具有减小厚度的车辆充电垫的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及无线电力传递，且更具体来说，涉及与到远程系统(例如，包含电池的车辆)的无线电力传递相关的装置、系统及方法，且尤其涉及具有减小厚度的充电垫，例如车辆充电垫。
【背景技术】
[0002]已引进例如车辆的远程系统，其包含从自例如电池的能量存储装置接收的电得到的移动电力。举例来说，混合电动车辆包含使用来自车辆制动的电力的机载充电器及对车辆充电的传统马达。仅为电动的车辆通常从其它源接收电以用于对电池充电。电池型电动车辆(电动车辆)常常被提议经由某一类型的有线交流电(AC)(例如，家用或商用AC电力)来充电。有线充电连接需要电缆或物理连接到电力供应器的其它类似连接器。电缆及类似连接器可有时不方便或麻烦且具有其它缺点。能够在自由空间中传递电力(例如，经由无线场)以用以对电动车辆充电的无线充电系统可克服有线充电解决方案的一些不足。由此，有效且安全地传递电力以给电动车辆充电的无线充电系统和方法。
【发明内容】
[0003]在所附权利要求书的范围内的系统、方法及装置的各种实施方案各自具有若干方面，所述方面中无单一一个方面单独地负责本文中所描述的合乎需要的属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文中描述一些重要特征。
[0004]本说明书中所描述的目标物的一或多个实施方案的细节在附图及以下描述中予以阐述。其它特征、方面及优点将从所述描述、所述图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。
[0005]本发明的一个方面提供一种充电垫，其包含:第一线圈结构，所述第一线圈结构包含在第一方向上缠绕的第一线圈区段，及与所述第一线圈区段共面且在与所述第一方向相反的第二方向上缠绕的第二线圈区段；第二线圈结构；及铁氧体块结构，所述铁氧体块结构包含通过纵向延伸的狭槽分离的两个铁氧体块区段，及从所述第一线圈结构延伸的至少一根电线及从所述第二线圈结构延伸的至少一个芯线，其延伸穿过所述铁氧体块结构中的所述纵向延伸的狭槽的一部分。
[0006]所述第一线圈区段可围绕第一极缠绕且所述第二线圈区段可围绕第二极缠绕，且所述纵向延伸的狭槽可大体上平行于在所述第一和第二极之间延伸的几何线。来自所述第一和第二极的通量可在相反方向上。
[0007]所述第二线圈结构可围绕第一极缠绕，且所述纵向延伸的狭槽可大体上与所述第一极相交。所述第二线圈结构可与垂直磁通量相互作用。
[0008]所述铁氧体块结构中的所述纵向延伸的狭槽可通过所述第一线圈结构的所述第一和第二线圈区段的中心，且可通过所述第二线圈结构的所述中心。
[0009]所述铁氧体块结构可定位在所述第二线圈结构的与所述第一线圈结构的相对侧上。所述铁氧体块结构可为包含多个铁氧体瓦片的模块化铁氧体块组合件。所述铁氧体瓦片的隅角中的每一者可包含至少轻微斜面。所述铁氧体瓦片可包含多个大体上矩形铁氧体瓦片，且多个铁氧体瓦片具有至少一个斜切隅角，其中所述多个铁氧体瓦片中的四者经定位以使得所述斜切隅角彼此邻近定位以形成延伸穿过所述铁氧体块组合件的孔口。
[0010]所述垫还可包含支撑所述铁氧体块结构的底板及支撑所述第一线圈结构的垫罩，其中所述底板紧固到所述垫罩，其中所述第一线圈结构、所述第二线圈结构及所述铁氧体块结构安置在其间。
[0011 ] 所述第一线圈结构可包含从所述第一线圈区段延伸的第一电线及从所述第二线圈区段延伸的第二电线，且所述第二线圈结构可包含从所述第二线圈结构的内部延伸的第三电线及从所述第二线圈结构的外部延伸的第四电线，其中至少所述第一、第二和第三电线延伸穿过所述铁氧体块结构中的所述纵向延伸的狭槽的一部分。所述第一和第二电线可穿过所述第二线圈结构的中心且在所述第二线圈结构的与所述第一线圈结构的所述第一和第二线圈部分的相对侧上通过所述第二线圈结构。
