CN102695629A - 用于电动车辆的感应充电*** - Google Patents

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Abstract

一种有助于对准初级充电线圈和次级线圈的、用于电动车辆的充电***。该***可以包括当轮胎进入止轮块时升高初级线圈至与次级线圈对准的止轮块。该***可以包括凹进到支撑车辆的表面下面并且被盖体保护的初级线圈。次级线圈可以由被安装到车辆的滑板保护和支撑。该***可以包括由车库门打开器发送器或者车库门打开器传输的信号控制的充电电路。该***可以包括在初级线圈和次级线圈之间的空间中探测动物或者物体的存在的传感器。

Description

用于电动车辆的感应充电***
技术领域
本发明涉及用于电动车辆的充电***并且更加具体地涉及在初级线圈和次级线圈之间提供改进的对准的充电***。
背景技术
在各种车辆充电应用中使用感应电力。这些***包括被连接到电源的初级充电线圈和被连接到蓄电池的、在车辆内的次级线圈。电力被施加到初级充电线圈，初级充电线圈在次级线圈中诱发电流以对蓄电池充电。如果1）初级线圈和次级线圈未被充分地彼此对准和/或2）线圈并不足够地彼此邻近，则感应充电***能够经历效率问题。现有技术设计包括用于对准线圈和/或移动线圈至物理接近的各种技术。不幸的是，那些设计是比较复杂的并且经常包括比较精密的感测和运动***，其随着时间可能要求校准和维护。此外，动物或者其它移动物体可能在初级和次级线圈之间游荡，这可能妨碍在初级和次级线圈之间的耦合效率。
发明内容
前述问题在本发明中得以克服，其中感应充电***提供安全、简单且高效的电动车辆充电。在本发明的第一方面，该充电***包括在止轮块结构内的初级线圈。当车辆的轮子进入止轮块结构时，初级线圈相对于在车辆内的次级线圈自动地移动到位。例如，止轮块可以包括被连接到初级充电线圈的提升机构。当车辆进入止轮块时，轮子的重量向前推动踏板。踏板的运动使初级充电线圈升高至更加紧邻次级线圈。该两个线圈为了感应耦合而被置放到位并且充电开始。当充电完成时，车辆离开止轮块，踏板向后枢转并且初级充电线圈从次级线圈解耦。
在本发明的第二方面，该车辆包括用于相对于初级充电线圈将次级线圈移动到位的机构。
在本发明的第三方面，该初级充电线圈处于与止轮块的固定纵向配准。初级线圈被定位成使得当车辆的轮子接触止轮块时，初级线圈与车辆中的次级线圈相对准。另外，初级和次级线圈是基本水平的或者从水平倾斜以在车辆进出充电***的运动期间便于线圈的无损耦合和解耦。
在本发明的第四方面，该充电***至少部分地响应于从车库门打开器或者车库门打开器发送器发送的信号受到控制。例如，在车辆离开止轮块之后，充电器过渡到睡眠模式中以节省电力。当车辆返回时，使用者致动车库门打开器以打开车库门。在充电器中的接收器从车库门打开器或者车库门打开器发送器接收信号、唤醒并且准备进行充电。车辆进入止轮块并且使用者致动车库门打开器以关闭车库门。在充电器中的接收器从车库门打开器或者车库门打开器发送器接收信号并且开始充电。当使用者准备离开车库时，使用者致动车库门打开器以打开车库门。来自车库门打开器或者车库门打开器发送器的信号由充电器接收并且充电停止。
在本发明的第五方面，该止轮块结构包括用于车辆轮子的横向对准机构。该对准机构包括当轮子进入止轮块时自动地横向地对准轮子的辊子和轮子引导件。
在本发明的第六方面，初级充电线圈可以例如位于在支撑车辆的路面或者表面内的保护性非传导盖体内，以便于在初级线圈之上除雪。另外或者作为替代方案，次级充电线圈可以位于被安装到车辆的保护性滑板内。
在本发明的第七方面，动物探测和威慑***可以被结合到充电***中。该***可以探测动物或者其它物体何时已经进入充电区域并且可以发射声响报警或者其它信号以驱使动物离开充电区域或者就干扰物体提醒车主。
通过参考当前的实施例和附图的说明，将会更加全面地理解和领会本发明的这些和其它优点和特征。
附图说明
图1是在车辆接近该***时本发明的充电***的第一实施例的透视图；
图2是示出在止轮块中的车辆的、图1的充电***的透视图；
图3是图1的充电***的放大侧视图；
图4是图1的充电***和停驻车辆的侧视图；
图5是本发明第二实施例的侧视图；
图6A是本发明第三实施例的透视图；
图6B是在第三实施例的充电器中停驻的车辆的侧视图；
图7A是本发明第四实施例的透视图；
图7B是在第四实施例的充电器中停驻的车辆的侧视图；
图8是横向轮子对准机构的顶平面视图；
图9是本发明第六实施例的侧视图；
图10是根据第六实施例的盖体的顶视图；
图11是盖体的底视图；
图12是根据第六实施例的初级线圈、盖体和外罩的截面视图；
图13是根据第六实施例的滑板的分解视图；
