用于為在道路上的電動車供電的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于為在道路上的電動車供電的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)其包括構(gòu)造為產(chǎn)生電力的發(fā)電機、安裝在道路中的電感式蓄電池陣列、安裝在道路下方的接收器線圈的接收器陣列，所述蓄電池陣列構(gòu)造為從發(fā)電機接收電力，每一個線圈構(gòu)造為從安裝在道路中的相應(yīng)的蓄電池線圈接收電力，其中所述接收器陣列構(gòu)造為將多余電力提供返回到蓄電池線圈，所述多余電力通過蓄電池陣列可以提供給其他的車輛。該系統(tǒng)還包括車輛通信線圈和蓄電池通信單元，車輛通信線圈用于放置在車輛行駛方向上的接收器陣列前方的車輛中，蓄電池通信單元構(gòu)造為從所述車輛通信線圈接收信號以及使相應(yīng)的蓄電池段運行從而向連接到所述車輛的接收器提供電力。
【專利說明】
用于為在道路上的電動車供電的系統(tǒng)和方法
【背景技術(shù)】
[0001]目前，有一些已知種類和構(gòu)造的電動車和一些已知的用于對電動車充電的方法。這些方法的缺陷通常包括盡管車輛停駛但是電源充電耗時，和/或非常有限范圍的路程。
[0002 ] 許多電動車由可充電電池供電。如今，電動車的已充電電池可以實現(xiàn)遠至約160km的路程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實施例提供用于為在道路上的車輛供電的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括:至少單相的多相發(fā)電機，以產(chǎn)生至少單相的多相電力;安裝在道路中的蓄電池陣列，所述蓄電池陣列包括一系列蓄電池段，每一個段包括對應(yīng)于所述發(fā)電機的相數(shù)量的至少一定數(shù)量的蓄電池線圈，以從多相發(fā)電機接收多相電力;和通信單元，其從位于至少一個蓄電池段上方的車輛中接收信號以及使相應(yīng)的所述蓄電池段運行以向連接到所述車輛的接收器提供電力。
[0004]根據(jù)一些實施例，所述蓄電池線圈的每一者構(gòu)造為接收具有不同相位差的電力。
[0005]根據(jù)一些實施例，該系統(tǒng)還包括對應(yīng)于所述相數(shù)量的一定數(shù)量組的導(dǎo)體，每一組將具有不同相位差的電力從所述多相發(fā)電機輸送到所述蓄電池陣列。
[0006]根據(jù)一些實施例，由相應(yīng)多相電力發(fā)生器單獨為每一個所述蓄電池段供電。
[0007]根據(jù)一些實施例，所述發(fā)電機包括開關(guān)，所述開關(guān)構(gòu)造為當(dāng)在所述蓄電池線圈上方?jīng)]有檢測到所述接收器時，將所述發(fā)電機的運行模式從全傳輸模式改變到引導(dǎo)發(fā)送信號模式，當(dāng)在所述蓄電池線圈上方檢測到所述接收器時，執(zhí)行相反的操作。
[0008]根據(jù)一些實施例，三相發(fā)電機還構(gòu)造為將待傳輸?shù)囊龑?dǎo)信號通過所述蓄電池提供給所述接收器。
[0009]根據(jù)一些實施例，通信單元還構(gòu)造為在所述車輛上的接收器到達在所述車輛的行駛方向上的下一個蓄電池段上文的位置之前，使所述下一個蓄電池段運行。
[0010]根據(jù)一些實施例，三相發(fā)電機還構(gòu)造為一旦在特定蓄電池段上方?jīng)]有識別到接收器，就停止向該特定蓄電池段傳輸全電力。
[0011 ]根據(jù)一些實施例，該系統(tǒng)還包括安裝在車輛下方的接收器陣列和位于車輛行駛方向上的接收器陣列前方的通信線圈，接收器陣列包括至少單相的至少一個多相接收器，該接收器陣列包括至少一個接收器線圈以及構(gòu)造為當(dāng)車輛在蓄電池線圈上方的道路上移動時，從安裝在道路中的相應(yīng)蓄電池線圈接收至少單相的多相電力，通信線圈構(gòu)造為通過相應(yīng)的一個蓄電池線圈將信號發(fā)送給通信單元。
[0012]根據(jù)一些實施例，三個接收器線圈的每一者構(gòu)造為從相應(yīng)的所述蓄電池線圈接收具有不同相位差的電力。
[0013]根據(jù)一些實施例，該系統(tǒng)還包括在至少一個所述接收器兩側(cè)處的至少兩個追蹤線圈，所述至少兩個追蹤線圈定位在距至少一個所述接收器的中心相等距離處，所述至少兩個追蹤線圈構(gòu)造為通過相應(yīng)的一個所述蓄電池線圈接收引導(dǎo)信號，以及根據(jù)在所述至少兩個追蹤線圈處測量的平均能量將所述接收器陣列定位在所述蓄電池線圈上方
[0014]根據(jù)一些實施例，所述接收器陣列構(gòu)造為當(dāng)所述車輛減小速度時將多余電力提供返回到所述蓄電池線圈。
