用于检测车辆下方移动物体的存在的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及无线电力传递，并且更具体来说涉及关于无线电力传递到远程系统(例如，包含电池的车辆)的装置、系统和方法且涉及用于检测在位于车辆底盘与车辆底盘底下的充电底座之间的区域内物体的存在的系统和方法。
【背景技术】
[0002]已经引入了包含从能量存储装置(例如，电池)接收到的电得到的运转动力的远程系统(例如，车辆)。举例来说，混合电动车辆包含机载充电器，所述机载充电器使用来自车辆制动和传统马达的电力来给其电池充电。仅为电动的车辆大体上从外部源以及从制动能量的复原接收电以用于给电池充电。常常提议经由某种类型的有线交流电(AC)(例如，家用或商用AC或DC供应源)来给电池型电动车辆(电动车辆)充电。有线充电连接需要物理上连接到电力供应器的电缆或其它类似连接器。电缆及类似连接器有时可能不方便或繁琐，且具有其它缺点。能够在自由空间中传递电力(例如，经由无线场)以用于给电动车辆充电的无线充电系统可克服有线充电解决方案的一些缺陷。因而，有效且安全地传递电力以给电动车辆充电的无线充电系统和方法。
【发明内容】
[0003]在所附权利要求书的范围内的系统、方法和装置的各种实施方案各自具有若干方面，其中的单个方面并不单独负责本文所描述的所要属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文描述一些显要特征。
[0004]在附图及以下描述中阐述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。其它特征、方面及优点将自所述描述、图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，下图的相对尺寸可能未按比例绘制。
[0005]本发明的一个方面提供一种用于电动车辆的无线充电系统。所述系统包括车辆充电垫，所述车辆充电垫被配置成从与车辆充电垫隔开的底座充电垫无线地接收电力。所述系统进一步包括位于车辆表面上的检测设备。所述检测设备被配置成检测在车辆下面的禁区内移动物体的存在。所述检测设备包括至少一个天线组合件，所述至少一个天线组合件被配置成发射辐射和接收从所述禁区内的材料反射的辐射。所述至少一个天线组合件具有所发射的辐射和接收到的辐射中的至少一者的辐射方向图，所述辐射方向图具有最大增益且具有沿垂直于所述表面的第一直线的第一增益，所述第一增益按线性比例尺小于最大增益的一半。
[0006]本发明的另一方面提供一种控制电动车辆的无线充电系统的方法。所述方法包括在位于电动车辆的底表面下方的区域中以某种图案发射能量波。所述图案具有最大增益且具有沿垂直于所述表面的第一直线的第一增益，所述第一增益按线性比例尺小于最大增益的一半。所述方法进一步包括接收从所述区域内的材料反射的能量波。所述方法进一步包括分析接收到的能量波以确定接收到的能量波是否指示在所述区域内的移动物体。
[0007]本发明的另一方面提供一种控制电动车辆的无线充电系统的方法。所述方法包括在位于电动车辆的底表面下方的区域中发射能量波。所述方法进一步包括以某种图案接收从所述区域内的材料反射的能量波。所述图案具有最大增益且具有沿垂直于所述表面的第一直线的第一增益，所述第一增益按线性比例尺小于最大增益的一半。所述方法进一步包括分析接收到的能量波以确定接收到的能量波是否指示所述区域内的移动物体。
[0008]本发明的另一方面提供一种用于电动车辆的无线充电系统。所述系统包括:用于将电力无线地传递到电动车辆的装置；用于接收电磁辐射的至少一个装置；以及用于发射电磁辐射的至少一个装置。接收到的电磁辐射和所发射的电磁辐射中的至少一者具有辐射方向图。所述辐射方向图具有最大增益且具有沿垂直于所述表面的第一直线的第一增益，所述第一增益按线性比例尺小于最大增益的一半。
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明的示例性实施例的用于给电动车辆充电的示例性无线电力传递系统的图式。
[0010]图2是图1的无线电力传递系统的示例性核心组件的示意图。
[0011]图3是展示图1的无线电力传递系统的示例性核心组件和辅助组件的另一功能框图。
[0012]图4是展示根据本发明的示例性实施例的安置于电动车辆中的可更换无触点电池的功能框图。
[0013]图5A、5B、5C及是根据本发明的示例性实施例的用于相对于电池来放置感应线圈及铁氧体材料的示例性配置的图式。
[0014]图6是展示根据本发明的示例性实施例的可用于给电动车辆无线充电的示例性频率的频谱图表。
[0015]图7是展示根据本发明的示例性实施例的可有用于给电动车辆无线充电的示例性频率及发射距离的图表。
[0016]图8A和SB示意性地说明根据本文所描述的某些实施例的实例检测设备，所述检测设备被配置成监测禁区的至少一部分。
[0017]图9示意性地说明对微波多普勒雷达检测系统的错误检测事件的两个实例潜在贡献。
[0018]图10示意性地说明与本文所描述的某些实施例兼容的实例辐射方向图的平面横截面。
[0019]图11是根据本文所描述的某些实施例的实例辐射方向图的方位角图案和仰角图案的曲线图。
[0020]图12示意性地说明与本文所描述的某些实施例兼容的实例天线组合件。
