專利名稱：用于電動車輛的感應(yīng)充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及用于電動車輛的感應(yīng)充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車輛使用用于推進(jìn)的各種動力源。這種動力源可包括內(nèi)燃機(jī)和/或一個或多個電馬達(dá)或燃料電池。每個動力源典型地需要能量儲存裝置，所述能量儲存裝置被構(gòu)造為接收和儲存能量，和提供被儲存的能量以操作動力源。儲存在能量儲存裝置內(nèi)的特定量的能量通常操作車輛用于有限的駕駛里程。當(dāng)容納在能量儲存裝置內(nèi)的能量減少時，能量儲存裝置將被再充電。

發(fā)明內(nèi)容
一種電動車輛，包括充電接收器單元。充電接收器單元包括多個芯部構(gòu)件、多個偏置裝置和接收器線。多個芯部構(gòu)件以彼此間隔的關(guān)系布置。多個芯部構(gòu)件的每個被構(gòu)造為與多個磁性元件對準(zhǔn)。多個偏置裝置將多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個朝向多個磁性元件的相應(yīng)一個縱向地偏置，從而磁通量在多個磁性元件的每個和多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個之間被傳遞。接收器線被布置為與多個芯部構(gòu)件的每個電連通。在多個芯部構(gòu)件中的磁通量在接收器線中感生出電流。一種感應(yīng)充電系統(tǒng)，包括充電供應(yīng)單元和電動車輛。充電供應(yīng)單元包括多個磁性元件、供電線和電源。多個磁性元件以彼此間隔的關(guān)系布置。供電線被布置為與多個磁性元件的每個電連通。第一電流被傳遞通過供電線并在多個磁性元件的每個中感生出磁通量。電源與供電線電連通。電源將第一電流提供給供電線。電動車輛包括充電接收器單元。充電接收器單元包括多個芯部構(gòu)件、多個偏置裝置、接收器線和能量儲存裝置。多個芯部構(gòu)件以彼此間隔的關(guān)系布置。多個芯部構(gòu)件的每個與多個磁性元件的相應(yīng)一個縱向地對準(zhǔn)。多個偏置裝置將多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個朝向多個磁性元件的相應(yīng)一個縱向地偏置，從而磁通量在多個磁性元件的每個和多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個之間被傳遞。接收器線被布置為與多個芯部構(gòu)件的每個電連通。多個芯部構(gòu)件中的磁通量在接收器線中感生出電流。能量儲存裝置被布置為與接收器線電連通。接收器線將第二電流傳遞給能量儲存裝置。一種感應(yīng)充電系統(tǒng)，包括充電供應(yīng)單元和電動車輛。充電供應(yīng)單元包括多個磁性元件和供電線。多個磁性元件以彼此間隔的關(guān)系布置。供電線布置為與多個磁性元件的每個電連通。第一電流被傳遞通過供電線并在多個磁性元件的每個中感生磁通量。電動車輛包括充電接收器單元。充電接收器單元包括多個芯部構(gòu)件、多個偏置裝置和接收器線。多個芯部構(gòu)件以彼此間隔的關(guān)系布置。多個芯部構(gòu)件的每個與多個磁性元件的相應(yīng)一個縱向地對準(zhǔn)。多個偏置裝置將多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個朝向多個磁性元件的相應(yīng)一個縱向地偏置，從而磁通量在多個磁性元件的每個和多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個之間被傳遞。接收器線被布置為與多個芯部構(gòu)件的每個電連通。多個芯部構(gòu)件中的磁通量在接收器線中感生電流。能量儲存裝置被布置為與接收器線電連通。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施例和最佳模式的以下詳細(xì)描述并連同附圖顯而易見。


