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用于对电动车辆进行供电或充电的方法和设备

用于对电动车辆进行供电或充电的方法和设备

本发明提供用于使用寄生谐振器无线地传递电力的系统、方法和设备。在一个方面中,提供一种用于对电动车辆(2412)进行供电或充电的无线电力接收器设备。所述无线电力接收器设备包含接收电路,所述接收电路包含第一线圈(2416)。所述接收电路经配置以无线地接收电力以便对所述电动车辆进行供电或充电。所述无线电力接收器设备进一步包含无源电路,所述无源电路包含第二线圈(2403)。所述无源电路经配置以从包含第三线圈(2404)的发射电路无线地接收电力。所述无源电路进一步经配置以将从所述发射电路接收到的电力无线地再发射到所述接收电路。所述无线电力接收器设备进一步包含经配置以从所述第一线圈(2416)移位所述第二线圈(2403)的控制器(2444,2454)。

本文中使用电动车辆来描述远程系统,所述远程系统的一实例是车辆,所述车辆包含从可充电能量储存装置(例如,一个或一个以上可再充电电化学电池或其它类型的电池)得到的电力作为其运动能力的一部分。作为非限制性实例,一些电动车辆可为混合电动车辆,其除了电动机之外还包含内燃机以用于直接运动或对车辆的电池进行充电(范围扩展器)。其它电动车辆可从电力汲取所有运动能力。电动车辆不限于汽车,而是可包含摩托车、拖车、小型摩托车等。举例来说且非限制,在本文以电动车辆(EV)的形式描述远程系统。此外,还涵盖至少部分使用可充电能量储存装置供电的其它远程系统(例如,例如个人计算装置等电子装置)。

等式29

在等式17中通过等式14代入P2提供了upt、k⑷与no之间的关系:

图26为根据本发明的示范性实施例的无线电力接收器的功能方框图。装置2600包含用于关于图1到25所论述的各种动作的装置2602、2604、2606和2608。

在另一示范性实施例中,对准调整系统可调整基础系统感应线圈2004b、无源电路感应线圈2003b、电动车辆感应线圈2016b或其组合的物理位置,以增加基础系统感应线圈2〇〇4b与电动车辆感应线圈2016b之间的耦合强度。可响应于检测到基础系统感应线圈2004b、无源电路感应线圈2003b或电动车辆感应线圈2016b相对于彼此的未对准而执行调整。

图16B是包含具有无源电路感应线圈1603b到1603η的多个无源电路1623b到1623η的图15的无线电力传递系统的示范性组件的示意图。与图16Α相比,可提供任何数目的无源电路1623b到1623η。无源电路1623b到1623η包含分别具有电感L3到Ln的无源电路感应线圈1603b到1603η。个别电容C3到匕表示用于形成在所需频率下谐振的谐振电路的谐振无源感应电路1632b到1632η的电容。个别等效电阻Re3q,3到Re^n表示无源电路感应线圈和反电抗电容器可固有的损耗。相互親合因子1<:13、1^、1«2、1^、1«2和1<:12分别表不基础系统感应线圈1604与第一无源电路感应线圈1603b、第一无源电路感应线圈1603b与第η无源电路感应线圈1603η、第η无源电路感应线圈1603η与电动车辆感应线圈1616、基础系统感应线圈1604与第η无源电路感应线圈1603η、第一无源电路感应线圈1603a与电动车辆感应线圈1616,以及基础系统感应线圈1604与电动车辆感应线圈1616之间的线圈间隔处所得的相互耦合系数。

本地配电中心130可经配置以经由通信回程134与外部源(例如,电网)通信,且经由通信链路108与基础无线充电系统102a通信。

其中1?2表示谐振接收感应线圈的损耗电阻,(^和出分别是谐振发射和接收感应线圈的Q因子,且k是耦合系数。加载具有Rl,_的磁性链路可使传递效率最大化。

等式23

用于对电动车辆进行供电或充电的方法和设备

本发明提供用于使用寄生谐振器无线地传递电力的系统、方法和设备。在一个方面中,提供一种用于对电动车辆(2412)进行供电或充电的无线电力接收器设备。所述无线电力接收器设备包含接收电路,所述接收电路包含第一线圈(2416)。所述接收电路经配置以无线地接收电力以便对所述电动车辆进行供电或充电。所述无线电力接收器设备进一步包含无源电路,所述无源电路包含第二线圈(2403)。所述无源电路经配置以从包含第三线圈(2404)的发射电路无线地接收电力。所述无源电路进一步经配置以将从所述发射电路接收到的电力无线地再发射到所述接收电路。所述无线电力接收器设备进一步包含经配置以从所述第一线圈(2416)移位所述第二线圈(2403)的控制器(2444,2454)。

用以改变变压比率且可提供低损耗的一种方法是改变桥接器的操作模式(例如,从全桥模式改变为半桥模式,或反之亦然)。

出于本文所描述的一些计算的目的,可假设电力供应器310和电动车辆电池单元318两者的相应电压Vsdc和Vldc为丨旦定电压。此可分别反映电网和电动车辆电池的特性。在一个方面中,可将恒定电压理解为实际上零源电阻(zerosourceresistance)和零吸收电阻(zerosinkresistance)〇

关于等式11的推导,可通过下式展示磁耦合谐振系统的最佳负载电阻

图20A和20B说明根据本发明的示范性实施例的定位在基础无线充电系统上以用于与无源电路感应线圈2003a和2003b-起使用的电动车辆。在图20A中,包含电动车辆感应线圈2016a的电动车辆2012a定位在还包含基础系统感应线圈2004a的基础无线充电系统2002a上。电动车辆感应线圈2016a、无源电路感应线圈2003a和基础系统感应线圈2004a在X和Y方向上对准,且在Z方向上隔开距离2027a。

图23A、23B和23C说明可用于在无线电力传递系统100内重新定位无源电路感应线圈2303的机械装置。在图23A中,无源电路感应线圈2303可位于电动车辆2312的下侧的空腔2317内。机械装置2350可通过选择适当的角度对(α,β)而在X和Y方向上调整无源电路感应线圈2303的位置。另外,机械装置2350可通过从电动车辆2312的空腔2317降低无源电路感应线圈2303来调整无源电路感应线圈2303在Z方向上的位置。机械装置2350可包含许多机械装置中的一者,包含电驱动机械装置和/或液压装置。虽然未图示,但机械装置可类似地用于在X、Y或Z方向上或其任何组合来调整电动车辆感应线圈2316或基础系统感应线圈2304的位置。

本发明的另一方面提供一种用于对电动车辆进行供电或充电的无线电力发射器设备。所述无线电力发射器设备包含发射电路,所述发射电路包含第一线圈。所述发射电路经配置以无线地发射电力。所述无线电力发射器设备进一步包含无源电路,所述无源电路包含第二线圈。所述无源电路经配置以从所述发射电路无线地接收电力。所述无源电路进一步经配置以将从所述发射电路接收到的电力无线地再发射到接收电路。所述接收电路包含第三线圈,且经配置以提供电力以便对所述电动车辆进行供电或充电。所述无线电力发射器设备进一步包含经配置以从第一线圈移位第二线圈的控制器。

在下表中展示能够在试图在规章约束内维持最大效率和最大功率的同时通过改变电力转换模式而最佳地调适到两个不同距离的系统的实例。

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