器404的发射线圈414对准。
[0042]图5为根据本发明的例示性实施方案的经由发射器线圈对准的车辆的图。无线电 力传送系统500能够在车辆401停放在发射器404附近时实现车辆401的充电。展示用于车辆 401将停放在发射线圈414上的空间。发射线圈414可位于基础衬垫415内。在一些实施方案 中，发射器404可连接到电力主干502。发射器404可经配置以经由电连接503而提供交流电 (AC)到位于基础衬垫415内的发射线圈414。如上文图4的连接中所描述，车辆401可包含各 自连接到接收器408的电池组536、接收线圈418及天线427。
[0043]在一些实施方案中，接收线圈418可在接收线圈418位于发射线圈414所产生的无 线(例如，磁性或电磁)场中时接收电力。无线场对应于其中发射线圈414所输出的能量可由 接收线圈418俘获的区域。在一些状况下，无线场可对应于发射线圈414的"近场"。
[0044]接收线圈418需要提供至少最小额定电流或功率到接收器404以便对电池组536充 电或为车辆401供电。最小额定电流或功率可包含除了对电池组536充电以外的额外电力负 载需求，例如，车辆401内及由其供电的一或多个电子装置的任何电需求。并非所有车辆均 经设计以与所有充电系统兼容。此类不兼容性可影响无线充电系统的性能。一个解决方案 可包含用若干电动车辆来预测试若干无线充电系统以提供兼容性列表。另一解决方案可进 一步包含相对于用于电动车辆侧充电的标准磁性集合进行预测试。除了针对每一无线充电 系统及电动车辆组合(或标准磁性集合)测试多个对准位置之外，此类解决方案可不提供全 面、精确的兼容性评估。
[0045]为了稳固及可靠的操作，在车辆401车上的接收器404可确定发射线圈414与接收 线圈418之间的兼容性。如果发射线圈414及接收线圈418能够在一起工作以提供至少最小 额定电力输出用于车辆401进行给定对准，则发射线圈414及接收线圈418可经确定为兼容 的。此类兼容性确定可不管发射线圈414与接收线圈418之间的对准来进行。此类兼容性确 定可进一步进行而不管发射线圈414及接收线圈418是否属于同一无线电力传送系统。进一 步在下文关于图6及7描述兼容性检测。
[0046]图6为根据本发明的例示性实施方案的具有对准及兼容性检测的无线电力传送系 统600的功能框图。系统600包含发射器604及接收器608。发射器604可包含电连接到发射电 路606的通信电路629。发射电路606可包含振荡器622、驱动器电路624以及滤波器及匹配电 路626。振荡器622可经配置以产生所要频率的信号，所要频率可响应于频率控制信号623而 调整。振荡器622可将振荡器信号提供到驱动器电路624。驱动器电路624可经配置以基于输 入电压信号(Vd)625而在(例如)发射线圈614的谐振频率下驱动发射线圈614。在一个非限 制性实例中，驱动器电路624可为经配置以从振荡器622接收方波及输出正弦波的开关放大 器。
[0047] 滤波器及匹配电路626可滤出谐波或其它不必要的频率，且将发射器604的阻抗匹 配到发射线圈614。由于驱动发射线圈614,发射线圈614可产生无线场605以在(例如)足够 用于对电动车辆的电池组636充电的电平下无线地输出电力。除非另有说明，否则发射电路 606内的每一组件可具有实质上与发射电路206内的相应组件相同的功能性，如先前关于图 2所描述。
[0048] 发射器604可进一步包含电连接到通信电路629的控制器电路628。通信电路629可 经配置以经由通信链路619与接收器604内的通信电路639通信。发射器603可进一步包含耦 合到发射电路606及耦合到控制器电路628的传感器电路625。传感器电路625可经配置以测 量由发射电路606输出到发射线圈614的电流，且可将所述信息传达到控制器电路628。
[0049] 接收器608可包含接收线圈618及接收电路610。接收电路610可包含切换电路630、 匹配电路632及整流器电路634。接收线圈618可电连接到切换电路630。切换电路可选择性 地将接收线圈618连接到匹配电路632或将接收线圈618的短路端子连接在一起。匹配电路 632可电连接到整流器电路634。整流器电路634可将DC电流提供到电池组636。除非另有说 明，否则接收电路610内的每一组件可具有实质上与接收电路210内的相应组件相同的功能 性，如先前关于图2所描述。
