多電源電氣車輛的制作方法
【專利說(shuō)明】多電源電氣車輛
[0001]本申請(qǐng)是中國(guó)專利申請(qǐng)201310012148.2的分案申請(qǐng)，中國(guó)專利申請(qǐng)201310012148.2是中國(guó)專利申請(qǐng)200880023317.X的分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的國(guó)際申請(qǐng)日是2008年5月9日，優(yōu)先權(quán)日是2007年5月10日，發(fā)明名稱是“多電源電氣車輛”。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及感應(yīng)電力傳輸(IPT)襯墊(pad)、用于使用多電源對(duì)電氣車輛的電池進(jìn)行充電的系統(tǒng)、方法和裝置以及由所述電池供電的電氣車輛。特別地，本發(fā)明涉及有選擇地使用用于以高速率充電的高電源或用于以低速率充電的較低電源對(duì)電氣車輛的電池充電。
【背景技術(shù)】
[0003]在純電氣車輛(與混合動(dòng)力車輛相反，即單純由電力供給動(dòng)力的車輛)的開發(fā)中，在這些車輛能獲得廣泛接受之前，存在待解決的多種問(wèn)題。這些問(wèn)題包括與更為傳統(tǒng)的燃料車輛相比有限的范圍、必須記住對(duì)車輛重新充電的不便(即使可在用戶家中或房屋中這樣做)以及如果車輛未充電所發(fā)生的嚴(yán)格限制。由于關(guān)于全球變暖的更多的憂慮，這些問(wèn)題在近來(lái)受到較多的考慮。純電氣車輛可在減少全球變暖效應(yīng)中扮演角色，因?yàn)楹芮宄?，它們?cè)谒熊囕v類型中是污染最小的，并且，與由更為廣泛以及傳統(tǒng)的裝置供給動(dòng)力的車輛相比，能以較低的“碳足跡”運(yùn)行。
[0004]電氣車輛的許多問(wèn)題直接來(lái)自用于存儲(chǔ)能量以便向車輛供給動(dòng)力的電池。實(shí)際上，所有電池類型必須以小于可允許放電速率的速率充電，其具有有限的容量，其其壽命不長(zhǎng)。因此，對(duì)車輛充電花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，充電之間的時(shí)間比理想的要短，且電池的功能隨著年齡迅速下降。
[0005]然而，在使用中，電氣車輛非常方便，并產(chǎn)生理想的購(gòu)物籃和短程通勤車輛。送兒童到學(xué)校以及跑腿的其他任務(wù)也很好地適合。如果一天內(nèi)行駛的累積距離在車輛的范圍內(nèi)，則電池可整夜重新充電，服務(wù)能夠在下一天恢復(fù)。這是理想的方案。然而，如果超過(guò)可用范圍，或者如果電池沒有充分充電，駕駛者和乘員可能困留，可能存在恢復(fù)費(fèi)，電池將需要以與常規(guī)充電周期相比更長(zhǎng)的時(shí)間段來(lái)徹底充電，當(dāng)使用傳統(tǒng)電池時(shí)，這些電池幾乎確定地發(fā)生劣化，使得其可用容量由先前的容量永久性地減少。趁機(jī)充電(opportunitycharging)可有助于解決此問(wèn)題，并涉及每當(dāng)機(jī)會(huì)呈現(xiàn)時(shí)部分地對(duì)車輛進(jìn)行充電。
[0006]在可能更為嚴(yán)重的環(huán)境要求車輛進(jìn)行長(zhǎng)行程的情況下，可用的方法很少。這里，混合動(dòng)力車可能是好的方案，因?yàn)樗鼈兛山柚剂闲旭傞L(zhǎng)的距離并在傳統(tǒng)的加油站補(bǔ)充燃料。
[0007]出于這些原因，傳統(tǒng)的純電氣車輛尚未滿足乘員運(yùn)送車輛的所有現(xiàn)代要求。
[0008]感應(yīng)電力傳輸(IPT)提供了對(duì)更為傳統(tǒng)的充電的有用的替代方案。使用IPT的充電在名為“Single Phase Power Supply for Inductively Coupled Power TransferSystems”的新西蘭發(fā)明申請(qǐng)N0.545664中介紹，并且并入此處作為參考。這種充電器提供了許多優(yōu)點(diǎn)，其能由典型地在家中可用的標(biāo)準(zhǔn)單相電源運(yùn)行，具有非常好的功率因數(shù)和非常低的諧波。結(jié)果，可以在幾千個(gè)充電器連接到市電網(wǎng)的情況下運(yùn)行，而沒有電源品質(zhì)的降低。另外，IPT的使用排除了用戶手動(dòng)地將電纜連接到電池的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的感應(yīng)電力傳輸(IPT)襯墊。