圖I是感應(yīng)充電系統(tǒng)的示意局部橫截面?zhèn)纫晥D,該系統(tǒng)包括充電供應(yīng)單元和具有充電接收器單元的電動車輛，充電接收器單元處于收回位置；圖2是圖I的感應(yīng)充電系統(tǒng)的示意局部橫截面?zhèn)纫晥D，充電接收器單元處于延伸位置；圖3是圖I的充電供應(yīng)單元的示意平面圖；圖4是圖I的充電接收器單元的示意平面圖； 圖5是圖I的感應(yīng)充電系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意局部橫截面?zhèn)纫晥D，充電接收器單元處于收回位置；圖6是圖5的感應(yīng)充電系統(tǒng)的示意局部橫截面?zhèn)纫晥D，充電接收器單元處于延伸位置；圖7是圖5的充電供應(yīng)單元的示意平面圖；圖8是圖5的充電接收器單元的示意平面圖；圖9是圖I的感應(yīng)充電系統(tǒng)的又一實(shí)施例的不意局部橫截面?zhèn)纫晥D，充電接收器單元處于收回位置；圖10是圖9的感應(yīng)充電系統(tǒng)的示意局部橫截面?zhèn)纫晥D，充電接收器單元處于延伸位置；圖11是圖9的充電供應(yīng)單元的示意平面圖；和圖12是圖9的充電接收器單元的示意平面圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，其中，相同的附圖標(biāo)記在多幅圖中對應(yīng)相同或相似的部件，圖I示出了感應(yīng)充電系統(tǒng)10，包括電動車輛12和充電供應(yīng)單元14。電動車輛12可以是電池電動車輛12 (BEV)、增程式電動車輛12 (EREV)、插電式混合電動車輛12 (PHEV)等。電動車輛12包括充電接收器單元16。充電接收器單元16被構(gòu)造用于接收從充電供應(yīng)單元14傳遞的電流,該充電供應(yīng)單元14定位在多個充電站17的任意充電站處,所述多個充電站布置在不同地理位置處。充電接收器單元16包括能量儲存裝置18，所述能量儲存裝置可以是電能儲存裝置18，諸如可再充電電池等，其被構(gòu)造為經(jīng)由充電供應(yīng)單元14在充電站17中的一個處充電。當(dāng)電動車輛12位于充電站17中的任一個處時，能量儲存裝置18被構(gòu)造為選擇性地從充電站17的充電供應(yīng)單元14接收電荷。更具體地，當(dāng)電動車輛12的充電接收器單元16與充電站17的充電供應(yīng)單元14配合或?qū)?zhǔn)時，充電接收器單元16和充電供應(yīng)單元14協(xié)作以提供感應(yīng)充電系統(tǒng)10，該感應(yīng)充電系統(tǒng)10選擇性地將電能從充電供應(yīng)單元14傳遞到電動車輛12的充電接收器單元16的能量儲存裝置18。如以下更詳細(xì)地解釋的，為了允許磁通量26在充電供應(yīng)單元14和充電接收器單元16之間高效地流動，充電供應(yīng)單元14和充電接收器單元16需要盡可能地靠近在一起，以消除或減小任何氣隙58。充電供應(yīng)單元14并入充電站17中，或被充電站17提供。充電供應(yīng)單元14包括多個磁性元件20、供電線22和電源24。磁性元件20以彼此間隔的方式布置，如圖3所示。磁性元件20可以由磁性材料形成，例如，鐵、鋼、陶瓷，和/或由其他非磁性和磁性材料。電源24與供電線22電連通，從而電源24將第一電流25供應(yīng)給供電線22。供電線22被布置為與每一個磁性元件20電連通。更具體地，第一電流25被電源24傳遞通過供電線22，這在多個磁性元件20的每一個中感生磁通量26。充電供應(yīng)單元14還包括具有第一表面30的板28。