用于电动车辆无线充电系统的引导和对准系统及方法技术方案

公开了用于无线充电系统的引导和对准系统，以帮助将传送器和接收器的感应电力传输(IPT)耦合器对准。这些系统引导定位和对准以在传送器和接收器IPT耦合器之间提供充分耦合。示例性系统提供了磁场传感器、磁场生成器和磁定向以确定电动车辆或无线充电基础的位置。在磁定向系统中，在透磁衬底上包括至少三个线圈(或类似电路)的对准系统接收包括调制信息信号的定位磁场并且对接收的信号进行处理以生成用于确定该定位磁场源相对于该磁场传感器位置的位置的输出。该对准系统可以进一步包括基于输入信号生成定位磁场的类似结构，该定位磁场可以包括调制信息信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所描述的技术总体上涉及无线电力。更具体地，本公开针对涉及在基于地面的充电单元和基于车辆的充电单元之间的无线电力传输、以及出于引导和对准的目的而确定电动车辆相对于基于地面的充电单元的位置的设备、系统和方法。
技术介绍
已经引入了包括由从能量存储设备(诸如电池)接收的电能所得到的动力电力的可充电系统(诸如电动车辆)。例如，混合动力电动车辆包括车载充电器，其使用来自车辆制动和传统电机的电力对车辆进行充电。纯电动的车辆通常从其它来源接收用于对电池充电的电能。电池电动车辆通常被提出以通过某种类型的有线交流(AC)电(诸如家用或商用AC电源)来充电。有线充电连接需要在物理上连接至电源的线缆或者其他类似的连接器。线缆和类似的连接器有时可能不方便或者很麻烦，并且具有其它缺陷。所期望的是提供能够在自由空间中传送电力(例如经由无线场)的无线充电系统，以用于对电动车辆充电从而克服有线充电解决方案的一些缺陷。另外，无线充电系统应当能够确定电动车辆和/或充电系统的位置从而促成无线电力以最为有效的可能方式传输至接收器。感应电力传输(IPT)系统提供了能量的无线传输的一个示例。在IPT系统中，主设备(即，传送器)将电力传送至辅设备(即，接收器)。这些传送器和接收器设备中的每一个可以包括至少一个感应耦合器(例如，IPT耦合器)，其可以包括电流传递材料的绕组的单线圈或多线圈布置。在IPT系统中，传送器中的交变电流产生磁场，该磁场在接近于该传送器的接收器中产生电动势并且因此将电力传输至该接收器。通常，VLF或FL频带(例如，从20kHz至150kHz)中的频率被用于电动车辆充电的感应电力传输。千瓦范围的电动汽车的感应充电要求相对紧密的耦合是有效的并且符合规范标准。在感应充电的情况下，越紧密的耦合所得到的电力越高。电动车辆的感应充电能够与静态充电系统(其中感应充电在电动车辆无运动时进行)或动态充电系统(其中感应充电在电动车辆运动的同时进行)一起使用。在静态系统中，泊车辅助系统可以协助驾驶员克服对准的问题并且提高便利性和充电效率。例如，泊车辅助系统可以向驾驶员指示电动车辆何时停泊在“有效点(sweetspot)”之内。根据另一个实施例，泊车辅助系统可以指引电动车辆以利用最小程度的驾驶员介入自行进行自动泊车。这对于临界位置的车辆充电系统而言是特别具有价值的。引导和对准系统可以被用来辅助驾驶员可靠地将电动车辆停泊在“有效点”或“公差区域”之内，公差区域可以是其中(充电基础上的)传送器与(电动车辆上的)接收器之间的耦合效率处于或高于某个阈值或最小值的区域。该有效点和充电区域也可以根据被释放至泊车区域之中的辐射进行定义，例如，如果车辆位于有效点或公差区域之内，则在车辆周围所测量到的磁泄漏场满足所规定的限制，例如管控人类暴露限制。因此，期望用于基于感应到低频磁场而提供局部定位的系统和方法以提供引导和对准信息，上述低频磁场可以由基础充电单元或电动车辆充电单元生成，其优选地处于低于150kHz的频率。
技术实现思路