[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種用于對(duì)車輛充電的裝置，其減輕了上面提到的與傳統(tǒng)電氣車輛相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明的替代目的在于提供一種用于對(duì)電氣車輛充電的系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明的替代目的在于提供一種對(duì)電氣車輛進(jìn)行充電的方法。
[0013]或者，本發(fā)明的目的在于至少提供有用的選擇。
[0014]根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)，提供了一種感應(yīng)電力傳輸(IPT)襯墊，其包含:具有至少一匝導(dǎo)體的線圈；一個(gè)或一個(gè)以上的鐵磁性板；屏蔽元件，其布置在所述線圈和所述鐵磁性板的周圍，用于在使用中設(shè)置電磁通量的路徑。
[0015]優(yōu)選為，導(dǎo)體為辮編線(litz wire)。
[0016]優(yōu)選為，線圈包含多匝導(dǎo)線。
[0017]優(yōu)選為，鐵磁性板為整塊的板。
[0018]優(yōu)選為，鐵磁性板為鐵氧體板。
[0019]優(yōu)選為，各個(gè)鐵磁性板被布置在基本相同的平面中。
[0020]優(yōu)選為，各個(gè)鐵磁性板被布置為使得其長(zhǎng)度從公共點(diǎn)徑向延伸但與之間隔開。
[0021]優(yōu)選為，各個(gè)鐵磁性板與鄰近的板以基本上相同的角度間隔開。
[0022]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，IPT襯墊包含八個(gè)鐵磁性板，各個(gè)板與鄰近的板以大約45°間隔開。取決于系統(tǒng)要求，也可選擇其他的配置。
[0023]或者，在另一實(shí)施例中，IPT襯墊包含多個(gè)鐵磁性板，由此，鐵磁性板的子集從公共點(diǎn)徑向延伸但與之間隔開，鐵磁性板的另一子集從一不同的公共點(diǎn)徑向延伸但與之間隔開，鐵磁性板的又一子集垂直于連接所述公共點(diǎn)的假想線的方向?qū)?zhǔn)，由此，鐵磁性板的所述又一子集從假想線等距離地定位，但沿著其長(zhǎng)度相等地并在假想線的各側(cè)相等地間隔開。
[0024]優(yōu)選為，線圈被布置在基本上與鐵磁性板的平面平行的平面中。
[0025]優(yōu)選為，線圈被定位為繞卷在公共點(diǎn)周圍，使得其基本上在各個(gè)板的長(zhǎng)度中心經(jīng)過(guò)各個(gè)板。
[0026]優(yōu)選為，IPT襯墊包含基本上為剛性的背板。
[0027]優(yōu)選為，背板基本上是平面的。
[0028]優(yōu)選為，背板的平面基本上平行于線圈和鐵磁性板的平面，板的平面在線圈和背板的平面之間。
[0029]優(yōu)選為，各個(gè)鐵磁性板通過(guò)透熱和機(jī)械絕緣的材料從背板間隔開，以便允許熱在其間傳送，并保護(hù)板免受機(jī)械震動(dòng)。根據(jù)一實(shí)施例，各個(gè)板可使用泡沫或橡膠襯墊從背板間隔開。構(gòu)成板的材料是脆性的，且這些步驟用于防止由于快速溫度變化以及施加在IPT襯墊上的機(jī)械應(yīng)力引起的板的碎裂。
[0030]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，背板用這樣的材料構(gòu)成:其基本上防止磁通從之經(jīng)過(guò)。在一個(gè)實(shí)施例中，這種材料為鋁。
[0031]優(yōu)選為，屏蔽元件用材料帶構(gòu)成，其末端接合以構(gòu)成環(huán)。
[0032]優(yōu)選為，屏蔽元件用鋁構(gòu)成。
