7 은 도 6 의 유도 코일 하우징의 상부 사시도를 도시한다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 커버 (610) 는 베이스 (602) 상에 안착할 수 있다. 커버는 암 고정 구조 (female securing structure)(702) 를 포함할 수 있다. 암 고정 구조 (702) 는 전기 차량 (112) 의 표면 상에서 수 고정 구조 (male securing structure)(도시되지 않음) 을 수용하도록 구성될 수 있다.
도 8 은 상호 맞물림 구조를 나타내기 위해 커버 (702), 전기 차량 유도 코일 (608) 및 페라이트 타일 (1002) 어셈블리가 제거된 것을 제외하고 도 7 과 유사하다. 위에서 논의된 바와 같이, 베이스 (602) 는 리셉터클 (804) 를 형성할 수 있다. 리셉터클 (804) 은 베이스 (602) 의 벽 (806) 내의 베이스 (602) 의 영역일 수 있다. 안내 구조 (808) 가 리셉터클 (804) 내에 형성될 수 있다. 안내 구조 (808) 는 리셉터클 (804) 내에 포지셔닝될 때 기대도록 하기 위해 전기 차량 유도 코일 (608) 에 대해 홈들을 제공할 수 있다.
상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 베이스 (602) 로부터 연장할 수 있다. 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 리셉터클 (804) 내에서 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정하도록 구성될 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 몇몇 상이한 위치들에서 베이스 (602) 로부터 연장할 수 있다. 용어 "(a-n)" 는 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 가 임의의 수 또는 종류일 수 있는 표기법이다.
상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 클립 (802a) 를 포함할 수 있다. 클립 (802a) 은 베이스 (602) 로부터 연장하는 샤프트 (1104)(도 11 에서 더 상세하게 도시됨) 를 포함할 수 있다. 샤프트는 (한정되는 것은 아니지만) 세로 부재와 같은, 부재로서 구현될 수 있다. 클립 (802a) 은 클립 (802a) 의 종단에 탱 (tang)(1102)(도 11 에서 더 상세하게 도시됨) 을 포함할 수 있다. 탱 (1102) 은 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 상면에서 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 에 접촉하도록 구성될 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 탱 (1102) 은 z 축을 따라 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정할 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 탱 (1102) 은 커버 (610) 로부터 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정할 수 있다. 샤프트 (1104) 는 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 측면에 접촉할 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 샤프트 (1104) 는 페라이트 타일 어셈블리의 측면에 접촉하는 것에 의해 x 축 및 y 축을 따라 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정할 수 있다.
상호 맞물림 구조들 (802(a-n)) 은 필러 (802b) 를 포함할 수 있다. 필러 (802b) 는 베이스 (602) 로부터 연장할 수 있다. 필러 (802b) 는 베이스 (602) 로부터 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 이격시키는데 사용될 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 필러 (802b) 는 z 축을 따라 베이스 (602) 로부터 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 이격시키는데 사용될 수 있다. 필러 (802b) 는 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 하면에서 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 에 접촉하도록 구성될 수 있다. 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 는 개구 (1106) 를 포함할 수 있다. 개구 (1106) 는 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 하면 상에 있을 수 있다. 필러 (102b) 는 필러 (102b) 에 대해 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정하기 위해 개구 (1106) 에 진입할 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 필러 (102b) 는 클립 (802a) 이 베이스로부터 연장하는 곳과는 상이한 위치에서 베이스 (602) 로부터 연장할 수 있다. 특정 실시형태들에 있어서, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 클립 (802a) 및 필러 (802b) 의 양자 모두로서 기능할 수 있다.
