無線功率傳輸系統(tǒng)中的繞組布置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域一般設(shè)及無線功率傳輸，并且更具體地設(shè)及與傳輸?shù)竭h(yuǎn)程系統(tǒng)（諸如包 括電池的車輛）的無線功率傳輸有關(guān)的裝置、系統(tǒng)和方法。更具體地，本申請?jiān)O(shè)及用于在 無線功率傳輸系統(tǒng)中使用的感應(yīng)線圈的繞組布置，并且具體地設(shè)及感應(yīng)功率傳輸（IPT)系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 已經(jīng)提出包括從能量儲存裝置（諸如電池）接收的電能獲得運(yùn)動動力的遠(yuǎn)程系 統(tǒng)，諸如車輛。例如，混合電動車包括車載充電器，車載充電器使用車輛剎車的動力和傳統(tǒng) 的電動機(jī)來對車輛充電。只依賴電的車輛通常從其它來源接收電力W對電池充電。通常提 出通過某種類型的有線交流電（AC)(諸如家用或商用AC電源）對電池電動車（電動車）充 電。有線充電連接需要物理連接到電源的電纜或其它類似的連接器。電纜和類似的連接器 有時(shí)可能是不方便的或者笨重的，還存在其它缺陷。能夠在自由空間中（例如通過無線場） 傳輸功率的用于對電動車充電的無線充電系統(tǒng)可W克服有線充電解決方案中的一些缺陷。 因此，高效、安全地傳輸功率W用于對電動車充電的無線充電系統(tǒng)和方法是期望的。
[0003] 無線功率傳輸?shù)囊环N系統(tǒng)是感應(yīng)功率傳輸（IPT)。在IPT中，功率從初級功率裝置 傳遞到次級（或者"拾取"）功率裝置。通常，每個(gè)裝置包括電流傳輸介質(zhì)（諸如導(dǎo)線）的 一個(gè)或多個(gè)繞組，所W通常稱作線圈。
[0004] WO2008/140333公開了一種IPT系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，初級和次級裝置包括形狀為 圓形或楠圓形的單個(gè)線圈。該種布置的缺點(diǎn)包括，即使在使用了屏蔽的情況下，通量也會從 線圈泄漏，因此導(dǎo)致較差的功率傳輸效率，而且還包括初級和次級線圈之間遠(yuǎn)離最優(yōu)對齊 的公差不足，然后觀察到功率傳輸?shù)拇蠓档汀ｋ妱榆嚨目刹僮餍钥赡軙拗圃谑叭【€圈 和初級線圈之間實(shí)現(xiàn)高度對齊的容易程度，從而希望獲得更大的公差。
[000引WO2011/016736公開了用于給電動車供電的IPT系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，基站（通常是 初級）線圈通常位于地面上，由位于磁巧上的兩個(gè)單獨(dú)的共面線圈組成，所述磁巧由高導(dǎo) 磁材料（諸如鐵氧體）制成。在此布置中，沒有穿過線圈并通過磁巧的直的路徑。因此，線 圈充當(dāng)電極區(qū)和線圈上方電極區(qū)之間的形式為"通量管"磁通弧形線，一種高磁通集中的區(qū) 域。有利的是，此布置在磁巧一側(cè)的線圈下方幾乎不產(chǎn)生磁通泄露。然而，使用兩個(gè)單獨(dú)的 線圈的一個(gè)問題是由于拾取線圈的位置不同，每個(gè)線圈的電感可W相對于彼此變化。當(dāng)兩 個(gè)基站線圈并行驅(qū)動時(shí)，該可能導(dǎo)致不均勻的電流分布，該會不利地影響功率傳輸曲線和 磁場。由于系統(tǒng)的失調(diào)增加W及兩個(gè)基站線圈之間的互感，可能還會出現(xiàn)低效率。
[0006] 通常，對于IPT系統(tǒng)，希望初級線圈具有低電感。具有高電感的線圈在高頻下難W驅(qū)動，原因是線圈的端部之間要求有大電壓。此外，形成具有低電感有足夠大的物理區(qū)能夠 給電動車充電同時(shí)保持感應(yīng)線圈實(shí)際上是薄的感應(yīng)線圈是困難的。實(shí)際上薄的線圈是難獲 得的，對于基站或初級線圈位于地面，通過在基站線圈上定位拾取感應(yīng)線圈而給車輛充電 的無線功率傳輸系統(tǒng)中是有利的。該是因?yàn)橐恍┗揪€圈可W定位在地表面上，而其它基 站線圈可w嵌入其中。在該兩種情形下，基站線圈越薄，基站和拾取線圈之間的氣隙的相對 差越小。對于最佳充電，基站線圈的電感可W調(diào)諧為預(yù)期的線圈分離距離。結(jié)果，薄的基站 線圈意味著對基站線圈相對于地面的不同安裝有更大的公差。
[0007] 通常，基站線圈設(shè)計(jì)有特定的電感，在特定的頻率和線圈電流下工作，W確保連接 到具有互補(bǔ)特征的拾取線圈的電池的最佳充電。嘗試對與基站線圈次優(yōu)兼容的拾取線圈充 電可能導(dǎo)致緩慢的充電時(shí)間、能量浪費(fèi)或過熱組件。然而，不同類型或模型的車輛可能具有 不同的拾取線圈或電池。因此，期望無線充電系統(tǒng)中的基站充電器能夠用最小的效率損失 對不同特征的車輛充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法和裝置的各種實(shí)現(xiàn)方式分別具有幾個(gè)方 面，沒有任何一個(gè)方面能夠單獨(dú)代表本文中描述的期望屬性。在不限制所附權(quán)利要求的范 圍的情況下，本文中描述了一些顯著的特征。
[0009] 在本說明書中描述的主題的一種或多種實(shí)現(xiàn)方式的細(xì)節(jié)在附圖中給出，并在下文 描述。其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)通過說明書、附圖和權(quán)利要求將變得明顯。注意，圖中的相對 尺寸可能是未按比例繪制的。
[0010] 本申請的一個(gè)方面提供了一種用于發(fā)射或接收無線功率的設(shè)備。所述設(shè)備可W包 括多個(gè)基本上共面的線圈。所述多個(gè)線圈可W由一個(gè)或多個(gè)長度的導(dǎo)電材料形成，每個(gè)長 度的導(dǎo)電材料在每一端可電連接到電源或電池；并且其中，所述線圈中的兩個(gè)或更多個(gè)可 W包括相同的所述長度的導(dǎo)電材料中的至少一個(gè)。
