用於電動車輛的感應充電系統的製作方法

2023-09-18 02:39:30

專利名稱：用於電動車輛的感應充電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於電動車輛的充電系統並且更加具體地涉及在初級線圈和次級線圈之間提供改進的對準的充電系統。
背景技術：
在各種車輛充電應用中使用感應電力。這些系統包括被連接到電源的初級充電線圈和被連接到蓄電池的、在車輛內的次級線圈。電カ被施加到初級充電線圈，初級充電線圈在次級線圈中誘發電流以對蓄電池充電。如果I)初級線圈和次級線圈未被充分地彼此對準和/或2)線圈並不足夠地彼此鄰近，則感應充電系統能夠經歷效率問題。現有技術設計包括用於對準線圈和/或移動線圈至物理接近的各種技木。不幸的是，那些設計是比較複雜的並且經常包括比較精密的感測和運動系統，其隨著時間可能要求校準和維護。此外，動物或者其它移動物體可能在初級和次級線圈之間遊蕩，這可能妨礙在初級和次級線圈之間 的耦合效率。

發明內容
前述問題在本發明中得以克服，其中感應充電系統提供安全、簡單且高效的電動車輛充電。在本發明的第一方面，該充電系統包括在止輪塊結構內的初級線圏。當車輛的輪子進入止輪塊結構時，初級線圈相對於在車輛內的次級線圈自動地移動到位。例如，止輪塊可以包括被連接到初級充電線圈的提升機構。當車輛進入止輪塊時，輪子的重量向前推動踏板。踏板的運動使初級充電線圈升高至更加緊鄰次級線圈。該兩個線圈為了感應耦合而被置放到位並且充電開始。當充電完成時，車輛離開止輪塊，踏板向後樞轉並且初級充電線圈從次級線圈解耦。在本發明的第二方面，該車輛包括用於相對於初級充電線圈將次級線圈移動到位的機構。在本發明的第三方面，該初級充電線圈處於與止輪塊的固定縱向配準。初級線圈被定位成使得當車輛的輪子接觸止輪塊時，初級線圈與車輛中的次級線圈相對準。另外，初級和次級線圈是基本水平的或者從水平傾斜以在車輛進出充電系統的運動期間便於線圈的無損稱合和解率禹。在本發明的第四方面，該充電系統至少部分地響應於從車庫門打開器或者車庫門打開器發送器發送的信號受到控制。例如，在車輛離開止輪塊之後，充電器過渡到睡眠模式中以節省電力。當車輛返回時，使用者致動車庫門打開器以打開車庫門。在充電器中的接收器從車庫門打開器或者車庫門打開器發送器接收信號、喚醒並且準備進行充電。車輛進入止輪塊並且使用者致動車庫門打開器以關閉車庫門。在充電器中的接收器從車庫門打開器或者車庫門打開器發送器接收信號並且開始充電。當使用者準備離開車庫時，使用者致動車庫門打開器以打開車庫門。來自車庫門打開器或者車庫門打開器發送器的信號由充電器接收並且充電停止。
在本發明的第五方面，該止輪塊結構包括用於車輛輪子的橫向對準機構。該對準機構包括當輪子進入止輪塊時自動地橫向地對準輪子的輥子和輪子引導件。在本發明的第六方面，初級充電線圈可以例如位於在支撐車輛的路面或者表面內的保護性非傳導蓋體內，以便於在初級線圈之上除雪。另外或者作為替代方案，次級充電線圈可以位於被安裝到車輛的保護性滑板內。在本發明的第七方面，動物探測和威懾系統可以被結合到充電系統中。該系統可以探測動物或者其它物體何時已經進入充電區域並且可以發射聲響報警或者其它信號以驅使動物離開充電區域或者就幹擾物體提醒車主。通過參考當前的實施例和附圖的說明，將會更加全面地理解和領會本發明的這些和其它優點和特徵。



圖I是在車輛接近該系統時本發明的充電系統的第一實施例的透視 圖2是示出在止輪塊中的車輛的、圖I的充電系統的透視 圖3是圖I的充電系統的放大側視 圖4是圖I的充電系統和停駐車輛的側視 圖5是本發明第二實施例的側視 圖6A是本發明第三實施例的透視 圖6B是在第三實施例的充電器中停駐的車輛的側視 圖7A是本發明第四實施例的透視 圖7B是在第四實施例的充電器中停駐的車輛的側視 圖8是橫向輪子對準機構的頂平面視 圖9是本發明第六實施例的側視 圖10是根據第六實施例的蓋體的頂視 圖11是蓋體的底視 圖12是根據第六實施例的初級線圈、蓋體和外罩的截面視 圖13是根據第六實施例的滑板的分解視 圖14是根據第六實施例的初級線圈布置的頂視 圖15是根據第六實施例的次級線圈布置的頂視 圖16是根據第六實施例的、移除了蓋體的初級線圈和初級線圈外罩的透視 圖17是根據第六實施例的次級線圈和滑板的透視 圖18是與第六實施例相關聯的電路的概略 圖19是監視系統的概略 圖20是根據本發明第七實施例的初級線圈、蓋體和外罩的截面視 圖21和22是車輛網絡和充電網絡的概略 圖23是示出授權和充電過程的流程 圖24是根據本發明第八實施例的動物探測系統的側視 圖25A是次級溫度板的電路圖的第一部分；
圖25B是次級溫度板的電路圖的第二部分；
圖25C是次級溫度板的電路圖的第三部分；圖26A是次級AC板的電路圖的第一部分；