[0015]根據(jù)一些實施例，所述車輛還包括構(gòu)造為當(dāng)所述車輛減小速度時聚集能量的超級電容器。
[0016]根據(jù)一些實施例，所述接收器線圈的每一者的電感可以由調(diào)節(jié)電路改變以符合所述蓄電池段的共振頻率，所述調(diào)節(jié)電路包括變壓器以將電感增加到所述接收器線圈以及轉(zhuǎn)換為連接感應(yīng)器或者從所述感應(yīng)器斷開連接從而改變所述變壓器的電感值。
[0017]根據(jù)一些實施例，所述接收器陣列包括加速計和所述兩個追蹤線圈，所述加速計在行駛期間實時檢測所述接收器陣列的豎直運動，所述兩個追蹤線圈檢測所述接收器陣列的水平運動，其中，所述調(diào)節(jié)電路構(gòu)造為當(dāng)檢測到運動時調(diào)節(jié)所述接收器的共振頻率。
【附圖說明】
[0018]本發(fā)明的實施例通過例子的方式闡釋但是不限于附圖的圖，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的、相似的或者類似的部件，在附圖中:
[0019]圖1A、1B和IC分別是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于為電動車供電的系統(tǒng)的示意性俯視圖和正面剖視圖；
[0020]圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明實施例的空心變壓器的剖視示意圖；
[0021]圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明實施例的在接收器陣列中多相接收器單元的側(cè)視圖和仰視圖；
[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的多相蓄電池陣列的側(cè)視圖、俯視圖和仰視圖；
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池系統(tǒng)的示意性剖視圖；
[0024]圖6A-圖6D分別是根據(jù)本發(fā)明實施例的三線圈段和六線圈段的電氣系統(tǒng)布置的示意圖；
[0025]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的單相接收器和單相蓄電池的底層示意圖，該單相接收器和單相蓄電池可以替代本發(fā)明一些實施例中的接收器和蓄電池；
[0026]圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于為電動車50供電的系統(tǒng)的更詳細的側(cè)面剖視圖；
[0027]圖9A是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于改變接收器電感的電路的示意圖；
[0028]圖9B是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的在已知調(diào)制頻率范圍中、在已知時間段內(nèi)、在已知時間窗口中的蓄電池變化的頻率的圖；
[0029]圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于驅(qū)動在道路上的車輛的方法的示意性流程圖；
[0030]圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于在道路上的車輛供電的方法的示意性流程圖；
[0031]圖12A-圖12D是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的蓄電池陣列區(qū)段的俯視圖；
[0032]圖13A和13B是在根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛的底層上接收器陣列的示意圖；
[0033]圖14是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于從接收器陣列聚集能量的接收器電路的示意圖；
[0034]圖15A-圖15F是根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池陣列的機械裝置和結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0035]圖16A-圖16D示意性地示出在根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池陣列區(qū)段上接收器陣列行(array row)的位置上蓄電池線圈和接收器線圈之間能量傳輸?shù)囊蕾囮P(guān)系；
