专利名称：包括含有圆顶形状外壳的装置的电气系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括含有圆顶形状外壳的装置的电气系统，大体涉及装置的外壳，更具体地，该装置包含圆顶形状外壳，该外壳被动地阻碍外部物体和动物来倚靠或上覆在充电系统(ECS)中的基于地面的换能器上。
背景技术：
无线能量转移系统被已知为结合了第一谐振器结构(源谐振器)、或包括有被设置为用于转移磁能的线圈以及间隔放置的第二谐振器结构(捕捉谐振器)的换能器，、或还包括被设置为用于接收被无线传送的磁能的线圈的换能器。这样的无线能量转移系统可被用于充电储能设备、或电动车或混合动力车的电池。在这样的系统中，第一换能器可位于地面，诸如车库的地板上或停车场的表面，且第二换能器可被设置在车辆上。在这样的无线能量转移系统的操作过程中，将被充电的车辆被停泊为使得第二换能器基本对齐在第一换能器上方。换能器被间隔接近车辆离地距离的间距，离地距离是车辆底盘的底部与地面之间的一般距离。在一些车辆应用中，离地距离可以在约10厘米(Cm)到20cm之间的范围内。在这样的设置中，换能器之间的这个离地距离空间足够大到为小动物(诸如狗和猫之类)、和其他可能的外部物体(诸如铝制汽水罐之类)或工具提供空间留驻。在无线能量转移系统的操作过程中，期望的是使得这样的动物和外部物体位于经对齐的换能器之间的这个空间之外，从而确保从第一换能器到第二换能器的最大能量转移效率。因此，需要在基于地面的换能器上采用稳健构造的圆顶形状的外壳，从而阻碍动物和外部物体来倚靠或上覆在基于地面的换能器上，从而确保充电系统中的最大能量转移效率。
发明内容
根据本发明的一个实施例，充电系统(ECS)包括具有包含圆顶形状外壳的装置。该外壳包括具有置于多个高度的多个点的外部表面，且多个点中的至少一个点具有第一高度，且多个点中的其他点具有低于第一高度的各自的高度。根据本发明的另一个实施例，采用充电系统(ECS)对储能设备(ESD)充电。该ECS包括第一换能器和第二换能器。第一换能器包括外壳，其中外壳具有圆顶形状。第一换能器被设置为用于置于地面上。第二换能器以相对于地面具有间隔关系的方式被放置。第二换能器还被设置为当第一换能器被置于地面上时，相对于第一换能器具有间隔关系。第二换能器进一步被设置为从第一换能器接收能量。该外壳包括具有置于多个高度的多个点的外部表面，且多个点中的至少一个点具有第一高度。多个点中的其他点具有低于第一高度的各自的高度。通过阅读本发明的较佳实施例的以下具体说明，本发明的其它特征、用途和优点将变得更加清楚，该说明仅借助于非限制的示例并参考附图来给出。附图简述将参考附图进一步描述本发明，附图中图I示出根据本发明的充电系统(ECS)的框图，其包括能量耦合装置，该能量耦合装置包含具有圆顶形状的外壳的换能器；图2示出图I的ECS的更详细的框图，其中该ECS包含电信号整形设备(ESSD)和能量耦合装置，其中换能器是包含圆顶形状外壳的车外换能器；图3示出包含图2的圆顶形状外壳的车外换能器的立体图； 图4示出图2的ECS的侧视图，其中车载换能器被对齐来覆在包含图3的圆顶形状外壳的车外换能器上；图5示出图4的具有圆顶形状外壳的车外换能器和ECS的车载换能器之间的关系的放大视图，以及其细节；图6示出使用与图2的ECS相关联的具有圆顶形状外壳的车外换能器的方法；图7示出根据本发明的可选实施例，包含围绕着车外换能器主要部分的圆顶形状外壳的车外换能器；图8示出根据本发明的另一个实施例的包含具有包含在其中的至少一个传感器的圆顶形状外壳的车外换能器；图9A示出根据本发明的又一个可选实施例的被用作具有圆顶倒V形换能器的外壳的外部表面的俯视图；图9B示出图9A的圆顶倒V形外壳的底部视图，以及其细节；和