[0011] 在相關(guān)方面，本申請?zhí)峁┝艘环N形成用于發(fā)射或接收無線功率的設(shè)備的方法。所 述方法可W包括W連續(xù)路徑纏繞一個(gè)或多個(gè)長度的導(dǎo)電材料，形成多個(gè)基本上共面的線 圈，一個(gè)或多個(gè)長度的導(dǎo)電材料中的至少一個(gè)繞兩個(gè)或更多個(gè)線圈連續(xù)纏繞。
[0012] 本申請的另一方面提供了一種操作無線功率傳輸系統(tǒng)中的第一感應(yīng)線圈的方法。 所述方法可W包括從第二感應(yīng)線圈接收信號，第一感應(yīng)線圈使用所述第二感應(yīng)線圈傳輸功 率，所述信號包括第二感應(yīng)線圈或所述第二感應(yīng)線圈附連的裝置的特征。所述方法可W進(jìn) 一步包括基于所述第二感應(yīng)線圈和第一和第二感應(yīng)線圈之間的期望功率傳輸?shù)奶卣鬟x擇 所述第一感應(yīng)線圈的配置。所述方法還可W包括相應(yīng)地改變所述第一感應(yīng)線圈的配置。
[0013] 本發(fā)明的進(jìn)一步方面（應(yīng)在所有其新穎性方面考慮）將通過下面的描述變得顯 然。
【附圖說明】
[0014] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例用于對電動車充電的示例性無線功率傳輸系 統(tǒng)的圖。
[0015] 圖2是圖1的無線功率傳輸系統(tǒng)的示例性核屯、組件的示意圖。
[0016] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用在感應(yīng)線圈中的一個(gè)長度的導(dǎo)電材料的繞組 布置的圖。
[0017] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例用在感應(yīng)線圈中的一個(gè)長度的導(dǎo)電材料的繞組 布置的圖。
[0018] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例用在感應(yīng)線圈中的一個(gè)長度的導(dǎo)電材料的繞組 布置的圖。
[0019] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例兩個(gè)長度的導(dǎo)線的繞組布置的圖。
[0020] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例S個(gè)長度的導(dǎo)線的繞組布置的圖。
[0021] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例感應(yīng)線圈的示例性組件的圖。
[0022] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例S個(gè)長度的導(dǎo)電材料的繞組布置的圖。
[0023] 圖中圖示的各個(gè)特征可能不是按比例繪制的。因此，為了簡潔，各個(gè)特征的尺寸可 W任意擴(kuò)大或縮小。此外，一些圖可W不描繪出給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后， 相同的附圖標(biāo)記可W用來指說明書和附圖中的相同特征。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 關(guān)聯(lián)附圖在下文給出的詳細(xì)描述旨在描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不旨在只代表 可W在其中實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。在此說明書中使用的詞語"示例性"意思是"用作示例、 實(shí)例或示意"，不應(yīng)該一定解讀為優(yōu)于或相對于其它任何實(shí)施例是有利的。詳細(xì)描述包括用 于提供徹底理解本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特定細(xì)節(jié)。在一些實(shí)例中，一些裝置W框圖形式 示出。
[0025] 無線傳輸功率可W指傳輸與電場、磁場、電磁場相關(guān)的任何形式的能量，或者不使 用物理導(dǎo)體將任何形式的能量從發(fā)射器發(fā)射到接收器（例如，功率可W通過自由空間傳 輸）。輸出到無線場（例如磁場）中的功率輸出可W由接收功率傳輸結(jié)構(gòu)（諸如"天線"或 "線圈"）接收、捕獲或禪連W實(shí)現(xiàn)功率傳輸。詞語"線圈"想要指可W無線地輸出或接收用 于禪合到另一"線圈"的能量的組件。線圈還可W稱作被配置成無線地輸出或接收功率的某 種類型的"天線"。環(huán)形（例如多應(yīng)環(huán)形）天線可W被配置成包括空氣磁巧或物理磁巧（諸 如鐵氧體磁巧）?？諝獯徘森h(huán)形天線可W允許其它組件設(shè)置于磁巧區(qū)域內(nèi)。包括鐵磁或鐵 磁材料的物理磁巧天線可W允許產(chǎn)生更強(qiáng)的電磁場和改進(jìn)的禪合。
[0026] 詞語"線圈"可W用在表示導(dǎo)電材料的任何繞組布置的含義W及具有許多應(yīng)都繞 一個(gè)中屯、點(diǎn)的導(dǎo)電材料的局部繞組布置的含義。本文中描述的"線圈"可W包括單個(gè)線圈 或許多個(gè)"線圈"。
[0027] 電動車在本文中用來描述遠(yuǎn)程系統(tǒng)，其一個(gè)示例是包括由可充電的能量儲存裝置 (例如一個(gè)或多個(gè)可再充電電化學(xué)蓄電池或其它類型的電池）得到電力作為其運(yùn)動能力的 一部分的車輛。作為非限制性示例，一些電動車可W是混合電動車，它包括