[0036]圖17是根據(jù)本發(fā)明實施例的防止從蓄電池陣列輻射泄露的額外方法的示意圖；
[0037]圖18是根據(jù)本發(fā)明實施例的防止從蓄電池陣列和接收器陣列輻射泄露的額外方法的示意圖；
[0038]圖19A和19B是在根據(jù)本發(fā)明一些實施例的蓄電池陣列的段中的蓄電池陣列區(qū)段的示意圖。
[0039]能夠領(lǐng)會為了闡釋的簡潔和清楚，圖中所示的部件沒有必要準(zhǔn)確地或者按比例繪制。例如，為了清楚，一些部件的尺寸可能相對于其他部件進行放大，或者若干物理組件可能被包括在一個功能塊或者一個部件中。另外，在認為合適之處，附圖標(biāo)記可能在圖中重復(fù)以表示相應(yīng)或者類似部件。
【具體實施方式】
[0040]在以下詳細描述中，提出若干特定細節(jié)以提供對本發(fā)明的整體理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，本發(fā)明離開這些特定細節(jié)也可以實施。在其他例子中，并未詳細描述已知方法、步驟和組件、模塊、單元和/或電路以不至于模糊本發(fā)明。
[0041 ]根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于對在道路上的電動車充電的系統(tǒng)和方法能夠在車輛在道路上移動時為車輛供電。道路的特定段可以包括可以為車輛供電以使得車輛依靠其移動的電荷感應(yīng)(charge-1nducing)設(shè)施。因此，車輛的可充電電池可以用于在不包括這種設(shè)施的其他道路段上行駛。例如，可以減小用于在其他道路段上使用的車輛的可充電電池的尺寸，和/或可以實現(xiàn)更長的路程。在包括電荷感應(yīng)設(shè)施的道路段，路程的范圍至少在電力方面上是基本不受限制的。
[0042]現(xiàn)在參考圖1A、1B和1C，它們分別是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于為電動車供電的系統(tǒng)100的俯視圖和正面剖視圖。系統(tǒng)100至少包括一個蓄電池系統(tǒng)300(參照圖5進行更詳細的描述)，蓄電池系統(tǒng)300中的兩個在圖1A中顯示。如圖1B所示，系統(tǒng)300包括可以放置在道路30上或者道路30中開挖溝槽32內(nèi)的感應(yīng)條或者蓄電池陣列20。如圖2A所示，感應(yīng)條或者蓄電池陣列20可以包括和/或作為空心變壓器200的初級繞組起作用，變壓器200的次級繞組可以是安裝在車輛50的車輛底層52處的接收器陣列10。接收器陣列10可以沿著垂直于在道路30上的車輛50的運行方向或者蓄電池陣列20的縱向軸線的軸線A從一側(cè)移動到另一側(cè)。
[0043]兩個跟蹤線圈13可以在以距離接收器陣列10沿著軸線A的中心相同距離處被安裝在接收器陣列10的兩側(cè)?？梢酝ㄟ^本文所述的閉環(huán)控制方法執(zhí)行通過追蹤線圈13進行的接收器陣列10的定位。為了從蓄電池陣列20有效地接收電力，接收器陣列10沿著軸線A的中心，即，線圈17 (如圖3A所示)沿著軸線A的中心，應(yīng)當(dāng)定位在蓄電池陣列20的中心的上方，即，線圈27(如圖3A所示)沿著軸線A的中心的上方。因此，為了有效地傳輸電力，當(dāng)接收器陣列10在蓄電池陣列20上方的期望位置處時，分別位于接收器陣列10兩側(cè)的兩個追蹤線圈13應(yīng)當(dāng)定位在距蓄電池陣列20沿著軸線A的中心相同距離處。如本文詳細描述的，在通過蓄電池線圈27發(fā)送引導(dǎo)信號和/或驅(qū)動信號的同時，可以在追蹤線圈13的出口處測量電壓值。當(dāng)接收器陣列10和追蹤線圈13從蓄電池陣列20上方的期望位置處偏離時，可以在追蹤線圈13的出口處測量不同的平均能量值。當(dāng)距蓄電池陣列20上方期望位置的偏離(shift)較小時，兩個追蹤線圈13處的平均能量值之間的差異可以較小，并且，當(dāng)接收器陣列10和追蹤線圈13定位在期望位置時，在兩個追蹤線圈13處的平均能量值可能基本相同。
[0044]在一些其他實施例中，如圖1C所示，接收器陣列10可以包括若干接收器陣列1a，這可以消除移動接收器以從蓄電池陣列20接收電力的需求。系統(tǒng)100還可以包括從總電力網(wǎng)絡(luò)接收電力并且提供在各個道路段的蓄電池陣列20所需電力的發(fā)電機或者變流器22。根據(jù)車道的數(shù)量、交通負荷、道路的陡度和/或影響車輛50和/或變流器22的電力損耗的任何其他參數(shù)，一個發(fā)電機或者變流器22可以分配給幾十米到幾百米之間的特定道路段。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的實施例，蓄電池20可以包括可以利用單相或者多相運行的多相電力系統(tǒng)。能夠理解，在本說明書中，多相電力可以包括任何數(shù)量的單相或者多相，在一些實施例中可以指單相電力。因此，本文描述的多相系統(tǒng)或者部件可以是或者包括任何數(shù)量單相或者多相的系統(tǒng)或者部件。
