用于狭窄空间和不对称耦合的拾取线圈设计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及无线电力。更具体地说，本发明是针对向远程系统的无线电力传送。
【背景技术】
[0002]已经引入了包含从例如电池等能量储存装置接收的电得出的运动动力的远程系统，例如车辆。举例来说，混合动力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电动机的电力为车辆充电。纯电动车辆一般从其它来源接收电来为电池充电。常常提议通过例如家用或商用AC供应源等某种类型的有线交流电(AC)为电池电动车辆(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。电缆和类似连接器有时可能不方便或笨重，且具有其它缺点。能够在自由空间中(例如，经由无线场)传递电力以便用于为电动车辆充电的无线充电系统可以克服有线充电解决方案的一些缺陷。由此，高效且安全地传递电力来为电动车辆充电的无线充电系统和方法是合乎需要的。
【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述的合乎需要的属性。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、方面和优点将从描述、图和权利要求书变得显而易见。应注意，以下各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用于无线传送电力的充电板。所述充电板包括电力天线组合件，其经配置以接收无线电力。所述电力天线组合件进一步经配置以基于接收到的无线电力为电池充电。所述充电板进一步包括铁氧体层组合件，其限定在高度上延伸穿过铁氧体层组合件的间隙。所述充电板进一步包括限定凹口的屏蔽层。所述凹口可突出到铁氧体层组合件的间隙中。
[0006]本发明的另一方面提供用于无线电力传送的装置。所述装置包括用于从无线场接收无线电力的装置。所述用于接收的装置经配置以基于接收到的无线电力为电池充电。所述装置进一步包括用于更改所述无线场且用于限定在高度上延伸穿过其中的间隙的装置。所述装置进一步包括用于屏蔽所述无线场且用于限定凹口的装置。所述凹口可突出到所述用于更改且用于限定间隙的装置的间隙中。
[0007]本发明的另一方面提供一种用于为电池充电的方法。所述方法包括使用天线组合件从无线场接收无线电力，以提供电力来为电池充电。所述方法进一步包括使用铁氧体层组合件来更改无线场。所述铁氧体层组合件无线耦合到天线组合件。所述铁氧体层组合件限定在高度上延伸穿过其中的间隙。所述方法进一步包括使用屏蔽层组合件来屏蔽无线场。屏蔽层组合件限定凹口。所述凹口突出到铁氧体层组合件的间隙中。
[0008]本发明的另一方面提供用于无线传送电力的充电板。所述充电板包括凹电力天线组合件，其经配置以接收无线电力，其中所述充电板经配置以基于接收到的无线电力为电池充电。所述充电板进一步包括凹铁氧体层组合件，其以操作方式耦合到所述凹电力天线组合件。所述充电板进一步包括限定凹外表面的屏蔽层。
[0009]本发明的另一方面提供一种用于为电池充电的方法。所述方法包括使用凹电力天线组合件从无线场接收无线电力，以提供电力来为电池充电。所述方法进一步包括使用凹铁氧体层组合件来更改无线场。所述方法进一步包括使用屏蔽层组合件来屏蔽无线场。所述屏蔽层定义凹外表面。
[0010]本发明的另一方面提供一种接收无线电力的装置。所述装置包括用于从无线场接收无线电力且用于限定凹接收层的装置。所述用于充电的装置经配置以基于接收到的无线电力为电池充电。所述装置进一步包括用于更过所述用于接收的装置处的无线场的装置。所述装置进一步包括用于屏蔽所述无线场且用于限定凹形状因子的装置。
【附图说明】
[0011]图1是实例无线电力传送系统的功能框图。
[0012]图2是可用于图1的无线电力传送系统中的实例组件的功能框图。
[0013]图3是根据实例实施例的充电板的侧视图。
[0014]图4是根据实例实施例的图3的充电板的俯视图。
[0015]图5是根据实例实施例的充电板的安装侧的透视图。
[0016]图6是根据实例实施例的图5的充电板的充电侧的透视图。
[0017]图7是根据实例实施例的图5的充电板的充电侧的透视图。
[0018]图8是根据实例实施例的包含通量线的充电板的俯视图。
[0019]图9是根据实例实施例的包含通量线的充电板的俯视图。
[0020]图10是根据实例实施例的充电板系统的透视图。
[0021]图1IA和IIB是根据实例实施例的充电垫的侧视图。
[0022]图12是根据一实施例接收无线电力的方法的实施方案的流程图。
[0023]图13是根据示范性实施例的无线电力接收器的功能框图。
[0024]图14是根据一实施例的接收无线电力的方法的实施方案的流程图。
[0025]图15是根据示范性实施例的无线电力接收器的功能框图。
[0026]图式中说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为了清晰起见，可任意扩大或减小各种特征的尺寸。此外，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，可能贯穿说明书和图式使用相似参考标号来表示相似特征。
【具体实施方式】