圖26B是次級AC板的電路圖的第二部分；
圖27是次級逆變器的電路 圖28A是初級控制器的電路圖的第一部分；
圖28B是初級控制器的電路圖的第二部分；
圖28C是初級控制器的電路圖的第三部分；
圖28D是初級控制器的電路圖的第四部分；
圖29是選擇開關的電路 圖30A是數字接ロ的電路圖的第一部分；
圖30B是數字接ロ的電路圖的第二部分；
圖30C是數字接ロ的電路圖的第三部分；
圖31A是AC電カ管理和測量電路的電路圖的第一部分；
圖31B是AC電カ管理和測量電路的電路圖的第二部分；
圖31C是AC電カ管理和測量電路的電路圖的第三部分；
圖32是與各種電源相關聯的電路 圖33是溫度電路的電路 圖34是線圈驅動的電路 圖35A是用於開關驅動器的電源的電路圖的第一部分；
圖35B是用於開關驅動器的電源的電路圖的第二部分；
圖35C是用於開關驅動器的電源的電路圖的第三部分；並且 圖36是帶有指示燈的蓋體的透視圖。
具體實施例方式I.第一實施例
本發明的感應車輛充電系統的第一實施例在圖中不意並且被一般地標為IO。充電系統10包括止輪塊50和車輛150。止輪塊50包括對準軌道70和充電電路100。車輛150包括與對準軌道70相對準的輪子200。車輛150包括蓄電池電路250。如在圖1-3中所示，充電系統10包括止輪塊50、對準軌道70、初級充電線圈110和次級線圈252。在圖I中，示出了玩具車輛150，其中當玩具車輛150接近止輪塊50時輪子200與對準軌道70相對準。玩具車輛150的輪子200進入對準軌道70並且玩具車輛150向前前進。對準軌道70終止於前壁74處。在輪子200接觸對準軌道70的前壁74之後，玩具車輛150的向前運動被阻止。可選地，如在圖3中所示，對準軌道70可以包括井部76使得車輛150的駕駛員可以能夠感覺到輪子200何時處於井部76內。進ー步可選地，如在圖8中所示，對準軌道70』可以包括自動輪子橫向對準機構400。輪子對準機構400包括橫向輥子410和輪子引導件420。橫向輥子410圍繞平行於輪子200的行進方向的軸線旋轉。當輪子200進入止輪塊50時，輪子200在橫向輥子410上騎行。橫向輥子410允許輪子200橫向地移動。輪子引導件420包括斜向部分422和直形部分424。當車輛150向前移動時，輪子引導件420的斜向部分424朝向輪子引導件420的中部驅策輪子200。當車輛150繼續向前移動時，輪子引導件420的直形部分424將輪子200維持在輪子引導件420的中部中。如在圖3中所示，止輪塊50被設計成使得當輪子200抵靠前壁74和/或在井部76內時，初級充電線圈110縱向地和橫向地與在車輛150內的次級線圈252相對準。井部76允許次級線圈252從在初級充電線圈110上方的高程(elevation)接近初級充電線圈110並且逐漸地降低到對準位置中。可選地，止輪塊50可以僅僅沿著車輛行進的兩個橫向方向提供線圈110、252的對準。如在圖3中所示，在輪子200牢固地處於止輪塊50中之後，被連接到次級線圈252的彈簧加載柱塞256可以將次級線圈252降低至與初級充電線圈110的正確豎直對準。進ー步可選地，可以使用氣壓動力、液壓動カ或者適合於該應用的任何其它方法降低柱塞256。進ー步可選地，可以使用利用以上方法中的任何ー種供以動カ的相應的柱塞來升高初級線圏。充電可以在初級充電線圈110和次級線圈252處於正確對準之後開始。當充電完成時，車輛150可以退出井部76並且離開止輪塊50。如在圖I和2中所示，止輪塊50可以被設計成模仿自然地形並且隱藏初級充電線圈110。在圖3中示出充電電路100和蓄電池電路250的電構件。AC幹線102被電連接到 電源104。電源104被電連接到初級驅動和控制電路106。電源104以及初級驅動和控制電路106可以位於止輪塊50內或者任何其它適當的位置中。電源104將來自AC幹線102的電カ轉換成用於初級驅動和控制電路106的可用電源。初級驅動和控制電路106被電連接到初級充電線圈110。初級充電線圈110被與次級線圈252感應耦合。當在初級充電線圈110兩端施加電壓時，初級充電線圈110通過電磁感應將電カ轉移到次級線圈252。次級線圈252被電連接到次級整流器和控制電路258。次級整流器和控制電路258被電連接到在車輛150內的蓄電池260。次級整流器和控制電路258將被從初級充電線圈110轉移到次級線圈252的電カ轉換成用於蓄電池260的可用電力。初級磁通屏蔽108鄰近初級充電線圈110定位並且次級磁通屏蔽254鄰近次級線圈252定位。初級和次級屏蔽108、254保護充電電路100和蓄電池電路250的構件不受來自線圈110、252的磁幹擾並且限制在充電期間的損耗。如在圖4中所示，以上關於玩具車輛150描述的充電系統10可以由實際上任何尺寸或者類型的車輛使用，包括傳統的汽車150』。可選地,充電系統可以被用於任何車輛,包括但是不限於公共汽車、計程車、飛機、高爾夫球車、踏板車或者娛樂車輛。進ー步可選地，充電電子設備可以與車輛電氣系統通信以實現各種功能諸如車輛的關閉、停車或者閉鎖車輛操作。車輛閉鎖可以是為了防止盜竊、被兒童亂擺弄或者防止在實現所期充電水平之前操作車輛。能夠例如通過鑰匙、電子鑰匙鏈(key fob)或者電子鍵盤提供閉鎖超控器。II.第二實施例