[0046]如本文以下更詳細顯示的，根據(jù)相的數(shù)量，蓄電池陣列20可以包括蓄電池單元陣列，其中每一個單元可以包括若干組蓄電池載荷，例如蓄電池線圈，每一組線圈接收不同相位差的AC電力。因此，多相蓄電池陣列20可以根據(jù)相的數(shù)量包括若干導(dǎo)體組24以通過相應(yīng)多個導(dǎo)體組24從變流器22接收多相AC電力。
[0047]現(xiàn)在參照圖2A和2B，它們是根據(jù)本發(fā)明實施例的空心變壓器200和200a的剖面示意圖。顯示了蓄電池陣列20和接收器陣列10。如圖2A所示，接收器陣列10可以沿著垂直于道路20上車輛50的行駛方向和/或感應(yīng)條20的縱向軸線的軸線A從一側(cè)移動到另一側(cè)，以例如根據(jù)在追蹤線圈13處測量的信號定位在蓄電池陣列20上方的期望位置中。如圖2B所示，接收器陣列10可以包括在空心變壓器200a中的若干接收器陣列10a，這可以消除移動接收器以從蓄電池陣列20接收電力的需求。沿著車輛50的寬度的接收器的數(shù)量依賴于車輛的寬度。
[0048]如以下詳細描述的，接收器陣列10或者接收器陣列1a的每一者可以組成可以從相應(yīng)蓄電池線圈接收電力的接收器單元陣列，例如，組裝的接收器線圈。接收器陣列10或者接收器陣列1a每一者的工作區(qū)域(例如每個線圈)的寬度I應(yīng)當(dāng)和接收器陣列20的寬度(例如，蓄電池線圈的寬度)相同。
[0049]空心中間間隙的尺寸，即，蓄電池陣列20和接收器陣列10之間的空心210，可以影響變壓器200傳輸能量的能力。當(dāng)蓄電池陣列20和接收器陣列10之間的距離d較小時，能量損失可能較小。距離d在行駛期間可以例如根據(jù)道路的彈性和/或質(zhì)量在已知范圍內(nèi)改變，其中，道路的彈性和/或質(zhì)量影響接收器陣列10沿著軸線Z移動。在一些示例性實施例中，蓄電池陣列20和接收器陣列10之間的距離d可以高達約20cm，其中，接收器陣列10(例如接收器線圈)的寬度I可以高達約40cm。為了中和車輛主體磁影響，變壓器200可以包括在接收器陣列10或者接收器陣列1a和車輛下側(cè)52之間的多個絕緣體盤12。
[0050]變壓器200的電力損失可能由導(dǎo)體(例如接收器線圈和蓄電池線圈)的電阻和蓄電池陣列20和接收器陣列10之間的距離引起，這尤其依賴道路條件?？梢酝ㄟ^使用合適的利茲線(Litz線)減小線圈的電阻。當(dāng)線圈的寬度較大時，由蓄電池陣列20和接收器陣列10之間的距離引起的損失可以較小。
[0051 ] 另外，可以在接收器和蓄電池線圈中創(chuàng)建鄰近效應(yīng)(proximityeffect)。線圈中電線的鄰近尤其在高頻率下可能引起可以抵抗電線中電流的相互渦流電流。本發(fā)明的實施例可以包括由一個層構(gòu)成的螺旋Litz線圈，能夠使在鄰近的線圈之間發(fā)生相互作用規(guī)律，因此減少鄰近效應(yīng)和/或提供具有高質(zhì)量系數(shù)的線圈。
[0052]例如，可以當(dāng)接收器線圈位于蓄電池線圈上方時提供能量的傳遞，因此可以創(chuàng)建變壓器。可以通過閉環(huán)控制自動地執(zhí)行接收器陣列10或者接收器陣列1a在蓄電池陣列20上方的定位。
[0053]現(xiàn)在參照圖3A和3B，根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖3A和3B分別示出多相接收器單元15在接收器10或者接收器陣列1a中的側(cè)視圖和仰視圖。接收器單元15中的電池或者線圈17的數(shù)量依賴于車輛所需的電力。正如本發(fā)明的典型實施例中所包括的，多相接收器15可以包括至少與系統(tǒng)運行的相數(shù)量相對應(yīng)的數(shù)量的線圈17，或者是該數(shù)量的任意其他倍。在如圖1C、2B和3B中所示的布置中，接收器陣列1a的數(shù)量依賴于車輛的結(jié)構(gòu)和寬度。
