无线功率传输系统中的绕组布置的制作方法_3

文档序号:8436090阅读:来源:国知局
节由基站无线充电系统102a(充当发射器)"观察"的"负载",其 可W用来将电动车充电系统214(充当接收器)与基站无线充电系统202去禪合。如果发射 器包括负载感测电路则负载变化可W被检测。相应地,诸如基站无线充电系统202的发射 器可W具有用于确定诸如电动车充电系统114的接收器何时出现在基站系统感应线圈204 的近场中的机制。
[0043] 如上文讨论的,在操作中,假设能量朝车辆或电池传输,则输入功率从电源208提 供,使得基站系统感应线圈204生成用于提供能量传输的场。电动车感应线圈216禪合到 福射场,产生输出功率,W由电动车112储存或消耗。如上文描述的,在一些实施例中,基站 系统感应线圈204和电动车感应线圈216根据互谐振关系配置,使得电动车感应线圈116 的谐振频率和基站系统感应线圈204的谐振频率非常接近,或基本上相同。基站无线充电 系统202和电动车充电系统214之间的传输损耗在电动车感应线圈216位于基站系统感应 线圈204的近场中的时候可W被降低。
[0044] 如指出的,高效能量传输是通过将发射感应线圈的近场中的大部分能量禪合到接 收感应线圈产生的,而不是将大多数的能量W电磁波传播到近场产生。当在近场时,禪合模 式可W在发射感应线圈和接收感应线圈之间建立。可W出现此近场禪合的感应线圈周围的 区域在本文中称作近场禪合模式区域。
[0045] 在所公开的实施例中描述的电动车感应线圈216和基站系统感应线圈204可W称 作或配置为"环形"天线,并且更具体地是多应环形天线。感应线圈204和216在本文中还 可W称作或配置为"磁性"天线。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。
[0046] 如上文讨论的,能量在发射器和接收器之间的高效传输出现在发射器和接收器之 间匹配的或差不多匹配的谐振期间。然而,即使发射器和接收器之间的谐振不匹配,能量也 可较低的效率传输。能量的传输出现在将来自发射感应线圈的近场的能量禪合到建立 此近场的区域(例如在谐振频率的预定频率范围内,或者在近场区的预定距离内)内驻存 的接收感应线圈,而不是出现在将能量从发射感应线圈传播到自由空间。
[0047] 参照图1,上文描述的充电系统可W用在各个位置,W用于对电动车112充电或者 将功率传输回电网。例如,功率的传输可W发生在停车场环境中。注意,"停车区"在本文 中还可W称作"停车空间"。为了提高车辆无线功率传输系统100的效率,电动车112可W 沿X方向和Y方向对齐,W使得电动车112内的电动车感应线圈116能够与关联的停车区 中的基站无线充电系统102a充分对齐。
[0048] 如上文讨论的,电动车充电系统114可m受置在电动车112的底侧,W用于与基站 无线充电系统102a发射和接收功率。例如,电动车感应线圈116可W集成到靠近中屯、位置 的车辆的下主体,在EM暴露方面提供最大的安全距离,允许电动车的向前和倒车泊车。
[0049] 根据本发明的一些实施例,感应线圈包括缠绕成多个个别线圈的各种长度的导电 材料。例如,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301 的绕组布置300的图。导电材料301可W是由导电介质形成的任何适当材料,可W包括导 线等等。在一个实施例中,导电材料301包括绞合线,原因是绞合线降低集肤效应和传送交 流电时的接近效应的有利性质。"一个长度的导电材料"可W由一个或多个较小长度的连接 在一起的导电材料形成,籍由此方式,较长的长度象单个长度的导电材料一样。例如,各种 长度的导线可W缠绕、系、插、烙合、焊接等等在一起,形成更长长度的导线。
[0化0] 在绕组布置300中,一个长度的导电材料301缠绕成包括两个基本上共面通常位 置彼此邻近的线圈302和303的布置。该长度的导电材料301W螺旋布置缠绕,即使得每 个线圈302和303由增大半径的螺旋环形成的布置,该里,该长度的导电材料在每个线圈内 自身不交叉。导电材料301的端部形成终端304和305,在使用中,终端304和305电连接 到无线功率传输系统中的电源或电池。
