用于狹窄空間和不對稱耦合的拾取線圈設計的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及無線電力。更具體地說，本發(fā)明是針對向遠程系統(tǒng)的無線電力傳送。
【背景技術】
[0002]已經引入了包含從例如電池等能量儲存裝置接收的電得出的運動動力的遠程系統(tǒng)，例如車輛。舉例來說，混合動力電動車輛包含機載充電器，所述機載充電器使用來自車輛制動和傳統(tǒng)電動機的電力為車輛充電。純電動車輛一般從其它來源接收電來為電池充電。常常提議通過例如家用或商用AC供應源等某種類型的有線交流電(AC)為電池電動車輛(電動車輛)充電。有線充電連接需要物理上連接到電力供應器的電纜或其它類似連接器。電纜和類似連接器有時可能不方便或笨重，且具有其它缺點。能夠在自由空間中(例如，經由無線場)傳遞電力以便用于為電動車輛充電的無線充電系統(tǒng)可以克服有線充電解決方案的一些缺陷。由此，高效且安全地傳遞電力來為電動車輛充電的無線充電系統(tǒng)和方法是合乎需要的。

【發(fā)明內容】

[0003]在所附權利要求書的范圍內的系統(tǒng)、方法和裝置的各種實施方案各自具有若干方面，其中的單個方面并不單獨負責本文所述的合乎需要的屬性。在不限制所附權利要求書的范圍的情況下，本文描述一些顯要特征。
[0004]在附圖及以下描述中闡述本說明書中描述的標的物的一或多個實施方案的細節(jié)。其它特征、方面和優(yōu)點將從描述、圖和權利要求書變得顯而易見。應注意，以下各圖的相對尺寸可能未按比例繪制。
[0005]本發(fā)明的一個方面提供用于無線傳送電力的充電板。所述充電板包括電力天線組合件，其經配置以接收無線電力。所述電力天線組合件進一步經配置以基于接收到的無線電力為電池充電。所述充電板進一步包括鐵氧體層組合件，其限定在高度上延伸穿過鐵氧體層組合件的間隙。所述充電板進一步包括限定凹口的屏蔽層。所述凹口可突出到鐵氧體層組合件的間隙中。
[0006]本發(fā)明的另一方面提供用于無線電力傳送的裝置。所述裝置包括用于從無線場接收無線電力的裝置。所述用于接收的裝置經配置以基于接收到的無線電力為電池充電。所述裝置進一步包括用于更改所述無線場且用于限定在高度上延伸穿過其中的間隙的裝置。所述裝置進一步包括用于屏蔽所述無線場且用于限定凹口的裝置。所述凹口可突出到所述用于更改且用于限定間隙的裝置的間隙中。
[0007]本發(fā)明的另一方面提供一種用于為電池充電的方法。所述方法包括使用天線組合件從無線場接收無線電力，以提供電力來為電池充電。所述方法進一步包括使用鐵氧體層組合件來更改無線場。所述鐵氧體層組合件無線耦合到天線組合件。所述鐵氧體層組合件限定在高度上延伸穿過其中的間隙。所述方法進一步包括使用屏蔽層組合件來屏蔽無線場。屏蔽層組合件限定凹口。所述凹口突出到鐵氧體層組合件的間隙中。
[0008]本發(fā)明的另一方面提供用于無線傳送電力的充電板。所述充電板包括凹電力天線組合件，其經配置以接收無線電力，其中所述充電板經配置以基于接收到的無線電力為電池充電。所述充電板進一步包括凹鐵氧體層組合件，其以操作方式耦合到所述凹電力天線組合件。所述充電板進一步包括限定凹外表面的屏蔽層。
[0009]本發(fā)明的另一方面提供一種用于為電池充電的方法。所述方法包括使用凹電力天線組合件從無線場接收無線電力，以提供電力來為電池充電。所述方法進一步包括使用凹鐵氧體層組合件來更改無線場。所述方法進一步包括使用屏蔽層組合件來屏蔽無線場。所述屏蔽層定義凹外表面。
[0010]本發(fā)明的另一方面提供一種接收無線電力的裝置。所述裝置包括用于從無線場接收無線電力且用于限定凹接收層的裝置。所述用于充電的裝置經配置以基于接收到的無線電力為電池充電。所述裝置進一步包括用于更過所述用于接收的裝置處的無線場的裝置。所述裝置進一步包括用于屏蔽所述無線場且用于限定凹形狀因子的裝置。