[0050] 接收器608可进一步包含传感器电路635,其经配置以感应接收线圈618的短路电 流或开路电压及/或来自整流器电路634的DC电流输出。控制器电路638可电连接到传感器 电路635及从传感器电路635接收传感器数据。用户接口 650也可电连接到控制器电路638， 及经配置以将关于接收线圈618与发射线圈614之间的耦合、对准或兼容性程度的反馈提供 到车辆的驱动器。通信电路639可连接到控制器电路638。通信电路639可经配置以经由通信 链路619而与发射器604内的通信电路629通信。
[0051] 为从发射器604将电力提供到接收器608,可经由无线场(例如，磁场或电磁场)605 而从发射线圈614将能量发射到接收线圈618。发射线圈614及发射电路606形成具有特定谐 振频率的谐振电路。接收线圈618及接收电路610形成具有特定谐振频率的另一谐振电路。 因为电磁损耗在具有相同谐振频率的两耦合谐振系统之间最小化，所以需要与接收线圈 618相关联的谐振频率将与发射线圈614所关联的谐振频率实质上相同。因此，进一步需要 用于发射线圈614及接收线圈618中的一或两者的调谐拓扑不受电感或负载改变显著影响。 [0052]在一个实施方案中，根据以下方程式，发射电路606提供AC电流h(例如，有时称为 一次电流)到发射线圈614:
[0053] Il = Ilmax/P
[0054] 其中Ilmax为发射电路606可提供到发射线圈614的最大AC电流。
[0055] 需要电流I!为最大电流Ilmax的分数或百分比，例如Ilmax的10%、15%、20%、25% 等。因此，比率β对应于所述百分比或分数的倒数。进一步需要发射电路606能够将电流^是 供作为实质上恒定电流。发射线圈614基于电流Ιι而产生无线场605。当实质上与发射线圈 614对准时，接收线圈618可实质上位于无线场605内。因此，接收线圈618可磁性或电磁地親 合到发射线圈614。无线场605诱发接收线圈618中的AC电流1 2,例如，有时称为二次电流。
[0056]在充电模式中，整流器电路643将AC电流12转换为直流(DC)充电电流Id。。根据以下 方程式，DC充电电流Id。与电流Ιι成比例：
[0057] Idc= 1 · lkd(Li/L2)Ii = 1 · IK12I1
[0058] 其中Id。以安培来测量，1.1为等于Ji/(2,2)的大致整流比例因数，k12为发射线圈 614与接收线圈614之间的耦合因数，LlSL 2分别为发射线圈614及接收线圈618的电感，^表 示为以安培计的AC电流的均方根(RMS)，且K12为正规化为发射线圈614电感与接收线圈618 电感的比的"卡帕(kappa)"或親合因数ki2。
[0059]因此，接收线圈618可产生的最大DC充电电流Id_x与提供到发射线圈614的最大电 流Ilmax成比例。根据以下方程式，此对于发射线圈614与接收线圈618之间的任何给定对准 为成立的：
[0060] Idcmax=l.lKl2llmax
[0061] 此外，K12可取决于发射线圈614与接收线圈618之间的对准而变化。因为K12表示发 射线圈614与接收线圈618之间的正规化耦合因数，所以根据以下方程式，Κ 12可表示为流经 接收线圈618的短路电流12sc与流经发射线圈614的电流I!的比：
[0062] Ki2 = l2sc/Ii
[0063] 根据以下方程式，K12也可表示为接收线圈618上的开路电压V。。与发射线圈614上 的电压Vi的比：
[0064] Ki2 = V〇c/Vi
[0065] 为测量电流I2sc，切换电路630经由传感器电路635而使接收线圈618的端子短路， 如在下文图7中更详细地进一步描述。在另一实施方案中，可使用在接收器电路610提供电 力到电池组636时的充电电流Id。来推断或确定短路电流I 2s。。举例来说，可根据以下方程式 来推断或确定充电电流Id。与短路电流I2s。将为多少之间的关系：
[0066] l2sc = Idc/l. 1
[0067] 在另一实施方案中，可通过测量跨越接收线圈618的端子的开路电压V。。来推断或 确定短路电流I2s。的值。举例来说，可根据以下方程式来推断或确定开路电压V。。与短路电流 12s。之间的关系：
[0068] l2sc = V〇c/ ω L2
[0069] 其中ω为以弧度每秒为单位的AC频率，且L2为接收线圈618的电感。为测量电压 V。。，切换电路630可使接收线圈618的跨越传感器电路635的端子开路，如在下文图7中更详 细地进一步描述。
