關(guān)于檢測和識別電動車輛和充電站的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及無線電力傳遞，且更確切地說涉及關(guān)于到例如包含電池的車輛的遠(yuǎn)程系統(tǒng)的無線電力傳遞及遠(yuǎn)端系統(tǒng)之間的通信的裝置、系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)引入了包含從例如電池等能量存儲裝置接收的電導(dǎo)出的運動動力的遠(yuǎn)程系統(tǒng)，例如車輛。舉例來說，混合動力電動車輛包含機載充電器，所述機載充電器使用來自車輛制動和傳統(tǒng)馬達(dá)的電力給車輛充電。純電動車輛一般從其它來源接收電來給電池充電。常常提議通過例如家用或商用AC供應(yīng)源等某種類型的有線交流電(AC)給電池電動車輛(電動車輛)充電。有線充電連接需要物理上連接到電力供應(yīng)器的電纜或其它類似連接器。電纜和類似連接器有時可能不方便或笨重，且具有其它缺點。能夠在自由空間中(例如，經(jīng)由無線場)傳遞電力以便用于給電動車輛充電的無線充電系統(tǒng)可以克服有線充電解決方案的一些缺陷。
[0003]在具有可用的多個充電站的停車設(shè)施中，電動車輛通常在所述停車設(shè)施內(nèi)導(dǎo)航以找到用于從其中的充電站接收充電的適當(dāng)停車空間。電動車輛可在駕駛者試圖使用具有多個充電墊的無線電力充電設(shè)施時試圖與其通信范圍內(nèi)的一或多個充電站進(jìn)行配對。因此，需要高效地且有效地促進(jìn)識別用于車輛的充電站的無線充電系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法及裝置的各種實施方案各自具有若干方面，其中的單個方面并不單獨負(fù)責(zé)本文所描述的合乎需要的屬性。在不限制所附權(quán)利要求書的范圍的情況下，本文描述一些顯要特征。
[0005]在附圖及以下描述中闡述本說明書中描述的標(biāo)的物的一或多個實施方案的細(xì)節(jié)。其它特征、方面和優(yōu)點將從所述描述、圖式和所附權(quán)利要求書而變得顯而易見。應(yīng)注意，以下各圖的相對尺寸可能未按比例繪制。
[0006]本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的一個方面提供一種用于提供無線電力的設(shè)備。所述設(shè)備包括發(fā)射器，其包括經(jīng)配置以經(jīng)由具有足以為電動車輛充電或供電的第一強度水平的磁場提供無線電力的一或多個線圈，所述一或多個線圈進(jìn)一步經(jīng)配置以在所述磁場設(shè)定在低于第一強度水平的第二強度水平時經(jīng)由所述磁場提供信息信號，所述信息信號具有從多個發(fā)射器唯一地識別所述發(fā)射器的一或多個特性。所述設(shè)備進(jìn)一步包括收發(fā)器，其經(jīng)配置以經(jīng)由不同于所述磁場的通信鏈路與電動車輛通信，所述收發(fā)器進(jìn)一步經(jīng)配置以至少部分地基于經(jīng)由所述磁場提供的信息信號建立與電動車輛的通信鏈路，其中所述發(fā)射器進(jìn)一步經(jīng)配置以經(jīng)由所述通信鏈路與電動車輛通信到所述一或多個線圈的位置的停車導(dǎo)引信息。
[0007]本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于接收無線電力的設(shè)備。所述設(shè)備包括電池。所述設(shè)備進(jìn)一步包括接收器，其包括經(jīng)配置以經(jīng)由具有足以為電池充電或供電的第一強度水平的磁場接收來自充電站的無線電力的一或多個線圈，所述一或多個線圈進(jìn)一步經(jīng)配置以在所述磁場設(shè)定在低于第一強度水平的第二強度水平時經(jīng)由所述磁場提供信息信號，所述信息信號具有從多個發(fā)射器唯一地識別所述發(fā)射器的一或多個特性。所述設(shè)備進(jìn)一步包括收發(fā)器，其經(jīng)配置以經(jīng)由不同于所述磁場的通信鏈路與充電站通信，所述收發(fā)器經(jīng)配置以至少部分地基于經(jīng)由所述磁場提供的信息信號建立與充電站的通信鏈路，其中所述接收器進(jìn)一步經(jīng)配置以經(jīng)由所述通信鏈路與充電站通信到所述一或多個線圈的位置的停車導(dǎo)引信息。
[0008]本發(fā)明所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種將充電站與電動車輛配對的方法。所述方法包括經(jīng)由具有足以為電動車輛充電或供電的第一強度水平的磁場提供無線電力。所述方法進(jìn)一步包括在所述磁場設(shè)定在低于第一強度水平的第二強度水平時經(jīng)由所述磁場提供信息信號，所述信息信號具有從多個發(fā)射器唯一地識別所述發(fā)射器的一或多個特性。所述方法進(jìn)一步包括經(jīng)由不同于所述磁場的通信鏈路與電動車輛通信，經(jīng)由所述通信鏈路通信包括與電動車輛通信到充電站的位置的停車導(dǎo)引信息。所述方法進(jìn)一步包括至少部分地基于經(jīng)由所述磁場提供的信息信號建立與電動車輛的通信鏈路。
[0009]本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于提供無線電力的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于經(jīng)由具有足以為電動車輛充電或供電的第一強度水平的磁場提供無線電力的裝置，所述提供裝置進(jìn)一步經(jīng)配置以在所述磁場設(shè)定在低于第一強度水平的第二強度水平時經(jīng)由所述磁場提供信息信號，所述信息信號具有從多個發(fā)射器唯一地識別所述發(fā)射器的一或多個特性。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于經(jīng)由不同于所述磁場的通信鏈路與電動車輛通信的裝置，所述通信裝置經(jīng)配置以經(jīng)由所述通信鏈路與電動車輛通信到充電站的位置的停車導(dǎo)引信息。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于至少部分地基于經(jīng)由所述磁場提供的信息信號建立與電動車輛的通信鏈路的裝置。