[0054]現(xiàn)在參照圖4，圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的多相蓄電池陣列20的側(cè)視圖、俯視圖和仰視圖的示意圖。蓄電池陣列20可以由幾十米的部段形成。每一個部段可以形成大約I米的幾個段25。每個段25可以由相應(yīng)多相電力發(fā)生器(例如發(fā)電機22)而單獨地供電。根據(jù)相的數(shù)量或者該數(shù)量的其他倍，每個段25可以包括若干蓄電池載荷(例如蓄電池線圈27)。例如，三相蓄電池陣列20可以由相應(yīng)的三相電力發(fā)生器(例如發(fā)電機22)供電。因此，每一個段25可以包括三個蓄電池載荷(例如，蓄電池線圈27)或者三的其他倍(例如六個)蓄電池載荷。盡管本發(fā)明不在相的數(shù)量方面進行限制，但是在圖4-圖7的例子中示出了三相配置。圖4-圖7中示出的實施例可以在任何數(shù)量的相的電力下運行。因此，當(dāng)本說明提到對應(yīng)于三相電力的三相部件或者三相倍數(shù)的部件時，可以分別由與系統(tǒng)運行的相的數(shù)量相對應(yīng)的其他數(shù)量或者系統(tǒng)運行的相的數(shù)量的倍數(shù)的系統(tǒng)部件替換。
[0055]如圖4中所示，線圈27組裝為至少部分地相互疊加和/或由三角連接件連接。每一個段中線圈27中的繞組的方向可以是相同的，因此，磁場具有沿著每一個段25的相同的相。線圈27可以包括三組線圈，在每一組中的線圈接收具有相同相位差的AC電力，并且可以彼此并聯(lián)。每一組可以從發(fā)電機22接收具有不同相位差的AC電源?？梢酝ㄟ^對應(yīng)于三組線圈(或者根據(jù)相的數(shù)量的其他數(shù)量的組)的三組導(dǎo)體24a、24b和24c接收電力，每組導(dǎo)體從發(fā)電機22傳導(dǎo)具有不同相位差的AC電力，使得三(或者其他數(shù)量)組線圈的每一者從三組導(dǎo)體中的另一個接收電力，而導(dǎo)體傳遞具有特定相位差的電力。在該例子中，每一個段25可以包括每組線圈的一個線圈，使得每一個段25構(gòu)成三相載荷。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在三相配置中，每一個段25可以包括例如具有在所有三個線圈27中的相同電流方向的三個線圈，三個線圈可以布置成一個線圈與其他線圈部分重疊。圖6A中示出這種三線圈段的電氣布置的示意圖。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的另外實施例，在三相配置中，每一個段25包括例如具有交流電方向的六個線圈27。六個線圈可以布置成例如使得每一個線圈27重疊下一個線圈27的一半。在該布置中的兩個重疊的線圈27可以具有相反的電流方向。這種布置可能更為昂貴。然而，該布置可以提供更大的磁通量和更均勻且強大的電力。在兩個實施例中，線圈27之間的重疊域(overlap regime)(例如重疊的位置和量)和接收器線圈17之間的重疊域基本相等。圖6B中示出這種六線圈段27的電氣布置的示意圖。
[0058]現(xiàn)在參照圖5，圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池系統(tǒng)300的示意性剖視圖。蓄電池系統(tǒng)300可以包括嵌入道路30中的蓄電池陣列20。蓄電池陣列20可以放置在道路30中的溝槽32內(nèi)。蓄電池陣列20可以包括三組導(dǎo)體24a、24b和24c，并且線圈27可以布置為一個線圈至少部分地重疊另一個線圈。在溝槽32內(nèi)，蓄電池系統(tǒng)300可以包括絕緣外殼29以使蓄電池陣列20與例如除線圈27頂部外的所有側(cè)面隔離，以例如使得蓄電池陣列20能夠僅僅通過線圈27的頂部傳遞電力。蓄電池系統(tǒng)300還可以包括例如粘接層26以將巖石或者柏油層33連接到蓄電池陣列20上。
[0059]現(xiàn)在參照圖6A、6B、6C和6D。圖6A和6B分別是三線圈段25和六線圈段225的電氣布置400a和400b的示意圖。圖6C和6D分別是三線圈段25和六線圈段225的俯視圖。電氣布置400a和400b的每一者可以包括含三相轉(zhuǎn)換器21的發(fā)電機22，三相轉(zhuǎn)換器21可以例如將從總電力網(wǎng)絡(luò)接收的單相交流電力轉(zhuǎn)換為每一者具有不同相位差的三相電力(例如，三個電力傳輸)。或者，發(fā)電機22可以從三相中心電力網(wǎng)絡(luò)接收電力。此外，發(fā)電機22可以包括可以將三相電力路由到三組導(dǎo)體24a、24b和24c的適配器23，使得每組導(dǎo)體傳導(dǎo)具有不同相位差的電力。在圖6A中，在每一個段25中的三個線圈27可以具有相同的電流方向，如圖6C所示。在圖6B中，段25a中的三個線圈27可以具有相同的電流方向，而段25b中的三個線圈27可以具有相同的電流方向，該電流方向與段25a中電流方向相反，如圖6D所示。在段25a或者25b每一者中的三個線圈27通過三角連接件連接，并且通過三組導(dǎo)體24a、24b和24c接收三相電力。