선택적인 실시형태들에 있어서, 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 는 단일 또는 다중 페라이트 타일들을 포함할 수 있다. 각각의 페라이트 타일은 하나 이상의 상호 맞물림 구조들 (802(a-n)) 에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 지지될 수 있다. 페라이트 타일은, 페라이트 타일이 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 와 접촉하고 있을 때 직접적으로 지지된다. 페라이트 타일은, 페라이트 타일이 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 에 의해 직접 지지되는 하나 이상의 다른 페라이트 타일들과 접촉하고 있을 때 간접적으로 지지된다. 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 각각의 페라이트 타일을 하나 이상의 상호 맞물림 구조들 (802)(a-n) 로 지지하는 것에 의해, 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 는 베이스 (602) 에 대해 고정될 수 있다. 이로써, 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 페라이트 타일들은 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 와 직접적으로 접촉할 필요가 없다. 소정의 실시형태들에 있어서, 적어도 하나의 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 각각의 페라이트 타일에 접촉한다. 추가적인 실시형태들에 있어서, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 의 4 개의 필러들 (802b) 및 하나의 클립 (802a) 은 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 각각의 페라이트 타일에 접촉한다.
구체적인 실시형태들에 있어서, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 리셉터클 (804) 내에 존재하는 에폭시 (1010) 대신 베이스 (602) 의 리셉터클 (804) 내에 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정하기 위해 활용될 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 리셉터클 (804) 내에 존재하는 에폭시 (1010) 를 따라 베이스 (602) 의 리셉터클 (804) 내에 페라이트 타일 어셈블리를 고정하기 위해 활용될 수 있다. 에폭시 (1010) 는 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 및 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 와 접촉하고 있을 수 있다. 또한, 에폭시 (1010) 는 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 개별 페라이트 타일들 사이에서 접촉하고 있을 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 에폭시 (1010) 는 유도 코일 하우징 (600) 내에서 전자장치를 포팅 (potting) 하는 프로세스 동안 사용된다. 에폭시 (1010) 는 한정되는 것은 아니지만 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 및 전기 차량 유도 코일 (608) 과 같은 전자장치를 포팅하는데 사용될 수 있다. 특정 실시형태들에 있어서, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 를 사용하여 리셉터클 (804) 내에 페라이트 타일 어셈블리를 고정하는 것은 포팅 이전에 다른 수단 또는 접착제의 사용에 의해 페라이트 타일 어셈블리를 고정하는 것 보다 더욱 탄성적이고 및/또는 비용 효율적일 수 있다.
도 9 는 적소에 전기 차량 유도 코일 (608) 을 갖는 것을 제외하고 도 8 과 유사하다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 전기 차량 유도 코일 (608) 은 리셉터클 (804) 내에 포지셔닝될 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 전기 차량 유도 코일 (608) 은 x 축 및 y 축에서 또한 연장하는 리셉터클 (804) 에 평행한 x 축 및 y 축에서 연장할 수 있다.
도 10 은 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 가 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 에 의해 베이스에 고정되는 것을 제외하고 도 9 와 유사하다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 베이스 (602) 로부터 연장할 수 있다. 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 리셉터클 (804) 내에 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정할 수 있다. 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 클립들 (802a) 및 필러들 (802b) 의 양자를 포함하지만, 필러들 (802b) 의 뷰를 차단하는 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 로 인하여 도 10 에는 단지 필러들 (802a) 만이 도시된다.
도 11 은 클립들 (802a) 및 필러들 (802b) 의 형태로 도 10 으로부터의 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 의 상세도를 도시한다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 클립 (802a) 은 탱 (1102) 를 포함할 수 있다. 탱 (1102) 은 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 상면 및 측면에서 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 에 접촉하도록 구성될 수 있다. 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 상면에서 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 에 접촉하는 것에 의해, 탱 (1102) 은 커버 (610) 로부터 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정할 수 있다. 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 측면에 접촉하는 것에 의해, 클립 (802a) 은 리셉터클 (804) 내에서 x 축 및 y 축을 따라 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정할 수 있다. 또한, 필러 (802b) 는 베이스 (602) 로부터 연장할 수 있다. 필러 (802b) 는 베이스 (602) 로부터 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 이격시킬 수 있다. 필러 (802b) 는 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 하면에서 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 에 접촉할 수 있다.
다양한 실시형태들에 있어서, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 탄성도로 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 바이어싱하는 것에 의해 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정하는 방식으로 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 유연하다. 이롭게, 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 의 유연성은 유도 코일 하우징 (600) 이 열팽창, 진동 및 벤딩의 더 큰 범위를 견디도록 할 수 있다. 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 의 유연성은 또한 (한정되는 것은 아니지만 ) 크래킹과 같은 물리적 결함들로부터 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 절약할 수 있다.
