多电源电气车辆的制作方法
【专利说明】多电源电气车辆
[0001]本申请是中国专利申请201310012148.2的分案申请，中国专利申请201310012148.2是中国专利申请200880023317.X的分案申请，原申请的国际申请日是2008年5月9日，优先权日是2007年5月10日，发明名称是“多电源电气车辆”。
技术领域
[0002]本发明涉及感应电力传输(IPT)衬垫(pad)、用于使用多电源对电气车辆的电池进行充电的系统、方法和装置以及由所述电池供电的电气车辆。特别地，本发明涉及有选择地使用用于以高速率充电的高电源或用于以低速率充电的较低电源对电气车辆的电池充电。
【背景技术】
[0003]在纯电气车辆(与混合动力车辆相反，即单纯由电力供给动力的车辆)的开发中，在这些车辆能获得广泛接受之前，存在待解决的多种问题。这些问题包括与更为传统的燃料车辆相比有限的范围、必须记住对车辆重新充电的不便(即使可在用户家中或房屋中这样做)以及如果车辆未充电所发生的严格限制。由于关于全球变暖的更多的忧虑，这些问题在近来受到较多的考虑。纯电气车辆可在减少全球变暖效应中扮演角色，因为很清楚，它们在所有车辆类型中是污染最小的，并且，与由更为广泛以及传统的装置供给动力的车辆相比，能以较低的“碳足迹”运行。
[0004]电气车辆的许多问题直接来自用于存储能量以便向车辆供给动力的电池。实际上，所有电池类型必须以小于可允许放电速率的速率充电，其具有有限的容量，其其寿命不长。因此，对车辆充电花费相当长的时间，充电之间的时间比理想的要短，且电池的功能随着年龄迅速下降。
[0005]然而，在使用中，电气车辆非常方便，并产生理想的购物篮和短程通勤车辆。送儿童到学校以及跑腿的其他任务也很好地适合。如果一天内行驶的累积距离在车辆的范围内，则电池可整夜重新充电，服务能够在下一天恢复。这是理想的方案。然而，如果超过可用范围，或者如果电池没有充分充电，驾驶者和乘员可能困留，可能存在恢复费，电池将需要以与常规充电周期相比更长的时间段来彻底充电，当使用传统电池时，这些电池几乎确定地发生劣化，使得其可用容量由先前的容量永久性地减少。趁机充电(opportunitycharging)可有助于解决此问题，并涉及每当机会呈现时部分地对车辆进行充电。
[0006]在可能更为严重的环境要求车辆进行长行程的情况下，可用的方法很少。这里，混合动力车可能是好的方案，因为它们可借助化石燃料行驶长的距离并在传统的加油站补充燃料。
[0007]出于这些原因，传统的纯电气车辆尚未满足乘员运送车辆的所有现代要求。
[0008]感应电力传输(IPT)提供了对更为传统的充电的有用的替代方案。使用IPT的充电在名为“Single Phase Power Supply for Inductively Coupled Power TransferSystems”的新西兰发明申请N0.545664中介绍，并且并入此处作为参考。这种充电器提供了许多优点，其能由典型地在家中可用的标准单相电源运行，具有非常好的功率因数和非常低的谐波。结果，可以在几千个充电器连接到市电网的情况下运行，而没有电源品质的降低。另外，IPT的使用排除了用户手动地将电缆连接到电池的需要。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种改进的感应电力传输(IPT)衬垫。
[0010]本发明的目的在于提供一种用于对车辆充电的装置，其减轻了上面提到的与传统电气车辆相关联的问题。
[0011]本发明的替代目的在于提供一种用于对电气车辆充电的系统。
[0012]本发明的替代目的在于提供一种对电气车辆进行充电的方法。
[0013]或者，本发明的目的在于至少提供有用的选择。
[0014]根据本发明第一实施形态，提供了一种感应电力传输(IPT)衬垫，其包含:具有至少一匝导体的线圈；一个或一个以上的铁磁性板；屏蔽元件，其布置在所述线圈和所述铁磁性板的周围，用于在使用中设置电磁通量的路径。
[0015]优选为，导体为辫编线(litz wire)。
[0016]优选为，线圈包含多匝导线。
[0017]优选为，铁磁性板为整块的板。
[0018]优选为，铁磁性板为铁氧体板。
[0019]优选为，各个铁磁性板被布置在基本相同的平面中。
[0020]优选为，各个铁磁性板被布置为使得其长度从公共点径向延伸但与之间隔开。
[0021]优选为，各个铁磁性板与邻近的板以基本上相同的角度间隔开。