图10示出根据本发明的又一个可选实施例，用于向置于车辆上的储能设备(ESD)充电的ECS，该ECS包括主ECS和次ECS，其中主ECS包含具有圆顶形状外壳的车外换能器。本发明各个实施例的详细描述在操作过程中，换能器可传送磁能至接收所传送的能量的另一个换能器。在一些实施例中，换能器被设置为以足够高的速率传递能量至车辆，且可要求大约长度O. 5米(m)乘以宽度O. 5米(m)乘以高度3厘米(cm)的物理尺寸。可选地，换能器可被构建为无线地传送/接收电感能量或电能。如果换能器被置于地面上且传送换能器保持操作，在换能器中产生热，可吸引向狗或猫的动物来留住在基于地面的换能器的外壳之上或位于邻近处，从而狗或猫可非常有趣地享受所发出的热的温暖。例如，如果狗或猫决定驻留在温暖的换能器顶部，在换能器的操作过程中，该动物还可能进一步经受到高功率磁能。因此，在换能器的操作过程中通过该动物的磁能的传送可不利地影响该动物的健康，还不利地影响换能器之间可能的最大能量转移效率。可选地，诸如汽水罐和诸如扳手与螺丝起子等的工具质量的外部物体可能从用户手中掉落并掉至地面，从而靠在换能器顶部。覆在换能器上的外部物体可防止换能器之间的最优能量转移。附加地，如果换能器在其之间传送磁场，位于换能器上的扳手可被加热至不理想的高温。例如，扳手可能变得对于接触的人手而言不期望地热、或者可能熔化换能器的介质膜。不具有最大能量转移的换能器可导致充电系统不理想地以更大量的时间对电池充电，且对于充电系统的操作人员还可具有增加的相关联的能量成本。然后，参看图I到3，充电系统(ECS) 10包括具有圆顶形状外壳12的装置、或换能器24，该外壳12有利地阻碍动物或外部物体(二者未示出)上覆地位于换能器上，特别是在ECS 10的操作过程中。ECS 10被用于对置于机动车辆16上的储能设备(ESD)、或电池14充电。ECS 10由电路组件构成，诸如电阻器、电容器、电感器、逆变器、继电器、晶体管等。电池14可包括经常相关联于对混合动力或电动车充电的多个电池，该多个电池帮助给动力于这些车辆的传动。ECS 10包括能量耦合装置20和移动电源系统22。ECS 10的能量耦合装置20和移动电源系统22的一部分分别置于车辆16上。能量耦合装置20的另一部分被置于车辆16外部且被设置为与电源18通信。能量耦合装置20包括第一装置、或车外换能器24，和第二装置、或车载换能器26，车载换能器26被设置为无线接收由车外换能器24磁性传送的磁能来充电电池14。车外换能器24被置于车辆16外部，且车载换能器26置于车辆16上。可在车辆上的任何地方采用车载换能器，且车载换能器取决于使用的电应用。 优选地，圆顶形状外壳12由介电材料形成。圆顶形状外壳12可由硬化为刚性结构的结构泡沫材料形成。结构泡沫成型类似于注射成型，不过该结构可被形成为具有更够的壁。塑料被注入模具，该模具也具有包含在其中的起泡剂。可选地，圆顶形状的外壳可由任何刚性材料支承。仍可选地，可从诸如金属之类的非介电材料形成圆顶形状的外壳。在一个其他实施例中，该圆顶形状外壳由诸如尼龙或热塑之类的塑料材料形成。优选地，被用于构建圆顶形状外壳的材料，如果被车辆16的轮胎压过,不会物理地损坏或破坏该外壳。当构建结构泡沫材料的圆顶形状外壳时，这是特别正确的。一种类型的损坏可包括形成在外壳中的裂纹。圆顶形状外壳12，如图3中最佳地所示，具有空间形式或质量，其中该外壳占据了被用于形成换能器24的元件的上方的物理空间。这些元件被设置为与功率发送器30电通信。圆顶形状外壳12在这些元件上延伸并远离。圆顶圆顶形状外壳12是第一外壳部分，其可附连地安装至第二外壳部分61。部分12、61组合来围绕地封住换能器24的元件。当与第二外壳部分61附连时，圆顶形状外壳12至少部分地围绕换能器24。诸如螺丝和螺钉之类的紧固件可被用于将圆顶形状外壳12与第二外壳部分61附连。第二外壳部分可由任何材料制成，优选地是非介电材料。如果第二外壳部分是由金属材料制成的，这可有利地帮助在第二外壳部分被安装至地面时，为换能器建立稳健的地平面。如果圆顶形状外壳由塑料材料制成，对比于结构地形成的泡沫圆顶形状外壳的固态填充物，形成壳。使用结构肋来增强圆顶形状外壳结构。可选地，圆顶形状外壳可被形成为固态塑料圆顶外壳。外壳的圆顶形状允许对外壳的简单的周期性清洗，诸如在软布的帮助下使用肥皂和水时。可选地，圆顶形状的物理尺寸可以是任何尺寸，只要配合换能器的整体形状的尺寸或形状即可。参看图2-4，具有圆顶形状外壳12的车外换能器24被设置为用于固定附着到地面28。车外换能器24被安装，以使圆顶形状外壳的空间形式在从地面28向外移动的方向中延伸。实际上，圆顶形状外壳12的空间形式可用于占据、或充满由圆顶形状外壳12所覆盖的空间。