在圖5中示出本發明的第二實施例。在該實施例中，初級充電線圈110被從止輪塊50』分離並且被安裝在充電模塊210上。車輛150〃向前移動直至輪子200接觸止輪塊50』並且車輛150"的向前運動被阻止。這個實施例被設計成使得當輪子200接觸止輪塊50』時，初級充電線圈110和次級線圈252相對於彼此處於正確的感應充電對準。如在圖5中所示，初級充電線圈110和次級線圈252是基本水平的，但是相對於道路表面300成稍微的角度。這允許次級線圈252在車輛和充電器的相對縱向運動期間與初級充電線圈110耦合和從那裡解耦。這個布置還防止了在車輛150"在充電期間意外地向後移動的情況下對線圈110、252的損壞。
III.第三實施例
在圖6a和6b中示出本發明的第三實施例。在該實施例中，止輪塊50〃包括井部76』和鉸鏈銷92。充電踏板80在鉸鏈銷92處被以鉸接方式連接到止輪塊50"。充電踏板80包括帶有前部84和後部86的、彎曲的剛性操縱杆82。初級線圈平臺88利用鉸鏈90被以鉸接方式連接到操縱杆82。在鉸鏈90內是禁止初級線圈平臺88相對於操縱杆82的後部86圍繞鉸鏈90樞轉超過預定平臺角度Θ的鉸鏈止擋件(hinge stop)。可選地,可以使用用於禁止平臺88圍繞鉸鏈90樞轉超過平臺角度Θ的任何其它適當的裝置。將在下面進一步描述平臺角度Θ。初級充電線圈Iio位於初級線圈平臺88的頂表面上。如果不存在車輛150"，則止輪塊50〃將具有圖6a所示的定向。當車輛150〃的輪子200進入井部76』時，車輛150〃的重量引起操縱杆82的前部84圍繞鉸鏈銷92樞轉並且相對於止輪塊50"向前和向下旋轉。當前部84向前和向下移動時，後部86圍繞鉸鏈銷92樞轉，從而相對於止輪塊50〃向前和向上移動。當操縱杆82的後部86圍繞鉸鏈銷92樞轉時，後部86將初級線圈平臺88升離地面。初級線圈平臺88圍繞鉸鏈90樞轉並且相對 於後部86形成平臺角度Θ。車輛150〃向前移動直至輪子200居中在井部76』中並且車輛150〃的向前運動被阻止。預定平臺角度Θ得以計算，使得當輪子200居中在井部76』中時，操縱杆82的後部86將相對於次級線圈252正確對準地定位初級充電線圈110。這個定向在圖6b中示出。此時，充電可以開始。充電可以被人工地致動或者可選地可以基於探測操縱杆82的旋轉運動、車輛150"的線性位置或者適合於致動充電的任何其它運動或者物理位置的傳感器(未被示意)是自動的。可替代地，例如使用彈簧加載鉸鏈(未示出)，平臺角度Θ可以是自對準的。當平臺被升起時，平臺將接觸車輛的底部。當操縱杆繼續推起平臺時，平臺在彈簧加載鉸鏈上樞轉。自對準彈簧加載鉸鏈選項便於在平臺的表面和在車輛上的接收位置之間的緊密接觸。當充電完成時，車輛150"可以退出井部76，，這將車輛的重量從操縱杆82的前部84轉移到操縱杆82的後部86。這引起後部86圍繞鉸鏈銷92樞轉，從而相對於止輪塊50〃向後和向下移動。同時，操縱杆82的前部84圍繞鉸鏈銷92樞轉，從而相對於止輪塊50〃向後和向上移動。在車輛150〃的輪子200已經完全離開井部76』之後，止輪塊50〃將返回圖6a所示的定向。可選地，在輪子200進入止輪塊50〃並且在液壓活塞上施加作用力之後，液壓聯動裝置可以升高初級充電線圈110至與次級線圈252對準。進ー步可選地，在輪子200進入止輪塊50〃並且在液壓活塞上施加作用力之後，氣壓聯動裝置可以升高初級充電線圈 110至與次級線圈252對準。IV.第四實施例
第四實施例在圖7a和7b中示出。這個實施例包括被對準以接收車輛150"的兩個前輪200的兩個止輪塊50"。橫杆94剛性地連接兩個踏板82。橫杆94被剛性地連接到初級線圈延伸部96。在圖7a所示的實施例中，初級線圈延伸部96位於在踏板82之間的大致中點處。可選地，初級線圈延伸部96可以位於在踏板82之間的任何點處。進ー步可選地，初級線圈延伸部96可以與踏板82相對準或者可以位於在踏板82之間的空間外側。初級線圈延伸部96利用鉸鏈90』被以鉸接方式聯結到初級線圈平臺88』。鉸鏈90』包括用於禁止初級線圈平臺88』相對於初級線圈延伸部96樞轉超過預定平臺角度Θ』的鉸鏈止擋件。可選地，可以使用用於禁止初級線圈平臺88』樞轉超過平臺角度Θ』的任何其它適當的裝置。