用于车辆充电的充电线圈定位和数据编码磁体阵列的制作方法

本公开涉及用于辅助定位用于车辆充电的初级线圈和次级线圈的磁体阵列，其中，所述磁体阵列用于对所述磁体阵列中的数据进行编码。

背景技术：

某些电气化车辆或可替代动力车辆可包括用于给电机提供电力以驱动车轮的牵引电池。这些车辆还可包括用于驱动车轮的发动机。

通过再生制动或充电操作，电力可被捕获并储存在牵引电池中。某些充电操作可包括感应充电，在感应充电中，安装在车辆上的次级线圈布置装置与充电站的初级线圈布置装置耦合，以用于所述次级线圈布置装置与所述初级线圈布置装置之间的电力传输。这种电力传输要求线圈相对于彼此而被正确地定位。此外，因为充电站具有多个初级线圈布置装置，所以，这种能量传输要求充电站和车辆针对哪一个初级线圈布置装置将被使用达成一致。

技术实现要素：

一种充电设施包括初级线圈、磁体和控制器，所述磁体相对于所述初级线圈而按照使得所述磁体产生的场能够用于相对于所述初级线圈定位车辆的图案被布置，其中，所述磁体中的一些磁体具有用于对关于所述初级线圈的标识的数据进行编码的预定义极性特征，所述控制器被配置为从所述车辆接收关于所述预定义极性特征的信息或者向所述车辆提供关于所述预定义极性特征的信息。

一种充电设施包括初级线圈、电磁体和控制器，所述电磁体相对于所述初级线圈而按照使得所述电磁体产生的场能够被车辆用于相对于所述初级线圈定位所述车辆的图案被布置，所述控制器被配置为通过所述电磁体中的一些电磁体的极性或极性变化来对关于所述初级线圈的标识的数据进行编码。

一种车辆包括次级线圈、磁体和控制器，所述磁体相对于次级线圈而按照使得所述磁体产生的场能够用于相对于所述次级线圈定位充电设施的初级线圈的图案被布置，所述磁体中的一些磁体具有用于对关于所述车辆的标识的数据进行编码的预定义极性特征，所述控制器被配置为从充电设施接收关于所述预定义极性特征的信息或者向充电设施提供关于所述预定义极性特征的信息。

根据本发明的一个实施例，其中，所述磁体中的其它磁体具有用于对关于所述车辆的充电性能的数据进行编码的另一预定义极性特征。

根据本发明的一个实施例，其中，所述控制器还被配置为：从所述充电设施接收关于所述另一预定义极性特征的信息或者向所述充电设施提供关于所述另一预定义极性特征的信息。

根据本发明的一个实施例，其中，所述磁体为永磁体。

根据本发明的一个实施例，其中，所述磁体为电磁体。

附图说明

图1是车辆电力系统的一部分的平面示意图。

图2是示出图1中的车辆接近选定的一个充电站的电池充电设施的平面示意图。

图3a、图3b和图3c是另一电池充电设施的一部分的平面示意图。

图4是另一车辆电力系统的一部分的平面示意图。

图5a和图5b是另一车辆电力系统的一部分的平面示意图。

具体实施方式

在此描述了本公开的多种实施例。然而，所公开的实施例仅仅为示例性的，并且其它实施例可采用未被明确示出或描述的各种替代形式。附图无需按比例绘制；可夸大或缩小一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅仅是作为用于教导本领域普通技术人员以多种方式利用本发明的代表性基础。本领域普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出并描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，针对特定应用或实施方式，可期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。

所公开的处理、方法、逻辑或策略可传递给处理设备、控制器或计算机和/或由处理设备、控制器或计算机实现，所述处理设备、控制器或计算机可包括任何现有可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，处理、方法、逻辑或策略可以以多种形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于信息被永久存储在各种类型的制造物品(可包括持久性不可写存储介质，诸如rom设备)上，以及信息被可变地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、cd、ram设备以及其它磁性介质和光学介质)上。所述处理、方法、逻辑或策略也可以在软件可执行对象中实现。可选地，它们可以全部或部分地利用适当的硬件组件(诸如，专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或者其它硬件组件或设备)或硬件、软件和固件组件的组合来实现。