使用诸如水泥螺丝或螺钉之类的在紧固领域中被已知的紧固件，车外换能器24可被固定地紧固至地面28。车外换能器24被沿着第二外壳部分61紧固至地面28，从而圆顶形状外壳物理地与地面28间隔。可选地，圆顶形状外壳可被形成为与地面相邻。又可选地，车外换能器的第二外壳部分可被使用粘合剂紧固至地面。当车外换能器24被紧固至地面28时，被紧固的车外换能器此处可被称为基于地面的换能器。优选地，第二外壳部分61优选地由导电材料(优选为金属)制成。圆顶形状外壳12的介电材料的使用可进一步允许车外换能器24的磁能输出的最优传送。如果圆顶形状外壳是由金属材料制成的话，可不理想地影响对于车载换能器的磁传送性能。磁能一般通过圆顶形状外壳12往上发送向车载换能器26。由金属制成的第二外壳部分61可提供车外换能器24的可接受的电接地平面。圆顶形状外壳12被设置为覆在地面28上、且设置为与地面28远离。当车外换能器24被置于车辆16之下时，圆顶形状外壳12阻碍动物(未示出)留驻其上。更具体地，当车辆16的至少一部分上覆基于地面的换能器24的圆顶形状外壳12时，圆顶形状外壳12被设置为有效的动物威慑物。当动物没有覆在圆顶形状外壳12上时，这可帮助确保在ECS 10的操作过程中，在换能器24、26之间的最优效率操作。该动物还可较少 受到对被设置为从基于地面的换能器24发出的被传送的磁能的暴露。如果在基于地面的换能器24的操作过程中，动物位于置于在远离基于地面的换能器24移动的方向中增加的距离处的较远点时，还可因此减轻动物对于所传送的磁能的暴露。电源18提供电源给能量耦合装置20的车外换能器24。电源18和包括圆顶形状外壳12的基于地面的换能器24各自分别置于车辆16外部。在车外换能器24的制造过程中(诸如在高速生产线上)，圆顶形状外壳12可被构建为车外换能器24的一部分。类似地，车外换能器24可由操作人员紧固至地面28。ECS 10进一步包括功率发射器30和电信号整形设备(ESSD) 32。功率发射器30被置于电源18和能量耦合装置20之间，且与这两者电通信。能量耦合装置20的输出53位于ESSD 32下游并与之电通信。功率发射器30被设置为与电源18和包括圆顶形状外壳12的车外换能器24电通信。车外换能器24被设置为当功率发射器30与电源18电连接时操作。功率发射器30经由电压或电流电信号38向基于地面的换能器24提供必要的能量，以使基于地面的换能器24被设置为将磁能40无线传送至车载换能器26。车载换能器26接收被无线传送的能量40并将所接收到的磁能转换为由ESSD 32进一步传送并电整形的电能，接着该电能被使用对电池14充电。可选地，功率发射器可提供电压和电流组合的电信号来操作基于地面的换能器。车用充电器34，其进一步可由车辆16控制，接收来自ESSD 32的输出电信号。车用充电器34还产生了位于电池14下游并与电池14电通信的输出电信号。置于车辆16中的电子设备(未示出)可进一步决定允许或防止电池14的充电，电池14可进一步可操作地控制车辆充电器34。例如，车用电子设备可具有信息，指示电池位于充电满的状态，且电子设备独立于ECS操作，与车用充电器通信来不允许电池的进一步充电。车载换能器26、ESSD 32、和车用充电器34各自置于车辆16上。除了如前所述的电源18和包括圆顶形状外壳12的车外换能器外，电源发射器30被置于车辆16外部。在一个实施例中，ESSD可包括与逆变器电通信的控制器/整流器，其中逆变器与转换开关电通信并位于其下游。这种类型的设置和其他ESSD设置进一步在名为“ELECTRICAL CHARGING SYSTEMHAVING ENERGY COUPLING ARRANGEMENT FOR WIRELESS ENERGYTRANSMISSIONTHEREBETWEEN”、在2012年4月19日提交的、美国系列号为No. 13/450，881的专利申请中有描述，该专利通过应用整体并入此处。ECSlO进一步包括对齐装置36，其帮助车辆16的定位，以使发生车载换能器26和包括圆顶形状外壳12的基于地面的换能器24的对齐，从而电池14可被充电。