充電供應(yīng)單元14可以布置在地32中，從而第一表面30與地32大體齊平。每個磁性元件20具有端表面34，且被嵌入在板28內(nèi)，從而每個端表面34至少靠近板28的第一表面30。參考圖2,第一表面30和每個端表面34是齊平的。第一表面30可以是平的。但是，一旦板28安裝在地32中，環(huán)境操作 條件可影響板28，使得第一表面30可以變?yōu)榫砬?、彎曲的?或不平的，如以下詳細(xì)解釋。參考圖4，充電接收器單元16包括多個芯部構(gòu)件36、多個偏置裝置38、接收器線40和能量儲存裝置18。芯部構(gòu)件36可以由磁性材料形成，例如，鐵、鋼、陶瓷，和/或由其他非磁性和磁性材料。芯部構(gòu)件36可以是大致圓柱形的，且在第一端42和第二端44之間縱向地延伸。芯部構(gòu)件36可以是除了圓柱形之外的其他形狀。芯部構(gòu)件36以彼此間隔的關(guān)系布置，且與充電供應(yīng)單元14的磁性元件20的相應(yīng)一個縱向地對準(zhǔn)，如圖I和2所示。接收器線40布置為與芯部構(gòu)件36和能量儲存裝置18的每個電連通。參考圖2，磁通量26從多個磁性元件20流動到相應(yīng)芯部構(gòu)件36中，以在接收器線40中感生第二電流45(圖3)。接收器線40則將第二電流45傳遞到能量儲存裝置18。為了在充電供應(yīng)單元14和充電接收器單元16之間獲得緊密的配合并減小氣隙58，充電接收器單元16可遠(yuǎn)離電動車輛12并朝向充電供應(yīng)單元14的磁性元件20縱向移動。促動器46操作性地連接到充電接收器單元16，且被構(gòu)造用于將充電接收器單元16在收回位置50 (如圖I所示)和延伸位置48 (如圖2所示)之間縱向地移動。延伸位置48是遠(yuǎn)離車輛朝向多個磁性元件20的位置。收回位置50是朝向車輛遠(yuǎn)離磁性元件20的位置。促動器46將充電接收器單元16降低到延伸位置48中，從而芯部構(gòu)件36靠近或接觸相應(yīng)的磁性元件20。同樣，促動器46將充電接收器單元16收回到收回位置50中。具體地參考圖1，氣隙58大體限定在每個芯部構(gòu)件36的第一端42和相應(yīng)磁性兀件20的端表面34之間。當(dāng)芯部構(gòu)件36的第一端42至少靠近相應(yīng)磁性元件20的端表面34時，如圖2所示，磁通量26可以在每個磁性元件20和相應(yīng)芯部構(gòu)件36之間傳遞。但是，氣隙58越大，通過氣隙58的磁漏越大，在磁性元件20和芯部構(gòu)件36之間傳遞的磁通量26越小。因此，減小或消除氣隙58減小從氣隙(一個或多個)58的磁漏，并增加感應(yīng)充電系統(tǒng)10的效率。充電接收器單元16還包括殼體52，所述殼體52限定多個孔54。每個孔54縱向地延伸到相應(yīng)的頂板56。芯部構(gòu)件36縱向地可移動地布置在在孔54的相應(yīng)一個中。偏置裝置38中的一個被布置在芯部構(gòu)件36的相應(yīng)一個和相對應(yīng)的頂板56之間。偏置裝置38各自使芯部構(gòu)件36的相應(yīng)一個朝向或抵靠磁性元件20中的相應(yīng)一個縱向地偏置，以便減小或消除限定在每個芯部構(gòu)件36的第一端42和每個相對應(yīng)磁性元件20的端表面34之間的氣隙58。偏置裝置38可以是彈簧，例如，壓縮彈簧60、葉簧等。每個偏置裝置38在相應(yīng)孔54的第二端44和相應(yīng)頂板56之間反作用，以便將每個相應(yīng)的芯部構(gòu)件36獨(dú)立地、縱向地偏置遠(yuǎn)離相應(yīng)頂板56并朝向相應(yīng)磁性元件20。這意味著，每個芯部構(gòu)件36可相對于其他芯部構(gòu)件36被獨(dú)立地、縱向地偏置，從而芯部構(gòu)件36順應(yīng)布置在板28內(nèi)的相應(yīng)磁性元件20，而不管磁性元件20的第一表面30是否彼此以非平面關(guān)系設(shè)置或是否有碎屑62存在于一個或多個磁性兀件20上。