初級充電線圈110位於初級線圈平臺88』的頂表面上。當車輛150〃的前輪200進入止輪塊50〃時，操縱杆82圍繞鉸鏈銷92樞轉。操縱杆82的樞轉引起橫杆94旋轉。橫杆94的旋轉引起初級線圈延伸部96旋轉。當初級線圈延伸部96旋轉時，初級線圈平臺88』圍繞鉸鏈90樞轉。在平臺角度Θ』達到預定數值之後，鉸鏈止擋件接合併且禁止初級線圈平臺88』相對於初級線圈延伸部96的進ー步樞轉。當操縱杆82在輪子200的重量下繼續圍繞鉸鏈銷92樞轉時，初級線圈平臺88』被升離地面。平臺角度Θ』和初級線圈延伸部96的長度得以計算，使得當輪子200居中在井部76』中吋，初級充電線圈110與次級線圈252形成正確的充電對準。這個定向在圖7b中示出。此時，充電可以開始。如關於圖6a和6b描述的，充電可以被人工地或者自動地致動。當充電完成吋，車輛150〃可以退出井部76，。如關於圖6a和6b描述的，這將使止輪塊50〃返回圖7a所示的定向。也可以在該實施例中使用包括彈簧加載鉸鏈的、在前描述的自對準平 臺。感應充電系統10可以位於車輛開始停止一段時間所在的任何位置處。例如，止輪塊可以位於停車場中並且要求使用者提供一種支付方法以開始充電。充電系統還可以位於住宅車庫中。V.第五實施例
第五實施例包括利用從車庫門打開器或者車庫門打開器發送器發送的信號控制充電系統10的準備、致動和停用的充電電路接收器。在車輛150離開止輪塊50並且離開車庫之後，充電電路100可以過渡到睡眠模式中以節省電力。例如，在車輛離開車庫之後，來自車庫門打開器發送器的射頻或者其它信號可以同時地致動車庫門打開器以關閉車庫門並且停用充電電路，從而將其置於低功率睡眠模式中。可選地，當車輛150處於車庫中時用於打開車庫門的、來自車庫門打開器發送器的信號可以停用充電器並且在車輛150已經離開車庫之後用於關閉車庫門的、來自車庫門打開器發送器的分離信號可以將充電器置於低功率睡眠模式中。當它接收到信號時，充電電路接收器還可以喚醒充電器。例如，當車輛正從車庫外側接近吋，使用者可以通過從車庫門打開器發送器發送信號而致動車庫門。在充電電路100中的接收器可以接收該信號並且喚醒充電電路100準備進行充電。在車輛150處於車庫內側之後，車庫門可以響應於由車庫門打開器發送器發送的信號而被關閉。在充電電路100中的接收器可以探測由車庫門打開器發送器發送的信號並且基於這個信號致動充電。可選地，可以與車庫門打開器發送器信號相組合地使用探測車輛150的存在的傳感器以防止錯誤地致動充電器或者致動和停用充電。例如，如果車庫門打開，但是無車輛150進入，則充電器可以僅在從傳感器接收到車輛已經進入車庫的確認時致動。進ー步可選地，車庫門打開器自身可以包括每當車庫門打開器打開或者關閉車庫門時發射由充電電路接收器接收的信號的發送器。充電電路100可以包括接收並且使用這些信號以喚醒、致動、停用充電器且將充電器過渡到低功率睡眠模式的接收器。VI.第六和第七實施例
本發明的感應車輛充電系統的第六實施例在圖9-18中不意並且被一般地標為500。該充電系統一般地包括用於支撐初級充電線圈530和次級線圈540的結構。充電系統500包括初級充電線圈外罩510、初級充電線圈蓋體520、次級線圈外罩550和止輪塊570。如在圖9中所示，初級充電線圈外罩510位於凹進到支撐車輛580的表面590中的凹部512內。初級充電線圈蓋體520的頂表面可以位於與表面590大致相同的平面中，如在圖9中所示，使得如果車輛行駛到初級充電線圈外罩510之上則車輛580的輪子將基本處於相同的水平平面中。可選地，初級充電線圈蓋體520的頂表面可以是光滑的以在保護初級線圈並且使得能夠進行無線充電時允許表面590的除雪或者類似的清潔。如在圖16中所示，初級充電線圈外罩510可以包括柱體514、頂表面516和唇部518。初級充電線圈530可以被外罩頂表面516支撐並且可以接合唇部518。考慮了其它初級充電線圈外罩配置。例如，初級充電線圈外罩510可以可選地包括簡單凹部，其中該凹部的下表面支撐初級充電線圈530。在這種配置中，初級充電線圈蓋體520可以接合凹部的下表面。初級充電線圈530可以包括內部初級驅動線圈532和外部初級自由諧振線圈534， 這在圖14中示出。外部初級自由諧振線圈534可以被連接到ー個或者多個耦合電容器。這種配置可以改進從初級充電線圈530到次級線圈540的電カ轉移。返回至圖9，初級充電線圈外罩510可以相對於次級線圈外罩550被以各種高度配置。初級充電線圈外罩510可以適於一旦車輛到位進行充電就升出地面以改進在初級線圈530和次級線圈540之間的耦合。初級充電線圈外罩510的運動可以利用氣壓、液壓、機械聯動裝置或者任何其它適當的方法實現。