예시적인 실시형태에 따라, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 에서의 유도 코일 하우징 (600) 내에서 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 를 고정하는 방법이 도 12 에 도시된다. 도 12 에서의 방법은 특정 순서로 도시되지만, 소정의 실시형태들에 있어서 본 명세서에서의 블록들은 상이한 순서로 수행되거나 생략될 수도 있고, 부가 블록들이 부가될 수 있다. 당업자는 도시된 실시형태의 프로세스가 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 가 고정될 수 있는 임의의 하우징으로 구현될 수도 있다는 것을 알 것이다.
블록 (1202) 에서, 리셉터클 (804) 를 형성하고 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 를 갖는 베이스 (602) 가 제공될 수 있다. 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 는 리셉터클 (804) 내에서 베이스 (602) 로부터 연장할 수 있다.
블록 (1204) 에서, 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 가 리셉터클 (804) 내에 배치될 수 있다.
블록 (1206) 에서, 페라이트 타일 어셈블리 (1002) 의 적어도 일부는 상호 맞물림 구조 (802(a-n)) 와 접촉하여 놓일 수 있다.
도 13 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 12 의 프로세스를 수행하기 위해 채용될 수 있는 유도 코일 하우징의 기능 블록 다이어그램이다. 유도 코일 하우징은 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 상면을 고정하기 위한 수단 (1302) 을 포함할 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 상면을 고정하기 위한 수단 (1302) 은 블록 (1206)(도 12) 에 관하여 하나 이상의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어서, 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 상면을 고정하기 위한 수단 (1302) 은 탱 (1102)(도 11) 을 포함할 수 있다.
유도 코일 하우징은 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 하면을 고정하기 위한 수단 (1304) 을 더 포함할 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 하면을 고정하기 위한 수단 (1304) 은 블록 (1206)(도 12) 에 관하여 하나 이상의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어서, 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 하면을 고정하기 위한 수단 (1304) 은 필러 (802b)(도 8) 를 포함할 수 있다.
유도 코일 하우징은 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 측면을 고정하기 위한 수단 (1306) 을 더 포함할 수 있다. 소정의 실시형태들에 있어서, 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 측면을 고정하기 위한 수단 (1306) 은 블록 (1206)(도 12) 에 관하여 하나 이상의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어서, 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 측면을 고정하기 위한 수단 (1306) 은 클립 (802a)(도 8) 을 포함할 수 있다.
유도 코일 하우징의 베이스의 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리를 고정하기 위해 상호 맞물림 구조를 구현하는 유도 코일 하우징을 위한 구체적인 구성들이 위에서 논의되지만, 상호 맞물림 구조는 상이한 실시형태들에 따라 많은 상이한 방식들로 페라이트 타일 어셈블리를 고정하기 위해 유도 코일 하우징에서 구현될 수 있다.
정보 및 신호들은 다양한 다른 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 상기 설명 전반적으로 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광학 필드들 또는 광입자들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
본 명세서에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명한 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 둘의 조합들로서 구현될 수도 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호교환가능성을 명확하게 예시하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 그들의 기능과 관련하여 일반적으로 상술되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 의존한다. 설명한 기능은 각각의 특정한 애플리케이션에 대해 변화하는 방식으로 구현될 수도 있지만, 이러한 구현 결정이 실시형태들의 범위를 벗어나는 것을 초래하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명한 다양한 예시적인 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 응용 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능한 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램가능한 로직 디바이스, 개별 게이트 또는 트랜지스터 로직, 개별 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본 명세서에 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로는, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 협력하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명한 방법 또는 알고리즘의 단계들 및 기능들은 하드웨어에서 직접, 프로세서에 의해 실행된 소프트웨어에서, 또는 2 개의 조합으로 실시될 수도 있다. 소프트웨어에서 구현되면, 함수들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체상으로 저장되거나 송신될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 플래시 메모리, 판독 전용 메모리 (ROM), 전기적으로 프로그램가능한 ROM (EPROM), 전기적으로 소거가능한 프로그램가능한 ROM (EEPROM), 레지스터들, 하드 디스크, 착탈식 디스크, CD ROM, 또는 본 기술분야에 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 저장 매체는, 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록 프로세서에 결합된다. 대안으로는, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 콤팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루레이 디스크를 포함하고, 여기서, 디스크 (disk) 들은 통상적으로 데이터를 자기적으로 재생하지만 디스크 (disc) 들은 레이저를 이용하여 데이터를 광학적으로 재생한다. 상기의 조합들이 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 또한 포함되어야 한다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 에 상주할 수도 있다. ASIC 는 사용자 단말기에 상주할 수도 있다. 대안으로는, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기에 개별 컴포넌트들로서 상주할 수도 있다.