因此,磁通量26以盡可能少的磁漏在每個磁性元件20和相應(yīng)芯部構(gòu)件36之間傳遞。每個芯部構(gòu)件36均具有偏置裝置38允許芯部構(gòu)件36獨(dú)立地順應(yīng)第一表面30的形狀和/或存在于第一表面30上的任何碎屑62。作為非限制性例子，如果碎屑62存在于第一表面30上，如圖I和2所示，當(dāng)充電接收器單元16處于延伸位置48時，僅對應(yīng)于碎屑62并接觸碎屑62的芯部構(gòu)件(一個或多個)36將被碎屑62偏置，而其他芯部構(gòu)件36將不受碎屑62影響。因此，其他芯部構(gòu)件36將被朝向或抵靠第一表面30偏置，以減小和/或消除氣隙58。作為另一非限制性例子，如果第一表面30是卷曲的、彎曲的和/或不平的，當(dāng)充電接收器單元16處于延伸位置48時，每個芯部構(gòu)件36將被獨(dú)立地偏置不同量，基于每個芯部構(gòu)件36的縱向地接觸第一表面30的相應(yīng)部分的位置。 通過獨(dú)立地偏置每個芯部構(gòu)件36，芯部構(gòu)件36被構(gòu)造用于順應(yīng)第一表面30，即使當(dāng)?shù)谝槐砻?0是非平面的和/或不與第一表面30平行。芯部構(gòu)件36被設(shè)置在第一陣列64中，如圖4所示，磁性元件20被設(shè)置在第二陣列66中，如圖3所示。充電接收器單元16的第一陣列64，和充電供應(yīng)單元14的第二陣列66，可以相同地設(shè)置。替換地，第一陣列64具有的芯部構(gòu)件36的數(shù)量可不同于第二陣列66的磁性元件20的數(shù)量。附加地，第一陣列64和/或第二陣列66可以形成為矩形、正方形、八邊形、圓形等。并且，基于供電線22關(guān)于和/或在磁性元件20之間的路線以及接收器線40關(guān)于和/或在芯部元件之間的路線，磁通的不同圖樣可以被產(chǎn)生，以在磁性元件20和芯部構(gòu)件36之間流動。參考圖4所示的充電接收器單元16，接收器線40在第一組芯部構(gòu)件68和第二組芯部構(gòu)件70之間延伸，從而磁通量26 (圖2所示)在多個芯部構(gòu)件36和多個磁性元件20之間流動，以感生穿過接收器線40的第一電流25。流動通過第一組芯部構(gòu)件68的磁通量26的極性與流動通過第二組芯部構(gòu)件70的磁通量26的極性相反。芯部構(gòu)件36被設(shè)置在第一格柵狀陣列72中，所述陣列72具有多個列74。接收器線40在芯部構(gòu)件36的多個列74的每一對相鄰列之間前后編織，從而磁通量26在多個芯部構(gòu)件36和多個磁性元件20之間流動，以感生穿過接收器線40的第一電流25。流動穿過在多個列74的每個中的芯部構(gòu)件36的磁通量26的極性與流動穿過各自的相鄰列74中的芯部構(gòu)件36的磁通量26的極性相反。參考圖3所示的充電供應(yīng)單元14，供電線22在第一組磁性元件76和第二組磁性元件78之間延伸，以產(chǎn)生穿過多個磁性元件20的磁通量26。被產(chǎn)生穿過第一組磁性元件76中的每個的磁通量26的極性與被產(chǎn)生穿過第二組磁性元件78中的每個的磁通量26的極性相反,從而流動通過供電線22的第二電流45產(chǎn)生通過多個磁性元件20的磁通量26。磁性元件20被設(shè)置在第二格柵狀陣列80中，所述第二格柵狀陣列80具有多個列74。供電線22在磁性元件20的多個列74中的每一對相鄰列之間前后編織，以產(chǎn)生穿過多個磁性元件20的磁通量26。被產(chǎn)生穿過多個列74中的每個中的每個磁性元件20的磁通量26的極性與被產(chǎn)生穿過在相應(yīng)的相鄰列74中的每個磁性元件20的磁通量26的極性相反，從而流動穿過供電線22的第二電流45產(chǎn)生穿過多個磁性元件20的磁通量26?，F(xiàn)參考圖5和6，顯示了另一感應(yīng)充電系統(tǒng)100。