[0060]在本發(fā)明的一些實施例中，可以使用單相配置?，F(xiàn)在參照圖7，圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接收器陣列1a和單相蓄電池陣列20a的底層示意圖，上述陣列可以替換本文描述的本發(fā)明的一些實施例中的接收器陣列10和蓄電池陣列20。單相接收器陣列1a可以包括一個或者多個單個接收器線圈17a，每個接收器陣列自身構(gòu)成接收器單元15。蓄電池陣列20可以包括單相蓄電池段255，該蓄電池段255可以替換本文描述的本發(fā)明的一些實施例中的蓄電池段25，每一個單相蓄電池段可以包括若干蓄電池線圈，例如圖7中所示的三個線圈。單個接收器線圈17的寬度可以符合整個蓄電池段25的寬度。每個蓄電池段25可以包括并聯(lián)的若干蓄電池線圈以及可以具有兩個出口導(dǎo)體。該布置可以減少接收器成本。此外，由于大尺寸接收器線圈17a，電力接收對沿著軸線A和沿著軸線Z的接收器陣列10的位置的敏感性可能較差。
[0061]現(xiàn)在參照圖8，圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例用于驅(qū)動電動車50的系統(tǒng)100的更詳細側(cè)剖視圖。系統(tǒng)100可以包括在道路30上或者在道路30內(nèi)的蓄電池陣列20，該蓄電池陣列包括段25。如本文詳細描述的，系統(tǒng)100還可以包括發(fā)電機22、協(xié)同電容器(coordinat1ncapacitor)84、通信單元82、三相電力源90和三組導(dǎo)體24a、24b和24c。系統(tǒng)100還可以包括安裝在車輛50中的含至少兩個追蹤線圈13的接收器陣列10、至少一個三相接收器15、加速計19和通信線圈18。此外，系統(tǒng)100可以包括安裝在車輛50中的協(xié)同電容器64、通信單元62、二極管電橋66、超級電容器68、蓄電池70和發(fā)動機/轉(zhuǎn)換器72。加速計19可以檢測接收器陣列10沿著軸線Z的運動。
[0062]由接收器陣列10接收的電力可以轉(zhuǎn)換為DC電力并且可以傳遞給可以儲存一些能量的蓄電池70和可以驅(qū)動車輛的發(fā)動機/轉(zhuǎn)換器72。例如當(dāng)沒有足夠的和/或不可獲得道路中的蓄電池設(shè)施時或者當(dāng)車輛偏離車道時，車輛50中的蓄電池70可以用作備用能量源。在一些實施例中，由道路中的蓄電池陣列20提供的電力不足以在上坡路上行駛，以及所需的額外能量可以由蓄電池70提供。
[0063]超級電容器68可以在相對短的時間內(nèi)使足夠量的能量聚集。當(dāng)車輛降速時，超級電容器68可以聚集電力。例如，超級電容器68可以聚集車輛50從100KM/h(千米每小時)突然制動期間釋放的所有能量。超級電容器68可以儲存車輛50制動期間聚集的能量?？梢栽诶绠?dāng)需要補充能量的情況下，利用超級電容器68中儲存的能量。例如，儲存在超級電容器68中的能量可以用于車輛50的加速。在本發(fā)明的一些實施例中，多余能量可以通過接收器陣列10返回到蓄電池陣列20，之后返回到總電力系統(tǒng)或發(fā)電機22，以例如驅(qū)動蓄電池陣列20上的其他車輛、向路燈提供電力和/或為了任何其他合適的用途。
[0064]為了使接收器陣列10能夠相對于蓄電池陣列20定位(例如在垂直于行駛方向的軸線A中)，發(fā)電機22可以通過蓄電池陣列20產(chǎn)生和/或傳遞引導(dǎo)信號。引導(dǎo)信號的產(chǎn)生和/或傳輸可以在發(fā)電機22完全啟動之前和/或由發(fā)電機22完全傳輸電力之前執(zhí)行。例如，通過對應(yīng)的段25，指定的低電力發(fā)電機可以在后面持續(xù)地運行并且與發(fā)電機22發(fā)送信號同步地傳遞引導(dǎo)信號。在其他實施例中，發(fā)電機22可以包括開關(guān)86，可以將發(fā)電機22的運行模式從完全傳遞模式改變到引導(dǎo)發(fā)送信號模式(例如，當(dāng)在蓄電池線圈上沒有檢測到接收器)以及從引導(dǎo)發(fā)送信號模式改變到完全傳遞模式(例如，當(dāng)在蓄電池線圈上檢測到接收器陣列10時)。例如，在啟動向接收器陣列10完全傳遞電力之前，來自發(fā)電機22的電流可以通過反應(yīng)部件(例如，具有至少是線圈27電感十倍的電感的線圈，或者足夠小以避免蓄電池陣列20共振頻率的電容器)提供給段25 AC開關(guān)86可以在需要時(例如，根據(jù)本發(fā)明的實施例，當(dāng)接收器陣列10被恰當(dāng)?shù)胤胖貌⑶铱梢越邮针娏r)縮短反應(yīng)部件，使得在反應(yīng)部件沒有阻抗的情況下，來自發(fā)電機22的電力可以傳遞給段25并且引入接收器陣列10。與本文描述的規(guī)律電力(law-power)引導(dǎo)信號相反(傳遞該信號用于接收器陣列10的初次定位)，發(fā)電機22的完全啟動和/或由發(fā)電機22進行的完全電力傳遞意味著發(fā)電機22傳遞用于為車輛50供電的電力。