[0化1] 线圈302和303W相反方式缠绕,使得一个顺时针缠绕,另一个逆时针缠绕。W此 方式,线圈302和303缠绕成使得通过该长度的导电材料的电流在两个线圈的相邻部分中 W相同的方向流动。而且,当用在感应线圈中的时候,两个线圈302和303可W定位成与一 个或多个导磁部件磁关联。例如,线圈可W定位在由许多个并行的铁氧体椿形成的磁巧的 顶部。结果,当交流电通过感应线圈时,线圈302和303充当电极区和线圈上方(高磁通集 中区)形式为"通量管"的电极区之间的磁通弧形线。拾取线圈可W定位在通量管内,W获 得无线的或更具体的是感应功率传输。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。
[0化2] 两个线圈302和303由连续地围绕着线圈缠绕的同一长度的导电材料形成。图 3-5中所示在下文描述的实施例提供各种布置,通过该些布置,单一长度的导电材料可W缠 绕成两个线圈,其中,两个线圈W相反方向缠绕,该长度的导电材料在每个线圈内自身不交 叉。对于一个长度的导电材料的每一端如何形成,或者恰好连接到每个线圈的最里面或最 外面的绕组,图3-5的布置是不同的。
[0化3] 在图3的绕组布置300中,一个长度的导电材料的一端形成线圈302最里面的绕 组,另一端形成线圈303的最里面的绕组。在图4的绕组布置400中,一个长度的导电材料 的一端形成线圈402最里面的绕组,另一端形成线圈403最外面的绕组。在图5的绕组布 置500中,一个长度的导电材料的一端形成线圈502最外面的绕组,另一端形成线圈503最 外面的绕组。
[0化4] 尽管所有前述的绕组布置由本发明的不同实施例涵盖,但在=种布置之间存在可 能影响选择哪种布置用于不同的无线功率传输情形的差异。
[0化5] 在绕组布置400中,都通过W从最里面的绕组到最外面的绕组W连续路径缠绕一 个长度的导电材料来形成两个线圈。相比较而言,绕组布置300和500分别具有通过将一 个长度的导电材料从外面到里面缠绕形成的一个线圈。该使得在人工布置导电材料时最容 易产生绕组布置400,原因是材料可W绕位于每个线圈内部的中屯、的物体缠绕,每个材料的 环可W恰好设置在之前环的外面。当从外面向里面缠绕时,W期望的线圈布置手工布置材 料更加困难。
[0化6] 绕组布置300在一个长度的导电材料在彼此相邻的线圈302和线圈303中的部分 之间具有最小的电压差。该是因为线圈302最外面的绕组恰好连接到线圈303最外面的绕 组。相反,绕组布置400和500在彼此相邻或实际上相互交叉的两个线圈之间的长度的导 电材料之间具有较大的电压差。在有明显的电压差时,在相邻的或交叉的导线之间有放电 的风险,该可能引起系统失效或出现火花,可能引起火灾。为了减少该种风险,需要附加的 绝缘,该提高了制造感应线圈的复杂度和/或成本,增加了附加的组件。
[0化7] 在比较图3至5中公开的S种绕组布置时纳入考虑的其它因素有;线圈之间的 导线路径和进入点和退出点;在交叉点上面或下面穿线;W及预先将导线切割成特定的长 度。该些因素可W进一步增加制造的复杂度。
[005引要理解,上文描述的各种不同和因素对用在不同的情形中W不同方式制造的感应 线圈有不同程度的重要性。例如,当感应线圈是人工组装时很重要的因素可能在大生产环 境中是不重要的。本发明不局限于上文讨论的布置中的任何一个。
[0化9] 在一些实施例中,对于自动和半自动的制造环境,例如,可W使用图3中所示的线 圈布置。在此布置中,导线在线圈之间自身并不交叉,相邻长度的导线之间的最小电压差不 需要另外的绝缘。在使用自动化时,从外面到中屯、手工缠绕导线的线圈的困难度可W减轻。 图4中所示的线圈布置可W认为对手工生产是合适的,原因是两个线圈是从中屯、到外面缠 绕的。图5包括一种配置,认为此配置与图3和图4的配置相比,较不适合上文描述的相应 环境。
[0060] 关于图3至5描述的本发明的实施例设及包括单一长度的导电材料的感应线圈, 诸如缠绕成两个线圈的导线。在其它实施例中,其它线圈数目的导电材料可W包括整个感 应线圈。例如,感应线圈可W包括排列成类似正方形图案的四个线圈的阵列。在一个实施 例中,单一长度的导
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1