[0033]優(yōu)選為，屏蔽元件被耦合到背板。
[0034]優(yōu)選為，IPT襯墊包含元件，該元件具有:在其中形成的空間，用于將鐵磁性板保持在適當(dāng)?shù)奈恢?；溝道，用于容納線圈。
[0035]優(yōu)選為，該元件由不會(huì)顯著影響磁通的材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，使用泡沫或橡膠。
[0036]優(yōu)選為，該元件由模塑(moulding)工藝形成。
[0037]優(yōu)選為，IPT襯墊包含由基本上對(duì)磁通透明的材料構(gòu)成的蓋板。在一個(gè)實(shí)施例中，此材料為無(wú)毒塑料。
[0038]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，蓋板和背板提供了用于IPT襯墊的封裝的前壁和后壁，側(cè)板由屏蔽元件提供，屏蔽元件優(yōu)選為被配置為從背板延伸到蓋板。
[0039]根據(jù)第一實(shí)施形態(tài)的IPT襯墊通過(guò)對(duì)來(lái)自充電襯墊的通量的流動(dòng)設(shè)置路徑提供了使用中的改進(jìn)性能。具體而言，背板和屏蔽元件用于從背板平面向上引導(dǎo)通量，在背板平面中以及平行于背板平面具有較小的通量展開。這不僅改進(jìn)了感應(yīng)耦合，還減少了任何不希望的物體受到使用中的感應(yīng)場(chǎng)影響的機(jī)會(huì)。重要的是，注意，如果這種泄漏沒有受到控制，其能導(dǎo)致這些物體的損壞。例如，在電氣車輛的情況下，這種泄漏可導(dǎo)致車輪軸承的侵蝕。
[0040]本發(fā)明的IPT襯墊也是有利的，因?yàn)槠湎啾扔诟鼮閭鹘y(tǒng)的IPT拾取器(pickups)相對(duì)較為細(xì)長(zhǎng)。這一點(diǎn)在拾取襯墊被耦合到電氣車輛底側(cè)時(shí)特別重要，因?yàn)楸３蛛x地高度(ground clearance)很重要。
[0041]根據(jù)第二實(shí)施形態(tài)，提供了一種感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)，其包含兩個(gè)感應(yīng)電力傳輸襯墊，其中，兩個(gè)感應(yīng)電力傳輸襯墊結(jié)合使用，一個(gè)襯墊用作拾取襯墊，另一個(gè)襯墊用作充電襯墊。
[0042]優(yōu)選為，充電襯墊可耦合到電源，并將電力感應(yīng)傳輸?shù)绞叭∫r墊，拾取襯墊可耦合到負(fù)載，例如電池。
[0043]根據(jù)第三實(shí)施形態(tài)，提供了一種用于對(duì)電氣車輛或混合電氣車輛的電池進(jìn)行充電的設(shè)備，該設(shè)備包含:第一裝置，用于有選擇地將電池耦合到高電力電源；第二裝置，用于有選擇地將電池耦合到較低電力電源，其中，用于耦合的第二裝置包含電氣耦合到電池的拾取襯墊，其中，電力從充電襯墊通過(guò)感應(yīng)電力傳輸被傳送到拾取襯墊。
[0044]優(yōu)選為，用于耦合的第一裝置包含電氣耦合到電池的插座，其中，電力通過(guò)將連接到高電力電源的電纜插入插座來(lái)傳送。因此，使用用于耦合的第一裝置，電能可被迅速傳送到電池，產(chǎn)生快速的充電。
[0045]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，或者，用于耦合的第一裝置包含電氣耦合到電池的插頭，其中，電力通過(guò)將插頭插入連接到電纜的插座來(lái)傳送，其中，該電纜連接到高電力電源。
[0046]優(yōu)選為，用于耦合的第二裝置包含根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)的拾取襯墊。
[0047]IPT的使用避免了用戶為趁機(jī)充電插入電纜的需求，包括當(dāng)車輛整夜停泊時(shí)。作為替代或作為附加的是，第二插座可被提供，或者，如果需要，第一插座可被改變，使得電池可用電纜連接到較低的電源。再一次地，在替代性實(shí)施例中，第二插座可用插頭代替，該插頭被配置為與連接到較低電源的插座匹配。這樣的實(shí)施例提供了改進(jìn)的靈活性，因?yàn)椋诒惶峁┮约皶r(shí)間允許時(shí)，電池可使用IPT充電。如果需