[0065]可以通過兩個或者更多追蹤線圈13接收引導(dǎo)信號，追蹤線圈可以位于接收器陣列10的側(cè)面處。根據(jù)本發(fā)明的實施例，引導(dǎo)信號可以通過對應(yīng)的蓄電池線圈27由追蹤線圈13接收，并且可以用于接收器陣列10在蓄電池陣列20上方的定位。一旦接收器陣列10以足夠正確的方式定位在蓄電池陣列20的上方，識別信號可以通過例如通信線圈18發(fā)送給到通信單元82。
[0066]例如，當(dāng)在兩個追蹤線圈13處的平均能量值相同時(S卩，當(dāng)接收器陣列10為了有效的電力傳輸而定位在蓄電池陣列20上方的期望位置時)，通信單元62可以通過通信線圈18將識別信號傳遞給蓄電池陣列20以啟動電力傳輸，正如本文詳細描述的。
[0067]通信線圈18可以放置在車輛的行駛方向B中接收器陣列10的前方。通信線圈18可以實現(xiàn)與發(fā)電機22和/或系統(tǒng)100的操作者通信。例如，可能需要用于車輛識別的識別，增加用戶以及啟動發(fā)電機。
[0068]如圖8中所示，通信線圈18可以連接到行駛方向B上的接收器陣列1的前方。例如，通信線圈18可以具有兩個繞組。通信線圈18可以在約1-1OMHz的調(diào)制頻率下工作。識別信號可以通過通信線圈18由通信單元62傳遞，并且引入蓄電池線圈27以及由發(fā)電機22中的通信單元82接收，該識別信號還可以進一步傳遞以進行信號處理。如果識別了來自通信線圈18的通信信號，則相關(guān)段25可以通過例如本文所述的相應(yīng)的AC開關(guān)86被運行并且變?yōu)檫\行段25(例如段25上方放置相應(yīng)的段15)，并且可以通過電感將電力傳輸?shù)蕉?5。上述情形可以在段15在段25上方并且變壓器200由蓄電池線圈27和接收器線圈17形成時發(fā)生。此外，為了在段15到達下一個段25上方的位置時準(zhǔn)備將電力傳輸給接收器陣列10，可以運行相鄰段25(例如車輛50的行駛方向B中的下一個段25)。因此，一旦識別來自通信線圈18的信號，就運行兩個段25。當(dāng)車輛50在方向B中行駛時，例如，除引導(dǎo)信號外，一旦段25上方?jīng)]有識別到接收器段15，段25就可以停止接收和/或引起全電力。例如，可以由上文所述的相應(yīng)的AC開關(guān)86執(zhí)行上述停止，該開關(guān)可以打開短路，因此僅僅低電力引導(dǎo)信號可以由反應(yīng)部件從發(fā)電機22傳遞到段25?？梢酝ㄟ^檢查經(jīng)過段25的電流識別段25上方是否有接收器段15，該識別在電力引入接收器陣列10或者沒有引入接收器陣列10時通常具有不同的形式。一旦段15由下一個段25識別，下一個段25就變?yōu)檫\行段，正如討論的，行駛方向中運行段25后面的段25也可以被啟動，等等。
[0069]當(dāng)接收器陣列10和蓄電池陣列20之間的空心210相對大時(例如蓄電池陣列20和接收器陣列10之間的距離d大于寬度I的四分之一)，電力損失可能高。為了克服高的電力損失并且使電力傳輸更有效，接收器陣列10可以在共振下運行，例如遵循發(fā)電機22決定的頻率。為了提高電力傳輸?shù)男?，蓄電池陣?0可以亞共振下工作。例如，電容器84可以與段25串聯(lián)，這樣可以具有比有相同共振頻率的接收器陣列10所需的更大的電容。因此，例如，蓄電池陣列20的共振頻率可以小于例如接收器陣列10的共振頻率的百分之八十。線圈中的磁場與電流強度和繞組數(shù)量成比例地形成。為了構(gòu)建足夠強的磁場，可以通過增加繞組的數(shù)量增加線圈的電感，這可能需要增加電壓。此外，盡管絕緣材料可能很厚，但是增加線圈的電感可能需要非常薄的線圈電線?；蛘撸瑸榱藰?gòu)建足夠強的電場，可以通過增加線圈電線的寬度增加電流。然而，在高電流下工作可能需要厚的導(dǎo)體，這可能會增加系統(tǒng)的成本。盡管系統(tǒng)會變得不穩(wěn)定并且難以控制，但是在變壓器200中共振下工作(例如通過增加與蓄電池陣列20和/或接收器陣列10串聯(lián)的合適的電容器)可以構(gòu)建非常高強度的電流，因此電場可以顯著增加。然而，在蓄電池陣列20中在亞共振下工作在增加效率的同時，可以增加電流和磁場。因此，應(yīng)當(dāng)插入合適的電容器84以保持系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0070]接收器陣列10和蓄電池陣列20之間的距離在行駛期間可能改變，該改變可能影響空氣變壓器200互相耦合系數(shù)的變化。耦合系數(shù)的變化可能影響共振頻率。因此，例如，相對于接收器陣列10的運行共振頻率，接收器陣列10和蓄電池陣列20之間較小的距離d可以增加變壓器200的共振頻率，較大的距離d可以減小變壓器200的共振頻率。例如，相對于接收器陣列10的運行共振頻率，接收器陣列10相對于蓄電池陣列20的水平運動也可以減小變壓器200的共振頻率。變壓器200的共振頻率相對于接收器陣列10的運行共振頻率的這些變化可以減小通過變壓器200的電力傳輸。
