用于電動(dòng)車輛的無(wú)線充電的天線對(duì)準(zhǔn)和車輛導(dǎo)引的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例涉及用于電動(dòng)車輛的無(wú)線電力天線對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和方法。一種系統(tǒng)可包含：傳感器，其經(jīng)配置以檢測(cè)在多個(gè)維度上的電磁場(chǎng)的強(qiáng)度；以及處理器，其經(jīng)配置以基于所述傳感器的輸出確定所發(fā)射信標(biāo)信號(hào)的方向和位置中的至少一者。
【專利說(shuō)明】用于電動(dòng)車輛的無(wú)線充電的天線對(duì)準(zhǔn)和車輛導(dǎo)引
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一股來(lái)說(shuō)涉及無(wú)線電力傳送，且更具體來(lái)說(shuō)，涉及與到例如包含電池組的車輛等遠(yuǎn)程系統(tǒng)的無(wú)線電力傳送有關(guān)的裝置、系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]正開發(fā)在發(fā)射器與耦合到待充電的電子裝置的接收器之間使用空中或無(wú)線電力發(fā)射的方法。此類方法一股分成兩類。一類是基于發(fā)射天線與待充電的裝置上的接收天線之間的平面波輻射(也稱為遠(yuǎn)場(chǎng)輻射)的耦合。接收天線收集所輻射電力且對(duì)所輻射電力整流以用于對(duì)電池組充電。
[0003]用于無(wú)線能量發(fā)射技術(shù)的其它方法是基于嵌入例如“充電”墊或表面中的發(fā)射天線與嵌入待充電的電子裝置中的接收天線(加上整流電路)之間的電感耦合。
[0004]已介紹例如車輛等遠(yuǎn)程系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程系統(tǒng)包含來(lái)自從電池組接收的電的自力推動(dòng)力。舉例來(lái)說(shuō)，混合電動(dòng)車輛包含車載充電器，其使用來(lái)自車輛制動(dòng)和傳統(tǒng)馬達(dá)的電力對(duì)車輛充電。使用電力的車輛還可從其它源接收電以用于對(duì)電池組充電。常規(guī)地提議通過(guò)某種類型的有線交流電(AC)對(duì)電池組電動(dòng)車輛(BEV)充電，例如家用或商用AC供應(yīng)源。其它提議的充電系統(tǒng)包含經(jīng)由無(wú)線場(chǎng)從充電裝置對(duì)電池組無(wú)線地充電。
[0005]為了改善效率，用于電動(dòng)車輛的無(wú)線充電系統(tǒng)可包含在某種程度內(nèi)對(duì)準(zhǔn)的發(fā)射天線和接收天線。發(fā)射天線和接收天線的距離和對(duì)準(zhǔn)的差異影響電力的有效率發(fā)射。因此，存在對(duì)調(diào)適無(wú)線電力傳送系統(tǒng)中的鏈路參數(shù)以便尤其改善電力傳送、效率和法規(guī)遵從的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一個(gè)方面，揭示一種用于接收無(wú)線電力的設(shè)備。所述設(shè)備包含耦合到無(wú)線電力接收天線的傳感器。所述傳感器包含:芯；第一線圈，其纏繞所述芯，所述第一線圈位于第一平面中；第二線圈，其纏繞所述芯，所述第二線圈位于不同于所述第一平面的第二平面中；以及第三線圈，其纏繞所述芯，所述第三線圈位于不同于所述第一平面和所述第二平面的第三平面中。所述傳感器經(jīng)配置以確定在特定點(diǎn)處的電磁場(chǎng)的至少兩個(gè)向量分量。所述設(shè)備進(jìn)一步包含處理器，其經(jīng)配置以基于所述至少兩個(gè)向量分量，確定所述電磁場(chǎng)的源相對(duì)于所述傳感器的方向以及從所述傳感器到所述電磁場(chǎng)的所述源的距離。
[0007]根據(jù)另一方面，揭示一種用于在位置處經(jīng)由電磁場(chǎng)接收電力的方法。所述方法包含:感測(cè)指不所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第一信號(hào)，所述第一信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的電磁場(chǎng)的第一平面；感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第二信號(hào)，所述第二信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第二平面，所述第二平面不同于所述第一平面；感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第三信號(hào)，所述第三信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第三平面，所述第三平面不同于所述第一平面和所述第二平面；基于所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)確定在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的至少兩個(gè)向量分量；以及基于所述至少兩個(gè)向量分量，確定電磁場(chǎng)的源相對(duì)于傳感器的方向以及從所述傳感器到所述電磁場(chǎng)的所述源的距離。
[0008]根據(jù)另一方面，揭示一種用于在位置處經(jīng)由具有電磁通量的電磁場(chǎng)接收電力的設(shè)備。所述設(shè)備包含:用于感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第一信號(hào)的裝置，所述第一信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的電磁場(chǎng)的第一平面；用于感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第二信號(hào)的裝置，所述第二信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第二平面，所述第二平面不同于所述第一平面；用于感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第三信號(hào)的裝置，所述第三信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第三平面，所述第三平面不同于所述第一平面和所述第二平面；用于基于所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)確定在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的至少兩個(gè)向量分量的裝置；以及用于基于所述至少兩個(gè)向量分量，確定所述電磁場(chǎng)的源相對(duì)于傳感器的方向以及從所述傳感器到所述電磁場(chǎng)的所述源的距離的裝置。
[0009]為了概述本發(fā)明的目的，本文中描述本發(fā)明的某些方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。應(yīng)理解，未必可根據(jù)任何特定實(shí)施例實(shí)現(xiàn)所有此類優(yōu)點(diǎn)。因此，可以實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化如本文中教示的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)群組而未必實(shí)現(xiàn)如本文中可教示或建議的其它優(yōu)點(diǎn)的方式來(lái)體現(xiàn)或執(zhí)行本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1說(shuō)明用于例如配備有無(wú)線接收器的BEV等遠(yuǎn)程系統(tǒng)的無(wú)線充電系統(tǒng)(當(dāng)所述BEV停放在無(wú)線發(fā)射器附近時(shí))。
[0011]圖2是用于BEV的無(wú)線電力充電系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。
[0012]圖3是用于BEV的無(wú)線電力充電系統(tǒng)的更詳細(xì)框圖，其說(shuō)明用于發(fā)射天線和接收天線的通信鏈路、導(dǎo)引電路和對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。
[0013]圖4說(shuō)明展示可用于BEV的無(wú)線充電的各種頻率的頻譜。
[0014]圖5說(shuō)明可適用于BEV的無(wú)線充電的一些可能頻率和發(fā)射距離。
[0015]圖6展示安置在BEV中的可更換無(wú)接點(diǎn)電池組的簡(jiǎn)化圖。
[0016]圖7A到7D是相對(duì)于電池組的無(wú)線電力天線和鐵氧體材料放置的更詳細(xì)圖。
[0017]圖8說(shuō)明根據(jù)一實(shí)施例的包含多個(gè)停車區(qū)域和定位在每一停車區(qū)域內(nèi)的充電基座的停車場(chǎng)。
[0018]圖9A說(shuō)明可能需要底盤間隙的車輛所可能遇到的各種障礙物的實(shí)例。
[0019]圖9B說(shuō)明根據(jù)一實(shí)施例的位于車輛底盤下側(cè)的腔體內(nèi)的無(wú)線電力天線。
[0020]圖1OA到IOC說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的嵌入充電基座的若干變體。
[0021]圖1lA到IlG說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的包含用于精細(xì)對(duì)準(zhǔn)調(diào)整的若干變體的BEV和充電基座。
[0022]圖12說(shuō)明作為水平和垂直位移的函數(shù)的耦合系數(shù)的實(shí)例曲線。
[0023]圖13說(shuō)明圓形電動(dòng)車輛(EV)和充電基座(CB)天線，其包含耦合在BEV與CB天線之間的恒定曲線。
[0024]圖14A到14D說(shuō)明使用在合適位置安裝在BEV下側(cè)的可離心地旋轉(zhuǎn)且可垂直移動(dòng)的天線的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)的實(shí)例。
[0025]圖15A到15C說(shuō)明基于可離心地旋轉(zhuǎn)的BEV天線的概念進(jìn)行導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)的方法。[0026]圖16A到16B說(shuō)明BEV與CB天線之間的各種對(duì)準(zhǔn)幾何結(jié)構(gòu)。
[0027]圖17說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的經(jīng)配置用于檢測(cè)信標(biāo)信號(hào)的方向的多維傳感器。
[0028]圖18A描繪根據(jù)一些實(shí)施例的由發(fā)射天線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。
[0029]圖18B說(shuō)明一些實(shí)施例的傳感器和由CB天線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的側(cè)視圖。
[0030]圖18C說(shuō)明根據(jù)一實(shí)施例的定位在電磁場(chǎng)內(nèi)的接收天線的俯視圖。
[0031]圖19說(shuō)明包含傳感器和測(cè)試/校準(zhǔn)功能的方向與位置發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的框圖。
[0032]圖20A到20C說(shuō)明在前向停車的情況下用于在停車的不同階段期間顯示的方向與位置信息的映射。
[0033]圖21A到21C說(shuō)明在反向停車的情況下用于在停車的不同階段期間顯示的方向與位置信息的映射。
[0034]圖22A到22D說(shuō)明在前向停車的情況下基于可離心地旋轉(zhuǎn)的BEV天線的在停車的不同階段期間的導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)信息的映射和顯示。
[0035]圖23A到23D說(shuō)明在反向停車的情況下基于可離心地旋轉(zhuǎn)的BEV天線的在停車的不同階段期間的導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)信息的映射和顯示。
[0036]圖24說(shuō)明鄰近發(fā)射的對(duì)準(zhǔn)和方向信標(biāo)之間的辨別。
[0037]圖25說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的對(duì)準(zhǔn)接收天線與發(fā)射天線的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下文結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述意欲作為各種實(shí)例實(shí)施例的描述，且并不意欲表示可實(shí)踐的僅有實(shí)施例。貫穿此描述所使用的術(shù)語(yǔ)“示范性”意指“充當(dāng)實(shí)例、例子或說(shuō)明”，且未必應(yīng)解釋為比其它實(shí)施例優(yōu)選或有利。所述詳細(xì)描述為了提供對(duì)實(shí)施例的透徹理解而包括特定細(xì)節(jié)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見，可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐所述實(shí)施例。在一些情況下，以框圖形式展示眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置以避免混淆本文所呈現(xiàn)的實(shí)施例的新穎性。