如在圖9-12中所示，初級充電線圈蓋體520可以位於初級充電線圈530之上並且可以接合初級充電線圈外罩510的頂表面516和/或唇部518以保護初級線圈530。該蓋體還可以包括可以接收並且保護初級充電線圈530的一個或者多個凹部522、524。凹部522,524還可以與在頂表面516上的突起526、528相對準並且與之接合，這可以進ー步保護初級充電線圈530。突起526、528可以可選地在初級充電線圈蓋體520的第二部分中限定，使得初級充電線圈530被包含在蓋體520內。如在圖11中所示，蓋體520的下側可以包括肋條支撐結構以向蓋體520提供増加的強度並且為初級線圈530提供増加的保護。在圖20所示的第七實施例中，線圈可以被接收在凹部522』、524』中並且突起可以處於蓋體520』的底表面上。凹部522』、524』可以在初級充電線圈外罩510中限定。凹部522』、524』可以可選地在初級充電線圈蓋體520』的第二部分中限定，使得初級充電線圈530被包含在蓋體520』內。蓋體520和初級充電線圈外罩510的其它元件可以由任何適當的材料製造，包括非傳導合成材料或者塑料。這可以包括玻璃填充環氧樹脂、塑料或者玻璃纖維層以提供為支撐在蓋體之上行駛的車輛所需要的強度和結構。可選地，如在圖36中所示，蓋體520"可以包括ー個或者多個指示燈536。指示燈536可以具有發光環的形式，如在圖36中所示，並且可以指示充電初級線圈的位置、支付被接受/許可、充電已經開始、已經發生故障或者對使用者或者服務公司有用的任何其它信息。次級線圈外罩或者滑板550在圖13中示出並且可以適於安裝到車輛的下側。次級線圈外罩550可以包括由包括非傳導耐磨材料諸如Kevlar 合成材料的任何適當的材料製成的外部層552。外部層552可以為次級線圈外罩550提供保護性耐磨層。內部層554可以與外部層552相鄰地定位或者其它層可以位於內部層554和外部層552之間。內部層554可以由包括非傳導玻璃纖維、塑料或者合成材料的任何適當的材料製成。內部層554可以一般地支撐並且保護次級線圈540。可選地，次級線圈540可以一般地被在次級線圈540上方的表面支撐。進ー步可選地，次級線圈540可以被適合於該應用的任何表面支撐。如在圖15中所示，次級線圈540可以包括內部次級接收器線圈542和外部次級自由諧振線圈544。外部次級自由諧振線圈544可以被連接到一個或者多個電容器546，所述電容器可以被與繼電器並聯或者串聯地開關以進行由電カ監視器和控制器控制的調諧。這種配置可以改進在初級線圈530和次級線圈540之間的電カ轉移。圖17示出在不帶外部層552的配置中支撐次級線圈540的內部層554。返回至圖13，盔甲(mail)屏蔽層556可以位於次級線圈540上方以屏蔽電子設備免受由感應電力轉移產生的磁場影響。次級屏蔽層558可以位於盔甲屏蔽層556上方以進一歩屏蔽電子設備免受磁場影響。盔甲屏蔽層556和次級屏蔽層558可以由任何傳統的屏蔽材料製成，包括任何鐵磁性材料。次級線圈外罩550可以適於一旦車輛為了充電而到位就降低次級線圈540以改進在初級線圈530和次級線圈540之間的耦合。次級線圈外罩550的運動可以由氣壓、液壓、機械聯動裝置或者任何其它適當的方法實現。這個運動是ー種允許系統基於最佳效率為正確的耦合進行調節的調諧方法。在使用中，車輛可以進入充電區域。車輛的輪子可以滾動到初級充電線圈外罩510之上，因為初級充電線圈530如上所述地受到蓋體520保護。車輛的向前行進可以被止輪塊570阻止，止輪塊570被定位成沿著縱向(前後)方向在初級充電線圈530和次級線圈540之間提供對準，如在圖9中所示。還可以使用在該申請中描述的所有或者部分任何實施例來引導和/或調節車輛的輪子的橫向對準。一旦車輛處於正確的位置中，初級充電線圈530和次級線圈540可以被對準。初級充電線圈外罩550和/或次級線圈外罩510可以沿著豎直方向移動，意味著朝向/遠離彼此從而以用於感應耦合的最佳間隔定位線圈。此時，車輛可以被充電。應該指出，如果期望另外的自由度，則可以添加另外的屏蔽以防止到底盤中的損耗。這個另外的屏蔽可以延伸超過圖中所示的區域。VII.第八實施例
在圖24所示的第八實施例中，動物探測系統和報警或者其它威懾物可以被結合到系統中。動物或者其它移動物體移動到在初級充電線圈530和次級線圈540之間的空間中是不理想的。除了別的以外，這能夠降低在初級線圈530和次級線圈540之間的耦合效率。向充電系統中結合傳感器可以探測某物何時已經移動到充電區域中。這可以觸發報警、振動和/或任何其它威懾裝置。傳感器可以是任何傳統類型的運動探測傳感器，包括被動紅外、超聲波和微波。可選地，傳感器可以被連接到充電電路，使得如果傳感器探測到移動物體，則可以防止充電電路致動。傳感器還可以觸發報警、振動和/或其它威懾物。VIII.電路和網絡