包括包含圆顶形状外壳的车外换能器的ECS还可结合进一步确保ECS的操作人员的安全的其他特征。一个这样的ECS系统在名为“POWER SAFETY SYSTEM ANDMETHOD HAVING A PLURALITY OF THERMALLY-TRIGGERED ELECTRICAL BREAKINGARRANGEMENTS”、在2011年11月29日提交的、美国系列号为No. 13/306, 327的专利申请中有进一步描述，该专利通过引用整体并入此处。
将我们的注意力更具体地转向图3和4，示出了车外换能器24和圆顶形状外壳12的更详细的示图。圆顶形状外壳12尺寸足够大来遮盖地上覆车外换能器24的长度和宽度。圆顶形状外壳12包括尖顶点44和多个外部段表面45。多个外部段表面45从尖顶点44向外延伸。进一步，当车外换能器24被安装至地面28时，外部段表面45中的每一个下垂向地面。如图3中最佳地所示，有从尖顶点44过渡的四个(4)向下地下垂的外部表面45。且向下地下垂的外部表面45中的每一个相对于尖顶点44具有基本为负的斜率。因此,夕卜壳12具有矩形基金字塔形形状。这个特征允许诸如水、雪、灰、尘等环境元素、以及此处上文所述的工具，在其中放置车外换能器24之处，被动地从车外换能器24的圆顶形状外壳12滚落。向下倾斜的表面、随着重力的帮助，辅助确保环境元素或其他物品滚落离开而不会置于车外换能器24的外壳12上，因此，最小化了这些元素和/或工具会不动地位于换能器24的外壳12上的可能性。优选地，尖顶点44同轴地位于车外换能器24的中心位置处。可选地，尖顶点可位于沿车外换能器24的上侧部分的任何地方。又可选地，圆顶形状外壳可具有任意空间的圆顶形状，优选地仍具有尖顶点和向下下垂的外部段表面。因此，有利的是该圆顶形状外壳12包括具有置于多个高度的多个点的外部表面，且多个点中的至少一个点具有第一高度，且多个点中的其他点具有低于第一高度的各自的高度。例如，参看图3，尖顶点44位于第一高度，且沿外部表面段45的多个点中的其他点位于低于尖顶点44的高度的各自高度处。圆顶形状外壳12尺寸足够大来延展跨过换能器24的主体部分，从而有效地阻碍地阻止动物覆在其上。圆顶形状外壳12可包括通孔(未示出)，从而圆顶形状外壳12通过通孔中所接收的紧固件(未示出)附连地固定至第二外壳部分61。紧固件可包括螺丝、螺母和螺钉、铆钉等。参看图3到5，较好地示出了包括圆顶形状外壳12的基于地面的换能器24和车载换能器26之间的关系。车辆16的长度L被沿纵轴A而设置。定位车辆16以使当车辆16停泊时，沿纵轴B，车载换能器26与基于地面的换能器24具有间隔关系，且基本轴向地上覆基于地面的换能器26。轴B被设置为与轴A垂直。参看图5，示出了垂直距离C^dyd3,和圆顶形状外壳12的高度h。距离C^dyd3,和高度h都是相对于轴B的轴向距离。距离d2是分别大于距离Clpd3和高度h的距离。距离Cl1是从外壳12的基底部分41到车辆16的底盘、或底盘52。距离d2是从地面28到底盘52的距离,且距离d3是从外壳12的尖顶点44到底盘52的距离。距离d3标识了底盘52和尖顶点44之间的容积空间73。高度h是从圆顶形状外壳的底部、或基底部分41到尖顶点44测得的。距离d2大体定义了底盘52和地面28之间的离地距离间隔。如图4中最佳地所示，离地距离间隔是沿车辆16的长度L的相同距离d2。离地距离的另一个定义是车辆底盘的最低悬挂部分与平的地面之间的间距的量。当底盘52覆在置于车外换能器24上的外壳12上时、特别是当车载换能器26直接覆在车外换能器24上时，外壳12有效地使得动物远离空间73。在使用圆顶形状外壳的任何应用中，对于外壳到尖顶点的高度的正确尺寸定位，还需要考虑包括构成车外换能器的其他元件的车外换能器的高度。在一些其他可选实施例中，车载换能器的下侧表面可悬挂在底盘的下侧表面之下，从而具有可小于Cl2的距离地面的距离。在这个类型的应用中，换能器和/或圆顶形状外壳需要被尺寸定位为确保当换能器的至少一部分覆在另一个之上时，防止动物进入换能器之间的这个空间。因此，圆顶形状外壳有效地填充了地面和车辆底盘之间的空间，从而阻碍地使得动物和/或外部物体不得进入这个空间并覆在基于地面的换能器24之上。车载换能器26以某种方式被安装在车辆16上，以使车载换能器26的平面外部表面75至少与底盘52的下侧外部表面相齐。