[0039]術(shù)語(yǔ)“無(wú)線電力”在本文中用以意指與在不使用物理電導(dǎo)體的情況下在發(fā)射器與接收器之間發(fā)射的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)或其它者相關(guān)聯(lián)任何形式的能量。下文中，所有這三者將被統(tǒng)稱為輻射場(chǎng)或無(wú)線場(chǎng)，但應(yīng)理解，純磁場(chǎng)或純電場(chǎng)并不輻射電力。術(shù)語(yǔ)天線如本文所使用指代用于發(fā)射和接收信號(hào)的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，天線包含包裹在芯周圍的電感線圈。在其它實(shí)施方案中，天線包含配置為空氣環(huán)形天線的電感線圈。
[0040]此外，術(shù)語(yǔ)“無(wú)線充電”在本文中用以意指出于為電化學(xué)電池再充電的目的而提供無(wú)線電力到一個(gè)或一個(gè)以上電化學(xué)電池或包含電化學(xué)電池的系統(tǒng)。
[0041]術(shù)語(yǔ)“電池組電動(dòng)車輛”(BEV)在本文中用以意指遠(yuǎn)程系統(tǒng)，其實(shí)例為包含從一個(gè)或一個(gè)以上可再充電電化學(xué)電池得出的電力作為其自力推動(dòng)能力的一部分的車輛。作為非限制性實(shí)例，一些BEV可為雜合電動(dòng)車輛，其包含使用來(lái)自車輛減速的電力的車載充電器和用以為車輛充電的傳統(tǒng)馬達(dá)。其它BEV可從電力汲取所有自力推動(dòng)能力。涵蓋其它“遠(yuǎn)程系統(tǒng)”，包含電子裝置及其類似者。
[0042]借助于實(shí)例而非限制，本文描述呈電池組電動(dòng)車輛(BEV)形式的遠(yuǎn)程系統(tǒng)。還涵蓋遠(yuǎn)程系統(tǒng)的其它實(shí)例，包含能夠接收和傳送無(wú)線電力的各種電子裝置及其類似者。
[0043]圖1說(shuō)明用于例如BEV102等具有無(wú)線充電能力的遠(yuǎn)程系統(tǒng)的無(wú)線充電系統(tǒng)(當(dāng)所述BEV102停放在無(wú)線充電基座(CB) 104附近時(shí))。說(shuō)明兩個(gè)BEV102處于停車區(qū)域106中且停放在對(duì)應(yīng)CB104上。本地分配中心108可連接到電力干線110，且經(jīng)配置以通過(guò)電源126將交流電(AC)或直流電(DC)供應(yīng)提供到耦合到充電基座104的充電基座電力轉(zhuǎn)換電路112。充電基座104還包含用于產(chǎn)生磁場(chǎng)或電磁近場(chǎng)或接收或傳送無(wú)線電力的充電基座(CB)天線114。每一 BEV102包含與CB天線114交互的電池組(未圖示)、BEV基座120、BEV電力轉(zhuǎn)換電路116和BEV天線118，例如經(jīng)由通過(guò)CB天線114和BEV天線118中的一者產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的近場(chǎng)。
[0044]本地分配118可經(jīng)配置以經(jīng)由通信回程122與外部源(例如電力網(wǎng)格)通信，且經(jīng)由通信鏈路124與充電基座104通信。
[0045]在一些實(shí)施例中，BEV天線118可簡(jiǎn)單地通過(guò)駕駛員相對(duì)于CB天線114正確地定位車輛來(lái)與CB天線114對(duì)準(zhǔn)，且因此安置在近場(chǎng)區(qū)內(nèi)。在其它實(shí)施例中，可給予駕駛員視覺反饋、聽覺反饋或其組合以確定車輛合適經(jīng)恰當(dāng)放置以進(jìn)行無(wú)線電力傳送。在又其它實(shí)施例中，可通過(guò)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)定位車輛，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可來(lái)回移動(dòng)車輛(例如，以“之”字形移動(dòng))直到對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤已達(dá)到可容許的值?？赏ㄟ^(guò)車輛自動(dòng)地且自主地執(zhí)行此操作，而不具有或僅具有極少駕駛員干預(yù)，其條件是車輛配備有伺服方向盤、超聲波傳感器和調(diào)整車輛的智能。在再其它實(shí)施例中，接收天線118、CB天線114或其組合可包含用于使天線相對(duì)于彼此移位和移動(dòng)以較準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行定向且在其間形成較有效耦合的裝置。
[0046]充電基座104可位于多種位置。作為非限制性實(shí)例，一些合適位置為在車輛擁有者的家處的停車區(qū)域106、模仿常規(guī)加油站的經(jīng)保留用于BEV無(wú)線充電的停車區(qū)域，和在其它位置(例如購(gòu)物中心和工作地點(diǎn))的停車場(chǎng)。
[0047]BEV充電站可提供許多益處。舉例來(lái)說(shuō)，可自動(dòng)地執(zhí)行充電，而幾乎不具有駕駛員干預(yù)和操縱，由此改善用戶的便利性。還不存在暴露的電接點(diǎn)且不存在機(jī)械磨損，由此改善電力充電系統(tǒng)的可靠性。可能不需要對(duì)電纜和連接器的操縱，且此處可能不存在在室外環(huán)境中可暴露于濕氣和水的電纜、插塞或插口，由此改善安全性。還可不存在可見或可接近的插口、電纜和插塞，由此減小對(duì)電力充電裝置的可能破壞。此外，BEV102可用作分布式存儲(chǔ)裝置以使電網(wǎng)穩(wěn)定。因此，電力可用性可通過(guò)方便的啟用對(duì)接到電網(wǎng)解決方案的車輛到電網(wǎng)(V2G)能力而增加。
[0048]無(wú)線電力充電系統(tǒng)還可提供美觀且無(wú)妨礙的優(yōu)點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，可不存在可能妨礙車輛和/或步行者的柱負(fù)載和電纜。
[0049]作為V2G能力的另一解釋，無(wú)線電力發(fā)射與接收能力可經(jīng)配置以互逆，使得充電基座104傳送電力到BEV102，且BEV102傳送電力到充電基座104。此能力可通過(guò)允許BEV貢獻(xiàn)電力到總體分配系統(tǒng)而適用于配電穩(wěn)定性。此系統(tǒng)可類似于太陽(yáng)能電池電力系統(tǒng)或作為太陽(yáng)能電池電力系統(tǒng)的補(bǔ)充，所述太陽(yáng)能電池電力系統(tǒng)連接到電網(wǎng)以用于將過(guò)量電力供應(yīng)到電網(wǎng)。
[0050]圖2是用于BEV的無(wú)線電力充電系統(tǒng)200的簡(jiǎn)化框圖。本文所述的實(shí)施例可使用形成諧振結(jié)構(gòu)的電容性加載電線環(huán)(即，多匝線圈)，所述電容性加載電線環(huán)能夠經(jīng)由磁場(chǎng)或電磁近場(chǎng)有效地將能量從主要結(jié)構(gòu)(發(fā)射器)耦合到次級(jí)結(jié)構(gòu)(接收器)(如果主要和次級(jí)結(jié)構(gòu)兩者調(diào)諧到共同諧振頻率)。所述方法還稱“磁性耦合諧振”、“電磁耦合諧振”，和/或“諧振感應(yīng)”。將基于從充電基座104到BEV102的電力傳送來(lái)描述無(wú)線電源系統(tǒng)200的操作，但所述操作不限于此。舉例來(lái)說(shuō)，如上文所論述，BEV102可傳送電力到充電基座104。
[0051]參考圖2，可為AC或DC的電力供應(yīng)器126供應(yīng)電力到CB電力轉(zhuǎn)換電路112以傳送能量到車輛。CB電力轉(zhuǎn)換電路112可包含例如以下電路的電路:AC/DC轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將電力從標(biāo)準(zhǔn)市電AC轉(zhuǎn)換到處于合適電壓電平的DC電力；以及DC/低頻(LF)轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將DC電力轉(zhuǎn)換到處于適合于無(wú)線高電力傳送的工作頻率的電力。CB電力轉(zhuǎn)換電路112驅(qū)動(dòng)CB天線114以所要頻率發(fā)射電磁場(chǎng)。如果CB天線114和BEV天線118被調(diào)諧到實(shí)質(zhì)上相同的頻率且足夠接近以處于由CB天線114和BEV天線118中的一者發(fā)射的電磁場(chǎng)的近場(chǎng)內(nèi)，則CB天線114與BEV天線118變得稱合到彼此,使得電力可傳送到BEV天線118且在BEV電力轉(zhuǎn)換電路116中提取。BEV電力轉(zhuǎn)換電路116可尤其包含LF/DC轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將處于工作頻率的電力轉(zhuǎn)換回到處于匹配BEV電池組單元142的電壓電平的電壓電平的DC電力。BEV電力轉(zhuǎn)換電路116可接著對(duì)BEV電池組單元142充電。電力供應(yīng)器126、CB電力轉(zhuǎn)換電路112和CB天線114包含在總體無(wú)線電力系統(tǒng)200的基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)144中，所述基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)144可為靜止的且位于多種位置處，如上文所論述。BEV電池組單元142、BEV電力轉(zhuǎn)換電路116和BEV天線118包含在為BEV102的一部分或電池組包的一部分的BEV無(wú)線電力子系統(tǒng)146中。BEV子系統(tǒng)146還可經(jīng)配置以通過(guò)BEV天線118以無(wú)線方式提供電力到基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)144以將電力存儲(chǔ)到電網(wǎng)。BEV天線118和CB天線114中的每一者可基于操作模式而充當(dāng)發(fā)射或接收天線。
[0052]雖然未展示，但無(wú)線電力系統(tǒng)200可包含負(fù)載斷開單元(LDU)以將BEV電池組單元142或充電基座104從無(wú)線充電系統(tǒng)200安全地?cái)嚅_。舉例來(lái)說(shuō)，在緊急或系統(tǒng)故障情況下，可觸發(fā)LDU以將負(fù)載從無(wú)線電力系統(tǒng)200斷開?？沙糜诠芾韺?duì)電池組的充電的電池組管理系統(tǒng)之外還提供LDU。
[0053]此外，BEV電路可包含用于使BEV天線118連接到BEV電力轉(zhuǎn)換電路116并從其斷開的切換電路。斷開BEV天線118不僅暫停充電，而且改變?nèi)缬沙潆娀?04(充當(dāng)發(fā)射器)“看到”的“負(fù)載”，此可用以使BEV基座120 (充當(dāng)接收器)從充電基座104 “隱藏”。如果發(fā)射器包含負(fù)載感測(cè)電路，則可檢測(cè)所述負(fù)載改變。因此，例如充電基座104等發(fā)射器可具有用于確定例如BEV基座120等接收器何時(shí)存在于CB天線114的近場(chǎng)中的機(jī)構(gòu)。
[0054]在操作中，假定能量傳送朝向車輛或電池組，則從電力供應(yīng)器126提供輸入電力，使得CB天線114產(chǎn)生輻射場(chǎng)以用于提供能量傳送。BEV天線118耦合到輻射場(chǎng)，且產(chǎn)生輸出電力供車輛(例如BEV102)存儲(chǔ)或消耗。在一些實(shí)施例中，CB天線114和BEV天線118根據(jù)相互諧振關(guān)系而配置，使得當(dāng)BEV天線118的諧振頻率與CB天線114的諧振頻率極為接近時(shí)。當(dāng)BEV天線118位于CB天線114的近場(chǎng)中時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)144與BEV無(wú)線電力子系統(tǒng)146之間的發(fā)射損失極小。
[0055]如所陳述，通過(guò)將在發(fā)射天線的近場(chǎng)中的能量的大部分耦合到接收天線而非將能量的大部分以電磁波傳播到遠(yuǎn)場(chǎng)來(lái)發(fā)生有效能量傳送。當(dāng)處于近場(chǎng)中時(shí)，可在發(fā)射天線與接收天線之間建立耦合模式。其中可發(fā)生此近場(chǎng)耦合的在天線周圍的區(qū)域在本文中稱為近場(chǎng)耦合模式區(qū)。
[0056]雖然未展示，但CB電力轉(zhuǎn)換電路112和BEV電力轉(zhuǎn)換電路116皆可包含振蕩器、功率放大器、濾波器和匹配電路以用于與無(wú)線電力天線的有效耦合。所述振蕩器可經(jīng)配置以產(chǎn)生所要頻率，可響應(yīng)于調(diào)整信號(hào)而調(diào)整所述頻率。可通過(guò)功率放大器以響應(yīng)于控制信號(hào)的放大量放大振蕩器信號(hào)。濾波器和匹配電路可經(jīng)包含以濾除諧波或其它不必要的頻率，且使電力轉(zhuǎn)換模塊的阻抗匹配到無(wú)線電力天線。CB和BEV電力轉(zhuǎn)換電路還可包含整流器和切換電路以產(chǎn)生合適的電力輸出以對(duì)電池組充電。
[0057]如貫穿所揭示實(shí)施例描述的BEV天線118和CB天線114可配置為“環(huán)形”天線，且更特定地說(shuō)，多匝環(huán)形天線，其還可在本文中稱為“磁性”天線。環(huán)形(例如，多匝環(huán)形)天線可經(jīng)配置以包含空氣芯或例如鐵氧體芯等物理芯?？諝庑经h(huán)形天線可允許將其它組件放置在芯區(qū)域內(nèi)。包含鐵磁性或鐵磁性材料的物理芯天線可允許形成更強(qiáng)大的電磁場(chǎng)且改善率禹合。
[0058]如上文所論述，能量在發(fā)射器與接收器之間的有效傳送發(fā)生在發(fā)射器與接收器之間的諧振匹配或幾乎匹配期間。然而，甚至當(dāng)發(fā)射器與接收器之間的諧振不匹配時(shí)，能量也可在較低效率下傳送。能量的傳送是通過(guò)將能量從發(fā)射天線的近場(chǎng)耦合到駐留于建立此近場(chǎng)的區(qū)內(nèi)(例如，在諧振頻率的預(yù)定頻率范圍內(nèi)，或在近場(chǎng)區(qū)的預(yù)定距離內(nèi))的接收天線而非將能量從發(fā)射天線傳播到自由空間中而發(fā)生。