圖5和6所示的感應(yīng)充電系統(tǒng)與圖I和2的感應(yīng)充電系統(tǒng)10基本相同，除了供電線22在充電供應(yīng)單元14內(nèi)的布置和接收器線40在充電接收器單元16內(nèi)的布置。更具體地，參考圖8，接收器線40在第一組芯部構(gòu)件68和第二組芯部構(gòu)件70之間延伸或安排路線，從而磁通量26(圖6所示)在多個芯部構(gòu)件36和多個磁性元件20之間流動，以感生穿過接收器線40的第一電流25。流動穿過第一組芯部構(gòu)件68的磁通 量26的極性與流動通過第二組芯部構(gòu)件70的磁通量26的極性相反。芯部構(gòu)件36被布置在第一格柵狀陣列72中,所述第一格柵狀陣列72具有多個列74。接收器線40圈住第二組芯部構(gòu)件70的外周邊并在第一組芯部構(gòu)件68內(nèi)。相應(yīng)地，磁通量26在多個芯部構(gòu)件36和多個磁性元件20之間流動，以感生穿過接收器線40的第一電流25。流動穿過第一組芯部構(gòu)件68的磁通量26的極性與流動穿過第二組芯部構(gòu)件70的磁通量26的極性相反。再次參考圖7，供電線22在第一組磁性元件76和第二組磁性元件78之間延伸，以產(chǎn)生穿過多個磁性元件20的磁通量26。被產(chǎn)生穿過第一組磁性元件76的每個的磁通量26的極性與被產(chǎn)生穿過第二組磁性元件78的每個的磁通量26的極性相反，從而流動穿過供電線22的第二電流45產(chǎn)生穿過多個磁性元件20的磁通量26。磁性元件20被設(shè)置在第二格柵狀陣列80中，所述第二格柵狀陣列80具有多個列74。供電線22圈住第二組磁性元件78的外周邊，并在第一組磁性元件76內(nèi)。相應(yīng)地，磁通量26被產(chǎn)生穿過多個磁性元件20。被產(chǎn)生穿過第一組磁性元件76中的每個磁性元件20的磁通量26的極性與被產(chǎn)生穿過第二組磁性元件78的每個的磁通量26的極性不同，從而流動穿過供電線22的第二電流45產(chǎn)生穿過多個磁性元件20的磁通量26。參考圖9和10，顯示了又一感應(yīng)充電系統(tǒng)200。圖9和10所示的感應(yīng)充電系統(tǒng)與圖1-8的感應(yīng)充電系統(tǒng)10、100基本相同，除了供電線22在充電供應(yīng)單元14內(nèi)的布置和接收器線40在充電接收器單元16內(nèi)的布置。附加地，充電供應(yīng)單元14的磁性元件被形成為單個磁性板220。供電線22圍繞磁性板220 (圖11所示)延伸，從而磁通量26從磁性板220流動到多個芯部構(gòu)件36，以感生穿過接收器線40的電流25，如圖10所示。現(xiàn)參考圖12，芯部構(gòu)件36被布置在第一格柵狀陣列72中，所述第一格柵狀陣列72具有多個列74。接收器線40圈住芯部構(gòu)件36的外周邊。相應(yīng)地，磁通量26從磁性板220流動到多個芯部構(gòu)件36的每個以感生穿過接收器線40的第二電流45 (圖9)。流動穿過在多個列74中的每個中的芯部構(gòu)件36的磁通量26的極性與流動穿過各個相鄰列(一個或多個)74中的芯部構(gòu)件36的磁通量26的極性相同。盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實(shí)施本發(fā)明的許多替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種電動車輛，包括充電接收器單元，其中，該充電接收器單元包括 多個芯部構(gòu)件，以彼此間隔的關(guān)系布置，其中，該多個芯部構(gòu)件的每個被構(gòu)造為與至少一個磁性元件對準(zhǔn)； 多個偏置裝置，其中，該多個偏置裝置的每個將多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個朝向所述至少一個磁性元件縱向地偏置，從而磁通量在多個磁性元件中的每個和多個芯部構(gòu)件中的相應(yīng)一個之間被傳送；和 接收器線，布置為與多個芯部構(gòu)件的每個電連通，其中，穿過多個芯部構(gòu)件的磁通量在接收器線中感生出電流。