[0022]根据优选实施例，IPT衬垫包含八个铁磁性板，各个板与邻近的板以大约45°间隔开。取决于系统要求，也可选择其他的配置。
[0023]或者，在另一实施例中，IPT衬垫包含多个铁磁性板，由此，铁磁性板的子集从公共点径向延伸但与之间隔开，铁磁性板的另一子集从一不同的公共点径向延伸但与之间隔开，铁磁性板的又一子集垂直于连接所述公共点的假想线的方向对准，由此，铁磁性板的所述又一子集从假想线等距离地定位，但沿着其长度相等地并在假想线的各侧相等地间隔开。
[0024]优选为，线圈被布置在基本上与铁磁性板的平面平行的平面中。
[0025]优选为，线圈被定位为绕卷在公共点周围，使得其基本上在各个板的长度中心经过各个板。
[0026]优选为，IPT衬垫包含基本上为刚性的背板。
[0027]优选为，背板基本上是平面的。
[0028]优选为，背板的平面基本上平行于线圈和铁磁性板的平面，板的平面在线圈和背板的平面之间。
[0029]优选为，各个铁磁性板通过透热和机械绝缘的材料从背板间隔开，以便允许热在其间传送，并保护板免受机械震动。根据一实施例，各个板可使用泡沫或橡胶衬垫从背板间隔开。构成板的材料是脆性的，且这些步骤用于防止由于快速温度变化以及施加在IPT衬垫上的机械应力引起的板的碎裂。
[0030]根据优选实施例，背板用这样的材料构成:其基本上防止磁通从之经过。在一个实施例中，这种材料为铝。
[0031]优选为，屏蔽元件用材料带构成，其末端接合以构成环。
[0032]优选为，屏蔽元件用铝构成。
[0033]优选为，屏蔽元件被耦合到背板。
[0034]优选为，IPT衬垫包含元件，该元件具有:在其中形成的空间，用于将铁磁性板保持在适当的位置；沟道，用于容纳线圈。
[0035]优选为，该元件由不会显著影响磁通的材料构成。在一个实施例中，使用泡沫或橡胶。
[0036]优选为，该元件由模塑(moulding)工艺形成。
[0037]优选为，IPT衬垫包含由基本上对磁通透明的材料构成的盖板。在一个实施例中，此材料为无毒塑料。
[0038]根据优选实施例，盖板和背板提供了用于IPT衬垫的封装的前壁和后壁，侧板由屏蔽元件提供，屏蔽元件优选为被配置为从背板延伸到盖板。
[0039]根据第一实施形态的IPT衬垫通过对来自充电衬垫的通量的流动设置路径提供了使用中的改进性能。具体而言，背板和屏蔽元件用于从背板平面向上引导通量，在背板平面中以及平行于背板平面具有较小的通量展开。这不仅改进了感应耦合，还减少了任何不希望的物体受到使用中的感应场影响的机会。重要的是，注意，如果这种泄漏没有受到控制，其能导致这些物体的损坏。例如，在电气车辆的情况下，这种泄漏可导致车轮轴承的侵蚀。
[0040]本发明的IPT衬垫也是有利的，因为其相比于更为传统的IPT拾取器(pickups)相对较为细长。这一点在拾取衬垫被耦合到电气车辆底侧时特别重要，因为保持离地高度(ground clearance)很重要。
[0041]根据第二实施形态，提供了一种感应电力传输系统，其包含两个感应电力传输衬垫，其中，两个感应电力传输衬垫结合使用，一个衬垫用作拾取衬垫，另一个衬垫用作充电衬垫。
[0042]优选为，充电衬垫可耦合到电源，并将电力感应传输到拾取衬垫，拾取衬垫可耦合到负载，例如电池。
[0043]根据第三实施形态，提供了一种用于对电气车辆或混合电气车辆的电池进行充电的设备，该设备包含:第一装置，用于有选择地将电池耦合到高电力电源；第二装置，用于有选择地将电池耦合到较低电力电源，其中，用于耦合的第二装置包含电气耦合到电池的拾取衬垫，其中，电力从充电衬垫通过感应电力传输被传送到拾取衬垫。
[0044]优选为，用于耦合的第一装置包含电气耦合到电池的插座，其中，电力通过将连接到高电力电源的电缆插入插座来传送。因此，使用用于耦合的第一装置，电能可被迅速传送到电池，产生快速的充电。
[0045]本领域技术人员将会明了，或者，用于耦合的第一装置包含电气耦合到电池的插头，其中，电力通过将插头插入连接到电缆的插座来传送，其中，该电缆连接到高电力电源。
[0046]优选为，用于耦合的第二装置包含根据本发明第一实施形态的拾取衬垫。
[0047]IPT的使用避免了用户为趁机充电插入电缆的需求，包括当车辆整夜停泊时。作为替代或作为附加的是，第二插座可被提供，或者，如果需要，第一插座可被改变，使得电池可用电缆连接到较低的电源。再一次地，在替代性实施例中，第二插座可用插头代替，该插头被配置为与连接到较低电源的插座匹配。这样的实施例提供了改进的灵活性，因为，在被提供以及时间允许时，电池可使用IPT充电。如果需