[0059]天線的諧振頻率是基于電路的電感和電容。環(huán)形天線中的電感通常為由環(huán)產(chǎn)生的電感，而通常將電容添加到環(huán)形天線的電感以在所要諧振頻率下產(chǎn)生諧振結(jié)構(gòu)。作為一非限制性實(shí)例，電容器可經(jīng)添加而與天線串聯(lián)以建立產(chǎn)生電磁場(chǎng)的諧振電路。因此，對(duì)于較大直徑環(huán)形天線，誘發(fā)諧振所需的電容值隨著環(huán)的直徑或電感增加而減小。電感還可取決于環(huán)形天線的匝數(shù)。此外，隨著環(huán)形天線的直徑增加，近場(chǎng)的有效能量傳送區(qū)域增加。其它諧振電路是可能的。作為另一非限制性實(shí)例，電容器可并行放置于環(huán)形天線(例如，并行諧振電路)的兩個(gè)端子之間。
[0060]根據(jù)一些實(shí)施例，揭示將電力耦合在處于彼此的近場(chǎng)中的兩個(gè)天線之間。如所陳述，近場(chǎng)為天線周圍其中電磁場(chǎng)存在但可能并不傳播或輻射遠(yuǎn)離所述天線的區(qū)域。近場(chǎng)耦合模式區(qū)可對(duì)應(yīng)于在天線的物理體積附近的體積，例如在為波長(zhǎng)的六分之一的半徑內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)施例，例如單匝和多匝環(huán)形天線等電磁天線用于發(fā)射和接收兩者，因?yàn)樵趯?shí)際實(shí)施例中，磁性類型天線的磁場(chǎng)近場(chǎng)振幅傾向于高于電類型天線(例如，小的偶極子)的電近場(chǎng)。這允許所述對(duì)天線之間的可能較高耦合。此外，可使用“電”天線(例如，偶極子和單極子)或磁性與電天線的組合。
[0061]圖3是用于BEV的無(wú)線電力充電系統(tǒng)200的更詳細(xì)框圖，其說(shuō)明用于CB天線114和BEV天線118的通信鏈路152、導(dǎo)引鏈接154和對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)156。如同圖2的實(shí)施例，且假定能量流朝向BEV102，在圖3中，CB電力接口 164可經(jīng)配置以將電力從電源(例如，AC或DC電力供應(yīng)器126)提供到CB電力轉(zhuǎn)換電路112。CB電力轉(zhuǎn)換電路112從CB電力接口 164接收AC或DC電力，且在其諧振頻率或接近其諧振頻率下激發(fā)CB天線114。當(dāng)處于近場(chǎng)耦合模式區(qū)中時(shí)，BEV天線118從近場(chǎng)耦合模式區(qū)接收能量以在諧振頻率或接近諧振頻率下振蕩。BEV電力轉(zhuǎn)換電路116將來(lái)自BEV天線118的振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)化到適合于通過(guò)BEV電力接口 194對(duì)電池組充電的電力信號(hào)。
[0062]所述系統(tǒng)還可包含CB控制單元168和BEV控制單元170。CB控制單元168可包含到其它系統(tǒng)(未圖示)的通信接口 162，所述其它系統(tǒng)例如計(jì)算機(jī)和配電中心或智能電網(wǎng)。BEV控制單元170可包含到其它系統(tǒng)(未圖示)的通信接口 192，所述其它系統(tǒng)例如車輛上的車載計(jì)算機(jī)、其它電池組充電控制器、車輛內(nèi)的其它電子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程電子系統(tǒng)。[0063]CB控制單元168和BEV控制單元170因此可包含用于具有單獨(dú)通信信道的特定應(yīng)用的子系統(tǒng)或模塊。這些通信信道可為單獨(dú)物理信道或單獨(dú)邏輯信道。作為非限制性實(shí)例，CB對(duì)準(zhǔn)模塊172可通過(guò)通信鏈路152與BEV對(duì)準(zhǔn)模塊174通信以提供反饋機(jī)構(gòu)用于自主地或在操作員協(xié)助下更接近地對(duì)準(zhǔn)CB天線114與BEV天線118。類似地，CB導(dǎo)引模塊176可通過(guò)導(dǎo)引鏈接與BEV導(dǎo)引模塊178通信以提供反饋機(jī)構(gòu)以導(dǎo)引操作員對(duì)準(zhǔn)CB天線114與BEV天線118。另外，可存在由CB通信單元180和BEV通信單元182支持以用于在CB與BEV之間傳達(dá)其它信息的單獨(dú)通用通信鏈路(例如信道)。此信息可包含關(guān)于CB和BEV兩者的BEV特性、電池組特性、充電狀態(tài)和電力能力的信息以及維護(hù)和診斷數(shù)據(jù)。這些通信信道可為單獨(dú)物理通信信道，例如藍(lán)牙、紫蜂(zigbee)、蜂窩式信道等。
[0064]BEV控制單元170還可包含:電池組管理系統(tǒng)(BMS)，其管理BEV102主要電池組的充電和放電；基于微波或超聲波雷達(dá)原理的停車協(xié)助系統(tǒng)；制動(dòng)系統(tǒng)，其經(jīng)配置以執(zhí)行半自動(dòng)停車操作；以及方向盤伺服系統(tǒng)，其經(jīng)配置以輔助在很大程度上自動(dòng)的停車“線控停車”，“線控停車”可提供較高停車準(zhǔn)確性，因此減少CB和BEV子系統(tǒng)中的任一者中的機(jī)械水平天線對(duì)準(zhǔn)的需要。此外，BEV控制單元170可經(jīng)配置以與BEV102的電子裝置通信。舉例來(lái)說(shuō)，BEV控制單元170可經(jīng)配置以與以下裝置通信:視覺輸出裝置(例如，儀表板顯示器)、聲學(xué)/音頻輸出裝置(例如，蜂鳴器、揚(yáng)聲器)、機(jī)械輸入裝置(例如，鍵盤、觸摸屏和例如操縱桿、軌跡球等指向裝置，等)，以及音頻輸入裝置(例如，具有電子話音辨識(shí)的麥克風(fēng))。
[0065]此外，無(wú)線電力系統(tǒng)200可包含檢測(cè)和傳感器系統(tǒng)。舉例來(lái)說(shuō)，無(wú)線電力系統(tǒng)200可包含用于與系統(tǒng)一起使用以恰當(dāng)?shù)貙Ⅰ{駛員或車輛導(dǎo)引到充電點(diǎn)的傳感器、用以按所需分離/耦合使天線相互對(duì)準(zhǔn)并檢測(cè)可能妨礙BEV天線118移動(dòng)到特定高度和/或位置以實(shí)現(xiàn)耦合的對(duì)象的傳感器，以及用于與系統(tǒng)一起使用以執(zhí)行系統(tǒng)的可靠、無(wú)損害且安全的操作的安全傳感器。舉例來(lái)說(shuō)，安全傳感器可包含用于以下檢測(cè)的傳感器:檢測(cè)接近無(wú)線電力天線超出安全半徑的動(dòng)物或兒童的存在、檢測(cè)靠近CB天線114的可能被加熱(電感發(fā)熱)的金屬對(duì)象、檢測(cè)危害性事件，例如CB天線114上的發(fā)光對(duì)象，以及CB和BEV子系統(tǒng)組件的溫度監(jiān)測(cè)。
[0066]無(wú)線電力系統(tǒng)200還可支持有接線(插入式)充電。有線充電端口可整合兩個(gè)不同充電器的輸出，所后將電力傳送到BEV102或從BEV102傳送電力。切換電路可提供支持無(wú)接點(diǎn)充電和經(jīng)由有線充電端口的充電兩者的功能性。
[0067]為在充電基座104與BEV102之間進(jìn)行通信，無(wú)線電力系統(tǒng)200可使用帶內(nèi)信令和RF數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器兩者(例如，以太網(wǎng)，經(jīng)由未經(jīng)許可的頻帶中的無(wú)線電)。帶外通信可提供充足帶寬用于將增值服務(wù)分配給車輛用戶/擁有者。無(wú)線電力運(yùn)營(yíng)商的低深度振幅或相位調(diào)制可充當(dāng)具有最小干擾的帶內(nèi)信令系統(tǒng)。
[0068]另外，可在不使用特定通信天線的情況下經(jīng)由無(wú)線電力鏈路執(zhí)行一些通信。舉例來(lái)說(shuō)，無(wú)線電力天線還可經(jīng)配置以充當(dāng)無(wú)線通信天線。因此，CB的一些實(shí)施例可包含用于啟用無(wú)線電力路徑上的鍵控型協(xié)議的控制器(未圖示)。通過(guò)用預(yù)定義協(xié)議以預(yù)定義間隔鍵控發(fā)射功率電平(幅移鍵控)，接收器可檢測(cè)到來(lái)自發(fā)射器的串行通信。CB電力轉(zhuǎn)化模塊162可包含負(fù)載感測(cè)電路(未圖示)，其用于檢測(cè)在由CB天線114產(chǎn)生的近場(chǎng)附近是否存在主動(dòng)BEV接收器。作為實(shí)例，負(fù)載感測(cè)電路監(jiān)視到功率放大器的電流流動(dòng)，其受在由CB天線114產(chǎn)生的近場(chǎng)附近是否存在主動(dòng)接收器影響。可由控制器監(jiān)測(cè)對(duì)功率放大器上的負(fù)載的改變的檢測(cè)以用于確定是啟用振蕩器用于發(fā)射能量、與主動(dòng)接收器通信，還是其組合。
[0069]為實(shí)現(xiàn)無(wú)線高電力傳送，一些實(shí)施例可經(jīng)配置而以在20到60kHz的范圍中的頻率傳送電力。此低頻耦合可允許可使用固態(tài)裝置實(shí)現(xiàn)的非常有效的電力轉(zhuǎn)換。另外，與其它頻帶相比，可存在較少的與無(wú)線電系統(tǒng)的共存問(wèn)題。
[0070]圖4說(shuō)明展示可用于且適用于BEV的無(wú)線充電的各種頻率的頻譜。用于到BEV的無(wú)線高電力傳送的一些可能頻率范圍包含:用于類似工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)的應(yīng)用的在3kHz到30kHz頻帶中的極低頻(VLF)、在30kHz到150kHz頻帶中的低頻(LF)，但存在一些排除情況:高頻(HF) 6.78MHz (ITU-R ISM 頻帶 6.765 到 6.795MHz)、HF13.56MHz (ITU-R ISM頻帶 13.553 到 13.567)，和 HF27.12MHz (ITU-R ISM 頻帶 26.957 到 27.283)。
[0071 ] 圖5說(shuō)明可適用于BEV的無(wú)線充電的一些可能頻率和發(fā)射距離?？蛇m用于BEV無(wú)線充電的一些實(shí)例發(fā)射距離為約30mm、約75mm以及約150mm。一些實(shí)例頻率可為在VLF頻帶中的約27kHz和在LF頻帶中的約135kHz。
[0072]在確定合適頻率時(shí)應(yīng)慮及許多考慮因素，而非僅考慮接收和發(fā)射天線的諧振特性和耦合模式區(qū)。無(wú)線電力頻率可能干擾用于其它應(yīng)用的頻率。作為非限制性實(shí)例，可能存在與電力線頻率、可聽頻率和通信頻率的VLF/LF共存發(fā)出。其中共存對(duì)于VLF和LF可能為一問(wèn)題的一些非限制性實(shí)例為:用于無(wú)線電控制時(shí)鐘的頻率、用于LW AM廣播和其它無(wú)線電服務(wù)的頻率、到ISDN/ADSL和ISDN/xDSL通信信道的交叉耦合、電子車輛固定系統(tǒng)、RFID (射頻識(shí)別)系統(tǒng)、EAS(電子物品監(jiān)督)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)尋呼、低電壓PLC系統(tǒng)、醫(yī)療植入物(心臟起搏器，等)、音頻系統(tǒng)和可由人類和動(dòng)物感覺到的聲學(xué)發(fā)射。
[0073]其中共存對(duì)于HF頻率可能為一問(wèn)題的一些非限制性實(shí)例為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)無(wú)線電頻帶，例如:用于具有持續(xù)能量傳送的遙控應(yīng)用和全雙工(FDX)或半雙工(HDX)模式中的RFID的6.78MHz ;用于具有持續(xù)能量傳送的FDX或HDX模式中的RFID以及便攜式裝置無(wú)線電力的13.56MHz ;以及用于鐵路應(yīng)用(歐洲標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)答器(Eurobalise) 27.095MHz)、城市頻帶無(wú)線電和遙控器(例如，模型、玩具、車庫(kù)門、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)，等)的 27.12MHz ο
[0074]貫穿本發(fā)明描述的無(wú)線電力充電系統(tǒng)可與包含可再充電或可更換電池組的多種BEV102 一起使用。圖6展示安置在BEV102中的可再充電和/或可更換電池組的簡(jiǎn)化圖。在此實(shí)施例中，低電池組位置可適用于BEV電池組單元142，其集成了無(wú)線電力接口(例如，充電器到電池組無(wú)接點(diǎn)接口 226)且可從嵌入在地面中的充電器接收電力。在圖6中，BEV電池組單元142可為可再充電電池組單元，且可容納于電池組艙224中。BEV電池組單元142還提供無(wú)接點(diǎn)電力接口 226，其可集成全部BEV無(wú)線電力子系統(tǒng)146，包含諧振天線、電力轉(zhuǎn)換電路以及對(duì)于在地面嵌入式充電基座104與BEV電池組單元142之間進(jìn)行有效且安全的無(wú)線能量傳送所需的其它控制和通信功能。
[0075]以下情況可為有用的:將BEV天線118集成地與BEV電池組單元142的底面或車輛主體齊平，使得不存在突出部分，且使得可維持指定的地面到車輛主體間隙。此配置可能需要在BEV電池組單元142中的專用于BEV無(wú)線電力子系統(tǒng)146的一些空間。
[0076]在一些實(shí)施例中，CB天線114和BEV天線118在位置上固定，且天線通過(guò)BEV基座120相對(duì)于充電基座104的總體放置而被置于近場(chǎng)耦合區(qū)內(nèi)。然而，為了快速、有效且安全地執(zhí)行能量傳送，可減小CB天線114與BEV天線118之間的距離以改善耦合。因此，在一些實(shí)施例中，CB天線114和/或BEV天線118可為可部署和/或可移動(dòng)的以將其置于較好對(duì)準(zhǔn)中。BEV電池組單元222還可包含電池組到EV無(wú)接點(diǎn)接口 222和充電器到電池組無(wú)接點(diǎn)接口 226，其提供BEV102與充電基座104之間的無(wú)接點(diǎn)電力和通信。
[0077]圖7A到7D是相對(duì)于電池組的無(wú)線電力天線基座(例如，BEV基座120)和鐵氧體材料放置的更詳細(xì)圖。圖7A展示完全鐵氧體嵌入式感應(yīng)線圈236。無(wú)線電力天線可包含鐵氧體材料238和圍繞鐵氧體材料238卷繞的感應(yīng)線圈236。感應(yīng)線圈236自身可由成股的絞合漆包線制成。可提供導(dǎo)電護(hù)罩232以保護(hù)車輛的乘客免受過(guò)量的EMF發(fā)射影響。導(dǎo)電屏蔽可尤其適用于由塑料或復(fù)合物制成的車輛中。