2.如權(quán)利要求I所述的電動車輛，其中，所述電動車輛還包括能量儲存裝置，所述能量儲存裝置與所述接收器線電連通，其中，所述接收器線將電流傳送到所述能量儲存裝置。
3.如權(quán)利要求I所述的電動車輛，其中，充電接收器單元還包括限定出多個孔的殼體， 其中，該多個孔的每個延伸到相應(yīng)的頂板； 其中，多個芯部構(gòu)件的每個移動地布置在多個孔的相應(yīng)一個中；和 其中，多個偏置裝置的每個布置在多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個和相應(yīng)的頂板之間，使得多個偏置裝置的每個在多個孔的相應(yīng)一個和相應(yīng)的頂板之間反作用，以將多個芯部構(gòu)件的每個相應(yīng)的一個遠(yuǎn)離相應(yīng)頂板并朝向所述至少一個磁性元件偏置，使得磁通量在所述至少一個磁性元件和多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個之間被傳遞。
4.如權(quán)利要求3所述的電動車輛，其中，所述充電接收器單元遠(yuǎn)離車輛并朝向所述至少一個磁性元件縱向地移動。
5.如權(quán)利要求4所述的電動車輛，還包括促動器，所述促動器操作地連接到所述充電接收器單元且被構(gòu)造用于將所述充電接收器單元在延伸位置和收回位置之間縱向地移動； 其中，延伸位置沿朝向所述至少一個磁性元件的方向遠(yuǎn)離車輛，收回位置沿與所述至少一個磁性元件相反的方向。
6.如權(quán)利要求I所述的電動車輛，其中，所述多個芯部構(gòu)件被設(shè)置在陣列中。
7.如權(quán)利要求6所述的電動車輛，其中，所述接收器線在第一組芯部構(gòu)件和第二組芯部構(gòu)件之間延伸，以產(chǎn)生穿過每組芯部構(gòu)件的磁通量；且 其中，被產(chǎn)生穿過第一組芯部構(gòu)件的磁通量的極性與被產(chǎn)生穿過第二組芯部構(gòu)件的磁通量的極性相反，以感生穿過所述接收器線的電流。
8.如權(quán)利要求6所述的電動車輛，其中，所述多個芯部構(gòu)件被設(shè)置在具有多個列的格柵狀陣列中； 其中，所述接收器線在芯部構(gòu)件的多個列的每個相鄰對之間前后編織，以產(chǎn)生穿過多個芯部構(gòu)件的每個的磁通量；和 其中，被產(chǎn)生穿過多個列的每個中的芯部構(gòu)件的磁通量的極性與被產(chǎn)生穿過相應(yīng)的相鄰列中的芯部構(gòu)件的磁通量的極性相反，使得被產(chǎn)生穿過多個芯部構(gòu)件的磁通量感生穿過接收器線的電流。
全文摘要
一種電動車輛，包括充電接收器單元。充電接收器單元包括多個芯部構(gòu)件、多個偏置裝置和接收器線。多個芯部構(gòu)件以彼此間隔的關(guān)系布置。多個芯部構(gòu)件的每個被構(gòu)造為與多個磁性元件對準(zhǔn)。多個偏置裝置將多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個朝向多個磁性元件的相應(yīng)一個縱向地偏置，從而磁通量在多個磁性元件的每個和多個芯部構(gòu)件的相應(yīng)一個之間被傳遞。接收器線被布置為與多個芯部構(gòu)件的每個電連通。多個芯部構(gòu)件中的磁通量在接收器線中感生出電流。
文檔編號H02J7/02GK102738874SQ201210090558
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者小愛德華.D.泰特, 艾倫.G.霍爾姆斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司