本专利技术的系统、方法和设备均具有若干方面，这些方面中没有单独的任何一个仅负责其期望属性。在不限制如随附权利要求表达的范围的情况下，这里简要地公开更多突出的特征。在考虑到本讨论之后，特别是在阅读了标题为“具体实施方式”的部分之后，将要理解本专利技术的各实施例的特征如何提供包括无线网络中的访问点和站点之间有所改进的通信在内的多种优势。本文中公开的实施例均具有若干创新性方面，这些方面中没有单独的任何一个仅负责本专利技术的期望属性。在不限制如所附权利要求表达的范围的情况下，这里简要地公开更多突出的特征。在考虑到本讨论之后，将要理解各种实施例的特征如何相对于当前动态无线充电系统提供若干优点。本公开的一个方面提供了一种用于在无线电力传输系统中感测磁场分量的装置。在一个方面，该装置包括透磁衬底；被布置在所述透磁衬底上的至少三个共面线圈，所述至少三个线圈被配置为生成由接收的磁场感生的信号；以及处理系统，其可操作地连接至所述线圈并且被配置为基于所述线圈所生成的所述信号生成至少两个输出，所述输出指示接收的所述磁场的至少两个矢量分量。所公开的另一个方面在于一种用于在无线电力传输系统中感测磁场分量的方法。该方法包括：经由被布置在透磁衬底上的至少三个共面线圈接收磁场；经由所述至少三个线圈生成由接收的所述磁场感生的信号；以及经由处理系统基于所述至少三个线圈所生成的所述信号而生成至少两个输出，所述输出包括接收的所述磁场的至少两个矢量分量。所公开的另一个方面在于一种用于在无线电力传输系统中感测磁场分量的装置。该装置包括：被布置在透磁衬底上的至少三个共面线圈，所述至少三个共面线圈被配置为生成由接收的磁场感生的信号；以及用于基于所述至少三个共面线圈所生成的所述信号而生成至少两个输出的部件，所述输出包括接收的所述磁场的至少两个矢量分量。所公开的另一个方面在于一种用于在无线电力传输系统中生成定位磁场信号的装置。该装置包括透磁衬底；被布置在该透磁衬底上的至少三个共面线圈，该至少三个生成器线圈中的每一个被配置为生成定位磁场信号；和处理系统，其被配置为控制该至少三个线圈中的每一个的电流的特性，该定位磁场信号指示该装置关于该磁性定位磁场信号的接收方的位置。附图说明现在将参考附图结合各种实施例来描述以上提及的方面以及本专利技术的其他特征、方面和优点。然而，图示的实施例仅是示例而非意图限制。遍及附图，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另外指出。注意，以下附图的相对尺寸可能没有按比例绘制。图1是根据示例性实施例的用于对电动车辆进行充电的示例性无线电力传输系统的示图。图2是依据示例性实施例的示例性无线电力传输系统组件的示意图。图3是依据示例性实施例的示出图1的无线电力传输系统的示例性系统组件的功能框图。图4A图示了依据示例性实施例的使用示例性坐标系的电动车辆与停车位中所安装的充电点之间的第一定义位置关系，上述示例性坐标系的原点处于该停车位中。图4B图示了依据示例性实施例的使用示例性坐标系的电动车辆与停车位之间的第二定义位置关系，上述示例性坐标系的原点处于该电动车辆中。图5A描绘了依据示例性实施例的传感器和检测器系统的示意图，该系统具有布置在具有信号组合器和检测器的衬底上的感测线圈，上述信号组合器和检测器具有多个输出。图5B描绘了依据示例性实施例的传感器和检测系统的示意图，该系统具有布置在具有另外组件的透磁衬底上的传感器，上述另外组件具有单个输出。图6A描绘了依据示例性实施例的传感器和检测器系统的示意图，该系统具有布置在具有信号组合器和检测器的衬底上的感测线圈，上述信号组合器和检测器具有多个输出。图6B描绘了依据示例性实施例的感应器和检测器系统的示意图，该系统具有布置在衬底上的感测线圈。图6C是依据示例性实施例的磁场感测系统的示意性剖面图，其示出了形成于PCB中的感测线圈。图6D是依据另一个示例性实施例的磁场感测系统的示意性横断面图，其示出了形成于PCB中的感测线圈。图7A图示了依据示例性实施例的透磁衬底对定位磁场的影响，磁场由基本上垂直于感测线圈平面的用于场检测的磁通线可视化。图7B图示了依据示例性实施例的透磁衬底对定位磁场的影响，磁场由基本上平行于感测线圈平面的用于场检测的磁通线可视化。