[0078]圖7B展示最佳尺寸的鐵氧體板(即，鐵氧體背襯)以增強(qiáng)耦合且減小導(dǎo)電護(hù)罩232中的渦電流(熱耗散)。感應(yīng)線圈236可完全嵌入在非傳導(dǎo)非磁性(例如，塑料)材料中。舉例來(lái)說(shuō)，如圖7A到7D中所說(shuō)明，感應(yīng)線圈236可嵌入在保護(hù)性外殼234中。由于磁耦合與鐵氧體磁滯損失之間的權(quán)衡，在感應(yīng)線圈236與鐵氧體材料238之間可能存在分離。
[0079]圖7C說(shuō)明其中感應(yīng)線圈236(例如，銅絞合漆包線多匝線圈)可在橫向(“x”)方向上移動(dòng)的另一實(shí)施例。圖7D說(shuō)明其中僅天線(線圈)模塊部署在向下方向上的另一實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，電池組單元包含可部署和不可部署B(yǎng)EV天線模塊240中的一者作為無(wú)線電力接口的一部分。以防止磁場(chǎng)穿透到電池組空間230中且穿透到車輛的內(nèi)部，在電池組空間230與車輛之間可存在導(dǎo)電護(hù)罩232(例如，銅片)。此外，非導(dǎo)電(例如，塑料)保護(hù)層233可用于保護(hù)導(dǎo)電護(hù)罩232、感應(yīng)線圈236和鐵氧體材料238免受環(huán)境影響(例如，機(jī)械損傷、氧化，等)。此外，感應(yīng)線圈236可在橫向X和/或Y方向上移動(dòng)。圖7D說(shuō)明其中BEV天線模塊240相對(duì)于電池組單元主體250部署在向下Z方向上的實(shí)施例。
[0080]此可部署B(yǎng)EV天線模塊240的設(shè)計(jì)類似于圖7B的設(shè)計(jì)，只是在BEV天線模塊240處不存在導(dǎo)電屏蔽。導(dǎo)電護(hù)罩232與電池組單元主體250放在一起。當(dāng)BEV天線模塊240不處于部署狀態(tài)時(shí)，保護(hù)層233 (例如，塑料層)提供于導(dǎo)電護(hù)罩232與BEV天線模塊240之間。BEV天線模塊240從電池組單元主體250的物理分離對(duì)于天線的性能具有積極效應(yīng)。
[0081]如上文所論述，所部署的BEV天線模塊240可僅含有感應(yīng)線圈236 (例如，絞合漆包線)和鐵氧體材料238?？商峁╄F氧體背襯以增強(qiáng)耦合且防止車輛底部或?qū)щ娮o(hù)罩232中的過(guò)度渦電流損失。此外，BEV天線模塊240可包含到電力轉(zhuǎn)換電子裝置和傳感器電子裝置的柔性線連接。此線束可集成到用于部署B(yǎng)EV天線模塊240的機(jī)械齒輪中。
[0082]上文所描述的充電系統(tǒng)可用于多種位置以對(duì)BEV102充電或?qū)㈦娏魉突氐诫娋W(wǎng)。舉例來(lái)說(shuō)，電力的傳送可發(fā)生在停車場(chǎng)環(huán)境中。圖8說(shuō)明包含多個(gè)停車區(qū)域106的停車場(chǎng)800。注意，“停車區(qū)域”還可在本文中稱為“停車空間”。為增強(qiáng)車輛無(wú)線充電系統(tǒng)的效率，BEV102可沿X方向(圖8中由箭頭802描繪)和Y方向(圖8中由箭頭803描繪)對(duì)準(zhǔn)以使得BEV102內(nèi)的BEV基座120能夠與相關(guān)聯(lián)停車區(qū)域106內(nèi)的充電基座104適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)。盡管圖8中的停車區(qū)域107說(shuō)明為具有單個(gè)充電基座104，但停車區(qū)域107還可包含多個(gè)CB104。
[0083]此外，所揭示的實(shí)施例適用于具有一個(gè)或一個(gè)以上停車空間或停車區(qū)域106的停車場(chǎng)800，其中停車場(chǎng)內(nèi)的至少一個(gè)停車空間可包括充電基座104。導(dǎo)引系統(tǒng)(未圖示)可用于輔助車輛操作員將BEV102定位于停車區(qū)域106中以使BEV102內(nèi)的BEV基座120與充電基座104對(duì)準(zhǔn)。導(dǎo)引系統(tǒng)可包含基于電子的方法(例如，無(wú)線電定位、測(cè)向原理和/或光學(xué)、準(zhǔn)光學(xué)和/或超聲波感測(cè)方法)或基于機(jī)械的方法(例如，車輪導(dǎo)引、跟蹤或停止)，或其任何組合，用于幫助BEV操作員定位BEV102以使得BEV102內(nèi)的天線能夠與充電基座(例如，充電基座104)內(nèi)的充電天線適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)。
[0084]如上文所論述，BEV無(wú)線電力子系統(tǒng)146可放置在BEV102的下側(cè)，用于發(fā)射電力和從充電基座104接收電力。舉例來(lái)說(shuō)，BEV天線118可優(yōu)選地在中心位置附近集成到車輛底部中，從而關(guān)于EM暴露提供最大安全距離且準(zhǔn)許BEV的前向和反向停車。
[0085]為了在法規(guī)和人類暴露約束(EM場(chǎng)強(qiáng)度限制)下實(shí)現(xiàn)最大電力和與有線充電解決方案相當(dāng)?shù)膫魉托剩珻B與BEV天線之間的氣隙可設(shè)置為盡可能小。然而，不能例如簡(jiǎn)單地通過(guò)“放低”BEV天線118來(lái)減小氣隙，因?yàn)檐囕v應(yīng)提供某一最小底盤-地面間隙。最小地面間隙可取決于車輛類別(城市汽車、越野車輛，等)，且可能為制造商特定的或由現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)或推薦規(guī)則界定。
[0086]將包含BEV天線118的BEV無(wú)線電力子系統(tǒng)146放置在BEV102的下側(cè)上可能在BEV102的操作或運(yùn)動(dòng)期間遇到各種障礙物。圖9A說(shuō)明需要最小底盤間隙的BEV102可能遇到的各種障礙物905的實(shí)例。障礙物905可能在不同位置接觸BEV102的底盤的底盤下側(cè)915。當(dāng)無(wú)線電力天線(未圖示)位于BEV102的底盤的底盤下側(cè)915內(nèi)或其附近時(shí)，無(wú)線電力天線可能被損壞、錯(cuò)位或具有與接觸無(wú)線電力天線的障礙物905相關(guān)聯(lián)的其它問(wèn)題。
[0087]圖9B說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的BEV天線118。為了保護(hù)BEV天線118免受與障礙物的不合需要的接觸，可將BEV天線118放置在BEV102的底盤下側(cè)915的腔體912內(nèi)。如上文參考圖7D所論述，BEV天線118可為可部署的以用于發(fā)射無(wú)線電力或從CB天線114接收無(wú)線電力。
[0088]機(jī)械可部署天線可提供高的端對(duì)端效率(例如遠(yuǎn)高于90% )、支持遠(yuǎn)高于3kW的電荷功率電平，且可應(yīng)對(duì)對(duì)于BEV所可能指定的任何地面間隙要求(例如，> 20cm)。機(jī)械可部署天線還可支持地面嵌入式和表面安裝式CB安裝兩者，且在低的發(fā)射和暴露等級(jí)下操作。可部署天線還可補(bǔ)償天線錯(cuò)位，從而提供增加的容限且因此為駕駛員提供增加的停車便利性，如下文將參考圖1lA到IlG更詳細(xì)論述的。
[0089]天線分離且因此減少的耦合還可有助于抑制如由切換模式電力轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的天線電流諧波。松耦合的系統(tǒng)可提供固有的選擇性以使諧波頻率下的無(wú)用發(fā)射等級(jí)衰減。盡管可通過(guò)減少耦合來(lái)增加天線電流和場(chǎng)強(qiáng)度，但一股在減少的諧波發(fā)射等級(jí)中存在凈利益，此可取代任何補(bǔ)充性諧波濾波，從而減少電路復(fù)雜度和損失。
[0090]充電基座104可包含與CB天線114可操作地耦合的電力轉(zhuǎn)換單元。充電基座104可進(jìn)一步包含可用于CB天線114的位置調(diào)整的其它機(jī)械或電子組件(例如，處理器)，如本文將描述的。充電基座104的組件可收容在充電基座104內(nèi)，所述充電基座104至少部分地嵌入在地表面(例如停車場(chǎng)、車道或車庫(kù)的地表面)下。
[0091]圖1OA到IOC說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的至少部分嵌入在地面1005的表面下的充電基座104。充電基座104可包含一個(gè)或一個(gè)以上CB天線114，其用于發(fā)射無(wú)線電力信號(hào)到與BEV102相關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)BEV天線118(未圖示)或從與BEV102相關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)BEV天線118(未圖示)接收無(wú)線電力信號(hào)。如圖1OA所說(shuō)明，充電基座104可從地面1005的表面突出，此可改善耦合，因?yàn)镃B天線114與BEV天線118之間的距離可得以減小。突出的充電基座104可為更可接近的以進(jìn)行維護(hù)和維修。
[0092]或者，如圖1OB中所說(shuō)明，充電基座104可與地面1005的表面齊平1102。齊平的充電基座104可更可接近以進(jìn)行維護(hù)和維修，且無(wú)妨礙。然而，與圖1OA的突出充電基座104相比，CB天線114與BEV天線118之間的耦合可能減小。
[0093]或者，如圖1OC中所說(shuō)明，充電基座104可完全位于地面1005的表面以下(例如，低于浙青層1007)。此類表面下充電基座104可更防盜(例如，破壞)且無(wú)妨礙。在受保護(hù)的環(huán)境(例如，家用車庫(kù)和多層停車場(chǎng))中，可使用表面安裝式低剖面CB天線114。在地面材料為鋼筋混凝土(從而使得地面嵌入困難且昂貴)時(shí)情況尤其如此。
[0094]當(dāng)靠近充電基座104定位BEV112時(shí)，可采用用于精細(xì)地對(duì)準(zhǔn)BEV天線118與CB天線114的機(jī)構(gòu)來(lái)改善其間的耦合。圖1IA到IIG說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例，BEV和充電基座包含用于精細(xì)對(duì)準(zhǔn)調(diào)整的若干變體。如圖1lA到IlG所示，可調(diào)整BEV天線118的物理位置以校正在X、Y和Z方向或其任何組合中的對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤。另外，可調(diào)整CB天線114的位置以校正在X、Y和Z方向或其任何組合中的對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤。在一些實(shí)施例中，可調(diào)整BEV天線118和CB天線114兩者的位置以校正在X、Y和Z方向中的任一者或其任何組合中的對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤。
[0095]在CB天線114與和BEV102的電池組單元相關(guān)聯(lián)的BEV天線118之間的無(wú)線電力耦合期間，可調(diào)整CB天線114與BEV天線118中的至少一者的位置。可響應(yīng)于檢測(cè)到CB天線114與BEV天線118之間的錯(cuò)位而起始位置的調(diào)整。充電基座104可包含經(jīng)配置以發(fā)射無(wú)線電力信號(hào)的無(wú)線電力發(fā)射器和與所述無(wú)線電力發(fā)射器可操作地耦合的CB天線114。一個(gè)或一個(gè)以上機(jī)械裝置(例如致動(dòng)器)可用于在Χ、Υ和Z方向中的至少一者上調(diào)整BEV天線118和/或CB天線114的位置。
[0096]通過(guò)機(jī)械調(diào)整，系統(tǒng)可在基于負(fù)載而調(diào)整的最優(yōu)耦合下操作，因此使效率最大化。此外，耦合的機(jī)械調(diào)整可用作可變阻抗變換器以調(diào)整如由車輛的電池組(恒定電壓接收端)在不同電荷水平下呈現(xiàn)的不同負(fù)載條件。
[0097]使用機(jī)械天線調(diào)整的系統(tǒng)可能不需要無(wú)源匹配、補(bǔ)償或調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)或主動(dòng)電路(例如DC-DC轉(zhuǎn)換)，由此減小電路復(fù)雜度和電損失。
[0098]在僅提供垂直調(diào)整(Ζ軸調(diào)整)的系統(tǒng)中，可通過(guò)使BEV天線118降低地更接近于充電基座104而完全或部分地補(bǔ)償橫向(或X軸)位移和縱向(或Y軸)位移。圖12說(shuō)明作為水平和垂直位移的函數(shù)的耦合系數(shù)的實(shí)例曲線。在圖12中，水平位移共同地指代如上文所論述的橫向(X軸)位移和縱向(Y軸)位移。如圖12中所說(shuō)明，使用一對(duì)有鐵氧體背襯的34cm直徑天線在系統(tǒng)中測(cè)量恒定耦合系數(shù)(k=0.3)的顯示點(diǎn)。在此系統(tǒng)中，對(duì)于零水平位移在IOcm分離處且對(duì)于8cm水平位移在6cm垂直分離處實(shí)現(xiàn)0.3的耦合系數(shù)。假定耦合系數(shù)變化的一些額外固有容限，僅垂直調(diào)整即可支持超過(guò)IOcm的最大對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤?？赏ㄟ^(guò)使用具有較大直徑的BEV天線118和CB天線114中的至少一者來(lái)增大此容限范圍。根據(jù)一些實(shí)施例，在6.6kW下支持兩個(gè)標(biāo)稱功率水平(例如，3.3kW和6.6kff)電力傳送的系統(tǒng)可能需要約7cm的垂直分離以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于的標(biāo)稱耦合條件(同樣假定零位移)。