본 개시를 요약하기 위해, 소정의 실시형태들의 소정 양태들, 이점들 및 신규한 특징들이 본 명세서에 설명되었다. 반드시 모든 이러한 이점들이 임의의 특정한 실시형태에 따라 달성될 수도 있다는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 따라서, 실시형태들은 본 명세서에 교시되거나 제시될 수도 있는 바와 같은 다른 이점들을 반드시 달성하지 않고 본 명세서에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 실시되거나 수행될 수도 있다.
상술한 실시형태들의 다양한 변형들이 용이하게 명백할 것이며, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리들이 본 출원의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 출원은 본 명세서에 도시된 실시형태들에 한정되는 것으로 의도되는 것이 아니라 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 최광의 범위가 부여된다.

Claims (20)

  1. 리셉터클을 형성하는 베이스; 및
    상기 베이스로부터 연장하고 상기 리셉터클 내에서 상기 베이스에 대해 페라이트 타일 어셈블리를 고정하도록 구성되는 상호 맞물림 구조를 포함하는, 유도 코일 하우징.
  2. 제 1 항에 있어서,
    에폭시를 더 포함하고, 상기 에폭시는 상기 리셉터클에 배치되는, 유도 코일 하우징.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상호 맞물림 구조는 상기 페라이트 타일 어셈블리에서의 개구 내에서 상기 페라이트 타일 어셈블리에 접촉하도록 구성된 필러를 포함하는, 유도 코일 하우징.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구는 상기 페라이트 타일 어셈블리의 하면 상에 배치되는, 유도 코일 하우징.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상호 맞물림 구조는 클립을 포함하고, 상기 클립은 상기 베이스로부터 연장하는 샤프트 및 상기 샤프트의 종단에 배치된 탱 (tang) 을 갖는, 유도 코일 하우징.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 탱은 상기 페라이트 타일 어셈블리의 상면에 접촉하도록 구성되는, 유도 코일 하우징.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 클립은 상기 페라이트 타일 어셈블리의 측면에 접촉하도록 구성되는, 유도 코일 하우징.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 상호 맞물림 구조는 상기 페라이트 타일 어셈블리의 개구 내에서 상기 페라이트 타일 어셈블리에 접촉하도록 구성된 필러를 더 포함하는, 유도 코일 하우징.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 필러 및 상기 탱의 적어도 하나는 z 축을 따라 상기 페라이트 타일 어셈블리를 지지하도록 구성되는, 유도 코일 하우징.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 필러는 상기 클립이 상기 베이스로부터 연장하는 곳과는 상이한 위치에서 상기 베이스로부터 연장하는, 유도 코일 하우징.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 상호 맞물림 구조는 탄성도로 바이어싱하는 것에 의해 상기 페라이트 타일 어셈블리를 고정하도록 구성되는, 유도 코일 하우징.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 페라이트 타일 어셈블리는 다중 페라이트 타일들을 포함하는, 유도 코일 하우징.
