无线功率传输系统中的绕组布置的制作方法
【技术领域】
[0001]
技术领域一般设及无线功率传输，并且更具体地设及与传输到远程系统（诸如包 括电池的车辆）的无线功率传输有关的装置、系统和方法。更具体地，本申请设及用于在 无线功率传输系统中使用的感应线圈的绕组布置，并且具体地设及感应功率传输（IPT)系 统。
【背景技术】
[0002] 已经提出包括从能量储存装置（诸如电池）接收的电能获得运动动力的远程系 统，诸如车辆。例如，混合电动车包括车载充电器，车载充电器使用车辆刹车的动力和传统 的电动机来对车辆充电。只依赖电的车辆通常从其它来源接收电力W对电池充电。通常提 出通过某种类型的有线交流电（AC)(诸如家用或商用AC电源）对电池电动车（电动车）充 电。有线充电连接需要物理连接到电源的电缆或其它类似的连接器。电缆和类似的连接器 有时可能是不方便的或者笨重的，还存在其它缺陷。能够在自由空间中（例如通过无线场） 传输功率的用于对电动车充电的无线充电系统可W克服有线充电解决方案中的一些缺陷。 因此，高效、安全地传输功率W用于对电动车充电的无线充电系统和方法是期望的。
[0003] 无线功率传输的一种系统是感应功率传输（IPT)。在IPT中，功率从初级功率装置 传递到次级（或者"拾取"）功率装置。通常，每个装置包括电流传输介质（诸如导线）的 一个或多个绕组，所W通常称作线圈。
[0004] WO2008/140333公开了一种IPT系统，在此系统中，初级和次级装置包括形状为 圆形或楠圆形的单个线圈。该种布置的缺点包括，即使在使用了屏蔽的情况下，通量也会从 线圈泄漏，因此导致较差的功率传输效率，而且还包括初级和次级线圈之间远离最优对齐 的公差不足，然后观察到功率传输的大幅降低。电动车的可操作性可能会限制在拾取线圈 和初级线圈之间实现高度对齐的容易程度，从而希望获得更大的公差。
[000引WO2011/016736公开了用于给电动车供电的IPT系统，在此系统中，基站（通常是 初级）线圈通常位于地面上，由位于磁巧上的两个单独的共面线圈组成，所述磁巧由高导 磁材料（诸如铁氧体）制成。在此布置中，没有穿过线圈并通过磁巧的直的路径。因此，线 圈充当电极区和线圈上方电极区之间的形式为"通量管"磁通弧形线，一种高磁通集中的区 域。有利的是，此布置在磁巧一侧的线圈下方几乎不产生磁通泄露。然而，使用两个单独的 线圈的一个问题是由于拾取线圈的位置不同，每个线圈的电感可W相对于彼此变化。当两 个基站线圈并行驱动时，该可能导致不均匀的电流分布，该会不利地影响功率传输曲线和 磁场。由于系统的失调增加W及两个基站线圈之间的互感，可能还会出现低效率。
[0006] 通常，对于IPT系统，希望初级线圈具有低电感。具有高电感的线圈在高频下难W驱动，原因是线圈的端部之间要求有大电压。此外，形成具有低电感有足够大的物理区能够 给电动车充电同时保持感应线圈实际上是薄的感应线圈是困难的。实际上薄的线圈是难获 得的，对于基站或初级线圈位于地面，通过在基站线圈上定位拾取感应线圈而给车辆充电 的无线功率传输系统中是有利的。该是因为一些基站线圈可W定位在地表面上，而其它基 站线圈可w嵌入其中。在该两种情形下，基站线圈越薄，基站和拾取线圈之间的气隙的相对 差越小。对于最佳充电，基站线圈的电感可W调谐为预期的线圈分离距离。结果，薄的基站 线圈意味着对基站线圈相对于地面的不同安装有更大的公差。
[0007] 通常，基站线圈设计有特定的电感，在特定的频率和线圈电流下工作，W确保连接 到具有互补特征的拾取线圈的电池的最佳充电。尝试对与基站线圈次优兼容的拾取线圈充 电可能导致缓慢的充电时间、能量浪费或过热组件。然而，不同类型或模型的车辆可能具有 不同的拾取线圈或电池。因此，期望无线充电系统中的基站充电器能够用最小的效率损失 对不同特征的车辆充电。
【发明内容】
[000引在所附权利要求的范围内的系统、方法和装置的各种实现方式分别具有几个方 面，没有任何一个方面能够单独代表本文中描述的期望属性。在不限制所附权利要求的范 围的情况下，本文中描述了一些显著的特征。