[0099]相反，僅提供水平對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)還可使用此機(jī)械系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)償過(guò)度耦合。舉例來(lái)說(shuō)，如果車輛負(fù)載很重而導(dǎo)致較小氣隙，則所述系統(tǒng)可使BEV天線118和CB天線114中的一者移位以調(diào)整其間的耦合。
[0100]在使用固定BEV天線118的系統(tǒng)中，可通過(guò)設(shè)置天線的尺寸以具有足夠大的大小以便在理想地對(duì)準(zhǔn)情況下提供過(guò)度耦合(例如k > 0.4)而實(shí)現(xiàn)增大的橫向?qū)?zhǔn)容限?？纱蟠蠼档驮跇?biāo)稱功率電平下進(jìn)行能量傳送所需的耦合系數(shù)(例如k=0.2)。在此系統(tǒng)中，車輛將停止在其軌跡上的一點(diǎn)處，在所述點(diǎn)處，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)耦合系數(shù)。此概念是基于如下假設(shè):與橫向?qū)?zhǔn)(例如X方向)相比，駕駛員可較容易地實(shí)現(xiàn)縱向?qū)?zhǔn)(例如y方向)，且此概念在圖13中進(jìn)一步說(shuō)明。圖13說(shuō)明在BEV與CB天線之間包含恒定耦合曲線的圓形電動(dòng)車輛和充電基座天線。恒定耦合系數(shù)曲線(等值線)展示同心圓，其半徑對(duì)應(yīng)于BEV天線118的水平位移。具有半徑Re的圓對(duì)應(yīng)于可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)耦合系數(shù)(例如k=0.2)的區(qū)域。因此，如圖13中所說(shuō)明，對(duì)于通過(guò)充電基座的中心點(diǎn)附近且在CB天線的中心點(diǎn)的半徑Re內(nèi)的任何軌跡(例如Tl、T2、T3)，存在可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)耦合的一對(duì)耦合位置點(diǎn)(例如Ρ1、Ρ1' ;Ρ2、?2';以及 Ρ3、Ρ3')。
[0101]在軌跡具有較小橫向偏移(例如T1)的情況下，參考縱向(例如y方向)停車位置，兩個(gè)點(diǎn)P1和P1'可大大不同于CB天線114的中心點(diǎn)。在此情況下，駕駛員可能需要基于車輛的類型和BEV天線118的相對(duì)位置來(lái)選擇任一耦合位置點(diǎn)P1或P/。
[0102]停駐BEV102以使天線對(duì)準(zhǔn)在具有恒定耦合系數(shù)的耦合位置點(diǎn)的過(guò)程可取代任何復(fù)雜且有損失的電路以使無(wú)線電力系統(tǒng)適應(yīng)于變化的耦合條件。基于耦合位置點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)還可耐受BEV天線高度的變化。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于很重的負(fù)載或低輪胎壓力，恒定耦合系數(shù)曲線可簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)展，從而提供甚至更多的橫向停車容限。此外，假定高天線Q因素導(dǎo)致強(qiáng)耦合諧振范圍降到目標(biāo)I禹合系數(shù)(例如k=0.2),則在目標(biāo)f禹合系數(shù)與最大f禹合(例如k=0.4)之間將存在較少增益。在考慮到來(lái)自自適應(yīng)匹配網(wǎng)絡(luò)的額外損失時(shí)情況將尤其如此。
[0103]圖14A到14D說(shuō)明使用在合適位置安裝在BEV下側(cè)的可離心地旋轉(zhuǎn)且可垂直移動(dòng)的天線的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)的實(shí)例。圖14A說(shuō)明BEV102的仰視圖，且圖14B和14C說(shuō)明BEV102的俯視圖。圖14D說(shuō)明BEV102的側(cè)視圖，其中BEV天線118處于隱藏狀態(tài)和部署狀態(tài)。
[0104]如圖14A中所說(shuō)明，可由收容在致動(dòng)器或心軸箱1401 (如圖14B中所說(shuō)明)中的心軸1402來(lái)承載BEV天線118。通過(guò)致動(dòng)器(或馬達(dá))的操作，BEV天線118可旋轉(zhuǎn)且上下移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸可位于兩個(gè)前座之間，此處存在用于致動(dòng)器和心軸1402的可能空間(當(dāng)天線完全回縮時(shí))。當(dāng)系統(tǒng)處于非充電狀態(tài)時(shí)，BEV天線118可隱藏于車輛底部中的腔體中，處于非突出位置，使得車輛的地面間隙不被危害，且BEV天線118將被良好的保護(hù)而不受機(jī)械和環(huán)境影響。在無(wú)線充電期間，可部署B(yǎng)EV天線118且將其降低到提供在所要充電功率電平下所需的耦合系數(shù)的高度。當(dāng)部署時(shí)，BEV天線118還可離心地旋轉(zhuǎn)，如圖14D中所說(shuō)明。圖14A到14D說(shuō)明用于BEV天線118的機(jī)械解決方案。通過(guò)機(jī)械組件(例如馬達(dá)/致動(dòng)器)的操作，可調(diào)整BEV天線118在所有三個(gè)維度上的位置。
[0105]可看出，存在一旋轉(zhuǎn)角，在所述旋轉(zhuǎn)角下，如果車輛停止在獨(dú)特的縱向位置，CB和BEV天線對(duì)于BEV102相對(duì)于充電基座104的在由旋轉(zhuǎn)離心率給定的范圍內(nèi)的任何橫向位移都對(duì)準(zhǔn)?？捎葿EV天線118中心點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離來(lái)界定旋轉(zhuǎn)離心率?？捎沙跏嘉恢孟蛄拷缍ㄐD(zhuǎn)角(φ)，其原點(diǎn)位于BEV天線118的旋轉(zhuǎn)軸處且指向天線在所述初始位置的中心和BEV102的縱軸。根據(jù)一些實(shí)施例，BEV天線118在如圖14D中所示而隱藏于腔體中時(shí)處于零旋轉(zhuǎn)角。
[0106]還可看出，+/-90度的最大旋轉(zhuǎn)角可足以找到在由旋轉(zhuǎn)離心率給出的范圍內(nèi)的任何橫向位置的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)角的此限制可簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，且對(duì)于將并入到心軸1402中的天線布線可為有利的。
[0107]所述系統(tǒng)可支持的有效停車容限可比旋轉(zhuǎn)離心率高，因?yàn)闊o(wú)線電力鏈接可提供對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤的一些固有容限。在對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)如上所述另外利用垂直距離減小來(lái)補(bǔ)償橫向錯(cuò)誤時(shí)情況將尤其如此。在此情況下，所得有效停車容限還可取決于支持特定功率電平(例如在
3.3kff和6.6kff)的能量傳送所需的標(biāo)稱耦合系數(shù)和所提供的對(duì)應(yīng)最小氣隙。
[0108]圖15A到15C說(shuō)明基于可偏心旋轉(zhuǎn)BEV天線118的概念的導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)方法。此方法可假定系統(tǒng)確定車輛相對(duì)于CB天線的方向角和位置中的至少一者，以將BEV102導(dǎo)引到停車區(qū)域106中且在充電基座104附近，且使BEV天線118與CB天線114對(duì)準(zhǔn)?？杉俣˙EV天線118和CB天線114的中心點(diǎn)以及由車輛的縱軸界定的坐標(biāo)系作為參考以確定方向角和位置。
[0109]圖15A到15C說(shuō)明用于BEV102的前向停車的導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)一些實(shí)施例，如圖15A中所說(shuō)明，系統(tǒng)可最初經(jīng)配置以在BEV102接近停車區(qū)域106時(shí)在“接近階段”中操作。系統(tǒng)可使用方向角來(lái)將BEV102導(dǎo)引到停車區(qū)域106。當(dāng)車輛越過(guò)停車坪的邊緣時(shí)(其可被稱作“著陸階段”)，此導(dǎo)引步驟可開始。如圖15B中所說(shuō)明，當(dāng)BEV102在充電基座104的范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)可經(jīng)配置以在“著陸階段”中操作且BEV102可開始使BEV天線118偏心地旋轉(zhuǎn)達(dá)一角度，使得天線向量從BEV天線118的中心指向充電基座104的中心,如將參看下文的圖16A到16B更詳細(xì)描述。此程序?qū)⒆詣?dòng)地使BEV天線118與CB天線114的中心點(diǎn)之間的距離最小化，從而使耦合最大化。
[0110]BEV天線118的偏心旋轉(zhuǎn)可降低對(duì)停車精度的要求。對(duì)于在充電基座104附近經(jīng)過(guò)的任何車輛軌跡，在橫向偏差不超過(guò)旋轉(zhuǎn)偏心距的情況下，存在天線將實(shí)質(zhì)上對(duì)準(zhǔn)的點(diǎn)。如圖15C中所說(shuō)明，BEV102可基于由系統(tǒng)提供的位置信息而停止在此點(diǎn)處。圖15C中所說(shuō)明的系統(tǒng)操作可被稱作“對(duì)準(zhǔn)階段”。假定支持垂直調(diào)整的系統(tǒng)，還可接著調(diào)整BEV天線118的位置以調(diào)整高度用于改善的能量傳送。
[0111]將參看圖16A到16B更詳細(xì)描述BEV天線118和CB天線114的對(duì)準(zhǔn)幾何形狀。圖16A到16B說(shuō)明BEV天線與CB天線之間的各種對(duì)準(zhǔn)幾何形狀。圖16A說(shuō)明用于前向停車的一些對(duì)準(zhǔn)幾何形狀，而圖16B說(shuō)明用于反向停車的一些對(duì)準(zhǔn)幾何形狀。圖16A和16B指示參考點(diǎn)C和E，其分別對(duì)應(yīng)于CB天線114的中心和BEV天線118的中心。圖16A和16B還包含:旋轉(zhuǎn)軸線A, BEV天線118可圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)；以及初始位置向量V,其具有在旋轉(zhuǎn)軸線A的中心處的原點(diǎn)，且指向天線118的初始位置的中心；以及BEV102的縱軸。此外，圖16A和16B包含:車輛的局部坐標(biāo)系(X方向、y方向)；BEV天線向量E，其具有在BEV天線118的旋轉(zhuǎn)軸線A處的原點(diǎn)且指向充電基座C的中心。此外，圖16A和16B說(shuō)明針對(duì)BEV天線118的定向和充電基座104的從BEV天線118的初始位置起的旋轉(zhuǎn)角(f = ε),如上文參看圖15Β所論述。如圖16Α和16Β中所說(shuō)明，旋轉(zhuǎn)角ε對(duì)應(yīng)于初始位置向量V與天線向量E之間的角度。
[0112]不同天線定向協(xié)議可應(yīng)用于前向停車和反向停車，如圖16Α和圖16Β中所展示。在前向停車中，天線向量E可以相對(duì)于車輛的y軸的角度ε指向充電基座114的中心C，而在反向停車中，天線旋轉(zhuǎn)到角度180° -(180° +ε)=_ε，其中(180° + ε )界定如在y軸與連接線A-C之間測(cè)量的角度。以此方式，減小了用于調(diào)整BEV天線118的旋轉(zhuǎn)角，此情形可簡(jiǎn)化力學(xué)。此外，可實(shí)質(zhì)上避免通過(guò)心軸的連接線束的扭轉(zhuǎn)。[0113]在另一對(duì)準(zhǔn)方法中，可偏心旋轉(zhuǎn)的天線保持固定(例如，φ = O)，直到BEV基座120接近充電基座104為止(例如，如上文參看圖15Β所論述)，其中若旋轉(zhuǎn)某一角度，BEV天線118和CB天線114將變得對(duì)準(zhǔn)。可連續(xù)地計(jì)算BEV基座120的中心E相對(duì)于充電基座104的中心C的位置。在BEV基座120接近充電基座104期間，可由系統(tǒng)來(lái)模型化天線的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)系統(tǒng)確定模型化的旋轉(zhuǎn)天線與CB天線114對(duì)準(zhǔn)時(shí)，BEV102可到達(dá)停止位置。在車輛停止之后，可部署B(yǎng)EV天線118且使BEV天線118旋轉(zhuǎn)以用于與CB天線114對(duì)準(zhǔn)。此方法可歸因于與障礙物的交互而降低損害BEV天線118的風(fēng)險(xiǎn)，這是因?yàn)橹钡紹EV102處于停止位置中才部署B(yǎng)EV天線118。
[0114]已提議用于方向與位置發(fā)現(xiàn)的不同方法。重復(fù)使用已經(jīng)存在于無(wú)線電力芯系統(tǒng)中的組件的簡(jiǎn)單方法使用如由CB天線114產(chǎn)生的LF近磁場(chǎng)用于方向與位置發(fā)現(xiàn)。專用頻率可用于此種類的信標(biāo)發(fā)射。如用于電力傳送的電力轉(zhuǎn)換可用以產(chǎn)生信標(biāo)信號(hào)。如用于信標(biāo)所需的BEV天線118和CB天線114的電流電平可顯著低于用于無(wú)線充電的那些電流電平。此外，非常少的功率被輻射到空間中，這是因?yàn)樵贚F下的CB天線114的輻射效率極低。
[0115]將準(zhǔn)靜態(tài)近場(chǎng)用于車輛導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)可為合適的，這是因?yàn)閳?chǎng)隨著距離增加而快速衰減(第三冪定律)，從而降低來(lái)自相鄰信標(biāo)的干擾的風(fēng)險(xiǎn)。頻率重復(fù)使用模式可解決小區(qū)間干擾問(wèn)題。環(huán)繞CB天線114的信標(biāo)磁場(chǎng)可由三分量( )磁通量傳感器來(lái)感測(cè)，所述三分量磁通量傳感器可位于BEV天線118的中心。