[0012]所述垫可另外包含支撑所述第二线圈结构的支撑板。所述支撑板可另外包含定位在所述第二线圈结构的所述内部上的第一多个凹槽片段，及定位在所述第二线圈结构的所述外部上且与所述第一多个凹槽片段协作以界定延伸经过所述第二线圈结构的至少三个电线路径的第二多个凹槽片段，其中所述第一、第二和第三电线保持在所述至少三个电线路径内。
[0013]本发明的一个方面提供一种用于充电垫中的铁氧体块结构，所述结构包含底板、由所述底板支撑的第一铁氧体块区段，及由所述底板支撑且通过纵向延伸的狭槽与所述第一铁氧体块区段分开的第二铁氧体块区段。
[0014]第一铁氧体块区段的维度可等于第二铁氧体块区段的维度。根据技术方案18所述的结构，其中所述纵向延伸的狭槽可与底板的纵向延伸的中心线对准。根据技术方案18所述的结构，其中所述第一和第二铁氧体块区段可通过粘合剂固定到所述底板。
[0015]所述铁氧体块结构可为包含多个铁氧体瓦片的模块化铁氧体块组合件。所述铁氧体瓦片的隅角中的每一者可包含至少轻微斜面。所述铁氧体瓦片可包含多个大体上矩形铁氧体瓦片，且多个铁氧体瓦片具有至少一个斜切隅角，其中所述多个铁氧体瓦片中的四者经定位以使得所述斜切隅角彼此邻近定位以形成延伸穿过所述铁氧体块组合件的孔口。
[0016]本发明的一个方面提供一种充电垫，其包含用于从由所述充电垫拦截的磁场的水平分量提取电力的第一装置；用于从由所述充电垫拦截的所述磁场的垂直分量提取电力的第二装置；用于促进所述第一和第二电力提取装置与无线充电系统之间的耦合的装置；及用于准许从所述第一电力提取装置延伸的至少一根电线及从所述第二电力提取装置延伸的至少一根电线在所述耦合促进装置的区段之间通过的装置。
[0017]所述第一电力提取装置可包含第一线圈结构，其包含在第一方向上缠绕的第一线圈区段及与所述第一线圈区段共面且在与所述第一方向相反的第二方向上缠绕的第二线圈区段，其中所述第一线圈区段围绕第一极缠绕且所述第二线圈区段围绕第二极缠绕，且其中所述用于准许在所述耦合促进装置的区段之间通过的装置大体上平行于在所述第一和第二极之间延伸的几何线而延伸。来自所述第一和第二极的通量可在相反方向上。
[0018]所述第二电力提取装置可包含围绕第一极缠绕的第二线圈结构，且其中所述用于准许在所述耦合促进装置的区段之间通过的装置大体上与所述第一极相交。所述第二线圈结构可与垂直磁通量相互作用。
[0019]所述第一电力提取装置可包含第一线圈结构，其包含在第一方向上缠绕的第一线圈区段及与所述第一线圈区段共面且在与所述第一方向相反的第二方向上缠绕的第二线圈区段，所述耦合促进装置可包含铁氧体块结构，所述铁氧体块结构包含两个铁氧体块区段，所述用于准许在所述耦合促进装置的区段之间通过的装置可包含在所述两个铁氧体块区段之间纵向延伸的狭槽，且所述铁氧体块结构中的所述纵向延伸的狭槽可通过所述第一线圈结构的所述第一和第二线圈区段的中心，且可通过所述第二线圈结构的中心。
【附图说明】
[0020]图1为根据本发明的示范性实施例的用于给电动车辆充电的示范性无线电力传送系统的图。
[0021]图2为图1的无线电力传递系统的示范性核心组件的示意图。
[0022]图3为展示图1的无线电力传递系统的示范性核心及辅助组件的另一功能框图。
[0023]图4为展示根据本发明的示范性实施例的安置于电动车辆中的可更换无接触电池的功能框图。
[0024]图5A、5B、5C及为根据本发明的示范性实施例的用于感应线圈及铁氧体材料相对于电池的放置的示范性配置的图。