【附圖說明】
[0011]圖1是實例無線電力傳送系統(tǒng)的功能框圖。
[0012]圖2是可用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的實例組件的功能框圖。
[0013]圖3是根據實例實施例的充電板的側視圖。
[0014]圖4是根據實例實施例的圖3的充電板的俯視圖。
[0015]圖5是根據實例實施例的充電板的安裝側的透視圖。
[0016]圖6是根據實例實施例的圖5的充電板的充電側的透視圖。
[0017]圖7是根據實例實施例的圖5的充電板的充電側的透視圖。
[0018]圖8是根據實例實施例的包含通量線的充電板的俯視圖。
[0019]圖9是根據實例實施例的包含通量線的充電板的俯視圖。
[0020]圖10是根據實例實施例的充電板系統(tǒng)的透視圖。
[0021]圖1IA和IIB是根據實例實施例的充電墊的側視圖。
[0022]圖12是根據一實施例接收無線電力的方法的實施方案的流程圖。
[0023]圖13是根據示范性實施例的無線電力接收器的功能框圖。
[0024]圖14是根據一實施例的接收無線電力的方法的實施方案的流程圖。
[0025]圖15是根據示范性實施例的無線電力接收器的功能框圖。
[0026]圖式中說明的各種特征可能未按比例繪制。因此，為了清晰起見，可任意擴大或減小各種特征的尺寸。此外，圖式中的一些圖式可能并未描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后，可能貫穿說明書和圖式使用相似參考標號來表示相似特征。
【具體實施方式】
[0027]下文結合附圖闡述的【具體實施方式】意在作為對本發(fā)明的示范性實施例的描述，且無意表示其中可實踐本發(fā)明的僅有實施例。貫穿此描述所使用的術語“示范性”意指“充當實例、例子或說明”，且未必應解釋為比其它示范性實施例優(yōu)選或有利。具體描述包含出于提供對示范性實施例的透徹理解的目的的具體細節(jié)。對于所屬領域的技術人員來說顯而易見的是，可在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐所述示范性實施例。在一些例子下，以框圖形式展示眾所周知的結構和裝置，以免混淆此處所呈現(xiàn)的示范性實施例的新穎性。
[0028]以無線方式傳送電力可指將與電場、磁場、電磁場或以其它方式相關聯(lián)的任何形式的能量從發(fā)射器傳送到接收器，而不使用物理電導體(例如，電力可經由自由空間來傳送)。輸出到無線場(例如，磁場)中的電力可由“接收線圈”接收、俘獲或耦合以實現(xiàn)電力傳送。
[0029]電動車輛在本文中用以描述遠程系統(tǒng)，遠程系統(tǒng)的實例為包含從可充電能量儲存裝置(例如，一或多個可再充電電化學電池或其它類型的電池)得出的電力作為運轉能力的部分的車輛。作為非限制性實例，一些電動車輛可以是除了電動馬達以外還包含用于直接運轉或用以給車輛的電池充電的傳統(tǒng)內燃機的混合動力電動車輛。其它電動車輛可從電力汲取所有運轉能力。電動車輛不限于汽車，且可包含摩托車、手推車、小型摩托車等。借助于實例而非限制，本文描述呈電動車輛(EV)形式的遠程系統(tǒng)。此外，還預期可使用可充電能量儲存裝置而至少部分地供電的其它遠程系統(tǒng)(例如，如個人計算裝置等電子裝置及其類似者)。
[0030]感應電力傳送(IPT)系統(tǒng)是一種用于無線傳送能量的方式。在IPT中，初級(或“發(fā)射器”)電力裝置向次級(或“接收器”)電力接收器裝置發(fā)射電力。發(fā)射器和接收器電力裝置中的每一者包含電感器，通常為電流輸送媒體的線圈或繞組的布置。初級電感器中的交流電產生波動電磁場。在將次級電感器放置成接近初級電感器時，所述波動的電磁場在次級電感器中感應電動勢(EMF)，進而將電力傳送到次級電力接收器裝置。