【附圖說明】
[0010]圖1說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于對電動車輛充電的示范性無線電力傳遞系統(tǒng)的圖。
[0011]圖2說明圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性核心組件的示意圖。
[0012]圖3說明展示圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性核心組件及輔助組件的另一功能框圖。
[0013]圖4是展示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的安置于電動車輛中的可更換無觸點電池的功能框圖。
[0014]圖5A是展示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的可用于對電動車輛無線地充電的示例性頻率的頻譜圖表。
[0015]圖5B為展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例可用于對電動車輛進(jìn)行無線充電和用于提供磁性信息/信標(biāo)信號的示范性頻率的頻譜圖表。
[0016]圖6為展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的可用于對電動車輛進(jìn)行無線充電的示范性頻率及發(fā)射距離的圖表。
[0017]圖7A是根據(jù)各種實施方案的示范性多車輛及多停車的停車及充電系統(tǒng)的功能框圖。
[0018]圖7B示意性地說明根據(jù)本文中所描述的某些實施例的在充電系統(tǒng)與車輛之間的通信和信令的示范性情境。
[0019]圖8說明根據(jù)本文中所描述的某些實施例的將充電站與電動車輛配對的示范性方法的流程圖。
[0020]圖9說明根據(jù)本文中所描述的某些實施例的將電動車輛與充電站配對的示范性方法的流程圖。
[0021]圖10為根據(jù)本文中所描述的某些實施例的用于提供無線電力的設(shè)備的功能框圖。
[0022]圖11為根據(jù)本文中所描述的某些實施例的用于接收無線電力的設(shè)備的功能框圖。
[0023]圖式中說明的各種特征可能未按比例繪制。因此，為了清晰起見，可任意擴大或減小各種特征的尺寸。此外，圖式中的一些圖式可能并未描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后，可能貫穿說明書和圖式使用相似參考標(biāo)號來表示相似特征。
【具體實施方式】
[0024]下文結(jié)合附圖闡述的【具體實施方式】意圖作為對本發(fā)明的示范性實施例的描述，且并不意圖表示其中可實踐本發(fā)明的僅有實施例。貫穿此描述所使用的術(shù)語“示范性”意指“充當(dāng)實例、例子或說明”，且未必應(yīng)解釋為比其它示范性實施例優(yōu)選或有利。術(shù)語“第一”和“第二”在本文中用于區(qū)分各種要素(例如，“第一頻率”和“第二頻率”)且并不希望表示這些要素的任何特定次序?！揪唧w實施方式】出于提供對本發(fā)明的示范性實施例的透徹理解的目的而包含特定細(xì)節(jié)。在一些情況下，以框圖形式展示一些裝置。
[0025]以無線方式傳遞電力可指將與電場、磁場、電磁場或其它者相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量從發(fā)射器傳遞到接收器，而不使用物理電導(dǎo)體(例如，可通過自由空間來傳遞電力)。輸出到無線場(例如，磁場)中的電力可由“接收線圈”接收、俘獲或耦合以實現(xiàn)電力傳遞。
[0026]電動車輛在本文中用以描述遠(yuǎn)程系統(tǒng)，遠(yuǎn)程系統(tǒng)的實例為包含從可充電能量存儲裝置(例如，一或多個可再充電電化學(xué)電池或其它類型的電池)導(dǎo)出的電力作為其運動能力的部分的車輛。作為非限制性實例，一些電動車輛可以是除了電動馬達(dá)以外還包含用于直接運動或用以給車輛的電池充電的傳統(tǒng)內(nèi)燃機的混合動力電動車輛。其它電動車輛可從電力汲取所有運動能力。電動車輛不限于汽車，且可包含摩托車、手推車、小型摩托車及其類似者。借助于實例而非限制，本文描述呈電動車輛(EV)形式的遠(yuǎn)程系統(tǒng)。此外，還預(yù)期可使用可充電能量存儲裝置而至少部分地供電的其它遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如，例如個人計算裝置等電子裝置及其類似者)。
[0027]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于給電動車輛112充電的示范性無線電力傳遞系統(tǒng)100的圖。無線電力傳遞系統(tǒng)100使得能夠在電動車輛112停放在基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a附近時給電動車輛112充電。在待在對應(yīng)基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a及102b之上停放的停車區(qū)域中說明用于兩個電動車輛的空間。在一些實施例中，本地分配中心130可連接到電力主干線132，且被配置成通過電力鏈路110將交流電(AC)或直流電(DC)供應(yīng)提供到基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a?；A(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a還包含基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a，其用于以無線方式傳遞或接收電力或用于經(jīng)由磁場和天線136提供信號。電動車輛112可包含電池單元118、電動車輛感應(yīng)線圈116、電動車輛無線充電系統(tǒng)114，和天線140。電動車輛感應(yīng)線圈116可(例如)經(jīng)由由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a產(chǎn)生的電磁場的區(qū)而與基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a交互。