[0116]圖17說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的經(jīng)配置以用于檢測(cè)信標(biāo)信號(hào)的方向的多維傳感器。如圖17中所展示，傳感器1700可由纏繞例如鐵氧體磁盤1708等芯的三維隔開的多匝環(huán)的布置組成。雖然說(shuō)明為鐵氧體磁盤1708，但形成芯的材料不限于此。傳感器1700可在BEV天線118的鐵氧體背襯1710的中心部分處集成到BEV天線118中。相對(duì)于BEV天線118的鐵氧體背襯1710來(lái)說(shuō),鐵氧體磁盤1708可具有小的大小。然而，傳感器1700的位置不限于BEV天線118的中心部分。BEV天線118的中心部分可提供合適的位置，這是因?yàn)橹行牟糠忠还蓙?lái)說(shuō)不包含線圈1712(例如，絞合漆包線盤狀線圈)，且因此可實(shí)質(zhì)上對(duì)BEV天線118的性能具有較少干擾到?jīng)]有干擾。
[0117]傳感器1700包 含:X環(huán)1702，其纏繞鐵氧體磁盤1708且位于第一平面中(例如，x軸)；7環(huán)1704，其纏繞鐵氧體磁盤1708且位于第二平面中(例如，y軸)，所述第二平面實(shí)質(zhì)上垂直于第一平面；以及ζ環(huán)1706，其纏繞鐵氧體磁盤1708且位于第三平面中(例如，ζ軸)，所述第三平面實(shí)質(zhì)上垂直于第一平面和第二平面。舉例來(lái)說(shuō)，X環(huán)1702可纏繞鐵氧體磁盤1708，使得X環(huán)1702沿著第一方向通過(guò)鐵氧體磁盤的實(shí)質(zhì)上中心部分。y環(huán)1704可纏繞鐵氧體磁盤1708，使得y環(huán)1704沿著第二方向通過(guò)鐵氧體磁盤的實(shí)質(zhì)上中心部分，所述第二方向?qū)嵸|(zhì)上垂直于第一方向。ζ環(huán)1706可纏繞鐵氧體磁盤1708，使得ζ環(huán)形成為沿著鐵氧體磁盤1708的圓周及在鐵氧體磁盤1708的正面上的一個(gè)或一個(gè)以上同心環(huán)。ζ環(huán)1706還可沿著鐵氧體磁盤1708的外邊緣或圓周纏繞鐵氧體磁盤1708。X環(huán)、y環(huán)和ζ環(huán)還可沿著實(shí)質(zhì)上不垂直于彼此的其它平面纏繞鐵氧體磁盤1708。舉例來(lái)說(shuō)，X環(huán)、y環(huán)和ζ環(huán)可沿著不同平面或彼此相交的平面纏繞鐵氧體磁盤1708。
[0118]鐵氧體背襯1710可起作用以通過(guò)場(chǎng)濃度提高傳感器1700的靈敏度，如下文將參看圖18A到18C更詳細(xì)描述。此情形可通過(guò)X環(huán)1702和y環(huán)1704輔助感測(cè)，X環(huán)1702和y環(huán)1704可用以檢測(cè)當(dāng)BEV102例如在停車區(qū)域106中接近充電基座104時(shí)充電基座104 (具有CB天線114)的方向，如上文參看圖15A所描述。當(dāng)傳感器1700在距充電基座104特定距離處使得傳感器1700在通過(guò)由CB天線114產(chǎn)生的電磁場(chǎng)界定的信標(biāo)覆蓋區(qū)域的邊緣時(shí)，磁盤形鐵氧體芯中的場(chǎng)線的水平分量變得實(shí)際上平行且通過(guò)鐵氧體芯(例如，鐵氧體磁盤1708)的通量的量獨(dú)立于BEV天線118的旋轉(zhuǎn)。因此，可發(fā)現(xiàn)充電基座104相對(duì)于BEV基座120的方向?qū)嵸|(zhì)上無(wú)失真。
[0119]返回參看圖3，及圖15A到15C，且，將如下文更詳細(xì)描述，在BEV導(dǎo)引模塊178的操作期間，充電基座104可經(jīng)配置以經(jīng)由一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)射器發(fā)射用于導(dǎo)引BEV102的電磁場(chǎng)，所述電磁場(chǎng)可由BEV基座120的BEV天線118來(lái)感測(cè)。在感測(cè)到導(dǎo)引信號(hào)后，BEV102的導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)(例如，BEV導(dǎo)引模塊178和BEV對(duì)準(zhǔn)模塊174)可經(jīng)配置以利用從感測(cè)信號(hào)導(dǎo)出的信息來(lái)輔助BEV102的驅(qū)動(dòng)程序。例如BEV控制單元170等控制器可控制BEV對(duì)準(zhǔn)模塊174和BEV導(dǎo)引模塊178的操作以調(diào)整BEV天線118在橫向(例如，X方向)和縱向(例如，Y方向)上的位置。
[0120]由充電基座104產(chǎn)生且由CB天線114發(fā)射的電磁場(chǎng)可包括一個(gè)或一個(gè)以上極低頻(VLF)(即，3到30千赫茲)或低頻(LF) ( S卩，30到300千赫茲)磁場(chǎng)模式，所述一個(gè)或一個(gè)以上極低頻或低頻磁場(chǎng)模式可由充電基座104產(chǎn)生且由BEV基座120內(nèi)的一個(gè)或一個(gè)以上VLF或LF BEV天線118接收。BEV天線118包含傳感器1700，傳感器1700具有如上文所論述的X環(huán)1702、y環(huán)1704和ζ環(huán)1706。磁場(chǎng)的水平場(chǎng)分量1804 (例如，x軸)的方向(所述方向指向充電基座104)可基于由傳感器1700接收的感測(cè)信號(hào)來(lái)確定。類似地，垂直場(chǎng)分量1805(例如，y軸)和ζ軸分量(未圖示)可基于由傳感器1700接收的感測(cè)信號(hào)來(lái)確定。
[0121]下文將參看圖18A到18C更詳細(xì)解釋由傳感器1700進(jìn)行的電磁場(chǎng)的感測(cè)。圖18A描繪根據(jù)一些實(shí)施例的由發(fā)射天線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。圖18B說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的傳感器1700的側(cè)視圖和由CB天線114發(fā)射的電磁場(chǎng)。CB天線114可發(fā)射具有水平場(chǎng)分量1804的電磁場(chǎng)1801，其可由傳感器1700來(lái)感測(cè)。天線偏移1803描繪充電基座天線114與BEV天線118之間的偏移。
[0122]如圖18B中所說(shuō)明，傳感器1700(例如，包含于BEV天線118中)可在識(shí)別為圖18B中的1802的位置處與由CB天線114(未圖示)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)1801交互。圖18C說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的定位于由CB天線114發(fā)射的電磁場(chǎng)內(nèi)的傳感器1700的自上而下視圖。參看圖18B和18C，鄰近于傳感器1700的電磁場(chǎng)1801的通量線1809的方向可沿著電磁場(chǎng)1801的水平場(chǎng)分量且在朝向電磁場(chǎng)的源的方向上定向。鄰近于天線1700的通量線1809的定向可通過(guò)向量1807來(lái)界定，向量1807指向電磁場(chǎng)的源，如通過(guò)圖18B中的源參考1802的位置說(shuō)明。電磁場(chǎng)的源可為例如具有CB天線114的充電基座104。
[0123]圖19說(shuō)明包含傳感器和測(cè)試/校準(zhǔn)功能的方向和位置系統(tǒng)的框圖。經(jīng)由BEV102的與用戶的接口的操作和用于對(duì)準(zhǔn)BEV天線118與CB天線114的系統(tǒng)。方向和位置系統(tǒng)1900包含三信道數(shù)字信號(hào)處理器1920以基于從包含三維分量傳感器1904、1906和1908的傳感器接收的傳感器信號(hào)估計(jì)方向和位置。測(cè)試和校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器1902可經(jīng)配置以在操作之前校準(zhǔn)方向和位置系統(tǒng)1900的操作。舉例來(lái)說(shuō)，用于停車輔助目的的測(cè)向和定位可能需要用于自我測(cè)試和校準(zhǔn)的額外功能性。系統(tǒng)的完整性測(cè)試和校準(zhǔn)可通過(guò)以下操作來(lái)執(zhí)行:將額外的電流回路并入三維分量傳感器1904、1906和1908中的每一者中，以及使用本地信號(hào)產(chǎn)生器仿真由測(cè)試和校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器1902產(chǎn)生的信標(biāo)信號(hào)。三維分量傳感器1904、1906和1908可串聯(lián)連接以便保證相同電流。如果所計(jì)算的信號(hào)向量在某個(gè)界定的公差內(nèi)與參考向量匹配，那么考慮系統(tǒng)適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用且經(jīng)校準(zhǔn)，否則，系統(tǒng)可起始自動(dòng)校準(zhǔn)程序。如果系統(tǒng)保持在公差范圍外，那么系統(tǒng)可禁止導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)且將錯(cuò)誤消息傳回到人機(jī)接口的輸出裝置。
[0124]方向和位置系統(tǒng)1900包含三維分量傳感器1904、1906和1908 (H場(chǎng)傳感器)，以用于分別沿著X方向、y方向和ζ方向檢測(cè)磁通量強(qiáng)度。為了提高三維分量傳感器1904、1906和1908的靈敏度，可將所述傳感器耦合到諧振電容器1910A到1910C，且可使用可變諧振電容器1910A到1910C將所述傳感器調(diào)諧到特定信標(biāo)信號(hào)頻率。可使用例如前置放大器1912A到1912C等前置放大器預(yù)處理由所述傳感器接收的信號(hào)。方向和位置系統(tǒng)1900還可包含前置濾波器1914A到1914C，前置濾波器1914A到1914C經(jīng)配置以接收前置放大器1912A到1912C的輸出且執(zhí)行抗混疊操作以增加接收器對(duì)阻塞的恢復(fù)能力。可變?cè)鲆娣糯笃?VGA) 1916A到1916C可接收前置放大器1914A到1914C的輸出且經(jīng)配置以執(zhí)行數(shù)字控制的增益操作以增加模擬信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。VGA1916A到1916C的輸出可由模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(A/D) 1918A到1918C接收，模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(A/D) 1918A到1918C經(jīng)配置以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0125]在數(shù)字域中，可在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 1920中進(jìn)一步處理三個(gè)信號(hào)且在頻域中使用例如快速傅立葉變換(FFT)技術(shù)進(jìn)行濾波，以減少?gòu)泥徑艠?biāo)信號(hào)或無(wú)線充電系統(tǒng)發(fā)出的噪聲和干擾。DSP1920可耦合到BEV控制電路170。BEV控制電路170可執(zhí)行類似于上文參看圖3所描述的功能的功能。舉例來(lái)說(shuō)，BEV控制電路170可經(jīng)配置以提供對(duì)準(zhǔn)信號(hào)以控制致動(dòng)器1924的操作以用于定位BEV天線118。BEV控制電路170還可經(jīng)配置以與通信模塊1926通信以用于與充電基座104、其它BEV102或其它系統(tǒng)通信。
[0126]BEV控制電路170還可耦合到BEV車載系統(tǒng)控制單元1922(例如，BEV102的車載計(jì)算機(jī))。BEV車載系統(tǒng)控制單元1922可通過(guò)各種用戶接口與BEV102的用戶接口連接，用戶接口尤其包含視覺指示器1930 (例如，儀表板顯示器)、聽覺指示器1932 (例如，汽車揚(yáng)聲器)以及輸入裝置1934(例如，鍵盤、觸摸屏等)。下文將參看圖20A到20C、21A到21C、22A到22D以及23A到23D更詳細(xì)描述用戶接口操作。BEV車載系統(tǒng)控制單元1922還可包含到例如停車系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及制動(dòng)系統(tǒng)等其它BEV102系統(tǒng)的接口 1936。
[0127]可通過(guò)辨別和映射三個(gè)信號(hào)從而產(chǎn)生具有單位幅度的三維信號(hào)向量來(lái)估計(jì)方向和位置。因此位置估計(jì)可獨(dú)立于接收信號(hào)強(qiáng)度且可基于在傳感器1700的位置處的場(chǎng)線的方向和傾角。此方法為有利的在于:系統(tǒng)的性能一股對(duì)某些系統(tǒng)參數(shù)(例如，信標(biāo)電流電平、地面材料影響等)的可變性具有恢復(fù)能力?？赏ㄟ^(guò)使所計(jì)算向量與所存儲(chǔ)向量圖相關(guān)來(lái)確定位置。最大相關(guān)點(diǎn)可用作初始位置估計(jì)。所存儲(chǔ)向量圖對(duì)于每一種類型的車輛和天線裝設(shè)來(lái)說(shuō)可為個(gè)別的，且可由汽車制造商作為系統(tǒng)軟件的部分來(lái)生產(chǎn)和下載。
[0128]地面中或表面上(例如，鐵鋼筋混凝土)的金屬的存在可使場(chǎng)模式出現(xiàn)某種程度的失真。然而，此失真將主要影響定位準(zhǔn)確度，而不影響測(cè)向的準(zhǔn)確度。舉例來(lái)說(shuō)，返回參看圖15B，車輛導(dǎo)引方法可能不需要準(zhǔn)確定位。最初，定位僅用以允許將BEV102帶到接近充電基座104處，其中BEV天線118可部署并開始朝向CB天線114定向。此操作可發(fā)生在距充電基座104的中心點(diǎn)達(dá)天線半徑(例如，0.5米)的三倍的距離處。隨著到CB天線114的距離減小，場(chǎng)失真效應(yīng)將減少且位置準(zhǔn)確度將改善，由此實(shí)現(xiàn)精確天線對(duì)準(zhǔn)。
