器式充电接口100的截面视图。充电接口 100包括两个磁芯102，104。磁芯102，104优选为〃壶芯〃型结构，但其它磁芯结构也是适合的。磁芯102包括设置在其中的充电线圈106，而磁芯104包括设置在其中的充电线圈110。图2示出了沿线2-2的磁芯102或磁芯104以及相应的充电线圈106、110的前视图。如图2中可看到的那样，充电线圈106、110包围一部分磁芯102，104，且也由一部分磁芯102，104所包绕。
[0021]如图1中所示，磁芯102和磁芯104(连同其相应的充电线圈106、110)为完全分开的结构，各自保持在不同的装置中。举例而言，磁芯102优选为保持在充电组件壳体116中，该充电组件壳体116附接到电枢108上，而电枢108能够在多个维度上操纵，如将在下文更为详细的描述。另一方面，磁芯104优选为保持在车辆上或车辆内，且由薄的非导电阻隔物112保护。在本发明的示例性实施例中，磁芯104设置在车辆前保险杠(或缓冲器，bumper)区域中，在该处，其可由阻隔物112保护，该阻隔物112由任何适合的非导电材料(例如，塑料)形成。然而，本发明的实施例不限于此种构造。
[0022]尽管图1中未示出，但如图4中在下文所述，充电线圈106和充电线圈110两者分别联接到至少一个电源上。例如，充电线圈106可联接到公用电网和/或电池上，而充电线圈110可联接到车辆储能系统上。当通电时，充电线圈106用作变压器的初级绕组，而充电线圈110用作变压器的次级绕组。当使充电线圈106、110彼此紧密邻近以便充电线圈106、110大致对准且仅由空气间隙114分开时，产生相对高效的电力变压器，从而在充电线圈106、110之间实现无接触器的感应能量传递。空气间隙114优选为很小(S卩，0.1英寸或更小)，以便最大限度地减小电力变压器的漏电感。然而，磁芯102还有可能直接地接触非导电的阻隔物112，从而消除空气间隙114，同时仍保持磁芯102与磁芯104之间的磁隙。
[0023]参看图3，示出了根据本发明实施例的定位装置300。定位装置300为充电站点的一部分，且被构造成用以沿x、y和z维度操纵充电组件壳体116，以便使磁芯102和充电线圈106能够与图1中所示的磁芯104和充电线圈110定位和对准。当使车辆或其它装置紧邻定位装置300时，便感测到车辆或其它装置的存在，且充电组件壳体116沿一个或多个维度移动，以便使充电线圈106与充电线圈110大致对准。多个步进马达302和导引螺杆304可用于沿x、y和z维度机械地驱动充电组件壳体116，直到充电线圈106和充电线圈110大致对准，如图1中所示。应当注意的是，定位装置300不限于使用步进马达和导引螺杆来驱动充电组件壳体116，因为任何适合的可控驱动机构(例如，伺服电机)和结构都可满足。此外，定位装置300不限于沿x、y和z维度运动，且可仅沿一个或两个维度移动。
[0024]现转到图4，示出了根据本发明实施例的能量充填系统的详细图示。首先参看车辆402，充电线圈110通过车辆电子器件408电性地联接到电池406上。电子器件408不限于如图所示的构造，且可为车辆的现有构件，如已经存在于电动车辆或混合式电动车辆中的能量管理系统(EMS)。关于充电站点404，充电线圈106示为电性地联接到电源410上。电源410可为公用电网和/或电池。此外，尽管示出的是对于电源410的3相连接，但应当理解的是本发明的实施例不限于此。
[0025]仍参看图4，将描述根据本发明实施例的启动充电循环的方法。首先，将车辆402开动至靠近充电站点404的位置。车辆402的使用者然后触动开关(未示出)以降低的功率激励充电线圈110，从而产生源于充电线圈110的磁场。源于充电线圈110的磁场然后由充电线圈106和充电站点404处的车辆存在传感器412两者感测到。在本发明的一个实施例中，当检测到源于充电线圈110的磁场时，则充电线圈106也通电且例如使用参看图3在上文描述的定位装置300在X维度和y维度上平移。当充电线圈106在X维度和y维度上相对于车辆402移动时，最大功率探寻器414检测经由充电线圈106、110传递至车辆402的功率是增大还是减小。如果输送给车辆402的功率确定为增大，则线圈106沿X和/或y维度邻近对准线圈110，且因此在相同方向上继续线圈106的运动。然而，如果传输给车辆402的功率在充电线圈106运动期间减小，则充电线圈106的运动方向反向，因为充电线圈106、110沿X和y维度正移动得分开更远。为了确定输送给车辆402的功率，充电站点404的DC链路电压和电流简单地相乘(通过乘法器416)。最大功率探寻器414然后使用来自于乘法器416的传输功率计算来确定在X和y维度上的最大功率位置。
[0026]尽管充电线圈106沿X和y维度平移，但充电线圈106也同时沿z维度(即是说，沿车辆402和充电线圈110的方向)平移。充电线圈106、110之间的功率传递随充电线圈106沿z维度接近车辆402而增长，且因此，充电线圈106和充电线圈110彼此最接近(没有物理接触)的位置固然便是z维度上最大功率传递的位置。当检测到充电线圈106在z维度上与充电线圈110适当地间隔开时，且充电线圈106、110在X维度和y维度上充分地对准，则充电线圈106的平移停止，且启动充电循环，从而通过由通电的充电线圈106、110所形成的电力变压器将电能感应地传递至电池406。
[0027]使用上述途径，在试图使充电线圈106与充电线圈110对准的时段期间，从车辆的电池406获取了十分少的功率。作为替代，从电源410获得的高的功率用于在充电线圈106中产生相对较大的信号，从而容许实现充电线圈106、110之间的自动对准，而不会进一步耗尽电池406。
[0028]在用于实现充电线圈106、110之间的对准和启动充电循环的备选方法中，还有可能使用车辆存在传感器412来确定充电线圈106、110之间的对准。即是说，当充电线圈106作为备选在X和y维度两者上平移时，车辆存在传感器412感测由充电线圈110发出的磁场。如果响应于感测到的磁场由车辆存在传感器412所产生的信号在增大，则在该特定方向上继续充电线圈106在X和y维度上的平移。然而，如果由车辆存在传感器412所产生的信号在减小，则充电线圈106的平移方向便反向，因为未实现在X和y维度上的中心对准。当充电线圈106在X和y维度上的位置进行调整时，充电线圈106在z维度上同时平移(即是说，沿车辆和充电线圈110的方向)。如上文所述，在z维度上的最大功率传递位置固然便是充电线圈106和充电线圈110彼此最靠近的位置。因此，当确定由车辆存在传感器412所产生最大信号的位置(表示X和y维度的对准)且充电线圈106碰触车辆402(表示z维度上的充分对准)时，则停止充电线圈106的平移且启动充电循环，从而通过由通电的充电线圈106、110形成的电力变压器来将电能感应地传递至电池406。
[0029]仍参看图4，尽管通过上述方法的其中之一使充电线圈106、110彼此紧邻以便