[0028]在一些示范性實施例中，電動車輛感應(yīng)線圈116可在電動車輛感應(yīng)線圈116位于由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a產(chǎn)生的能量場中時接收電力。所述場對應(yīng)于其中由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a輸出的能量可由電動車輛感應(yīng)線圈116俘獲的區(qū)。舉例來說，由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a輸出的能量可處于足以對電動車輛112充電或供電(例如，足以對電池單元118充電)的水平。在一些情況下，所述場可對應(yīng)于基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a的“近場”。近場可對應(yīng)于其中存在由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a中的電流和電荷引起的并不將電力輻射遠(yuǎn)離基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a的強反應(yīng)性場的區(qū)。在一些情況下，近場可對應(yīng)于處于基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a的波長的約1/2JT內(nèi)的區(qū)(且針對電動車輛感應(yīng)線圈116，反之亦然)，如將在下文中進(jìn)一步描述。
[0029]在一些示范性實施例中，基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a可經(jīng)配置以經(jīng)由磁場與電動車輛112通信。舉例來說，基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a可通過經(jīng)由磁場提供信息信號而與電動車輛112通信，所述信號在低于用于無線電力發(fā)射的水平的強度水平下提供且具有從多個基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)唯一地識別基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a的一或多個特性。如圖5B(下文更充分描述)中所展示，所述信息信號可配置在除用于無線電力傳遞(WPT)的頻率外的頻率下，所述信號可進(jìn)一步經(jīng)配置為磁場的調(diào)制。電動車輛112可在存在出自定位于緊靠附近的有源基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102的強發(fā)射的情況下感測信息信號(例如，低電平磁性信標(biāo))。因為當(dāng)電動車輛112正感測磁性信標(biāo)信號時中斷電力傳遞可能是不合需要的，所以信標(biāo)可在從WPT操作頻率充分偏移的單獨頻帶中發(fā)出以避免干擾(例如10-20kHz)，如圖5B中所展示。因為基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a在低電平處發(fā)出磁性信標(biāo)信號，所以所述信號可由WPT硬件產(chǎn)生而不需要再調(diào)諧共振電路(例如，充電感應(yīng)線圈可驅(qū)動為脫離共振)，條件是脈寬調(diào)制(PWM)波形可在足夠精細(xì)的頻率步驟中合成。
[0030]為分離不同信標(biāo)信號發(fā)射和避免相互干擾，基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a可調(diào)制磁場。所述調(diào)制可為任何類型的調(diào)制或調(diào)制的組合，例如(例如)單一脈沖、數(shù)字序列、頻分、時分、碼分等。舉例來說，對于頻分方案，可臨時地在單獨頻率中固定或動態(tài)地指派信號頻率，所述單獨頻率從無線電力發(fā)射操作頻率偏移至少10kHz以避免信號與無線電力傳遞之間的干擾以及多個信號之間的干擾。電動車輛112可經(jīng)由一或多個傳感器(未圖示)接收所述信號，所述一或多個傳感器經(jīng)配置以經(jīng)由磁場檢測和接收信號。電動車輛112還可使用所述信號來確定基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a的距離和/或方向。
[0031]使用磁場的帶內(nèi)信令可提供眾多益處。舉例來說，雖然射頻(RF)信號強度按比例(遠(yuǎn)場)衰變，但由基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102產(chǎn)生的低頻磁場近似非想要距離(近場)的立方而衰變，從而使得更適合于區(qū)分非想要(相鄰)充電站與想要的充電站。另外，與RF相比，磁場可較少受周圍區(qū)域中的物體(例如，車輛、壁、緣墻等)影響。另外，低頻磁場可使電動車輛112能夠基于距離且任選地基于角度通過感測磁場線的方向而確定多個充電站中的正確充電站。此外，在一些方面中，多個充電站可發(fā)出低頻(LF)磁性信標(biāo)信號以允許電動車輛確定從其接收電力的正確充電站。許多充電站線圈(例如基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a)可不被車輛覆