[0009] 在本说明书中描述的主题的一种或多种实现方式的细节在附图中给出，并在下文 描述。其它特征、方面和优点通过说明书、附图和权利要求将变得明显。注意，图中的相对 尺寸可能是未按比例绘制的。
[0010] 本申请的一个方面提供了一种用于发射或接收无线功率的设备。所述设备可W包 括多个基本上共面的线圈。所述多个线圈可W由一个或多个长度的导电材料形成，每个长 度的导电材料在每一端可电连接到电源或电池；并且其中，所述线圈中的两个或更多个可 W包括相同的所述长度的导电材料中的至少一个。
[0011] 在相关方面，本申请提供了一种形成用于发射或接收无线功率的设备的方法。所 述方法可W包括W连续路径缠绕一个或多个长度的导电材料，形成多个基本上共面的线 圈，一个或多个长度的导电材料中的至少一个绕两个或更多个线圈连续缠绕。
[0012] 本申请的另一方面提供了一种操作无线功率传输系统中的第一感应线圈的方法。 所述方法可W包括从第二感应线圈接收信号，第一感应线圈使用所述第二感应线圈传输功 率，所述信号包括第二感应线圈或所述第二感应线圈附连的装置的特征。所述方法可W进 一步包括基于所述第二感应线圈和第一和第二感应线圈之间的期望功率传输的特征选择 所述第一感应线圈的配置。所述方法还可W包括相应地改变所述第一感应线圈的配置。
[0013] 本发明的进一步方面（应在所有其新颖性方面考虑）将通过下面的描述变得显 然。
【附图说明】
[0014] 图1是根据本发明的示例性实施例用于对电动车充电的示例性无线功率传输系 统的图。
[0015] 图2是图1的无线功率传输系统的示例性核屯、组件的示意图。
[0016] 图3是根据本发明的一个实施例用在感应线圈中的一个长度的导电材料的绕组 布置的图。
[0017] 图4是根据本发明的另一实施例用在感应线圈中的一个长度的导电材料的绕组 布置的图。
[0018] 图5是根据本发明的又一实施例用在感应线圈中的一个长度的导电材料的绕组 布置的图。
[0019] 图6是根据本发明的另外的实施例两个长度的导线的绕组布置的图。
[0020] 图7是根据本发明的另外的实施例S个长度的导线的绕组布置的图。
[0021] 图8是根据本发明的一个实施例感应线圈的示例性组件的图。
[0022] 图9是根据本发明的另一实施例S个长度的导电材料的绕组布置的图。
[0023] 图中图示的各个特征可能不是按比例绘制的。因此，为了简洁，各个特征的尺寸可 W任意扩大或缩小。此外，一些图可W不描绘出给定系统、方法或装置的所有组件。最后， 相同的附图标记可W用来指说明书和附图中的相同特征。
【具体实施方式】
[0024] 关联附图在下文给出的详细描述旨在描述本发明的示例性实施例，不旨在只代表 可W在其中实践本发明的实施例。在此说明书中使用的词语"示例性"意思是"用作示例、 实例或示意"，不应该一定解读为优于或相对于其它任何实施例是有利的。详细描述包括用 于提供彻底理解本发明的示例性实施例的特定细节。在一些实例中，一些装置W框图形式 示出。
[0025] 无线传输功率可W指传输与电场、磁场、电磁场相关的任何形式的能量，或者不使 用物理导体将任何形式的能量从发射器发射到接收器（例如，功率可W通过自由空间传 输）。输出到无线场（例如磁场）中的功率输出可W由接收功率传输结构（诸如"天线"或 "线圈"）接收、捕获或禪连W实现功率传输。词语"线圈"想要指可W无线地输出或接收用 于禪合到另一"线圈"的能量的组件。线圈还可W称作被配置成无线地输出或接收功率的某 种类型的"天线"。环形（例如多应环形）天线可W被配置成包括空气磁巧或物理磁巧（诸 如铁氧体磁巧）。空气磁巧环形天线可W允许其它组件设置于磁巧区域内。包括铁磁或铁 磁材料的物理磁巧天线可W允许产生更强的电磁场和改进的禪合。
[0026] 词语"线圈"可W用在表示导电材料的任何绕组布置的含义W及具有许多应都绕 一个中屯、点的导电材料的局部绕组布置的含义。本文中描述的"线圈"可W包括单个线圈 或许多个"线圈"。
[0027] 电动车在本文中用来描述远程系统，其一个示例是包括由可充电的能量储存装置 (例如一个或多个可再充电电化学蓄电池或其它类型的电池）得到电力作为其运动能力的 一部分的车辆。作为非限制性示例，一些电动车可W是混合电动车，它包括