[0021]图13是根据本文所描述的某些实施例的控制电动车辆的无线充电系统的实例方法的流程图。
[0022]图式中所说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为了清楚起见可任意扩大或缩小各种特征的尺寸。另外，图式中的一些图式可能并未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后，可在整个说明书和图式中使用相同的参考标号指代相同的特征。
【具体实施方式】
[0023]下文结合附图阐述的【具体实施方式】意图作为对本发明的示例性实施例的描述，且并不意图表示其中可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示例性”意指“充当实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示例性实施例优选或有利。【具体实施方式】出于提供对本发明的示例性实施例的透彻理解而包含特定细节。在一些情况下，以框图形式展示一些装置。
[0024]无线地传递电力可指代将与电场、磁场、电磁场或其它者相关联的任何形式的能量从发射器传递到接收器而不使用物理电导体(例如，电力可经由自由空间来传递)。输出到无线场(例如，磁场)中的电力可由“接收线圈”接收、俘获或耦合以实现电力传递。
[0025]电动车辆在本文中用以描述远程系统，远程系统的实例是包含从可充电能量存储装置(例如，一或多个可再充电电化学电池或其它类型的电池)得到的电力以作为其运转能力的一部分的车辆。作为非限制性实例，一些电动车辆可为除了电动马达以外还包含用于直接运转或用以给车辆的电池充电的传统内燃机的混合电动车辆。其它电动车辆可从电力汲取所有运转能力。电动车辆不限于汽车，且可包含摩托车、手推车、小型摩托车及其类似者。借助于实例而非限制，本文描述呈电动车辆(EV)形式的远程系统。此外，还预期可使用可充电能量存储装置而至少部分地供电的其它远程系统(例如，例如个人计算装置及其类似者的电子装置)。
[0026]图1是根据本发明的示例性实施例的用于给电动车辆112充电的示例性无线电力传递系统100的图式。无线电力传递系统100使得能够在电动车辆112停放在底座无线充电系统102a附近时给电动车辆112充电。在将停放于对应底座无线充电系统102a和102b的停车区域中说明用于两个电动车辆的空间。在一些实施例中，本地分配中心130可连接到电力主干线132，并且被配置成经由电力链路110将交流电(AC)或直流电(DC)供应提供到底座无线充电系统102a。底座无线充电系统102a还包含底座系统感应线圈104a以用于无线地传递或接收电力。电动车辆112可包含电池单元118、电动车辆感应线圈116和电动车辆无线充电系统114。电动车辆感应线圈116可与底座系统感应线圈104a相互作用(例如，经由由底座系统感应线圈104a产生的电磁场的区域)。
[0027]在一些示例性实施例中，电动车辆感应线圈116可在电动车辆感应线圈116位于由底座系统感应线圈104a产生的能量场中时接收电力。所述场对应于其中可由电动车辆感应线圈116俘获由底座系统感应线圈104a所输出的能量的区域。举例来说，由底座系统感应线圈104a所输出的能量可处于足以给电动车辆112充电或供以电力的电平。在一些情况下，所述场可对应于底座系统感应线圈104a的“近场”。近场可对应于其中存在由底座系统感应线圈104a中的电流及电荷产生的并不会将电力辐射远离底座系统感应线圈104a的强反应性场的区域。在一些情况下，近场可对应于处于底座系统感应线圈104a的波长的大约1/2JI内的区域(且针对电动车辆感应线圈116，反过来也一样)，如将在下文进一步描述。
[0028]本地分配1130可被配置成经由通信回程134与外部源(例如，电力网)通信，并且经由通信链路108与底座无线充电系统102a通信。
[0029]在一些实施例中，电动车辆感应线圈116可与底座系统感应线圈104a对准，且因此由驾驶员简单地安置于近场区内，从而相对于底座系统感应线圈104a正确地定位电动车辆112。在其它实施例中，可给予驾驶员视觉反馈、听觉反馈或其组合，以确定电动车辆112何时被恰当地放置以用于无线电力传递。在又其它实施例中，电动车辆112可通过自动驾驶系统定位，所述自动驾驶系统可将电动车辆112来回移动(例如，呈Z字形移动)直到对准误差已达到可容许值为止。此可在无驾驶员干预的情况下或在仅具有最小驾驶员干预的情况下(前提是电动车辆112配备有伺服方向盘、超声波传感器和智能以调整车辆)由电动车辆112自动地及自主地执行。在又其它实施例中，电动车辆感应线圈116、底座系统感应线圈104a或其组合可具有用于使感应线圈116及104a相对于彼此移位和移动以更准确地定向其并在其之间产生更有效耦合的功能性。
[0030]底座无线充电系统102a可位于多种位置中。作为非限制性实例，一些合适位置包含在电动车辆112所有者家中的停车区、为模仿常规基于石油的加油站的电动车辆无线充电所保留的停车区和在其它位置(例如，购物中心及工作场所)的停车场。
[0031]给电动车辆无线地充电可提供众多益处。举例来说，可自动地执行充电，而几乎不需要驾驶员干预及操纵，由此改善使用者的便利性。