[0027]下文结合附图阐述的【具体实施方式】意在作为对本发明的示范性实施例的描述，且无意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“示范性”意指“充当实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示范性实施例优选或有利。具体描述包含出于提供对示范性实施例的透彻理解的目的的具体细节。对于所属领域的技术人员来说显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践所述示范性实施例。在一些例子下，以框图形式展示众所周知的结构和装置，以免混淆此处所呈现的示范性实施例的新颖性。
[0028]以无线方式传送电力可指将与电场、磁场、电磁场或以其它方式相关联的任何形式的能量从发射器传送到接收器，而不使用物理电导体(例如，电力可经由自由空间来传送)。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送。
[0029]电动车辆在本文中用以描述远程系统，远程系统的实例为包含从可充电能量储存装置(例如，一或多个可再充电电化学电池或其它类型的电池)得出的电力作为运转能力的部分的车辆。作为非限制性实例，一些电动车辆可以是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动力电动车辆。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、小型摩托车等。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储存装置而至少部分地供电的其它远程系统(例如，如个人计算装置等电子装置及其类似者)。
[0030]感应电力传送(IPT)系统是一种用于无线传送能量的方式。在IPT中，初级(或“发射器”)电力装置向次级(或“接收器”)电力接收器装置发射电力。发射器和接收器电力装置中的每一者包含电感器，通常为电流输送媒体的线圈或绕组的布置。初级电感器中的交流电产生波动电磁场。在将次级电感器放置成接近初级电感器时，所述波动的电磁场在次级电感器中感应电动势(EMF)，进而将电力传送到次级电力接收器装置。
[0031]在电动车辆和插入式混合动力车辆IPT系统中，初级电力装置可位于地面上，且可被称为“基础”装置或电力垫。次级电力装置可位于电动车辆上，且可被称为“拾取”装置、车辆垫或充电板。
[0032]车辆垫可能难以并入到某些车辆中。此类车辆可包含将被改造为具有无线充电能力的原始设备制造商(OEM)非电动车辆，以及具有狭窄空间要求的车辆。在一个实例中，车辆可具有固定和/或可围绕安装充电板所要的位置移动的零件。固定零件可突出到安装充电板所需的区域中。即使通常不突出到安装充电板所需的区域中，因为部件是可移动的，所以其它的零件也可处于在车辆的操作期间与充电板冲突的风险，从而导致对充电板的损害，和/或在接触时干扰车辆的操作。另外，车辆的配置可使其难以将充电板水平安装在合意高度。
[0033]因此，仍需要改进的充电板来集成到具有狭窄和/或不规则空间的车辆中。
[0034]图1是根据示范性实施例的用于为电动车辆112充电的示范性无线电力传送系统100的图。无线电力传送系统100使得能够在电动车辆112停放在底座无线充电系统102a附近时为电动车辆112充电。在将停放在对应底座无线充电系统102a和102b上方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132，且经配置以通过电力链路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，用于无线地传送或接收电力。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)。
[0035]在一些示范性实施例中，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。所述场对应于由底座系统感应线圈104a输出的能量可由电动车辆感应线圈116捕获的区。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中的电流和电荷引起的并不将电力辐射远离底座系统感应线圈104a的强电抗场的区。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1/2JT内的区(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。
[0036]本地分配1130可经配置以经由通信回程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。
[0037]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送。在其它实施例中，电动车辆112可由自动驾驶系统定位，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。此情形可在无驾驶员干预的情况下或在仅具有最少驾驶员干预的情况下(前提条件是电动车辆112配备有伺服方向盘、超声波传感器和调整车辆的智能)由电动车辆112自动且自主地执行。在其它实施例中，电动车辆感应线圈116