圖18示出可以由本發明的任何實施例使用的電路的概略。AC幹線輸入在圖18中示出並且被一般地標為800。電源電路的實例在圖32中不出。AC幹線800可以與升降壓控制器805相結合地被連接到降壓轉換器802和升壓轉換器806。降壓轉換器802和升壓轉換器806管理輸入電カ並且根據需要控制DC電軌或者幅度以提供正確的電力。用於降壓轉換器802和升壓轉換器806的驅動電路的實例在圖31A-B中示出。可以使用升降壓系統管理功率因數校正。用於降壓轉換器802和升壓轉換器806的升降壓控制器805的實例在圖30A-B中示出。電カ測量電路804以及高電壓、溫度和相位感測電路814可以被連接到電カ控制和通信電路810，電カ控制和通信電路810進而經由升降壓控制805和電カ開關驅動器808調整遞送給初級線圈530的電力。該系統使用來自初級線圈和次級線圈的數據、來調諧、調節和測量正確的操作數據和電力信息。電カ測量電路804和高電壓感測、電力、溫度和相位電路814允許該系統動態地調節從而在通過監視內部初級驅動線圈532和外部初級自由諧振線圈534而增強安全操作時以最佳效率遞送精確的電力量。應該指出，控制電路被設計成允許操作頻率的掃描針對系統共振頻率相對於為最佳性能選擇的操作頻率的變化進行調節。可以有意地使用由能夠在控制系統的初級或者次級側中的任ー側或者這兩側上得到調節的控制系統控制的切換電容來改變系統共振頻率。在圖28A-D中示出電カ控制和通信電路810以及電力、溫度和相位感測電路的實例。在圖31C中示出電カ測量電路804的實例。開關驅動器電路808驅動電カ開關812以向初級線圈530提供電力。在圖28A-C中示出開關電路的實例。在圖35A-C中示出用於開關驅動器的電源的實例。在圖34中示出用於初級線圈530的驅動電路的實例。該系統可以包括位於電カ開關812和初級線圈530之間的ー個或者多個耦合電容器807。該系統還可以包括數字接ロ以及電力和溫度接ロ以向使用者顯示數據。在圖30C中示出用於這些特徵的電路的實例。在圖29中示出初級電流監視器範圍選擇開關的實例。次級線圈540從初級線圈530接收感應電力。在圖26A-B中示出與次級線圈540相關聯的電路的實例。次級線圈540可以被連接到將可變高頻AC電壓整流成能夠在需要 的情況下被用於直接地對蓄電池充電或者供應DC負載的DC電壓的整流器和低通濾波器電路820。整流器電路820可以被連接到逆變器電路822以在需要的情況下將DC電壓轉換回至固定的低頻AC，從而替代對插頭的需要。固定的低頻AC的實例包括但是不限於50、60和400赫茲。在圖27中示出次級逆變器電路的實例。這種配置允許系統可以利用或者不用插頭連接進行操作。例如，車輛可以包括用於充電的插頭或者次級線圏。監視、反饋和控制電路824可以監視到次級線圈540的輸入的電壓、相位和頻率，包括監視內部次級接收器線圈542和外部次級自由諧振線圈544。監視、反饋和控制電路824測量到逆變器電路822的輸入並且根據需要的源在AC和DC之間切換。監視、反饋和控制電路824防止系統嘗試同時供應多個AC電壓。這個監視器還能夠允許多個電源或者一次ー個連接，這依賴於它對於多個源而言是否安全。以此方式隔離無線源可以增強系統的安全性。溫度監視電路826可以監視次級線圈540的溫度並且高電壓傳感器可以監視次級線圈540 (包括內部次級接收器線圈542、外部次級自由諧振線圈544和相關聯的電路)的電壓。在圖25A-C中示出次級溫度板電路的實例並且在圖33中示出用於溫度傳感器的電路的實例。與次級線圈540相關聯的監視電路可以例如通過監視、反饋和控制電路824為了正確的操作而向初級線圈530提供反饋。圖19示出用於輸入電壓和電流的監視系統，其中車輛適於接收有線和無線電カ這兩者。該系統包括兩個電源、初級線圈530和AC電繩850。初級線圈530可以如以上討論地通過次級線圈540以感應方式向車輛轉移電力。如果AC電カ可通過AC電繩850獲得，則AC電繩850可以被連接到連接器852。次級線圈540和連接器852這兩者均被連接到開關854。電カ測量電路858和充電控制電路856可以監視輸入條件並且致動開關854以在來自次級線圈540的電カ和來自AC電繩850的電カ之間切換。選擇使用哪ー種電カ可以依賴於各種因素，包括可從姆ー個源獲得的電壓。電カ被傳輸到輸入控制860。以此方式，該系統監視輸入條件並且將電カ輸入切換到用於充電的、最好可能的條件。圖21-22示出可以由本發明的任何實施例使用的車輛網絡和充電網絡。如在圖21中所示，次級線圈540被連接到無線供應接ロ 600。無線供應接ロ 600被連接到汽車計算機610和/或無線電源640。汽車計算機可以通過汽車總線620而被連接到無線電源640。