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在无线电力传输系统中感测磁场分量的装置，包括：透磁衬底；被布置在所述透磁衬底上的至少三个共面线圈，所述至少三个线圈被配置为生成由接收的磁场感生的信号；以及处理系统，其可操作地连接至所述线圈并且被配置为基于所述线圈所生成的所述信号生成至少两个输出，所述输出指示接收的所述磁场的至少两个矢量分量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 US 62/029,092;2014.10.15 US 14/515,2911.一种用于在无线电力传输系统中感测磁场分量的装置，包括：透磁衬底；被布置在所述透磁衬底上的至少三个共面线圈，所述至少三个线圈被配置为生成由接收的磁场感生的信号；以及处理系统，其可操作地连接至所述线圈并且被配置为基于所述线圈所生成的所述信号生成至少两个输出，所述输出指示接收的所述磁场的至少两个矢量分量。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理系统包括信号组合器和检测器以提供矢量输出，所述信号组合器被配置为将所述线圈所生成的所述信号进行组合，并且所述检测器被配置为对所述信号执行非线性操作以生成所述矢量输出。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述信号组合器被配置为组合信号以产生所述矢量输出的矢量分量，在接收的所述磁场的方向与所述至少三个线圈的平面垂直时所述矢量分量最大。4.根据权利要求2所述的装置，其中所述信号组合器被配置为组合信号以产生所述矢量输出的矢量分量，在接收的所述磁场的方向与所述至少三个线圈的平面平行时所述矢量分量最大。5.根据权利要求2所述的装置，其中所述信号组合器对来自所述至少三个线圈中的至少两个线圈的组合的信号进行组合从而产生x、y或z矢量分量输出中的至少一个。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少三个线圈按提供至少一条对称轴的几何图形被定位。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少三个线圈中的一个或多个线圈与所述至少三个线圈中的另一个线圈相重叠。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理系统被配置为基于所述至少三个线圈所生成的所述信号生成三个输出，其中所述三个输出中的每个输出指示接收的所述磁场的三个矢量分量(Vx,Vy,Vz)之一。9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括导电背板，所述导电背板被配置为降低所述至少三个线圈对环境的灵敏度，其中所述导电背板与所述线圈相对地被定位于所述透磁衬底上。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少三个线圈被定位于印刷电路板之内或之上。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述印刷电路板、所述至少三个线圈和所述透磁衬底被定位于感应电力传输耦合器内，所述感应电力传输耦合器被配置为执行感应电力传输。12.根据权利要求1所述的装置，其中所述透磁衬底和所述至少三个共面线圈被配置为位于感应电力传输耦合器内，所述感应电力传输耦合器被配置为执行感应电力传输。13.一种在无线电力传输系统中感测磁场分量的方法，包括：经由被布置在透磁衬底上的至少三个共面线圈接收磁场；经由所述至少三个线圈生成由接收的所述磁场感生的信号；以及经由处理系统基于所述至少三个线圈所生成的所述信号而生成至少两个输出，所述输出包括接收的所述磁场的至少两个矢量分量。14.根据权利要求13所述的方法，其中生成所述至少两个输出包括经由信号组合器对所述至少三个线圈所生成的信号进行组合、以及经由检测器对所述信号执行非线性操作以生成所述矢量输出。15.根据权利要求14所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·P·威德默，L·西伯，A·戴特维勒，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US