使用紧固件或螺钉，可将车载换能器26安装至车辆的底盘。可选地，车载换能器的外部表面可以是非平面的。底盘的下侧表面是基本沿车辆16的长度L最接近于地面的这个表面。可选地，车载换能器26可凹进底盘52内，从而车载换能器的下侧外部表面可被置于大于距离d2的距离处。如图4中最佳所示，车辆16由驾驶人员54定位,从而车载换能器26沿轴B基本轴向地覆在基于表面的换能器24上。 驾驶员54使用包括止轮器46的对齐装置36帮助车辆的正确定位的实现，从而确保换能器24、26的基本对齐。止轮器49被定位为使得车辆16的轮胎48b接合止轮器46。可选地，可在车辆16的轮胎48a、48b、48c、48d中的多于一个处使用多个止轮器。止轮器46可由诸如塑料、木、或金属之类的任意类型的刚性材料制成。例如，止轮器还可是可商业获得的，用于从汽车用品商店购买。在很多实施例中，驾驶人员也可以是控制ECS操作的操作人员。又可选地，车外换能器可以不完全地位于车外换能器下，仍可有效地被彼此定位来在两者之间传递磁能。在一些其他可选实施例中，车外换能器可不位于车载换能器下，不过仍位于车辆的底盘之下且仍有效地在彼此之间传送/接收磁能。可选地，驾驶员可使用其他对齐技巧/技术来允许换能器的对齐。圆顶形状外壳至尖顶点44的高度h需要取决于所使用的车辆应用而被制造，从而动物被阻止进入空间73。当车载换能器26被安装在车辆16上时，如图5中所示，其下侧表面75与底盘52的下侧表面平齐或轴向地从底盘52的下侧表面凹入，在跨越车辆16的距离L上维持距离d3。选择高度h来特别使得动物身体、或躯干的至少一部分不会覆在圆顶形状外壳上。在可选实施例中，如果车载换能器被附连至底盘，从而沿长度L突出地延伸到底盘下侧表面之下，从而车载换能器的下侧外部表面被置于更接近地面，尖顶点的高度将需要被有效地相对于突出的车载换能器而设计大小。例如，对于本文背景技术中前述的车辆，距离d2可以在从约IOcm到约25cm的范围内，且距离d3可相比距离(I1少约2cm。然后，可确认、或确定尖顶点的合适高度h。已经注意到，比所选择的距离Cl1少约2cm的d3对于所要定位的车辆而言可以是充分距离以易于上覆圆顶形状外壳，但足够小以使动物的身体不可进入圆顶形状和车载换能器之间的空间中。有利地，尖顶点具有充分高度以有效地填入换能器24、26之间的空间，不过在车辆和圆顶形状外壳的正常操作过程中，仍阻碍性地保持不发生在车辆的离地距离中与底盘的接触。可选地，卡车可需要具有比25cm更大的范围的距离d2，因为相比车辆的离地距离，卡车一般具有增大的离地距离。当圆顶形状外壳12未被附连至车外换能器24时，一般在ECSlO中不使用圆顶形状外壳12。圆顶形状外壳12，当与车外换能器24附连时，如果车外换能器24未被紧固至地面28和/或如果车外换能器维与功率发射器30电通信，通常圆顶形状外壳12未使用。
参看图6，方法100更具体地捕捉了在ECS 10中使用外壳12时的情况。方法100中的一个步骤102是提供包括从中延伸向外的圆顶形状外壳12的换能器24。尽管此时外壳12是有功能的，但是一旦车外换能器被紧紧地安装至地面28且连接至功率发射器30且功率发射器30进一步连接至电源18，外壳12更为有用。当车外换能器24被操作来传送磁能并被置于底盘52之下时，最好使用外壳12来阻碍动物。提供步骤102进一步包括方法100的步骤106，该步骤为在模具中模制外壳12，从而在制造组件工艺中的单个模制操作中，外壳12被形成为单片。当圆顶形状外壳由结构泡沫或塑料材料制成时，步骤106是有用的。参看图7，根据本发明的另一个可选实施例，车外换能器324包括各自具有外部表面的数个侧壁393。圆顶形状外壳317包括尖顶点394。圆顶部分387围绕着包括侧壁393的换能器324的主要部分。仅置于与地面相邻处的底部外部表面345没有被圆顶形状外壳317所遮盖。圆顶形状外壳317有利地用于帮助阻止动物趴在车外换能器324的顶部外部表面344或侧壁393上。可选地，侧壁可不存在，而是换能器的元件可被置于由圆顶形状外壳和圆顶形状外壳的基底部分限制的空间内。参看图8,根据又一个可选实施例,至少一个传感器451与圆顶形状外壳419通信。当圆顶形状外壳由结构泡沫材料构建时，如前所述，开口可被定义在泡沫中来放置传感器和与传感器电连接的相应电线导体。