[0129]雖然圖19中未說(shuō)明，但三維分量傳感器1904、1906和1908中的至少一者可耦合到電力轉(zhuǎn)換電路(例如，BEV電力轉(zhuǎn)換116)以將經(jīng)由無(wú)線場(chǎng)接收的電力傳送到負(fù)載。
[0130]如上文所描述的傳感器1700經(jīng)配置以使用例如在例如雪崩受害者定位器中應(yīng)用的測(cè)向與定位原理從三個(gè)所測(cè)量通量分量Φχ、Φ 、Φζ確定方向和位置中的至少一者。由于場(chǎng)線方向?qū)⑼ㄏ虼艌?chǎng)的源，因此傳感器1700可用以導(dǎo)引BEV102且使BEV102與充電基座104對(duì)準(zhǔn)。經(jīng)由表示如由CB天線114產(chǎn)生的且由安裝在車輛下面的傳感器1700檢測(cè)到的通量分量的通量向量圖中的每一個(gè)所感測(cè)信號(hào)的映射，可從三個(gè)所檢測(cè)的通量分量Φχ、Φ > Φζ確定方向和位置中的至少一者。
[0131]將參看圖20Α到20C、21A到21C、22A到22D及23A到23D更詳細(xì)解釋導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)接口操作以及與BEV102的用戶的接口。圖20A到20C說(shuō)明在前向停車的情況下在不同的停車階段期間用于顯示的方向和位置信息的映射。圖21A到21C說(shuō)明在反向停車的情況下在不同的停車階段期間用于顯示的方向和位置信息的映射。圖22A到22D說(shuō)明在基于可偏心旋轉(zhuǎn)BEV天線的前向停車的情況下在不同的停車階段期間的導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)信息的映射和顯示。圖23A到23D說(shuō)明在基于可偏心旋轉(zhuǎn)BEV天線的反向停車的情況下在不同的停車階段期間的導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)信息的映射和顯示。
[0132]可存在向駕駛員顯示導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)信息的許多不同方式，且以下描述中所描述的概念應(yīng)被視為僅一個(gè)實(shí)例。在所說(shuō)明的方法中，使用移動(dòng)條來(lái)指示車輛的瞬時(shí)行駛方向或位置，而表示充電基座104(具有CB天線114)的目標(biāo)位置的中心目標(biāo)位置保持固定。
[0133]此 外，圖20A到20C及23A到23C假定使用如上文所描述的可偏心旋轉(zhuǎn)BEV天線118的機(jī)械對(duì) 準(zhǔn)系統(tǒng)。然而，顯示導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)信息的方法具有一股適用性。所述方法可結(jié)合其它天線對(duì)準(zhǔn)方法(機(jī)械，電子)使用或結(jié)合如上文參看圖16A和16B所描述的用以模型化天線旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)或使用固定BEV天線118的系統(tǒng)(例如，依賴于如上文參看圖13所描述的恒定耦合系數(shù)曲線上的停車概念)使用。
[0134]圖20A、圖22A和圖22B說(shuō)明在前向停車的“接近階段”期間當(dāng)車輛越過(guò)停車坪的邊緣且接近停車區(qū)域106時(shí)的處理。在此階段中，系統(tǒng)主要依賴于測(cè)向。因此，導(dǎo)引系統(tǒng)顯示車輛相對(duì)于連接BEV基座120的中心E與CB基座104的中心C的線的行駛方向(y向量)。通過(guò)垂直條的達(dá)與角度ε成比例的量的偏轉(zhuǎn)在視覺指示器1930上向用戶顯示此信息，角度ε是y向量與中心點(diǎn)E和C之間的連接線之間的角度。或者，可使用非線性映射函數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，定位于光點(diǎn)的右手側(cè)上的條可指示車輛向右偏移，從而迫使駕駛員向左調(diào)整車輛。命中光點(diǎn)的條可指示車輛行駛方向正朝向充電基座104。
[0135]圖20B和22C —股說(shuō)明可被稱作“著陸階段”的階段，所述階段是基于如由BEV車載系統(tǒng)控制單元192 2確定的位置在距充電基座104的中心C達(dá)半徑(R。)處(或在范圍2000內(nèi))起始。在著陸階段中，將顯示信息的模式改變成“位置”模式且水平條可顯現(xiàn)在視覺指示器1930的底部。在此模式中，垂直條指示BEV天線118的中心E距CB天線114的中心C的橫向(X)偏差 且水平條指示縱向(y)偏差，如在車輛的局部參考坐標(biāo)系中確定。合適的線性或部分非線性函數(shù)可適用于將所估計(jì)的位置映射到顯示器坐標(biāo)中。
[0136]如上文參看圖15B所論述，在著陸階段的開始且作為對(duì)準(zhǔn)過(guò)程的部分，可偏心旋轉(zhuǎn)天線可指向充電基座104的中心C，由此使點(diǎn)E與C之間的距離最小化。在通量傳感器1700集成到BEV天線118中的情況下，系統(tǒng)可在確定BEV天線118相對(duì)于CB天線114的位
置中考慮此旋轉(zhuǎn)。
[0137]圖20C和圖22D展示“對(duì)準(zhǔn)階段”，其中BEV天線118到達(dá)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)且駕駛員將BEV102停止。在此階段中，視覺指示器1930上的所顯示光點(diǎn)可指示由無(wú)線充電系統(tǒng)提供的固有公差范圍(排除機(jī)械對(duì)準(zhǔn))。因此，駕駛員的挑戰(zhàn)可為到達(dá)在光點(diǎn)區(qū)域內(nèi)部交叉的條且及時(shí)地停止車輛。當(dāng)?shù)竭_(dá)位置時(shí)，可向用戶顯示聲音警告和停止符號(hào)(例如，如圖22D中所說(shuō)明)。在對(duì)準(zhǔn)階段期間，精細(xì)地調(diào)整BEV天線118的位置(例如，I厘米/秒)以避免過(guò)沖。
[0138]上述描述類似地適用于反向停車，如圖21A到21C和圖23A到23C中所說(shuō)明。
[0139]上文所描述的視覺指示、方向和對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)還可指代BEV基座120相對(duì)于充電基座104的位置。系統(tǒng)一股地可能能夠確定包含于BEV基座120中的BEV天線118相對(duì)于包含于充電基座104中的CB天線114的位置。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于可部署的BEV天線118，系統(tǒng)可能能夠確定基于BEV天線118的中心點(diǎn)的BEV102在部署狀態(tài)下相對(duì)于CB天線114的定位。
[0140]盡管系統(tǒng)的固有公差可在幾厘米內(nèi)，但機(jī)械對(duì)準(zhǔn)可顯著地松弛對(duì)駕駛員關(guān)于橫向停車精度的要求。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)使用機(jī)械對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，可調(diào)整天線使得當(dāng)BEV天線118接近充電基座104時(shí)，可將垂直指示條拉到光點(diǎn)中。只要車輛的軌跡的橫向偏移在由旋轉(zhuǎn)偏心矩提供的范圍內(nèi)，此情形就成立。因此，可增加在第一次嘗試上成功停車以用于充電的速率。
[0141]將準(zhǔn)靜態(tài)近磁場(chǎng)用于車輛導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)被視為特別合適的，這是因?yàn)閳?chǎng)隨著距離增加而快速衰減(第三冪定律)，從而降低來(lái)自相鄰信標(biāo)的干擾的風(fēng)險(xiǎn)?？墒褂妙l率重復(fù)使用模式來(lái)調(diào)整小區(qū)間干擾。
[0142]圖24說(shuō)明鄰近發(fā)射對(duì)準(zhǔn)和方向信號(hào)之間的辨別。舉例來(lái)說(shuō)，停車坪可包含多個(gè)停車區(qū)域106A到106D，每一停車區(qū)域分別包含CB天線114A到114D。可在存在來(lái)自鄰近停車區(qū)域106的發(fā)射的情況下完成基于LF信標(biāo)的導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)?？纱嬖趶泥徑＼噮^(qū)域106的無(wú)線充電或信標(biāo)發(fā)出的LF磁場(chǎng)發(fā)射。這些發(fā)射可干擾想要的信標(biāo)信號(hào)，從而造成測(cè)向和定位準(zhǔn)確度的無(wú)法接受的降級(jí)。使用不同于用于無(wú)線能量傳送的信標(biāo)頻率的信標(biāo)頻率和簡(jiǎn)單頻率重復(fù)使用模式(例如，f0> f2、f3，如圖24中所展示)可減少干擾?？稍谘b設(shè)和系統(tǒng)配置時(shí)將信標(biāo)頻率指定給每一 CB天線114。
[0143]不同信標(biāo)頻率之間的分離可與I千赫茲一股小，此取決于如廣播信標(biāo)的ID所需要的調(diào)制帶寬。可將頻率選擇為實(shí)質(zhì)上在信標(biāo)接收器的諧振場(chǎng)傳感器的帶寬內(nèi)(方向和位置發(fā)現(xiàn)程序)。還可能需要與無(wú)線能量傳送頻率的足夠的分離以避免關(guān)于信標(biāo)接收器靈敏度降低的任何問(wèn)題。因此，可能需要實(shí)質(zhì)上在無(wú)線電力鏈路的諧振帶寬外分配信標(biāo)頻率。如果卸載CB天線114(不存在充電車輛)，諧振可變得極尖銳。假定串聯(lián)諧振，由于電力轉(zhuǎn)換可提供高輸出電壓，因此可產(chǎn)生所需的信標(biāo)電流，而不管如諧振外天線存在的高阻抗。
[0144]如圖24中所說(shuō)明，BEV102可具有指向位于停車區(qū)域106C中的CB天線114C的視角。然而，目標(biāo)停車區(qū)域可為106B。BEV車載系統(tǒng)控制單元1922可處理所檢測(cè)到的高于所定義的閾值電平且確定在接收范圍內(nèi)的所有信標(biāo)信號(hào)。可在頻域中使用FFT技術(shù)完成每一個(gè)可檢測(cè)的信標(biāo)的高度選擇性處理和測(cè)向。由于系統(tǒng)的視角和信標(biāo)的范圍受設(shè)計(jì)限制，因此最大兩個(gè)信標(biāo)可提供在所顯示窗內(nèi)的方向角。因此，在一些例子中，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向停車區(qū)域時(shí)，兩個(gè)條(對(duì)應(yīng)于停車區(qū)域106B和106C)將顯現(xiàn)在視覺指示器1930上，可發(fā)生所述情形。在此情況下，駕駛員最初將依賴于視覺停車。當(dāng)移動(dòng)到停車坪時(shí)，“錯(cuò)誤”條(對(duì)應(yīng)于停車區(qū)域106C)將快速地退出所顯示窗，從而使得器具停車明確。
[0145]為避免不必要的能量發(fā)射和浪費(fèi)，在不存在停車車輛的情況下，充電基座104可靜寂，且可由駕駛員在接近停車坪時(shí)啟動(dòng)?？赏ㄟ^(guò)在BEV天線118上產(chǎn)生LF近磁場(chǎng)信號(hào)來(lái)完成信標(biāo)啟動(dòng)。此信號(hào)可由充電基座104來(lái)檢測(cè)，充電基座104還可裝備有接收器。此觸發(fā)信號(hào)可為所有車輛所共同的。因此，在觸發(fā)信號(hào)范圍內(nèi)的每一個(gè)充電基座104將醒來(lái)且開始信標(biāo)發(fā)射。由于鄰近信標(biāo)可使用如上文所描述的不同頻率，因此無(wú)干擾測(cè)向和定位是可能的。
[0146]圖25說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的使接收天線與發(fā)射天線對(duì)準(zhǔn)的方法的流程圖。方法2500可在開始框2502處開始。方法可進(jìn)行到框2504，以用于在位置處感測(cè)沿著X平面、Y平面和Z平面的磁通量強(qiáng)度且產(chǎn)生X信號(hào)、Y信號(hào)和Z信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，如上文所描述的傳感器1700可包含X環(huán)1702、y環(huán)1704和ζ環(huán)1706以用于分別感測(cè)X平面、Y平面和Z平面中的磁通量。方法可進(jìn)行到框2506以用于基于X信號(hào)、Y信號(hào)和Z信號(hào)確定在所述位置處的磁通量的至少兩個(gè)向量分量。舉例來(lái)說(shuō)，基于感測(cè)信號(hào)，X向量、Y向量和/或Z向量指向磁場(chǎng)的源(例如，具有CB天線114的充電基座104)。方法可進(jìn)行到框2508以用于基于所述至少兩個(gè)向量分量確定從車輛基座(例如，BEV基座120)到充電基座104的方向和距離。
[0147]如上文所描述的信息和信號(hào)可使用多種不同技術(shù)中的任一者來(lái)表不。舉例來(lái)說(shuō)，可由電壓、電流、電磁波、磁場(chǎng)或磁粒子、光場(chǎng)或光粒子或其任何組合來(lái)表不在以上描述中始終參考的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、位、符號(hào)及碼片。
[0148]結(jié)合本文中所揭示的實(shí)施例描述的各種說(shuō)明性邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可實(shí)施為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或兩者的組合。為清楚說(shuō)明硬件與軟件的此互換性，上文已大致關(guān)于其功能性而描述了各種說(shuō)明性組件、塊、模塊、電路及步驟。所述功能性是實(shí)施為硬件還是軟件取決于特定應(yīng)用及施加于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束?？舍槍?duì)每一特定應(yīng)用以變化的方式來(lái)實(shí)施所描述的功能性，但所述實(shí)施決策不應(yīng)被解釋為會(huì)導(dǎo)致脫離實(shí)施例的范圍。