[0025]图6A是车辆垫罩及DD线圈结构的分解视图。
[0026]图6B是图6A的组装后的车辆垫罩及DD线圈的透视图。
[0027]图7A是相对于图6B的车辆垫罩及DD线圈而展示的正交线圈及支撑板的分解视图。
[0028]图7B是图7A的组装后的组件的透视图。
[0029]图7C是图7B的组装后的组件的俯视平面图。
[0030]图8是用于在其上支撑的车辆充电垫及模块化铁氧体块组合件的底板的部分分解透视图。
[0031]图9A是组装后的车辆充电垫的横截面。
[0032]图9B是图9A的区段B的细节视图。
[0033]图9C是图9A的区段C的细节视图。
[0034]图10是图8的底板及模块化铁氧体块组合件的部分分解透视图，其示意性地描绘由DD线圈结构产生的通量。
[0035]图11是图8的底板及模块化铁氧体块组合件的部分分解透视图，其示意性地描绘由正交线圈产生的通量。
[0036]图12A是包含包括两个多匝环的单一线圈结构的另一车辆垫的部分分解透视图。
[0037]图12B是包括单一多匝环的单一线圈结构的车辆垫的部分分解透视图。
[0038]图式中所说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为清楚起见，可任意扩大或缩小各种特征的尺寸。另外，一些图式可能未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后，相似参考数字可用以贯穿本说明书及各图表示相似特征。
【具体实施方式】
[0039]下文结合附图而阐述的详细描述意欲作为示范性实施例的描述，而并不意欲表示其中可实践本发明的仅有实施例。遍及此描述所使用的术语“示范性”是指“充当实例、例子或说明”，且未必应被解释为比其它示范性实施例优选或有利。为了提供对本发明的示范性实施例的透彻理解，详细描述包含特定细节。在一些例子中，以框图形式展示一些装置。
[0040]无线地传递电力可指将与电场、磁场、电磁场或其它者相关联的任何形式的能量从发射器传递到接收器，而不使用物理电导体(例如，可通过自由空间来传递电力)。输出到无线场(例如，磁场)中的电力可由“接收线圈”接收、俘获或耦合以实现电力传递。
[0041 ] 电动车辆在本文中用以描述远程系统，远程系统的实例为包括从可充电能量存储装置(例如，一或多个可再充电电化学电池或其它类型的电池)得到的电力作为其运动能力的部分的车辆。作为非限制性实例，一些电动车辆可为除了电动马达以外还包含用于直接运动或用于对车辆的电池充电的传统内燃机的混合电动车辆。其它电动车辆可从电力汲取所有运动能力。电动车辆不限于汽车，且可包含摩托车、手推车、小型摩托车，及其类似者。举例来说而非限制，本文描述呈电动车辆(EV)形式的远程系统。此外，还预期可使用可充电能量存储装置而至少部分地供电的其它远程系统(例如，例如个人计算装置等电子装置及其类似者)。
[0042]图1为根据本发明的一示范性实施例的用于对电动车辆112充电的示范性无线电力传递系统100的图。当电动车辆112停车于底座无线充电系统102a附近时，无线电力传递系统100实现电动车辆112的充电。说明了在停车区中用于待停车于对应的底座无线充电系统102a及102b上方的两个电动车辆的空间。在一些实施例中，区域分配中心130可连接到电力主干132且经配置以经由电力链路110将交流(AC)或直流(DC)供电提供到底座无线充电系统102a。底座无线充电系统102a还包含用于无线地传递或接收电力的基本系统感应线圈104a及天线136。电动车辆112可包含电池单元118、电动车辆感应线圈116、电动车辆无线充电系统114，及天线140。电动车辆感应线圈116可(例如)经由由底座系统感应线圈1