這些裝置中的每ー個均可以彼此通信。如在圖22中所示，網絡650可以與汽車、移動裝置630和充電器通信，以獲取它們的唯一識別碼。對於跟蹤充電時間、充電位置和成本而言，這可能是有用的。該網絡還可以與移動裝置630通信以獲得開始充電的批准。如果汽車識別碼是預先批准的，則可以不要求通過移動裝置630的批准。圖23示出顯示用於使用上述的車輛網絡和充電網絡的過程的流程圖。充電器等待處於睡眠、低能模式中的車輛700並且監視車輛是否存在710。如果存在車輛，則車輛識別碼被提供給充電網絡720。如果車輛識別碼被註冊，則消息被發送到移動裝置740以進行批准，或者如果車輛識別碼是預先批准的，則充電開始。如果車輛識別碼未被註冊，則移動裝置識別碼被與充電網絡750共享並且確定裝置識 別碼是否得以註冊760。如果裝置識別碼被註冊，則消息被發送到移動裝置以進行批准740。如果裝置識別碼未被註冊，則移動裝置和/或車輛將需要被註冊770。為了註冊移動裝置和/或車輛，使用者可以呼叫充電區域張貼的號碼或者訪問充電區域張貼的網站以使得能夠充電780。消息然後被發送到移動裝置以批准開始充電790，除非車輛和使用者已經被註冊為付費服務。對於通過引用併入的、在2009年I月6日提交的題目為「Metered Delivery of
Wireless Power」的共同未決的美國申請No. 12/349，355 (現在為美國專利No._)進行
了參考。注意，所參考申請的「充電收費」概念可以被結合到在本申請中描述的任何實施例中。以上說明是本發明的當前實施例的說明。能夠在不偏離如在所附權利要求中限定的本發明的精神和更加寬泛的方面的情況下作出將根據包括等價原則的專利法的原理解釋的各種更改和改變。注意，來自以上任何實施例的任何元件均可以被與以上實施例中的另ー實施例組合或者交換。以單數形式例如使用冠詞(「a」、「an」、「the」)或者「所述」對權利要求元件的任何引用均將不被理解為將該元件限制為單數。
權利要求
1.一種用於對車輛充電的初級充電系統，包括 充電踏板，所述充電踏板適於響應於車輛的輪胎接合所述充電踏板而樞轉；和 用於對所述車輛充電的初級充電線圈，所述初級線圈被聯結到所述充電踏板； 其中所述充電踏板的樞轉將所述初級充電線圈置於用於以感應方式將電カ轉移到被安裝到所述車輛的次級線圈的位置中。
2.根據權利要求I的初級充電系統，其中所述充電踏板包括操縱杆和平臺，所述平臺適於圍繞所述操縱杆樞轉，所述初級充電線圈被安裝到所述平臺。
3.根據權利要求2的初級充電系統，其中所述充電踏板適於圍繞止輪塊樞轉。
4.根據權利要求3的初級充電系統，其中所述充電踏板的至少前部是彎曲的。
5.根據權利要求4的初級充電系統，其中所述充電踏板的前部適於當輪胎滾動到所述操縱杆上時向前樞轉。
6.根據權利要求I的初級充電系統，包括用於接合所述車輛的第二輪胎的第二充電踏板、連接所述充電踏板和所述第二充電踏板的橫杆。
7.根據權利要求6的初級充電系統，包括平臺，所述平臺被連接到所述橫杆並且所述初級充電線圈被安裝到所述平臺。
8.根據權利要求7的初級充電系統，其中所述平臺位於在所述充電踏板和所述第二充電踏板之間的大致中部處。
9.根據權利要求7的初級充電系統，其中所述充電踏板包括充電踏板操縱杆並且所述第二充電踏板包括第二充電踏板操縱杆，所述充電踏板操縱杆和所述第二充電踏板操縱杆是彎曲的並且適於當所述輪胎和第二輪胎滾動到所述充電踏板操縱杆和所述第二充電踏板操縱杆上時向前樞轉。
10.一種用於車輛充電器的通信系統，包括 包括充電電路接收器的充電電路， 其中由所述充電電路接收器接收的信號使得所述充電電路進行以下操作之一喚醒，致動以對車輛充電，停用以及過渡到低功率睡眠模式中， 其中與車庫的車庫門的打開和關閉之ー相結合地傳輸所述信號。
11.根據權利要求10的通信系統，其中當所述車輛位於所述車庫的外側並且所述車庫的車庫門關閉時，由所述充電電路接收器接收的信號喚醒所述充電電路準備進行充電， 其中與所述車庫門的打開相結合地傳輸所述信號。
12.根據權利要求10的通信系統，其中如果所述車輛位於所述車庫的內側並且所述充電電路未被致動，則由所述充電電路接收器接收的信號致動所述充電電路對所述車輛充電， 其中與所述車庫門的關閉相結合地傳輸所述信號。
13.根據權利要求10的通信系統，其中如果所述車輛位於所述車庫的內側並且所述充電電路被致動，則由所述充電電路接收器接收的信號停用所述充電電路， 其中與所述車庫門的打開相結合地傳輸所述信號。
14.根據權利要求10的通信系統，其中如果所述車輛位於所述車庫的外側並且所述車庫門打開，則由所述充電電路接收器接收的信號將所述充電電路置於低功率睡眠模式中， 其中與所述車庫門的關閉相結合地傳輸所述信號。