  13. 유도 코일 하우징의 베이스 내에 페라이트 타일 어셈블리를 고정하기 위한 방법으로서,
    리셉터클을 형성하고 상호 맞물림 구조를 갖는 베이스를 제공하는 단계로서, 상기 상호 맞물림 구조는 상기 리셉터클 내에서 상기 베이스로부터 연장하는, 상기 베이스를 제공하는 단계;
    상기 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리를 배치하는 단계; 및
    상기 베이스에 대해 적어도 일 방향으로 상기 페라이트 타일 어셈블리의 이동을 억제하도록 상기 상호 맞물림 구조와 상기 페라이트 타일 어셈블리의 적어도 일부를 접촉시키는 단계를 포함하는, 유도 코일 하우징의 베이스 내에 페라이트 타일 어셈블리를 고정하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 리셉터클 내에 에폭시가 배치되는, 유도 코일 하우징의 베이스 내에 페라이트 타일 어셈블리를 고정하기 위한 방법.
  15. 리셉터클을 형성하는 베이스;
    상기 베이스의 상기 리셉터클 내에 페라이트 타일 어셈블리의 상면을 고정하는 수단;
    상기 베이스의 상기 리셉터클 내에 상기 페라이트 타일 어셈블리의 하면을 고정하는 수단; 및
    상기 베이스의 상기 리셉터클 내에 상기 페라이트 타일 어셈블리의 측면을 고정하는 수단을 포함하는, 유도 코일 하우징.
  16. 제 15 항에 있어서,
    에폭시를 더 포함하고, 상기 에폭시는 상기 리셉터클에 배치되는, 유도 코일 하우징.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상호 맞물림 구조는 필러를 포함하고, 상기 페라이트 타일 어셈블리는 개구를 포함하며, 상기 필러의 적어도 일부를 상기 개구에 위치시키는, 유도 코일 하우징.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 개구는 상기 페라이트 타일 어셈블리의 하면 상에 있는, 유도 코일 하우징.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 상호 맞물림 구조는 클립을 포함하고, 상기 클립은 상기 베이스로부터 연장하는 샤프트 및 상기 샤프트의 종단에 배치된 탱을 포함하는, 유도 코일 하우징.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 탱은 상기 페라이트 타일 어셈블리의 상면에 접촉하도록 구성되는, 유도 코일 하우징.
KR1020167026366A 2014-03-10 2015-02-23 페라이트 타일 어셈블리들을 위한 상호 맞물림 구조를 갖는 전기 차량 유도 코일 하우징 KR20160131033A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/203,289 2014-03-10
US14/203,289 US9583253B2 (en) 2014-03-10 2014-03-10 Electric vehicle induction coil housing with interengagement structure for ferrite tile assemblies
PCT/US2015/017121 WO2015138113A1 (en) 2014-03-10 2015-02-23 Electric vehicle induction coil housing with interengagement structure for ferrite tile assemblies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160131033A true KR20160131033A (ko) 2016-11-15

Family

ID=52598842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167026366A KR20160131033A (ko) 2014-03-10 2015-02-23 페라이트 타일 어셈블리들을 위한 상호 맞물림 구조를 갖는 전기 차량 유도 코일 하우징

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9583253B2 (ko)
EP (1) EP3111458B1 (ko)
JP (1) JP2017515297A (ko)
KR (1) KR20160131033A (ko)
CN (1) CN106104726B (ko)
WO (1) WO2015138113A1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101697418B1 (ko) 2012-05-09 2017-01-17 도요타지도샤가부시키가이샤 차량
US9772401B2 (en) * 2014-03-17 2017-09-26 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for radar-based detection of objects in a predetermined space
DE102015206365A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abdeckung für elektromagnetische Spule
KR102483532B1 (ko) * 2015-10-20 2023-01-02 엘지이노텍 주식회사 전자부품 케이스
US10336194B2 (en) * 2015-11-13 2019-07-02 Nio Usa, Inc. Electric vehicle charging device alignment and method of use
US10189363B2 (en) 2015-11-13 2019-01-29 Nio Usa, Inc. Electric vehicle roadway charging system and method of use
US10059213B2 (en) 2015-11-13 2018-08-28 Nio Usa, Inc. Charging devices within wheel portions
US10093195B2 (en) 2015-11-13 2018-10-09 Nio Usa, Inc. Integrated vehicle charging panel system and method of use
EP3385964B1 (en) 2017-04-03 2019-10-02 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co. Ltd. A device for a wireless power transfer system
NL2019414B1 (en) * 2017-08-14 2019-02-21 Prodrive Tech Bv Assembly for mounting tiles made of a brittle material, such as ferrite