参照图1，车辆10可包括次级线圈12、电力电子器件14、牵引电池16、电机18、磁力仪20和控制器22。(实线表示电力流路径。虚线表示通信路径。)通过感应充电从次级线圈12接收的电力可由电力电子器件14调节并被传递到牵引电池16用于储存。然后牵引电池16可向电机18提供这些电力以驱动车辆10的车轮(未示出)。

磁力仪20相对于次级线圈12而放置，使得通过磁力仪20探测到的来自与初级线圈(在下文将进一步详细讨论)关联的磁体的磁场可被控制器22用于识别(例如)次级线圈12与初级线圈之间的相对位置，以及识别所述初级线圈并将所述初级线圈与其它初级线圈区分开。

参照图2，示出了车辆10接近电池充电设施26。电池充电设施26包括多个分开的初级线圈(以初级线圈28、30、32表示)、电源34、控制器36和分别与初级线圈28、30、32相关联的数个永磁体阵列38、40、42。(与图1相同，实线表示电力流路径，虚线表示通信路径。)如本领域已知的，控制器36可命令电源34向选定的初级线圈28、30、32中的一个(或更多个)提供电力。这个命令可由来自车辆10的请求等引起。

针对多个初级线圈28、30、32，车辆10和控制器36需要识别哪个初级线圈将用于充电用途。因此，车辆10和电池充电设施26可交换关于初级线圈28、30、32中的哪个初级线圈将被使用的通信。例如，控制器36可以向车辆10指示将使用初级线圈30(如果被这样标记，则能便于对车辆10的驾驶员可见)，或响应于驾驶员的输入，车辆10可向控制器36指示打算使用初级线圈30。如下文进一步详细讨论的，永磁体阵列38、40、42用作各种磁性路标以辅助引导车辆朝向对应的初级线圈，同时传送关于对应的初级线圈和/或电池充电设施26的充电性能的数据。

在此例中，永磁体阵列38包括安装于地面内的多个永磁体(以“n”和“s”表示)，所述多个永磁体被布置为按递减顺序排列成行以使得靠近初级线圈28的行比距离初级线圈28较远的行具有更少的永磁体。假如诸如车辆10的车辆具有探测磁场的能力(诸如，与永磁体阵列38相关联的磁力仪20)，则沿着磁场数减少或净磁场强度减小的方向移动可以被解释为向初级线圈28移动，而沿着磁场数增加或净磁场强度增加的方向移动可以被解释为远离初级线圈28。即，永磁体阵列38的布置能辅助相对于初级充电线圈28而引导/定位车辆。(可由控制器36或其它传输源通过无线通信路径或其它通信路径将有关永磁体阵列38的预期布置的数据通信到车辆10。)

当永磁体阵列38的永磁体的相对位置可作为用于车辆定位的磁场引导时，永磁体的极性可对关于初级线圈28的各种数据编码。在图2的示例中，离初级线圈28最远的永磁体的行具有北-南-北“nsn”的磁性特征；离初级线圈28最近的永磁体的行具有南“s”的磁性特征；在最远的行和最近的行之间的永磁体的行具有北-北“nn”的磁性特征。这些极性数据中的一些或全部可用来确认车辆10正在接近初级线圈28、30、32中的哪个。作为车辆10和控制器36之间的任何握手授权处理的一部分，控制器36可提示车辆10提供在经过永磁体阵列38时车辆10遇到的极性数据中的一些或全部。假设永磁体阵列38、40、42中的每个都具有唯一的极性特征，则控制器36可以使用极性数据来确认车辆10正在接近正确的初级线圈。因此，即使其它初级线圈(未示出)具有关联的3-2-1的永磁体布置的永磁体阵列(未示出)，它们唯一的极性特征也可用来区分彼此。(例如，另一种永磁体阵列可具有“sss”、“ss”和“s”的极性特征等)。