电线导体可被接线通过车外换能器并且被置于车外换能器外部。当换能器425被紧固地安装至地面时，外壳419覆在车外换能器425上。传感器451与置于功率发射器431中的控制器433电通信。功率发射器431可无线传递状态信号435至ECS或车辆中的其他电路元件或电子设备，从而，如果传感器由移动地干扰或对圆顶形状外壳施压的动物或外部物体而激活，ECS被设置为停止ECS对电池的充电。在一个实施例中，传感器可由较小的导线线圈制成，这在检测诸如扳手或汽水罐之类的金属外部物体时是特别有用的。如果金属物体留驻在导线线圈传感器附近，线圈电感的变化表示是金属物体。由传感器提供的数据可被控制器所使用来确保充电系统的安全操作。在一个实施例中，传感器可以是压力传感器类型的传感器 。在另一个实施例中，传感器可以是电感线圈类型的传感器。参看图9A和9B，分别是顶部和底部示图，示出具有倒V型形状的圆顶形状外壳501。这样，该圆顶形状外壳的顶部视图看起来像是房间的屋顶。外壳501具有沿外壳501延伸的尖顶504。向下倾斜的外部表面505从尖顶504延伸至周界缘部502。缘部502包含开口 503，其接收紧固件(未示出)来将外壳紧固至换能器的第二外壳部分。缘部502还构建了作为外壳501 —部分的外壳501的基座部分，其最远离尖顶504。侧壁507和支承肋508支承向下倾斜的表面505。如果外壳是由结构泡沫制成的且在轮胎驶过外壳的情况下，这是特别有用的，从而损害不被招至外壳。输入/输出端口 506在其处接收电线导体来将换能器连接至功率发送器，如图4的实施例中进一步所述的那样。参看图9B，底部示图进一步示出多个支承肋508的细节，优选地沿着圆顶形状外壳的长度以相同距离被间隔。可选地，可在图3的实施例中采用类似的肋结构。参看图10，本发明的又一个实施例，ECS 500包括主ECS 501和副ECS 502。主ECS501 一般是高压、高频ECS且副ECS —般是较低压、较低频的ECS。主ECS在高于60Hz的副ECS的频率处操作。
为了较好地理解图9中所示的电路径上的电信号，应用以下定义60Hz AC-60Hz, AC电压电信号。一般而言,AC电压是120VAC或240VAC，这取决于产生该电压的电源。HV HF AC-高压、高频交流(AC)电信号。优选地，该电压信号大于120VAC且该电压信号的频率大于60Hz。频率可在IOkHz到450kHz范围内。HV DC-高压、直流(DC)电信号。优选地，DC电压大于120VDC。主ECS 501包括包含圆顶形状外壳的车外换能器524，该外壳具有在之前的实施例中之前所述的有利特征。图9的实施例中与图2和4的实施例中类似的元件具有以500所区别的参考标记。相比于ECS 9，ECS 500示出另一种类型的充电系统配置，包括包含区别于图4的实施例中的ECS 10的ESSD 32和车辆充电器的ESSD 537和集成充电器553的 主ECS 501。更具体地，ESSD 537包括通过电输出507与转换开关503电通信并位于其下游的控制器/转换器527。集成充电器553也与转换开关503电通信并位于其下游。转换开关503经由电输出513直接与电池514电通信。相比于图4的实施例中的ECS 10，这里没有无线电压计电子设备(未示出)或稳流电阻器电子设备(未示出)或逆变器电子设备(未示出)。无线电压计的功能被集成到控制器/转换器框527的控制器部分。因此，对于ECS500，主ECS 501是可允许ECS系统功率效率改进的更为简化的ECS方法。ECS 500还可允许对电池514的充电的更准确的控制。可选地，当集成充电器被包括作为主ECS的一部分时，控制器/转换器的控制器还可与集成充电器电连接。主ECS 501以高压在高于60赫兹(Hz)的频率下操作。沿信号路径505至主ECS 501的第一电流输入的第一频率具有高于从副系统502至集成充电器553的输出523上携载的第二电流的第二频率的更大的频率值。从集成充电器553输出的电信号由转换开关503所接收。类似于图4的实施例,控制器/转换器527可测量电压、电流和功率。无线信号路径519、521传送数据来确保ECS 501以最优系统效率操作。