15.根據權利要求10的通信系統，包括探測車輛的存在以防止錯誤地致動所述充電電路的傳感器。
16.根據權利要求10的通信系統，其中所述信號由車庫門打開器發送器傳輸。
17.根據權利要求10的通信系統，其中所述信號由車庫門打開器傳輸。
18.—種控制用於車輛的充電電路的方法,包括 利用充電電路接收器接收信號，所述信號由車庫門打開器和車庫門打開器發送器之一與車庫門打開和車庫門關閉之ー相結合地傳輸；和 響應於所述信號，喚醒所述充電電路、致動所述充電電路對所述車輛充電、停用所述充電電路和將所述充電電路置於低功率睡眠模式中的至少ー個操作。
19.ー種初級充電線圈支撐結構，包括 初級充電線圈外罩，所述初級充電線圏外罩凹進到支撐車輛的表面中；和 初級充電線圈蓋體，所述初級充電線圈蓋體接合所述初級充電線圏外罩並且保護所述初級充電線圈， 其中由所述初級充電線圈外罩和所述初級充電線圈蓋體中的至少ー個限定的至少ー個凹部接收所述初級充電線圈。
20.根據權利要求19的初級充電線圈支撐結構，其中所述至少一個凹部完全地由所述初級充電線圈外罩限定。
21.根據權利要求19的初級充電線圈支撐結構，其中所述至少一個凹部完全地由所述初級充電線圈蓋體限定。
22.根據權利要求19的初級充電線圈支撐結構，其中所述初級充電線圈蓋體是非傳導材料。
23.根據權利要求22的初級充電線圈支撐結構，其中所述初級充電線圈蓋體能夠支撐所述車輛。
24.根據權利要求23的初級充電線圈支撐結構，其中所述初級充電線圈蓋體的頂表面位幹與支撐所述車輛的所述表面大致相同的平面中。
25.根據權利要求23的初級充電線圈支撐結構，其中所述初級充電線圈外罩能夠移動以在所期位置中定位所述初級充電線圏。
26.一種次級線圈支撐結構，包括 外部層，所述外部層是耐磨的； 用於保護次級線圈的內部層；和 屏蔽層，位於所述次級線圈上方以提供保護免受在初級線圈和次級線圈之間的感應電力轉移期間產生的磁場影響， 其中所述次級線圈支撐結構適於被安裝到車輛。
27.根據權利要求26的次級線圈支撐結構，其中所述內部層是非傳導材料。
28.根據權利要求27的次級線圈支撐結構，其中所述外部層是非傳導材料。
29.根據權利要求28的次級線圈支撐結構，其中所述屏蔽層包括盔甲屏蔽層和次級屏蔽層。
30.根據權利要求29的次級線圈支撐結構，其中所述外部層是Kevlar 合成材料。
31.根據權利要求27的次級線圈支撐結構，其中所述內部層支撐所述次級線圈。
32.—種用於對車輛充電的系統,包括 凹進到支撐所述車輛的表面下面的初級線圈； 被安裝到所述車輛的次級線圈； 與所述初級線圈和所述次級線圈相關聯的電路，所述電路允許將有線或者無線電力中的任一種輸入到所述車輛。
33.根據權利要求32的系統，其中所述電路包括允許在輸入到所述車輛的有線和無線電カ之間切換的開關電路。
34.根據權利要求33的系統，其中所述電路包括監視輸入電壓的電カ和相位並且監視所述初級線圈和所述次級線圈的溫度的監視電路。
35.根據權利要求34的系統，其中所述電路包括用於將AC電壓整流成DC電壓的整流器電路。
36.根據權利要求35的系統，其中所述電路包括用於將DC電壓轉換成AC電壓的逆變器電路。
37.一種用於探測在初級線圈和次級線圈之間的空間中移動的物體的運動探測系統，包括 用於探測所述物體的至少ー個傳感器，所述至少一個傳感器被連接到充電電路，使得如果所述至少ー個傳感器探測到物體則所述初級線圈將不致動； 用於驅使所述物體離開在所述初級線圈和所述次級線圈之間的空間的報警、振動和威懾裝置中的至少ー種， 其中當所述至少一個傳感器探測到物體時，所述至少一個傳感器將觸發報警、振動和威懾裝置中的所述至少ー種。
38.ー種初級充電線圈支撐結構，包括 止輪塊； 位於所述止輪塊中的初級充電線圈；和 在所述止輪塊中限定的至少ー個對準軌道，所述至少一個對準軌道被配置為引導車輛的至少ー個輪子， 其中所述至少一個對準軌道的至少ー個部分包括井部， 其中所述止輪塊模仿自然地形並且隱藏所述初級充電線圈。
全文摘要
一種有助於對準初級充電線圈和次級線圈的、用於電動車輛的充電系統。該系統可以包括當輪胎進入止輪塊時升高初級線圈至與次級線圈對準的止輪塊。該系統可以包括凹進到支撐車輛的表面下面並且被蓋體保護的初級線圈。次級線圈可以由被安裝到車輛的滑板保護和支撐。該系統可以包括由車庫門打開器發送器或者車庫門打開器傳輸的信號控制的充電電路。該系統可以包括在初級線圈和次級線圈之間的空間中探測動物或者物體的存在的傳感器。
文檔編號H01F38/14GK102695629SQ201180005434
公開日2012年9月26日 申請日期2011年1月4日 優先權日2010年1月5日
發明者D.W.巴曼, J.B.泰勒, R.J.韋伯, S.T.尤裡奇, W.T.小斯通納 申請人:捷通國際有限公司