此外，极性特征中的一些可用于初级线圈识别，而其它极性特征可用于传输关于最大充电率、线圈类型(例如，单极、双极)等的数据。再次参照永磁体阵列38，离初级线圈最远的行的极性特征可用于(例如)对数据进行编码以识别正在接近的具体初级线圈，而其余的行可用于对关于充电过程细节的数据进行编码。离初级线圈28最近的行的“s”极性特征可表示单极线圈布置，而“n”极性特征可表示双极线圈布置。在最远的行和最近的行之间的“nn”极性特征可表示初级线圈28允许快速充电选项，而“ns”或“ss”极性特征可表示没有这种快速充电选项可用。其它有关充电涉及的参数(或其它参数)的数据也可被这样编码。

响应于读取永磁体阵列38中编码的数据，车辆10可进一步与控制器36通信并使它的电力系统准备好用于相应的充电。例如，在永磁体阵列38中编码了关于最大允许充电率的数据的程度上，车辆可以请求特定的充电率(小于或等于最大允许充电率)，而不需要控制器36必须进行通信或以其它方式向车辆10提供限制。还考虑了其它场景。

永磁体阵列40示出了替代布置。然而，这种2-2-4布置可辅助引导车辆朝向初级线圈30，并以类似似于针对永磁体阵列38所描述的方式对数据进行编码。例如，这里离初级线圈30最近的极性特征可用于对数据编码，其中，所述数据将初级线圈30与其它线圈区分开。其它行可用于对关于充电涉及的参数(或其它参数)的数据进行编码。

永磁体阵列42也示出了替代布置。这种1-1-2-1布置分布在初级充电线圈32的周围，取代了完全位于初级线圈32的一侧，以进一步辅助引导车辆相对于初级线圈32的左右位置。当然，还考虑了其它布置。

至此讨论的示例指的是永磁体阵列。然而，阵列中的一些或全部磁体可能是电磁体。在这种布置中，极性特征可改变，以根据需要更新其中编码的数据，或者极性的变化可以用来对数据进行编码。为此，参照图3a至图3c，电池充电设施46的一部分包括初级线圈48、控制器50和电磁体阵列52。电磁体阵列52可以是包括其它电磁体和/或永磁体的更大的阵列的一部分。

示出了在三个不同的时间点t0、t1和t2的电磁体阵列52。极性特征的变化可发生在充电操作之间(即车辆使用之间)或在单个车辆的使用期间。因此，代替极性特征本身完全对数据编码，极性的反转也可以用来对数据编码。此示例中的极性特征被示出为从“nssn”转换到“nnsn”，再转换到“sssn”。这一进程可用于识别初级线圈48和/或传送充电涉及的参数(或其它参数)。

关于将由控制器50执行极性反转或将被车辆(未示出)探测到极性反转的消息可在这样反转被执行和/或被探测到之前和/或之后交换。如示例，在开始极性反转之前，控制器50可向车辆传达“进程将被执行”。如另一示例，在所述极性反转完成后，车辆可向控制器50传达“检测到进程”等。

磁性阵列不仅需要安装在地面内，还需要与充电站的初级线圈相关联。车辆可包括与车辆的次级线圈相关联的相似磁性阵列，以辅助充电站相对于次级线圈而定位可移动的初级线圈，并对充电涉及的参数(或其它参数)进行编码。即，在本文中前面公开的关于图2和图3a至图3c的磁体阵列的构思也类似地适用于在此公开的安装于车辆中的磁性阵列。

参照图4，车辆56包括永磁体阵列58和次级线圈60。如上面提出的，充电站的磁力仪(未示出)可用于探测初级线圈并将初级线圈移动到相对于次级线圈60的位置。同样的，永磁体阵列58的极性特征可被用于对关于车辆56的标识和/或充电性能的数据进行编码，以供充电站使用。

参照图5a和图5b，车辆64包括电磁体阵列66(可以是更大的磁体阵列的一部分)、次级线圈68和控制器70。控制器70可导致电磁体阵列66的电磁体的极性改变，以对关于车辆64的标识和/或充电性能的数据进行编码，从而供充电站使用，如本文的其它部分所讨论的。

说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开和权利要求的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征进行组合以形成可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各种实施例已经被描述为提供在其它实施例或现有技术实施方式之上的优点或者优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据特定应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、装配的容易性等。如此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式满足期望的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。