信号路径509操作转换开关503的状态。图4的实施例中所呈现的对齐装置的扩展可以是副对齐装置，诸如网球539，来进一步帮助定位车辆516，以使换能器524、526对齐从而可操作地进行两者之间的磁能的转移。最优地，换能器524、526可以处于与图4的实施例类似的物理的、轴向对齐中。可选地，换能器可不处于轴向对齐中，且主ECS仍可有效地操作。无线信号路径521还可如图9的实施例中所述地传送传感器数据。车辆数据总线511传送车辆信息，诸如电池的电流充电水平，至控制器/转换器527。副系统502为ECS500的操作人员提供60赫兹(Hz)的充电选项来有利地对操作人员提供充电便利性。具有可从120VAC的电源操作的60Hz副系统和可从大于120VAC的电源操作的高于60Hz的主系统对操作人员提供了不同的充电选项，这可取决于车辆被操作的所在而使用。一个这样的副系统在名为“BATTERY CHARGER HAVING NON-CONTACT ELECTRICALSWITCH”、在 2010 年 11月19日提交的、美国系列号No. 12/950, 298中有进一步描述，且该专利通过参考整体并入此处。可选地，可对于车载换能器而采用圆顶形状外壳。在又一个可选实施例中，外壳的圆顶形状可具有任何类型的基座形状结合任何类型的圆顶形状，且仍落在本发明的精神和范围内。在又一个可选实施例中，圆顶形状外壳可被配置有任何类型的装置，特别是在其中需要由圆顶形状外壳以其他方式所填充的体积来占据空间的地方。在又一个可选实施例中，外壳的整体尺寸可被修整为适合其中采用了外壳的装置。在又一个可选实施例中，需要动物阻碍、特别是相对另一设备的空间动物阻碍的任何类型的设备或装置，可发现该圆顶形状外壳是有用的。该圆顶形状外壳可被构建为可被安装至任何类型的刚性材料。仍可选地，车载换能器可被沿车辆的长度L沿车辆的任何部分而被放置。在还有另一个可选实施例中，如果车载换能器被凹入于底盘的下侧水平之上，该处所创建的附加空间可由填充材料填充，从而使用圆顶形状外壳对于动物阻碍还是有效的。填充材料，例如，可由塑料材料制成或可以是塑料面板，防止空间由动物所占据。 因此，与车外换能器相关联的圆顶形状外壳防止动物和外部物体进入或留在换能器之间的空间内，以确保换能器之间的最大能量传递效率。圆顶形状外壳可由结构泡沫材料制成或从热塑材料在单个模制工艺操作中在模具中被模制为单片。使用紧固件或粘合齐U，圆顶形状外壳易于安装至车外换能器的第二外壳部分。尖顶点具有足够高度，允许圆顶形状外壳位于车辆的离地距离的公差内，不过在圆顶形状外壳的至少一部分处于车辆底盘下时，阻碍并防止动物身体的至少一部分位于设置在圆顶形状外壳的外部表面和车载换能器之间的空间内。圆顶形状外壳可被车辆的轮胎驶过且不破裂，特别是当该外壳由结构泡沫材料所构建时。外壳可被形成为用于部署来遮盖换能器元件的顶部部分或主要部分，这取决于给定ECS应用中所需要的动物/外部物体阻碍物区域。当圆顶形状外壳遮盖换能器的主要部分时，阻碍了动物也沿换能器的侧边留驻在外部表面相邻处。圆顶形状外壳可被配备传感器来传感来自与圆顶形状外壳相接触的外部物体或动物的移动或所施加的压力，并通信ECS接收并解读的电信号以使得ECS停止对电池充电。当外部物体/动物状况被清除时，该ECS可被进一步配备以恢复充电。圆顶形状外壳可在其中期望动物/外部物体阻碍物的具有基于地面的换能器的任何ECS中所使用。一般而言，圆顶形状外壳可部署于任何类型的装置(该装置中需要动物/外部物体阻碍物)，且该外壳可被以允许在很多不同装置形状和尺寸上部署的方式被形成。外壳的圆顶形状可具有由应用所确定的任何类型的空间形状。尽管就本发明的较佳实施例对本发明进行了说明，但其不意在作出限制，而是意在下面权利要求书中阐释的范围。本领域技术人员易于理解的本发明容许有较宽的利用和应用。除了此处描述的那些，本发明的很多实施例和修改，还有很多变形、改变和等效设置，可从本发明中和描述明显看出或合理推出，而不背离本发明的本质或范围。相应地，尽管此处联系优选实施例而详细描述了本发明，应该理解本公开仅是本发明的示意性和示例性的，且仅是为了提供本发明的完整和能用的公开的目的而做出的。上述公开并不意在或构建为限制本发明或排除任何其他这样的实施例、修改、变形、改变或等效设置，本发明仅由所附权利要求及其等效物所限制。