[0031]在電動車輛和插入式混合動力車輛IPT系統(tǒng)中，初級電力裝置可位于地面上，且可被稱為“基礎”裝置或電力墊。次級電力裝置可位于電動車輛上，且可被稱為“拾取”裝置、車輛墊或充電板。
[0032]車輛墊可能難以并入到某些車輛中。此類車輛可包含將被改造為具有無線充電能力的原始設備制造商(OEM)非電動車輛，以及具有狹窄空間要求的車輛。在一個實例中，車輛可具有固定和/或可圍繞安裝充電板所要的位置移動的零件。固定零件可突出到安裝充電板所需的區(qū)域中。即使通常不突出到安裝充電板所需的區(qū)域中，因為部件是可移動的，所以其它的零件也可處于在車輛的操作期間與充電板沖突的風險，從而導致對充電板的損害，和/或在接觸時干擾車輛的操作。另外，車輛的配置可使其難以將充電板水平安裝在合意高度。
[0033]因此，仍需要改進的充電板來集成到具有狹窄和/或不規(guī)則空間的車輛中。
[0034]圖1是根據示范性實施例的用于為電動車輛112充電的示范性無線電力傳送系統(tǒng)100的圖。無線電力傳送系統(tǒng)100使得能夠在電動車輛112停放在底座無線充電系統(tǒng)102a附近時為電動車輛112充電。在將停放在對應底座無線充電系統(tǒng)102a和102b上方的停車區(qū)域中說明用于兩個電動車輛的空間。在一些實施例中，本地分配中心130可連接到電力主干132，且經配置以通過電力鏈路110將交流電(AC)或直流電(DC)供應提供到底座無線充電系統(tǒng)102a。底座無線充電系統(tǒng)102a還包含底座系統(tǒng)感應線圈104a，用于無線地傳送或接收電力。電動車輛112可包含電池單元118、電動車輛感應線圈116和電動車輛無線充電系統(tǒng)114。電動車輛感應線圈116可與底座系統(tǒng)感應線圈104a相互作用(例如，經由由底座系統(tǒng)感應線圈104a產生的電磁場的區(qū))。
[0035]在一些示范性實施例中，電動車輛感應線圈116可在電動車輛感應線圈116位于由底座系統(tǒng)感應線圈104a產生的能量場中時接收電力。所述場對應于由底座系統(tǒng)感應線圈104a輸出的能量可由電動車輛感應線圈116捕獲的區(qū)。在一些情況下，所述場可對應于底座系統(tǒng)感應線圈104a的“近場”。近場可對應于其中存在由底座系統(tǒng)感應線圈104a中的電流和電荷引起的并不將電力輻射遠離底座系統(tǒng)感應線圈104a的強電抗場的區(qū)。在一些情況下，近場可對應于處于底座系統(tǒng)感應線圈104a的波長的大約1/2JT內的區(qū)(且針對電動車輛感應線圈116，反過來也一樣)，如將在下文進一步描述。
[0036]本地分配1130可經配置以經由通信回程134與外部源(例如，電力網)通信，并且經由通信鏈路108與底座無線充電系統(tǒng)102a通信。
[0037]在一些實施例中，電動車輛感應線圈116可與底座系統(tǒng)感應線圈104a對準，且因此由駕駛員簡單地安置于近場區(qū)內，從而相對于底座系統(tǒng)感應線圈104a正確地定位電動車輛112。在其它實施例中，可給予駕駛員視覺反饋、聽覺反饋或其組合，以確定電動車輛112何時被恰當地放置以用于無線電力傳送。在其它實施例中，電動車輛112可由自動駕駛系統(tǒng)定位，所述自動駕駛系統(tǒng)可將電動車輛112來回移動(例如，呈Z字形移動)，直到對準誤差已達到可容許值為止。此情形可在無駕駛員干預的情況下或在僅具有最少駕駛員干預的情況下(前提條件是電動車輛112配備有伺服方向盤、超聲波傳感器和調整車輛的智能)由電動車輛112自動且自主地執(zhí)行。在其它實施例中，電動車輛感應線圈116