[0149]結(jié)合本文所揭示的實(shí)施例所描述的各種說(shuō)明性邏輯塊、模塊及電路可用通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件，或其經(jīng)設(shè)計(jì)以執(zhí)行本文所描述的功能的任何組合來(lái)實(shí)施或執(zhí)行。通用處理器可為微處理器，但在替代例中，處理器可為任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器還可實(shí)施為計(jì)算裝置的組合，例如，DSP與微處理器的組合、多個(gè)微處理器的組合、一個(gè)或一個(gè)以上微處理器與DSP核心的聯(lián)合，或任何其它此配置。
[0150]結(jié)合本文中所揭示的實(shí)施例所描述的方法或算法和函式的步驟可直接體現(xiàn)在硬件中，在由處理器執(zhí)行的軟件模塊中，或在兩者的組合中。軟件模塊可駐留于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、快閃存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、寄存器、硬磁盤、可裝卸磁盤、CD-ROM或此項(xiàng)技術(shù)中已知的任何其它形式的存儲(chǔ)媒體中。將存儲(chǔ)媒體耦合到處理器，使得所述處理器可從存儲(chǔ)媒體讀取信息及將信息寫入到存儲(chǔ)媒體。在替代方案中，存儲(chǔ)媒體可與處理器成一體式。如本文中所使用，磁盤及光盤包括緊密光盤(CD)、激光光盤、光學(xué)光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟磁盤及藍(lán)光光盤，其中磁盤通常磁性地復(fù)制數(shù)據(jù)，而光盤使用激光光學(xué)地復(fù)制數(shù)據(jù)。上文的組合也應(yīng)包含在計(jì)算機(jī)可讀媒體的范圍內(nèi)。處理器及存儲(chǔ)媒體可駐留于ASIC中。ASIC可駐留于用戶終端中。在替代例中，處理器及存儲(chǔ)媒體可作為離散組件駐留于用戶終端中。
[0151]對(duì)上文所描述的實(shí)施例的各種修改將容易顯而易見，且在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本文中所界定的一股原理可適用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明并不既定限于本文中所展示的實(shí)施例，而應(yīng)符合與本文中所揭示的原理及新穎特征一致的最廣范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于接收無(wú)線電力的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 傳感器，其耦合到無(wú)線電力接收天線，所述傳感器包括: 心； 第一線圈，其纏繞所述芯，所述第一線圈位于第一平面中； 第二線圈，其纏繞所述芯，所述第二線圈位于不同于所述第一平面的第二平面中；以及 第三線圈，其纏繞所述芯，所述第三線圈位于不同于所述第一平面和所述第二平面的第三平面中，所述傳感器經(jīng)配置以確定在特定點(diǎn)處的電磁場(chǎng)的至少兩個(gè)向量分量；以及 處理器，其經(jīng)配置以基于所述至少兩個(gè)向量分量，確定所述電磁場(chǎng)的源相對(duì)于所述傳感器的方向以及從所述傳感器到所述電磁場(chǎng)的所述源的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二平面與所述第一平面相交，且其中所述第三平面與所述第一平面和所述第二平面相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述第二平面實(shí)質(zhì)上垂直于所述第一平面，且其中所述第三平面實(shí)質(zhì)上垂直于所述第一平面和所述第二平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括用戶接口，所述用戶接口經(jīng)配置以基于所述方向和所述距離將對(duì)準(zhǔn)信息發(fā)射到用戶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述傳感器與所述無(wú)線電力接收天線并置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述無(wú)線電力接收天線包含無(wú)線電力接收芯和無(wú)線電力接收感應(yīng)線圈，且其中所述傳感器定位于所述無(wú)線電力接收芯的中心位置處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括致動(dòng)器，所述致動(dòng)器經(jīng)配置以基于所述方向和所述距離使所述無(wú)線電力接收天線相對(duì)于所述源移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述致動(dòng)器經(jīng)配置以在相對(duì)于地表面的垂直方向上移動(dòng)所述無(wú)線電力接收天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述電磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)于由發(fā)射器發(fā)射的信標(biāo)信號(hào)，所述設(shè)備進(jìn)一步包括諧振電容器，所述諧振電容器經(jīng)配置以將所述傳感器的諧振頻率調(diào)諧到所述信標(biāo)信號(hào)的頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括連接到所述無(wú)線電力接收天線的心軸，以及經(jīng)配置以控制所述心軸以使所述無(wú)線電力接收天線旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述處理器經(jīng)進(jìn)一步配置以通過(guò)辨別所述所感測(cè)的電磁場(chǎng)分量及將所述所感測(cè)的電磁場(chǎng)分量映射到具有單位幅度的多維信號(hào)向量確定方向和位置中的至少一者。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述電磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)于由發(fā)射器發(fā)射的信標(biāo)信號(hào)，且其中所述信標(biāo)信號(hào)的頻率選自多個(gè)信標(biāo)頻率的重復(fù)使用模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括經(jīng)配置以提供導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)信息的顯示器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，所述設(shè)備進(jìn)一步包括電力轉(zhuǎn)換電路，所述電力轉(zhuǎn)換電路經(jīng)配置以從所述第一線圈、所述第二線圈和所述第三線圈中的至少一者接收電力以為負(fù)載供電。
15.一種用于在位置處經(jīng)由電磁場(chǎng)接收電力的方法，所述方法包括: 感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第一信號(hào)，所述第一信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第一平面； 感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第二信號(hào)，所述第二信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第二平面，所述第二平面不同于所述第一平面； 感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第三信號(hào)，所述第三信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第三平面，所述第三平面不同于所述第一平面和所述第二平面； 基于所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)確定在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的至少兩個(gè)向量分量；以及 基于所述至少兩個(gè)向量分量，確定電磁場(chǎng)的源相對(duì)于傳感器的方向以及從所述傳感器到所述電磁場(chǎng)的源的距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第二平面與所述第一平面相交，且其中所述第三平面與所述第一平面和所述第二平面相交。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其中所述第二平面實(shí)質(zhì)上垂直于所述第一平面，且其中所述第三平面實(shí)質(zhì)上垂直于所述第一平面和所述第二平面。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括基于所述方向和所述距離顯示導(dǎo)引和對(duì)準(zhǔn)信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求15到18中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括基于所述方向和所述位置中的至少一者使無(wú)線電力接收天線相對(duì)于所述源移動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15到19中任一權(quán)利要求所述的方法，其中確定所述方向和所述距離進(jìn)一步包括將所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)映射到具有單位幅度的多維信號(hào)向量。
21.根據(jù)權(quán)利要求15到20中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述電磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)于由發(fā)射器發(fā)射的信標(biāo)信號(hào)，所述方法進(jìn)一步包括從多個(gè)信標(biāo)頻率的重復(fù)使用模式選擇所述信標(biāo)信號(hào)的頻率。
22.根據(jù)權(quán)利要求15到21中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括接收與所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)中的至少一者相關(guān)聯(lián)的電力信號(hào)，以為負(fù)載供電。
23.一種用于在位置處經(jīng)由電磁場(chǎng)接收電力的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 用于感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第一信號(hào)的裝置，所述第一信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第一平面； 用于感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第二信號(hào)的裝置，所述第二信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第二平面，所述第二平面不同于所述第一平面； 用于感測(cè)指示所述電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的第三信號(hào)的裝置，所述第三信號(hào)對(duì)應(yīng)于在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的第三平面，所述第三平面不同于所述第一平面和所述第二平面； 用于基于所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)確定在所述位置處的所述電磁場(chǎng)的至少兩個(gè)向量分量的裝置；以及 用于基于所述至少兩個(gè)向量分量確定電磁場(chǎng)的源相對(duì)于傳感器的方向以及從所述傳感器到所述電磁場(chǎng)的所述源的距離的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中用于感測(cè)第一信號(hào)的所述裝置包括纏繞芯的第一線圈，所述第一線圈位于所述第一平面中，用于感測(cè)第二信號(hào)的所述裝置包括纏繞芯的第二線圈，所述第二線圈位于所述第二平面中，用于感測(cè)所述第三信號(hào)的所述裝置包括纏繞芯的第三線圈，所述第三線圈位于所述第三平面中，用于確定所述至少兩個(gè)向量分量的所述裝置包括傳感器，且用于確定到所述源的所述方向及到所述源的所述距離的所述裝置包括處理器。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的設(shè)備，其中所述第二平面與所述第一平面相交，且其中所述第三平面與所述第一平面和所述第二平面相交。
26.根據(jù)權(quán)利要求23到25中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第二平面實(shí)質(zhì)上垂直于所述第一平面，且其中所述第三平面實(shí)質(zhì)上垂直于所述第一平面和所述第二平面。
27.根據(jù)權(quán)利要求23到26中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括用于接收與所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)中的至少一者相關(guān)聯(lián)的電力信號(hào)以為負(fù)載供電的 裝直。
【文檔編號(hào)】H04B5/00GK103477566SQ201280018448
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月13日
【發(fā)明者】漢斯彼得·威德默, 盧卡斯·西貝爾, 奈杰爾·P·庫(kù)克 申請(qǐng)人:高通股份有限公司