权利要求
1.充电系统(ECS)，包括 具有包含圆顶形状的外壳的装置， 其中所述外壳包括具有置于多个高度的多个点的外部表面，且所述多个点中的至少一个点具有第一高度，且所述多个点中的其他点具有低于所述第一高度的各自的高度。
2.如权利要求I所述的ECS，其特征在于，所述外部表面包括多个段表面，所述多个段表面各自从所述多个点中的所述至少一个点渐减地向外悬垂。
3.如权利要求I所述的ECS，其特征在于，所述外壳被制成单片。
4.如权利要求I所述的ECS，其特征在于，所述圆顶形状外壳是第一外壳部分且所述装置还包括具有与所述第一外壳部分不同的形状的第二外壳部分，且所述第一外壳部分被设置为与所述第二外壳部分通信以围绕地封围住所述装置。
5.如权利要求I所述的ECS，其特征在于，所述圆顶形状外壳是第一外壳部分且所述装置还包括第二外壳部分，且至少所述第一外壳部分由介电材料制成。
6.如权利要求I所述的ECS，其特征在于，所述外壳由足够坚固来支撑施加至其的质量的材料制成，所述质量至少是与驶过所述外壳的车辆相关联的轮胎。
7.如权利要求I所述的ECS，其特征在于，所述外壳包括换能器。
8.如权利要求7所述的ECS，其特征在于，所述换能器还包括 与所述外壳通信的传感器。
9.如权利要求I所述的ECS，其特征在于，所述ECS被设置为对储能设备(ESD)充电，且当所述ECS对所述ESD充电时，所述传感器基于以下项中的至少一个被激活 (i)对于置于所述外壳上的金属物体的检测，和 ( )对于施加至所述外壳外部抵向所述外壳的压力的检测， 所述ECS停止对所述电池的充电。
10.如权利要求I所述的ECS，其特征在于，所述ECS相关联于对置于机动车辆上的储能设备(ESD)充电。
11.如权利要求I所述的ECS，其特征在于，车辆包括底盘且所述车辆置于地面上，其中所述底盘与地面间隔开，且所述底盘被设置为上覆所述外壳的至少一部分，从而当所述底盘上覆所述外壳的至少一部分时，至少所述圆顶形状外壳填充位于所述底盘下的空间来防止以下至少一个 (i)外部物体，以及 (ii)动物 进入所述空间。
12.对储能设备(ESD)充电的充电系统(ECS)，包括 包括外壳的第一换能器，所述外壳是圆顶形状，所述第一换能器被设置为用于置于地面上；和 被以与所述地面具有间隔关系的方式放置的第二换能器，且当所述第一换能器被置于所述地面上时，所述第二换能器被设置为与所述第一换能器之间具有间隔关系，且所述第二换能器进一步被设置为从所述第一换能器接收能量， 其中所述外壳包括具有置于多个高度的多个点的外部表面，且所述多个点中的至少一个点具有第一高度，且所述多个点中的其他点具有低于所述第一高度的各自的高度。
13.如权利要求12所述的ECS，其特征在于，所述第二换能器被置于车辆上且当所述第一换能器被置于所述地面上时，所述圆顶形状外壳被设置为具有和所述第二换能器的外部表面相对的、间隔的关系。
14.如权利要求12所述的ECS，其特征在于，所述第一换能器包括第一外壳部分和第二外壳部分，且所述圆顶形状外壳是由介电材料制成的第一外壳部分且所述第二外壳部分是由非介电材料制成的，且当所述第二换能器的至少一部分上覆置于所述地面上的第一换能器上时，介电材料被置于所述非介电材料和所述第二换能器之间。·
全文摘要
本发明涉及包括含有圆顶形状外壳的装置的电气系统。换能器包括具有圆顶形状的外壳。该换能器与被用于对置于车辆上的储能设备(ESD)充电的车辆充电系统(ECS)相关联。该换能器适用于附接到地面，且带有从换能器向外延伸的圆顶形状外壳。换能器的圆顶形状外壳，当被置于车辆底盘之下时，填充了换能器与底盘之间的空间，从而诸如狗或猫之类的动物，被阻碍上覆地留驻其上。圆顶形状外壳的外部表面段从圆顶形状外壳的尖顶点悬垂或倾斜，从而接触圆顶形状外壳的诸如汽水罐或工具之类的外部物体，可被动滑动地离开该外壳来确保换能器的最优性能。
文档编号H05K5/00GK102957218SQ20121028764
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月13日 优先权日2011年8月12日
发明者J·M·希考克斯 申请人:德尔福技术有限公司