[发明专利]多线圈通量衬垫

说明书

本发明至少涉及多线圈通量衬垫。本发明提供一种用于产生或接收磁通的磁通衬垫，所述磁通衬垫包括：至少三个线圈，所述至少三个线圈定位成使得其绕组基本上在相同的平面；以及电源或拾取控制器，所述电源或拾取控制器可操作于选择性给两个或更多个所述线圈通电或从其接收功率，使得由所述至少三个线圈中的多对中的至少一对产生磁场或接收磁场。在优选实施例中，三个或更多个线圈基本上是相互去耦合的、交叠的和/或彼此之间等距离间隔开。

本发明专利申请是于2013年2月15日提交的申请号为201380019993.0的题为“多线圈通量衬垫”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于产生或接收磁通的设备。本发明具体但非唯一地应用于低矮的基本上扁平的装置(诸如用于使用感应功率传输(IPT)系统的功率传输的衬垫)。

背景技术

IPT系统以及包括一个或多个绕组(可以包括用于感应功率传输的初级或次级绕组)的衬垫的用途在国际专利公布No.WO 2008/14033中再现，其内容通过引用被并入本文。

IPT功率传输衬垫的一个具体的示例应用是电动车辆充电，该应用在此部分中进行讨论以提供本发明的一种应用的背景。然而，电动车辆充电只是一种应用的示例，本发明通常应用于感应功率传输。电动车辆充电可以在车辆静止时或者替代性地在车辆沿着例如道路运动时进行。IPT功率传输衬垫可以在车辆中作为功率“拾取器(pickup)”(即IPT系统的次级侧绕组)，以及在静止位置(诸如车库地面或道路)例如作为“充电衬垫”(即初级侧绕组)来使用，由充电衬垫发出功率。

IPT道路系统的目的是在不与车辆物理接触时将功率无线地传输到静止或移动的车辆。系统的发射部分包括给集中线圈(例如如上文描述的衬垫)或具有许多相似的集中线圈的轨道供电的电源，其中，这种系统被调谐以在适当的频率(通常在从10kHz到150kHz的任何频率)下操作。接收器设置于车辆下面并耦合以在车辆静止在初级发射器之上或附近(足够靠近以耦合功率)时接收功率。拾取接收器通常还包括集中线圈(诸如上文描述的衬垫)，其连接到车辆中的变换器和适当的控制器以调节功率。为了方便，可以从中感应地接收功率的道路部分在本文中称作轨道。

轨道可以通过将多个衬垫沿道路中的车道的中心设置来形成。这在车辆沿紧邻轨道的道路移动时产生基本上连续地将功率供应给车辆的可能性。

近年来，这些系统赢得了越来越多的关注，原因是他们允许实现可持续地无线供电的个人运输的可能性。这种系统要实用，其不应只能够通过合理尺寸(例如100-300mm)的间隙传输足够的功率，还应当对轨道和拾取器之间的任何位移提供冗余，以避免依赖于车辆到轨道的导向系统。在道路系统中，这种位移对于移动的车辆最有可能发生在横向方向(与车辆和运动方向正交)。对于静止的车辆充电，以适当的纵向位移传输可接受水平的功率的能力是特别关注的，以便确保容易停车。拾取衬垫中的功率传输曲线理想是平滑的功率曲线，其在尽可能宽的横向距离上基本上是恒定的(并且是足够的)，每一端具有平滑的陡坡。这种功率传输曲线减轻了对系统中电子(初级或次级)调节器的需求，对于通过系统的相当的耦合实现改进的操作性能，在此系统中，在操作过程中，初级和接收器衬垫之间的耦合经历明显的变化。

待解决的另一问题是需要在变化的离地净高能够耦合到车辆或器械，离地净高很大程度上确定了地面上或者作为初级结构的一部分的充电衬垫(诸如垫子或其它表面)和具体车辆或其它装置的次级衬垫之间的距离。在这种应用中，两个衬垫之间的耦合会有显著的变化，这可能需要初级感应设备以基本上提高的VA操作以满足功率需求。此操作还增大了系统中存在的磁场泄露，这可能超过规程限定的允许极限。

如果初级和次级感应衬垫是极化的但彼此之间以90度取向以致不存在耦合，因此没有功率传输的可能性，则会出现另一问题。