[0070] 参看图6,发射电路606可将电流Ιι设置为最大电流Iimax的比率β。发射电路606可将 电流Ιι提供到发射线圈614。当需要电流h的动态测量时，传感器电路625可测量施加到发射 线圈614的电流h，使得接收器608可接收电流h的值的指示。传感器电路625可将测量值传 达到控制器电路628。在其中可测量跨越接收线圈618的开路电压V。。的实施方案中，传感器 电路625可测量跨越发射线圈614的端子的电压Vi。传感器电路625可将测量值传达到控制 器电路628。类似于^与〗^^之间的关系，电流I lmax所诱发的跨越发射线圈614的最大电压 Vlmax与电流Ιι所诱发的电压Vi的比也为β。
[0071] 在一个实施方案中，接收器608可从发射器604请求比率β。通信电路629可将比率β 传达到接收器608内的通信电路639。通信电路629可进一步将电流I!的值及电压值中的 至少一者传达到通信电路629。通信电路639可将接收的比率β以及h的值及W的值中的至少 一者传达到控制器电路638。以此方式，接收器608可基于发射器604所提供的信息而在存储 器单元(未图示）中存储比率β以及电流I:及电压Vi中的至少一者的值。在β经标准化的替代 实施方案中，控制器电路638可已经将β保存到存储器单元。在此状况下，通信电路629可仅 传达电流h的值及电压W的值中的至少一者且不传达邱勺标准化值到通信电路639。
[0072] 一旦将电流1:施加到发射线圈614,发射线圈即形成无线场605。无线场605可诱发 接收线圈618中的短路电流12s。，此是因为接收线圈618的端子短路连接在一起。传感器电路 635可测量电流I2sc的值。传感器电路626接着可将电流I2sc的值传达到控制器电路638。 [0073]在其中测量开路电压V。。的实施方案中，切换电路630可使接收线圈618的端子开 路，且传感器电路635可测量电压V。。的值。传感器电路635接着可将电压V。。的值传达到控制 器电路638。
[0074]控制器电路638可接着根据先前所描述的方程式= 而使用所测量电流 I2sc及电流II·的接收值来确定正规化耦合因数K12。在测量开路电压V。。的实施方案中，控制器 电路638可根据先前所描述的方程式Κ12 = ν%/ν^使用测量电压V。。及接收的电压Vi来确定 正规化耦合因数K12。控制器电路638可根据先前所描述的方程式= (其可重排为 Ιι^χ = βΙι)而利用比率β及电流Ιι的接收的值来确定Iimax。控制器电路638可接着根据先前 所描述的方程式Id_x= 1. lK12Ilmax而使用K12及Ilmax的确定值来确定接收器608的最大DC充 电电流。
[0075] 可能需要确定发射器604是否能够提供至少所需阈值充电电流Ithresh到处于特定 对准的电池组。电流Ithresh可为与特定电池组或车辆系统相关的预定或已知电流。为进行此 类确定，控制器电路638可根据以下不等式来比较短路电流I 2s。与除以1.1倍的比率邱勺所需 阈值充电电流I thresh :
[0076] l2sc> I thresh/1 . 1β
[0077] 如果I2sc大于电流IthresVl.ie，则控制器电路638确定发射器604可能够使用电流 对准而提供至少所需阈值充电电流到电池组636。控制器电路638可引导通信电路639经由 通信链路619发射起始充电的指示到通信电路629。控制器电路638可进一步经由（例如）用 户接口 650提供在电流对准中适当（例如，兼容)充电为可能的指示到车辆401的驱动器及/ 或到一或多个其它系统。控制器电路638接着可引导切换电路630从接收线圈618移除短路。 切换电路630可将接收线圈618连接到匹配电路632。接收线圈618现可提供电力到电池组 636且充电可开始。
[0078] 如果I2sc小于电流Ithrestvl. 1β，则控制器电路638确定发射器604可不能够在现有 对准情况下提供至少所需阈值充电电流到电池组636。控制器电路638可引导通信电路639 经由通信链路619发射不起始充电的指示到通信电路629。控制器电路638可进一步经由（例 如）用户接口 650提供在电流对准中适当（例如，兼容)充电不可能的指示到车辆401的驱动 器及/或到一或多个其它系统。在此类情况下，接收线圈618将不提供电力到电池组636且充 电将不开始。以此方式，发射器604可接收系统600在用于提供额定能力的可接受对准或操 作区（未图示)之外的指示。控制器电路638可将操作区确定为发射线圈614上方、周围或附 近的几何区域。在操作区内，当发射线圈614由