图14是根据第六实施例的初级线圈布置的顶视图；
图15是根据第六实施例的次级线圈布置的顶视图；
图16是根据第六实施例的、移除了盖体的初级线圈和初级线圈外罩的透视图；
图17是根据第六实施例的次级线圈和滑板的透视图；
图18是与第六实施例相关联的电路的概略图；
图19是监视***的概略图；
图20是根据本发明第七实施例的初级线圈、盖体和外罩的截面视图；
图21和22是车辆网络和充电网络的概略图；
图23是示出授权和充电过程的流程图；
图24是根据本发明第八实施例的动物探测***的侧视图；
图25A是次级温度板的电路图的第一部分；
图25B是次级温度板的电路图的第二部分；
图25C是次级温度板的电路图的第三部分；
图26A是次级AC板的电路图的第一部分；
图26B是次级AC板的电路图的第二部分；
图27是次级逆变器的电路图；
图28A是初级控制器的电路图的第一部分；
图28B是初级控制器的电路图的第二部分；
图28C是初级控制器的电路图的第三部分；
图28D是初级控制器的电路图的第四部分；
图29是选择开关的电路图；
图30A是数字接口的电路图的第一部分；
图30B是数字接口的电路图的第二部分；
图30C是数字接口的电路图的第三部分；
图31A是AC电力管理和测量电路的电路图的第一部分；
图31B是AC电力管理和测量电路的电路图的第二部分；
图31C是AC电力管理和测量电路的电路图的第三部分；
图32是与各种电源相关联的电路图；
图33是温度电路的电路图；
图34是线圈驱动的电路图；
图35A是用于开关驱动器的电源的电路图的第一部分；
图35B是用于开关驱动器的电源的电路图的第二部分；
图35C是用于开关驱动器的电源的电路图的第三部分；并且
图36是带有指示灯的盖体的透视图。
具体实施方式
I. 第一实施例
本发明的感应车辆充电***的第一实施例在图中示意并且被一般地标为10。充电***10包括止轮块50和车辆150。止轮块50包括对准轨道70和充电电路100。车辆150包括与对准轨道70相对准的轮子200。车辆150包括蓄电池电路250。
如在图1-3中所示，充电***10包括止轮块50、对准轨道70、初级充电线圈110和次级线圈252。在图1中，示出了玩具车辆150，其中当玩具车辆150接近止轮块50时轮子200与对准轨道70相对准。玩具车辆150的轮子200进入对准轨道70并且玩具车辆150向前前进。对准轨道70终止于前壁74处。在轮子200接触对准轨道70的前壁74之后，玩具车辆150的向前运动被阻止。可选地，如在图3中所示，对准轨道70可以包括井部76使得车辆150的驾驶员可以能够感觉到轮子200何时处于井部76内。
进一步可选地，如在图8中所示，对准轨道70'可以包括自动轮子横向对准机构400。轮子对准机构400包括横向辊子410和轮子引导件420。横向辊子410围绕平行于轮子200的行进方向的轴线旋转。当轮子200进入止轮块50时，轮子200在横向辊子410上骑行。横向辊子410允许轮子200横向地移动。轮子引导件420包括斜向部分422和直形部分424。当车辆150向前移动时，轮子引导件420的斜向部分424朝向轮子引导件420的中部驱策轮子200。当车辆150继续向前移动时，轮子引导件420的直形部分424将轮子200维持在轮子引导件420的中部中。
如在图3中所示，止轮块50被设计成使得当轮子200抵靠前壁74和/或在井部76内时，初级充电线圈110纵向地和横向地与在车辆150内的次级线圈252相对准。井部76允许次级线圈252从在初级充电线圈110上方的高程（elevation）接近初级充电线圈110并且逐渐地降低到对准位置中。可选地，止轮块50可以仅仅沿着车辆行进的两个横向方向提供线圈110、252的对准。如在图3中所示，在轮子200牢固地处于止轮块50中之后，被连接到次级线圈252的弹簧加载柱塞256可以将次级线圈252降低至与初级充电线圈110的正确竖直对准。进一步可选地，可以使用气压动力、液压动力或者适合于该应用的任何其它方法降低柱塞256。进一步可选地，可以使用利用以上方法中的任何一种供以动力的相应的柱塞来升高初级线圈。充电可以在初级充电线圈110和次级线圈252处于正确对准之后开始。当充电完成时，车辆150可以退出井部76并且离开止轮块50。如在图1和2中所示，止轮块50可以被设计成模仿自然地形并且隐藏初级充电线圈110。
在图3中示出充电电路100和蓄电池电路250的电构件。AC干线102被电连接到电源104。电源104被电连接到初级驱动和控制电路106。电源104以及初级驱动和控制电路106可以位于止轮块50内或者任何其它适当的位置中。电源104将来自AC干线102的电力转换成用于初级驱动和控制电路106的可用电源。初级驱动和控制电路106被电连接到初级充电线圈110。初级充电线圈110被与次级线圈252感应耦合。当在初级充电线圈110两端施加电压时，初级充电线圈110通过电磁感应将电力转移到次级线圈252。次级线圈252被电连接到次级整流器和控制电路258。次级整流器和控制电路258被电连接到在车辆150内的蓄电池260。次级整流器和控制电路258将被从初级充电线圈110转移到次级线圈252的电力转换成用于蓄电池260的可用电力。初级磁通屏蔽108邻近初级充电线圈110定位并且次级磁通屏蔽254邻近次级线圈252定位。初级和次级屏蔽108、254保护充电电路100和蓄电池电路250的构件不受来自线圈110、252的磁干扰并且限制在充电期间的损耗。
如在图4中所示，以上关于玩具车辆150描述的充电***10可以由实际上任何尺寸或者类型的车辆使用，包括传统的汽车150'。可选地，充电***可以被用于任何车辆，包括但是不限于公共汽车、出租车、飞机、高尔夫球车、踏板车或者娱乐车辆。进一步可选地，充电电子设备可以与车辆电气***通信以实现各种功能诸如车辆的关闭、停车或者闭锁车辆操作。车辆闭锁可以是为了防止盗窃、被儿童乱摆弄或者防止在实现所期充电水平之前操作车辆。能够例如通过钥匙、电子钥匙链（key fob）或者电子键盘提供闭锁超控器。
II. 第二实施例
在图5中示出本发明的第二实施例。在该实施例中，初级充电线圈110被从止轮块50'分离并且被安装在充电模块210上。车辆150"向前移动直至轮子200接触止轮块50'并且车辆150"的向前运动被阻止。这个实施例被设计成使得当轮子200接触止轮块50'时，初级充电线圈110和次级线圈252相对于彼此处于正确的感应充电对准。如在图5中所示，初级充电线圈110和次级线圈252是基本水平的，但是相对于道路表面300成稍微的角度。这允许次级线圈252在车辆和充电器的相对纵向运动期间与初级充电线圈110耦合和从那里解耦。这个布置还防止了在车辆150"在充电期间意外地向后移动的情况下对线圈110、252的损坏。
III. 第三实施例
在图6a和6b中示出本发明的第三实施例。在该实施例中，止轮块50"包括井部76'和铰链销92。充电踏板80在铰链销92处被以铰接方式连接到止轮块50"。充电踏板80包括带有前部84和后部86的、弯曲的刚性操纵杆82。初级线圈平台88利用铰链90被以铰接方式连接到操纵杆82。在铰链90内是禁止初级线圈平台88相对于操纵杆82的后部86围绕铰链90枢转超过预定平台角度θ的铰链止挡件（hinge stop）。可选地，可以使用用于禁止平台88围绕铰链90枢转超过平台角度θ的任何其它适当的装置。将在下面进一步描述平台角度θ。初级充电线圈110位于初级线圈平台88的顶表面上。
如果不存在车辆150"，则止轮块50"将具有图6a所示的定向。当车辆150"的轮子200进入井部76'时，车辆150"的重量引起操纵杆82的前部84围绕铰链销92枢转并且相对于止轮块50"向前和向下旋转。当前部84向前和向下移动时，后部86围绕铰链销92枢转，从而相对于止轮块50"向前和向上移动。当操纵杆82的后部86围绕铰链销92枢转时，后部86将初级线圈平台88升离地面。初级线圈平台88围绕铰链90枢转并且相对于后部86形成平台角度θ。车辆150"向前移动直至轮子200居中在井部76’中并且车辆150"的向前运动被阻止。
预定平台角度θ得以计算，使得当轮子200居中在井部76'中时，操纵杆82的后部86将相对于次级线圈252正确对准地定位初级充电线圈110。这个定向在图6b中示出。此时，充电可以开始。充电可以被人工地致动或者可选地可以基于探测操纵杆82的旋转运动、车辆150"的线性位置或者适合于致动充电的任何其它运动或者物理位置的传感器（未被示意）是自动的。
可替代地，例如使用弹簧加载铰链（未示出），平台角度θ可以是自对准的。当平台被升起时，平台将接触车辆的底部。当操纵杆继续推起平台时，平台在弹簧加载铰链上枢转。自对准弹簧加载铰链选项便于在平台的表面和在车辆上的接收位置之间的紧密接触。
当充电完成时，车辆150"可以退出井部76'，这将车辆的重量从操纵杆82的前部84转移到操纵杆82的后部86。这引起后部86围绕铰链销92枢转，从而相对于止轮块50"向后和向下移动。同时，操纵杆82的前部84围绕铰链销92枢转，从而相对于止轮块50"向后和向上移动。在车辆150"的轮子200已经完全离开井部76'之后，止轮块50"将返回图6a所示的定向。可选地，在轮子200进入止轮块50"并且在液压活塞上施加作用力之后，液压联动装置可以升高初级充电线圈110至与次级线圈252对准。进一步可选地，在轮子200进入止轮块50"并且在液压活塞上施加作用力之后，气压联动装置可以升高初级充电线圈110至与次级线圈252对准。
IV. 第四实施例
第四实施例在图7a和7b中示出。这个实施例包括被对准以接收车辆150"的两个前轮200的两个止轮块50"。横杆94刚性地连接两个踏板82。横杆94被刚性地连接到初级线圈延伸部96。在图7a所示的实施例中，初级线圈延伸部96位于在踏板82之间的大致中点处。可选地，初级线圈延伸部96可以位于在踏板82之间的任何点处。进一步可选地，初级线圈延伸部96可以与踏板82相对准或者可以位于在踏板82之间的空间外侧。初级线圈延伸部96利用铰链90'被以铰接方式联结到初级线圈平台88'。铰链90'包括用于禁止初级线圈平台88'相对于初级线圈延伸部96枢转超过预定平台角度θ'的铰链止挡件。可选地，可以使用用于禁止初级线圈平台88'枢转超过平台角度θ'的任何其它适当的装置。初级充电线圈110位于初级线圈平台88'的顶表面上。
当车辆150"的前轮200进入止轮块50"时，操纵杆82围绕铰链销92枢转。操纵杆82的枢转引起横杆94旋转。横杆94的旋转引起初级线圈延伸部96旋转。当初级线圈延伸部96旋转时，初级线圈平台88'围绕铰链90枢转。在平台角度θ'达到预定数值之后，铰链止挡件接合并且禁止初级线圈平台88'相对于初级线圈延伸部96的进一步枢转。当操纵杆82在轮子200的重量下继续围绕铰链销92枢转时，初级线圈平台88'被升离地面。平台角度θ'和初级线圈延伸部96的长度得以计算，使得当轮子200居中在井部76’中时，初级充电线圈110与次级线圈252形成正确的充电对准。这个定向在图7b中示出。此时，充电可以开始。如关于图6a和6b描述的，充电可以被人工地或者自动地致动。当充电完成时，车辆150"可以退出井部76'。如关于图6a和6b描述的，这将使止轮块50"返回图7a所示的定向。也可以在该实施例中使用包括弹簧加载铰链的、在前描述的自对准平台。
感应充电***10可以位于车辆开始停止一段时间所在的任何位置处。例如，止轮块可以位于停车场中并且要求使用者提供一种支付方法以开始充电。充电***还可以位于住宅车库中。
V． 第五实施例
第五实施例包括利用从车库门打开器或者车库门打开器发送器发送的信号控制充电***10的准备、致动和停用的充电电路接收器。在车辆150离开止轮块50并且离开车库之后，充电电路100可以过渡到睡眠模式中以节省电力。例如，在车辆离开车库之后，来自车库门打开器发送器的射频或者其它信号可以同时地致动车库门打开器以关闭车库门并且停用充电电路，从而将其置于低功率睡眠模式中。可选地，当车辆150处于车库中时用于打开车库门的、来自车库门打开器发送器的信号可以停用充电器并且在车辆150已经离开车库之后用于关闭车库门的、来自车库门打开器发送器的分离信号可以将充电器置于低功率睡眠模式中。当它接收到信号时，充电电路接收器还可以唤醒充电器。例如，当车辆正从车库外侧接近时，使用者可以通过从车库门打开器发送器发送信号而致动车库门。在充电电路100中的接收器可以接收该信号并且唤醒充电电路100准备进行充电。在车辆150处于车库内侧之后，车库门可以响应于由车库门打开器发送器发送的信号而被关闭。在充电电路100中的接收器可以探测由车库门打开器发送器发送的信号并且基于这个信号致动充电。可选地，可以与车库门打开器发送器信号相组合地使用探测车辆150的存在的传感器以防止错误地致动充电器或者致动和停用充电。例如，如果车库门打开，但是无车辆150进入，则充电器可以仅在从传感器接收到车辆已经进入车库的确认时致动。进一步可选地，车库门打开器自身可以包括每当车库门打开器打开或者关闭车库门时发射由充电电路接收器接收的信号的发送器。充电电路100可以包括接收并且使用这些信号以唤醒、致动、停用充电器且将充电器过渡到低功率睡眠模式的接收器。
VI. 第六和第七实施例
本发明的感应车辆充电***的第六实施例在图9-18中示意并且被一般地标为500。该充电***一般地包括用于支撑初级充电线圈530和次级线圈540的结构。充电***500包括初级充电线圈外罩510、初级充电线圈盖体520、次级线圈外罩550和止轮块570。如在图9中所示，初级充电线圈外罩510位于凹进到支撑车辆580的表面590中的凹部512内。初级充电线圈盖体520的顶表面可以位于与表面590大致相同的平面中，如在图9中所示，使得如果车辆行驶到初级充电线圈外罩510之上则车辆580的轮子将基本处于相同的水平平面中。可选地，初级充电线圈盖体520的顶表面可以是光滑的以在保护初级线圈并且使得能够进行无线充电时允许表面590的除雪或者类似的清洁。
如在图16中所示，初级充电线圈外罩510可以包括柱体514、顶表面516和唇部518。初级充电线圈530可以被外罩顶表面516支撑并且可以接合唇部518。考虑了其它初级充电线圈外罩配置。例如，初级充电线圈外罩510可以可选地包括简单凹部，其中该凹部的下表面支撑初级充电线圈530。在这种配置中，初级充电线圈盖体520可以接合凹部的下表面。
初级充电线圈530可以包括内部初级驱动线圈532和外部初级自由谐振线圈534，这在图14中示出。外部初级自由谐振线圈534可以被连接到一个或者多个耦合电容器。这种配置可以改进从初级充电线圈530到次级线圈540的电力转移。返回至图9，初级充电线圈外罩510可以相对于次级线圈外罩550被以各种高度配置。初级充电线圈外罩510可以适于一旦车辆到位进行充电就升出地面以改进在初级线圈530和次级线圈540之间的耦合。初级充电线圈外罩510的运动可以利用气压、液压、机械联动装置或者任何其它适当的方法实现。
如在图9-12中所示，初级充电线圈盖体520可以位于初级充电线圈530之上并且可以接合初级充电线圈外罩510的顶表面516和/或唇部518以保护初级线圈530。该盖体还可以包括可以接收并且保护初级充电线圈530的一个或者多个凹部522、524。凹部522、524还可以与在顶表面516上的突起526、528相对准并且与之接合，这可以进一步保护初级充电线圈530。突起526、528可以可选地在初级充电线圈盖体520的第二部分中限定，使得初级充电线圈530被包含在盖体520内。如在图11中所示，盖体520的下侧可以包括肋条支撑结构以向盖体520提供增加的强度并且为初级线圈530提供增加的保护。在图20所示的第七实施例中，线圈可以被接收在凹部522'、524'中并且突起可以处于盖体520'的底表面上。凹部522'、524'可以在初级充电线圈外罩510中限定。凹部522'、524'可以可选地在初级充电线圈盖体520'的第二部分中限定，使得初级充电线圈530被包含在盖体520'内。盖体520和初级充电线圈外罩510的其它元件可以由任何适当的材料制造，包括非传导合成材料或者塑料。这可以包括玻璃填充环氧树脂、塑料或者玻璃纤维层以提供为支撑在盖体之上行驶的车辆所需要的强度和结构。可选地，如在图36中所示，盖体520"可以包括一个或者多个指示灯536。指示灯536可以具有发光环的形式，如在图36中所示，并且可以指示充电初级线圈的位置、支付被接受/许可、充电已经开始、已经发生故障或者对使用者或者服务公司有用的任何其它信息。
次级线圈外罩或者滑板550在图13中示出并且可以适于安装到车辆的下侧。次级线圈外罩550可以包括由包括非传导耐磨材料诸如Kevlar?合成材料的任何适当的材料制成的外部层552。外部层552可以为次级线圈外罩550提供保护性耐磨层。内部层554可以与外部层552相邻地定位或者其它层可以位于内部层554和外部层552之间。内部层554可以由包括非传导玻璃纤维、塑料或者合成材料的任何适当的材料制成。内部层554可以一般地支撑并且保护次级线圈540。可选地，次级线圈540可以一般地被在次级线圈540上方的表面支撑。进一步可选地，次级线圈540可以被适合于该应用的任何表面支撑。如在图15中所示，次级线圈540可以包括内部次级接收器线圈542和外部次级自由谐振线圈544。外部次级自由谐振线圈544可以被连接到一个或者多个电容器546，所述电容器可以被与继电器并联或者串联地开关以进行由电力监视器和控制器控制的调谐。这种配置可以改进在初级线圈530和次级线圈540之间的电力转移。图17示出在不带外部层552的配置中支撑次级线圈540的内部层554。返回至图13，盔甲（mail）屏蔽层556可以位于次级线圈540上方以屏蔽电子设备免受由感应电力转移产生的磁场影响。次级屏蔽层558可以位于盔甲屏蔽层556上方以进一步屏蔽电子设备免受磁场影响。盔甲屏蔽层556和次级屏蔽层558可以由任何传统的屏蔽材料制成，包括任何铁磁性材料。次级线圈外罩550可以适于一旦车辆为了充电而到位就降低次级线圈540以改进在初级线圈530和次级线圈540之间的耦合。次级线圈外罩550的运动可以由气压、液压、机械联动装置或者任何其它适当的方法实现。这个运动是一种允许***基于最佳效率为正确的耦合进行调节的调谐方法。
在使用中，车辆可以进入充电区域。车辆的轮子可以滚动到初级充电线圈外罩510之上，因为初级充电线圈530如上所述地受到盖体520保护。车辆的向前行进可以被止轮块570阻止，止轮块570被定位成沿着纵向（前后）方向在初级充电线圈530和次级线圈540之间提供对准，如在图9中所示。还可以使用在该申请中描述的所有或者部分任何实施例来引导和/或调节车辆的轮子的横向对准。一旦车辆处于正确的位置中，初级充电线圈530和次级线圈540可以被对准。初级充电线圈外罩550和/或次级线圈外罩510可以沿着竖直方向移动，意味着朝向/远离彼此从而以用于感应耦合的最佳间隔定位线圈。此时，车辆可以被充电。应该指出，如果期望另外的自由度，则可以添加另外的屏蔽以防止到底盘中的损耗。这个另外的屏蔽可以延伸超过图中所示的区域。
VII. 第八实施例
在图24所示的第八实施例中，动物探测***和报警或者其它威慑物可以被结合到***中。动物或者其它移动物体移动到在初级充电线圈530和次级线圈540之间的空间中是不理想的。除了别的以外，这能够降低在初级线圈530和次级线圈540之间的耦合效率。向充电***中结合传感器可以探测某物何时已经移动到充电区域中。这可以触发报警、振动和/或任何其它威慑装置。传感器可以是任何传统类型的运动探测传感器，包括被动红外、超声波和微波。可选地，传感器可以被连接到充电电路，使得如果传感器探测到移动物体，则可以防止充电电路致动。传感器还可以触发报警、振动和/或其它威慑物。
VIII. 电路和网络
图18示出可以由本发明的任何实施例使用的电路的概略。AC干线输入在图18中示出并且被一般地标为800。电源电路的实例在图32中示出。AC干线800可以与升降压控制器805相结合地被连接到降压转换器802和升压转换器806。降压转换器802和升压转换器806管理输入电力并且根据需要控制DC电轨或者幅度以提供正确的电力。用于降压转换器802和升压转换器806的驱动电路的实例在图31A-B中示出。可以使用升降压***管理功率因数校正。用于降压转换器802和升压转换器806的升降压控制器805的实例在图30A-B中示出。电力测量电路804以及高电压、温度和相位感测电路814可以被连接到电力控制和通信电路810，电力控制和通信电路810进而经由升降压控制805和电力开关驱动器808调整递送给初级线圈530的电力。该***使用来自初级线圈和次级线圈的数据来调谐、调节和测量正确的操作数据和电力信息。电力测量电路804和高电压感测、电力、温度和相位电路814允许该***动态地调节从而在通过监视内部初级驱动线圈532和外部初级自由谐振线圈534而增强安全操作时以最佳效率递送精确的电力量。应该指出，控制电路被设计成允许操作频率的扫描针对***共振频率相对于为最佳性能选择的操作频率的变化进行调节。可以有意地使用由能够在控制***的初级或者次级侧中的任一侧或者这两侧上得到调节的控制***控制的切换电容来改变***共振频率。在图28A-D中示出电力控制和通信电路810以及电力、温度和相位感测电路的实例。在图31C中示出电力测量电路804的实例。开关驱动器电路808驱动电力开关812以向初级线圈530提供电力。在图28A-C中示出开关电路的实例。在图35A-C中示出用于开关驱动器的电源的实例。在图34中示出用于初级线圈530的驱动电路的实例。该***可以包括位于电力开关812和初级线圈530之间的一个或者多个耦合电容器807。该***还可以包括数字接口以及电力和温度接口以向使用者显示数据。在图30C中示出用于这些特征的电路的实例。在图29中示出初级电流监视器范围选择开关的实例。
次级线圈540从初级线圈530接收感应电力。在图26A-B中示出与次级线圈540相关联的电路的实例。次级线圈540可以被连接到将可变高频AC电压整流成能够在需要的情况下被用于直接地对蓄电池充电或者供应DC负载的DC电压的整流器和低通滤波器电路820。整流器电路820可以被连接到逆变器电路822以在需要的情况下将DC电压转换回至固定的低频AC，从而替代对插头的需要。固定的低频AC的实例包括但是不限于50、60和400赫兹。在图27中示出次级逆变器电路的实例。这种配置允许***可以利用或者不用插头连接进行操作。例如，车辆可以包括用于充电的插头或者次级线圈。监视、反馈和控制电路824可以监视到次级线圈540的输入的电压、相位和频率，包括监视内部次级接收器线圈542和外部次级自由谐振线圈544。监视、反馈和控制电路824测量到逆变器电路822的输入并且根据需要的源在AC和DC之间切换。监视、反馈和控制电路824防止***尝试同时供应多个AC电压。这个监视器还能够允许多个电源或者一次一个连接，这依赖于它对于多个源而言是否安全。以此方式隔离无线源可以增强***的安全性。温度监视电路826可以监视次级线圈540的温度并且高电压传感器可以监视次级线圈540（包括内部次级接收器线圈542、外部次级自由谐振线圈544和相关联的电路）的电压。在图25A-C中示出次级温度板电路的实例并且在图33中示出用于温度传感器的电路的实例。与次级线圈540相关联的监视电路可以例如通过监视、反馈和控制电路824为了正确的操作而向初级线圈530提供反馈。
图19示出用于输入电压和电流的监视***，其中车辆适于接收有线和无线电力这两者。该***包括两个电源、初级线圈530和AC电绳850。初级线圈530可以如以上讨论地通过次级线圈540以感应方式向车辆转移电力。如果AC电力可通过AC电绳850获得，则AC电绳850可以被连接到连接器852。次级线圈540和连接器852这两者均被连接到开关854。电力测量电路858和充电控制电路856可以监视输入条件并且致动开关854以在来自次级线圈540的电力和来自AC电绳850的电力之间切换。选择使用哪一种电力可以依赖于各种因素，包括可从每一个源获得的电压。电力被传输到输入控制860。以此方式，该***监视输入条件并且将电力输入切换到用于充电的、最好可能的条件。
图21-22示出可以由本发明的任何实施例使用的车辆网络和充电网络。如在图21中所示，次级线圈540被连接到无线供应接口600。无线供应接口600被连接到汽车计算机610和/或无线电源640。汽车计算机可以通过汽车总线620而被连接到无线电源640。这些装置中的每一个均可以彼此通信。如在图22中所示，网络650可以与汽车、移动装置630和充电器通信，以获取它们的唯一识别码。对于跟踪充电时间、充电位置和成本而言，这可能是有用的。该网络还可以与移动装置630通信以获得开始充电的批准。如果汽车识别码是预先批准的，则可以不要求通过移动装置630的批准。
图23示出显示用于使用上述的车辆网络和充电网络的过程的流程图。充电器等待处于睡眠、低能模式中的车辆700并且监视车辆是否存在710。如果存在车辆，则车辆识别码被提供给充电网络720。如果车辆识别码被注册，则消息被发送到移动装置740以进行批准，或者如果车辆识别码是预先批准的，则充电开始。如果车辆识别码未被注册，则移动装置识别码被与充电网络750共享并且确定装置识别码是否得以注册760。如果装置识别码被注册，则消息被发送到移动装置以进行批准740。如果装置识别码未被注册，则移动装置和/或车辆将需要被注册770。为了注册移动装置和/或车辆，使用者可以呼叫充电区域张贴的号码或者访问充电区域张贴的网站以使得能够充电780。消息然后被发送到移动装置以批准开始充电790，除非车辆和使用者已经被注册为付费服务。
对于通过引用并入的、在2009年1月6日提交的题目为“Metered Delivery of Wireless Power”的共同未决的美国申请No.12/349,355（现在为美国专利No.    ）进行了参考。注意，所参考申请的“充电收费”概念可以被结合到在本申请中描述的任何实施例中。
以上说明是本发明的当前实施例的说明。能够在不偏离如在所附权利要求中限定的本发明的精神和更加宽泛的方面的情况下作出将根据包括等价原则的专利法的原理解释的各种更改和改变。注意，来自以上任何实施例的任何元件均可以被与以上实施例中的另一实施例组合或者交换。以单数形式例如使用冠词（“a”、“an”、“the”）或者“所述”对权利要求元件的任何引用均将不被理解为将该元件限制为单数。

Claims (38)

1.一种用于对车辆充电的初级充电***，包括：
充电踏板，所述充电踏板适于响应于车辆的轮胎接合所述充电踏板而枢转；和
用于对所述车辆充电的初级充电线圈，所述初级线圈被联结到所述充电踏板；
其中所述充电踏板的枢转将所述初级充电线圈置于用于以感应方式将电力转移到被安装到所述车辆的次级线圈的位置中。
2.根据权利要求1的初级充电***，其中所述充电踏板包括操纵杆和平台，所述平台适于围绕所述操纵杆枢转，所述初级充电线圈被安装到所述平台。
3.根据权利要求2的初级充电***，其中所述充电踏板适于围绕止轮块枢转。
4.根据权利要求3的初级充电***，其中所述充电踏板的至少前部是弯曲的。
5.根据权利要求4的初级充电***，其中所述充电踏板的前部适于当轮胎滚动到所述操纵杆上时向前枢转。
6.根据权利要求1的初级充电***，包括用于接合所述车辆的第二轮胎的第二充电踏板、连接所述充电踏板和所述第二充电踏板的横杆。
7.根据权利要求6的初级充电***，包括平台，所述平台被连接到所述横杆并且所述初级充电线圈被安装到所述平台。
8.根据权利要求7的初级充电***，其中所述平台位于在所述充电踏板和所述第二充电踏板之间的大致中部处。
9.根据权利要求7的初级充电***，其中所述充电踏板包括充电踏板操纵杆并且所述第二充电踏板包括第二充电踏板操纵杆，所述充电踏板操纵杆和所述第二充电踏板操纵杆是弯曲的并且适于当所述轮胎和第二轮胎滚动到所述充电踏板操纵杆和所述第二充电踏板操纵杆上时向前枢转。
10.一种用于车辆充电器的通信***，包括：
包括充电电路接收器的充电电路，
其中由所述充电电路接收器接收的信号使得所述充电电路进行以下操作之一：唤醒，致动以对车辆充电，停用以及过渡到低功率睡眠模式中，
其中与车库的车库门的打开和关闭之一相结合地传输所述信号。
11.根据权利要求10的通信***，其中当所述车辆位于所述车库的外侧并且所述车库的车库门关闭时，由所述充电电路接收器接收的信号唤醒所述充电电路准备进行充电，
其中与所述车库门的打开相结合地传输所述信号。
12.根据权利要求10的通信***，其中如果所述车辆位于所述车库的内侧并且所述充电电路未被致动，则由所述充电电路接收器接收的信号致动所述充电电路对所述车辆充电，
其中与所述车库门的关闭相结合地传输所述信号。
13.根据权利要求10的通信***，其中如果所述车辆位于所述车库的内侧并且所述充电电路被致动，则由所述充电电路接收器接收的信号停用所述充电电路，
其中与所述车库门的打开相结合地传输所述信号。
14.根据权利要求10的通信***，其中如果所述车辆位于所述车库的外侧并且所述车库门打开，则由所述充电电路接收器接收的信号将所述充电电路置于低功率睡眠模式中，
其中与所述车库门的关闭相结合地传输所述信号。
15.根据权利要求10的通信***，包括探测车辆的存在以防止错误地致动所述充电电路的传感器。
16.根据权利要求10的通信***，其中所述信号由车库门打开器发送器传输。
17.根据权利要求10的通信***，其中所述信号由车库门打开器传输。
18.一种控制用于车辆的充电电路的方法，包括：
利用充电电路接收器接收信号，所述信号由车库门打开器和车库门打开器发送器之一与车库门打开和车库门关闭之一相结合地传输；和
响应于所述信号，唤醒所述充电电路、致动所述充电电路对所述车辆充电、停用所述充电电路和将所述充电电路置于低功率睡眠模式中的至少一个操作。
19.一种初级充电线圈支撑结构，包括：
初级充电线圈外罩，所述初级充电线圈外罩凹进到支撑车辆的表面中；和
初级充电线圈盖体，所述初级充电线圈盖体接合所述初级充电线圈外罩并且保护所述初级充电线圈，
其中由所述初级充电线圈外罩和所述初级充电线圈盖体中的至少一个限定的至少一个凹部接收所述初级充电线圈。
20.根据权利要求19的初级充电线圈支撑结构，其中所述至少一个凹部完全地由所述初级充电线圈外罩限定。
21.根据权利要求19的初级充电线圈支撑结构，其中所述至少一个凹部完全地由所述初级充电线圈盖体限定。
22.根据权利要求19的初级充电线圈支撑结构，其中所述初级充电线圈盖体是非传导材料。
23.根据权利要求22的初级充电线圈支撑结构，其中所述初级充电线圈盖体能够支撑所述车辆。
24.根据权利要求23的初级充电线圈支撑结构，其中所述初级充电线圈盖体的顶表面位于与支撑所述车辆的所述表面大致相同的平面中。
25.根据权利要求23的初级充电线圈支撑结构，其中所述初级充电线圈外罩能够移动以在所期位置中定位所述初级充电线圈。
26.一种次级线圈支撑结构，包括：
外部层，所述外部层是耐磨的；
用于保护次级线圈的内部层；和
屏蔽层，位于所述次级线圈上方以提供保护免受在初级线圈和次级线圈之间的感应电力转移期间产生的磁场影响，
其中所述次级线圈支撑结构适于被安装到车辆。
27.根据权利要求26的次级线圈支撑结构，其中所述内部层是非传导材料。
28.根据权利要求27的次级线圈支撑结构，其中所述外部层是非传导材料。
29.根据权利要求28的次级线圈支撑结构，其中所述屏蔽层包括盔甲屏蔽层和次级屏蔽层。
30.根据权利要求29的次级线圈支撑结构，其中所述外部层是Kevlar?合成材料。
31.根据权利要求27的次级线圈支撑结构，其中所述内部层支撑所述次级线圈。
32.一种用于对车辆充电的***，包括：
凹进到支撑所述车辆的表面下面的初级线圈；
被安装到所述车辆的次级线圈；
与所述初级线圈和所述次级线圈相关联的电路，所述电路允许将有线或者无线电力中的任一种输入到所述车辆。
33.根据权利要求32的***，其中所述电路包括允许在输入到所述车辆的有线和无线电力之间切换的开关电路。
34.根据权利要求33的***，其中所述电路包括监视输入电压的电力和相位并且监视所述初级线圈和所述次级线圈的温度的监视电路。
35.根据权利要求34的***，其中所述电路包括用于将AC电压整流成DC电压的整流器电路。
36.根据权利要求35的***，其中所述电路包括用于将DC电压转换成AC电压的逆变器电路。
37.一种用于探测在初级线圈和次级线圈之间的空间中移动的物体的运动探测***，包括：
用于探测所述物体的至少一个传感器，所述至少一个传感器被连接到充电电路，使得如果所述至少一个传感器探测到物体则所述初级线圈将不致动；
用于驱使所述物体离开在所述初级线圈和所述次级线圈之间的空间的报警、振动和威慑装置中的至少一种，
其中当所述至少一个传感器探测到物体时，所述至少一个传感器将触发报警、振动和威慑装置中的所述至少一种。
38.一种初级充电线圈支撑结构，包括：
止轮块；
位于所述止轮块中的初级充电线圈；和
在所述止轮块中限定的至少一个对准轨道，所述至少一个对准轨道被配置为引导车辆的至少一个轮子，
其中所述至少一个对准轨道的至少一个部分包括井部，
其中所述止轮块模仿自然地形并且隐藏所述初级充电线圈。
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