CN114868321A (zh) * 2019-10-29 2022-08-05 索雷斯能源公司 用于对准无线功率传输系统的发送器和接收器的对准设备及其方法
DE102021205539A1 (de) 2021-05-31 2022-12-01 Mahle International Gmbh Kraftfahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3840795A (en) 1964-07-07 1974-10-08 Sunbeam Corp Hand held battery operated device and charging means therefor
GB2134734B (en) 1983-01-18 1986-02-26 Nec Corp Housing assembly for portable radio apparatus
JPS614482U (ja) * 1984-06-14 1986-01-11 リズム時計工業株式会社 回路基板の結合構造
JPH0539669Y2 (ko) * 1987-09-18 1993-10-07
JPH01116486U (ko) * 1988-01-30 1989-08-07
JP2838066B2 (ja) * 1996-01-30 1998-12-16 北川工業株式会社 雑音電流吸収具
US7411565B2 (en) 2003-06-20 2008-08-12 Titan Systems Corporation/Aerospace Electronic Division Artificial magnetic conductor surfaces loaded with ferrite-based artificial magnetic materials
GB2409366A (en) 2003-12-16 2005-06-22 Nokia Corp sealed casing for a mobile electronic device such as a mobile phone
DE102007014712B4 (de) * 2006-05-30 2012-12-06 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Anlage
US9071061B2 (en) 2009-02-05 2015-06-30 Auckland Uniservices Ltd. Inductive power transfer apparatus
JP5617461B2 (ja) * 2010-09-13 2014-11-05 住友電気工業株式会社 リアクトル、およびリアクトルの製造方法
DE102011106027A1 (de) 2011-06-30 2013-01-03 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Transformatorteil für ein Übertragungssystem zum Laden der Traktionsbatterien eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs
US9431834B2 (en) 2012-03-20 2016-08-30 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer apparatus and method of manufacture
DE102013226232A1 (de) 2012-12-21 2014-06-26 Robert Bosch Gmbh Handwerkzeugakku
JP5958423B2 (ja) * 2013-06-10 2016-08-02 株式会社ダイフク 非接触給電用パッドの製造方法、その製造方法により製作される非接触給電用パッド、およびその非接触給電用パッドを用いたフォークリフトの非接触充電システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP3111458B1 (en) 2019-11-27
JP2017515297A (ja) 2017-06-08
WO2015138113A1 (en) 2015-09-17
US20150255205A1 (en) 2015-09-10
EP3111458A1 (en) 2017-01-04
CN106104726A (zh) 2016-11-09
US9583253B2 (en) 2017-02-28
CN106104726B (zh) 2018-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9994114B2 (en) Systems and methods for bi-state impedance conversion in wireless power transfer
US9381821B2 (en) Systems, methods, and apparatus related to electric vehicle wired and wireless charging
KR20160131033A (ko) 페라이트 타일 어셈블리들을 위한 상호 맞물림 구조를 갖는 전기 차량 유도 코일 하우징
US9533589B2 (en) Integration of electronic components in inductive power transfer systems
JP6438462B2 (ja) 誘導電力伝達システムにおけるデバイスの位置合わせ
US10003217B2 (en) System and method for reducing emissions for polarized coil systems for wireless inductive power transfer
US10391875B2 (en) Vehicle alignment for wireless charging
US20140232331A1 (en) Vehicle wireless charging pad mounting systems
KR20160110448A (ko) 전기 차량 유도 코일 정렬을 위한 시스템들 및 방법들
US20160075249A1 (en) Methods and apparatus for user authentication in electric vehicle wireless charging
US9742200B2 (en) System and method to avoid magnetic power loss while providing alternating current through a ferromagnetic material
CN107636934B (zh) 在用于无线功率传输应用的活物体检测中利用多个雷达模块的时分接入的方法和装置
US10389145B2 (en) System and method for reducing interference in a wireless power transfer system
US10224762B2 (en) Living-object protection system antenna structure

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant