具有减小厚度的车辆充电垫的制作方法_4

文档序号:8947558阅读:来源:国知局
的电动车辆感应线圈模块的设计,除了在电动车辆感应线圈模块542d处不存在导电屏蔽之外。导电屏蔽件532d与电池单元主体待在一起。当电动车辆感应线圈模块542d未处于经部署状态中时,保护层534d (例如,塑料层)提供于导电屏蔽件532d与电动车辆感应线圈模块542d之间。电动车辆感应线圈模块542d与电池单元主体的物理分离可对感应线圈的性能具有积极影响。
[0079]如上文所论述,经部署的电动车辆感应线圈模块542d可仅含有线圈536d(例如,利兹线)及铁氧体材料538d。可提供铁氧体背衬以增强耦合且防止车辆的底部中或导电屏蔽罩532d中的过度涡电流损耗。此外,电动车辆感应线圈模块542d可包含用以对转换电子器件及传感器电子器件供电的柔性电线连接。此电线束可集成到机械齿轮中以用于部署电动车辆感应线圈模块542d。
[0080]参看图1,上文所描述的充电系统可用于多种位置中以用于对电动车辆112充电或将电力传递回到电网。举例来说,可在停车场环境中发生电力的传递。应注意,“停车区域”在本文中还可被称作“停车空间”。为了提高车辆无线电力传递系统100的效率,电动车辆112可沿着X方向及Y方向对准以使电动车辆112内的电动车辆感应线圈116能够与相关联的停车区域内的底座无线充电系统102a充分地对准。
[0081]此外,所揭示的实施例适用于具有一或多个停车空间或停车区域的停车场,其中停车场内的至少一个停车空间可包括底座无线充电系统102a。导引系统(未图示)可用于辅助车辆操作者将电动车辆112定位在停车区域中,以将电动车辆112内的电动车辆感应线圈116与底座无线充电系统102a对准。导引系统可包含用于辅助电动车辆操作者定位电动车辆112以使电动车辆112内的感应线圈116能够与充电站(例如,底座无线充电系统102a)内的充电感应线圈充分地对准的基于电子的方法(例如,无线电定位、测向原理,及/或光学感测方法、准光学感测方法及/或超声波感测方法)或基于机械的方法(例如,车辆车轮导引、跟踪或停止),或其任何组合。
[0082]如上文所论述,电动车辆充电系统114可放置于电动车辆112的底侧上以用于从底座无线充电系统102a发射电力及接收电力。举例来说,电动车辆感应线圈116可集成到优选接近中心位置的车辆底部中,从而提供在EM暴露方面的最大安全距离且准许电动车辆的正向及反向停放。
[0083]在电动车辆IPT系统300中,在纵向(S卩,相对于车辆112向前/向后)方向及在横向(即,边到边)方向上的容限是合意的。在不同情形中,具有对纵向或横向方向上的未对准的更大程度的容限可为有益的。因此,电动车辆IPT系统300在容限中具有灵活性以适合特定情形的要求是合意的。
[0084]根据一实施例,IPT系统可包含通常定位在地面上的基础线圈布置,所述基础线圈布置包含定位在由高磁导率材料(例如铁氧体)形成的芯上方的两个单独的共面线圈。此夕卜,可存在在磁芯下方充当屏蔽罩及额外通量整形器的导电背板。在此布置中,不存在通过穿过线圈的芯的笔直路径。由此,如果特别使用相反意义上的电流进行驱动,那么被称作‘双D’布置的此线圈布置产生两个相异的磁极区域,及它们之间呈线圈上方的“通量管”的形式的磁通量弧线,高通量集中度区域被称为IPT系统的功能空间。与被称为‘圆形’垫的平面单一线圈结构所产生的磁矩(其是大体上垂直的)相反,由此结构产生的磁矩是实质上水平的。
[0085]根据本文中描述的各种实施例,三个或更多个线圈或环也可用于接收器(拾取)装置或底座装置的线圈布置中。接收器装置在本文中也被称作车辆垫。所述三个或更多个线圈或环的头两个线圈或环可为单一线圈结构的单独共面环,从而与底座线圈布置中一样形成‘双D’。在能量传递期间,此‘双D’与发射器(底座)装置中的‘双D’对准。在本文中被称作‘正交’线圈的第三线圈在磁导性芯的相同侧上定位在‘双D’上方。除了通过‘双D’提取的水平分量之外,‘正交’线圈还允许从由接收器装置拦截的磁场的垂直分量提取电力。对于电磁线圈结构,‘双D’在垂直于它们的磁矩的方向上具有对发射器与接收器装置之间的未对准的容限,但在平行于它们的磁矩的方向上具有对未对准的较小容限。由车辆垫中的‘双D’(DD)及‘正交’ (Q)建构的三线圈布置可提供IPT系统在平行方向上的容限,因此增加系统对任何方向上的未对准的总容限。然而,在其它实施例中,线圈布置可仅包含单一线圈结构,如下文更详细地论述。因此,DD线圈可提供用于从由接收装置(例如充电垫)拦截的磁场的水平分量提取电力的装置,且正交线圈可提供用于从由接收装置拦截的磁场的垂直分量提取电力的装置。
[0086]本文中描述的实施例的一个方面针对于提高在执行电动车辆的充电时实现低发射水平(例如,低于ICNIRP’ 98参考水平或射频干扰水平,例如,低于由欧洲标准EN 300330或FCC部分15界定的限制的EMF暴露水平)的能力的线圈结构。例如,某些实施例可实现低发射水平,甚至在车辆底部是金属的及/或包含金属屏蔽罩的情况下及/或在地面结构包含良好导电材料(例如钢筋混凝土地面中的铁条)的情况下也如此。
[0087]车辆垫上方及基础垫下方的水平平面导电结构一般可不实质上抑制在人可位于正常使用情况中的某一位置处的磁场。相比而言,如果与在不存在此导电结构的情况下操作的系统相比,它们可充当增加这些位置处的磁通量密度的磁通量通道。
[0088]与‘圆形’单一线圈垫相反,可环绕所述垫的磁性结构或其它导电表面(例如车辆钢底部或任何其它额外底部屏蔽或导电接地结构)的导电背板及其任何扩展可无助于抑制关键位置处的发射水平(除了车辆内部(乘客室)中之外)。此可与磁场边界条件相关。垂直于良好导电表面的磁场组件大体上不存在。它们被诱发的涡电流抵消(楞次定律)。
[0089]图6A是车辆垫罩及DD线圈结构的分解视图。车辆垫罩610的形状是大体上矩形且实质上平面的。在所说明的实施方案中,车辆垫罩610的尺寸在本文中被称作“纵向”的方向或前到后方向上最大,在本文中被称作“横向”或边到边方向的方向上略小,且在本文中被称作“横向”的方向或上到下的方向上小得多。图6A中所描绘且关于图6A及相关联的图所使用的纵向、侧向及横向轴及/或方向用于描述充电垫及其组件。这些术语的使用不希望暗示充电垫相对于车辆或充电垫所附接的其它装置的任何特定安装布置。虽然在一些实施方案中充电垫可安装在车辆上以使得充电垫的纵向轴线从车辆的前面延伸到后面,但还可使用其它安装布置。
[0090]大体上矩形凹陷形成于车辆垫罩610的一侧中且由围绕车辆垫罩的周边延伸的唇缘618包围。多个同心凹槽612形成于所述凹陷的底座中的圆角矩形凹陷613中且形状和尺寸经设定以接纳DD线圈结构620的线圈。所说明的实施方案中的凹槽612包含形状和尺寸经设定而以所要的形状维持DD线圈结构620的同心圆角矩形的两个邻近群组的区段。
[0091]凹槽612的部分连同连接同心圆角矩形的所述两个群组及纵向延伸的凹槽619的过渡凹槽617 —起穿过凹陷的中心中的凸起矩形结构615,所述纵向延伸的凹槽大体上垂直于凹槽612及过渡凹槽617中的若干凹槽。虽然凸起区段615在本文中被描绘及描述为大体上矩形,但也可使用其它形状及/或尺寸。车辆垫罩610还包含延伸穿过车辆垫罩610的较短侧壁的至少一个孔口 614。四个支脚616从车辆垫罩610的其中形成凹槽612的表面向外扩展,两个支脚616在凹槽612的两个环中的每一者内部。
[0092]DD线圈结构620由单一电线形成,所述单一电线经定形以形成第一多匝环或线圈622及与第一线圈622共面的第二多匝环或线圈624。在一些实施方案中,所述电线是单线利兹线。在所说明的实施方案中,第一线圈622定位在电线的末端626的近端,且第一线圈622从内向外地围绕第一极602缠绕,而第二线圈624定位在电线末端626的远端,且第二线圈624从外向内地围绕第二极604缠绕。因为第一线圈622在与第二线圈626相反的方向上缠绕,所以可在相反的意义上驱动两个线圈,如上文所论述,为了在它们之间产生两个相异的磁极区域及磁通量线,且来自第一线圈622及第二线圈624的通量将在相反方向上
[0093]图6B是图6A的组装后的车辆垫罩及DD线圈的透视图。形成DD线圈结构620的电线的末端626定位在所述第一和第二线圈622、624的与车辆垫罩610中的凹槽612相对的侧上,且穿过车辆垫罩610中的孔口 614。形成DD线圈结构620的电线的一端626穿过形成于罩610的凸起矩形区段615中的纵向延伸的凹槽619 (参看图6A),其中所述端626连接到线圈624的内部环。连接到线圈624的内部环的末端626在形成DD线圈结构620的电线的过渡区段623的一部分上方或下方通过,所述部分穿过罩610的凸起矩形区段615中的过渡凹槽617 (参看图6A)且将线圈622的外环连接到线圈624的外环。
[0094]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。正交支撑板630包含尺寸经设定以接纳盖板610的凸起矩形区段615的中央孔口 632。正交支撑板630还包含从中央孔口 632向外定位且尺寸经设定以接纳盖板610的支脚616的四个孔口 634。正交支撑板630支撑由围绕延伸穿过正交支撑板630的中央孔口 632的极606环绕的两个平行电线形成的正交线圈640。正交线圈640将与沿着极606流动的垂直磁通量相互作用。
[0095]正交线圈640包含第一末端642a及第二末端642b,在所述第一末端中,平行电线从正交线圈640的外缘延伸,在所述第二末端中,平行电线从正交线圈640的内边缘延伸且通过正交线圈640的与正交支撑板630相对的侧上的正交线圈640的环。正交支撑板630还包含凹槽片段636,所述凹槽片段定位在正交线圈640的环的一区段的两侧上且界定通过正交线圈640的环的四个电线路径。正交线圈640的第二末端642b中的电线安放在由凹槽片段636界定的四个电线路径中的两者中。
[0096]图7B是图7A的组装后的组件的透视图。具体来说,可以看出,车辆垫罩610的支脚616已经穿过对应的孔口 634插入正交支撑板630中,使得DD线圈结构620定位在车辆垫罩610与正交支撑板630之间。DD线圈结构620的末端626已经穿过正交支撑板630中的中央孔口 632且安放在通过正交线圈640的环的两侧上的凹槽片段636形成的另外两个电线路径内。DD线圈结构620的电线末端626及正交线圈640的第二末端642b因此安放在由凹槽片段636界定的三个电线路径中的一者中且大体上彼此平行地在正交线圈640的环上延伸。在正交线圈640的环的外部,正交线圈640的第一末端642a平行于DD线圈结构620的电线末端626及正交线圈640的第二末端640b且穿过车辆垫罩610中的孔口 614而延伸。
[0097]图7C是图7B的组装后的组件的俯视平面图。DD线圈结构620的第一线圈622及第二线圈624之间的过渡区段623可通过正交支撑板630中的孔口 632看到。还可看到,DD线圈结构包含从第一线圈622延伸且向上穿过正交支撑板630中的孔口 632的第一斜坡区段621,及从第二线圈625 (其也向上穿过正交支撑板630中的孔口 632)延伸的第二斜坡区段625。所述斜坡区段与安放
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