[0071 ]本發(fā)明的實施例提供針對改變道路條件以防止和/或中和由共振頻率變化引起的電力傳輸減小的方案。為了最大化電力傳輸，如圖9A所示，可以通過調(diào)節(jié)電路500改變接收器陣列10的電感。變壓器K4可以對接收器陣列10的線圈17增加高達百分之一的電感。電感增加可以減小接收器線圈17的共振頻率。開關(guān)M3到M7可以連接感應(yīng)器或者從感應(yīng)器導(dǎo)體上斷開，因此將電感值增加到變壓器K4的電感或者從變壓器K4的電感中減少電感值。因此，可以控制和/或調(diào)節(jié)線圈17的共振頻率以符合變壓器200的共振頻率和/或蓄電池陣列20的頻率。
[0072]此外，接收器陣列10可以包括能在行駛期間實時檢測高度的變化(例如豎直運動、朝地面(沿著Z軸線)的運動)的加速計19(如圖8所示)。上述兩個追蹤線圈13可以實時檢測接收器的移動，例如接收器陣列10相對于蓄電池陣列20的水平運動。當(dāng)檢測到這種運動時，可以通過本文所述的電路500控制、校準(zhǔn)和/或調(diào)節(jié)線圈17的共振頻率。
[0073]在本發(fā)明的一些實施例中，可以通過蓄電池陣列20的頻率執(zhí)行線圈17的共振頻率的校準(zhǔn)。在已知時間段內(nèi)，在已知時間窗口中，可以在已知調(diào)制頻率范圍內(nèi)改變蓄電池陣列20的頻率。例如，如圖9B所示，蓄電池頻率可以在Ims時間窗口中每I OOms進行從I OOkHz到101kHz、從1lkHz到99kHz以及從99kHz回到10kHz的改變。根據(jù)接收器陣列10的運行共振頻率和最佳頻率之間的差別，通過由上述電路500增加/減小電感在，該Ims時間窗口期間可以將接收器陣列10校準(zhǔn)到引起最大能量傳輸?shù)淖罴杨l率。該校準(zhǔn)可以保持至下一個Ims時間窗口。
[0074]每個發(fā)電機22可以負責(zé)(account for)數(shù)十米(例如高達約百米)的道路的特定區(qū)段。這種區(qū)段可以包括幾十個段25，例如，每個區(qū)段的長度可以約一米。每個發(fā)電機22可以被要求為例如雙方向四車道道路區(qū)段產(chǎn)生至少100KW，大約十輛車在給定時刻以約100km/h的速度在該道路區(qū)段上移動，每輛車需要約10KW。發(fā)電機可以提供約400KHz或更小的正方形或者正弦波形和約100v或更小的替換電壓。
[0075]制動車輛(例如減小速度的車輛)可以作為發(fā)電機運行并且可以向蓄電池陣列20提供電力(例如假設(shè)該車輛自己的蓄電池70已滿)。當(dāng)車輛50減小其速度時，可以將多余電力提供返回到蓄電池線圈27。這可能是有效的布置，其中，在道路上向下移動的車輛可以對在道路上向上移動的車輛提供電力，因此，可以更少消耗來自發(fā)電機22的總能量。除偶然損失和引導(dǎo)信號外，上方?jīng)]有接收器段15的蓄電池段25(可以構(gòu)成無載荷的變壓器)可以基本不消耗能量。此外，為了安全的原因，可以僅僅在相應(yīng)的接收器段15放置到蓄電池段上方時運行蓄電池段25(例如從發(fā)電機22接收全電力)。當(dāng)接收器線圈17在相應(yīng)蓄電池線圈27上方時的共振情形中，就可以形成高強度電流和強磁場。然而，這些磁場在距運行段25約20cm的距離時變得可以忽略。
[0076]為了連接蓄電池陣列20(例如，通信以及被通信單元82識別)，車輛必須在蓄電池陣列20處于輪子之間時移動。可以自動地并且動態(tài)地執(zhí)行接收器陣列10的準(zhǔn)確定位(即通過沿著垂直于行駛方向的軸線A移動接收器陣列10)。在接收器陣列10包括若干接收器陣列1a的情形中，可以連續(xù)地執(zhí)行蓄電池陣列20和接收器陣列10之間的傳輸。
[0077]現(xiàn)在參照圖10，圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于驅(qū)動在道路上車輛的方法的示意性流程圖。如塊820中顯示的，通過至少單相的多相發(fā)電機產(chǎn)生至少單相的多相電力。如塊820中顯示的，該方法可以包括通過安裝在道路中的蓄電池陣列從多相發(fā)電機接收多相電力，蓄電池陣列包括一些列蓄電池段，每一個段包括對應(yīng)于相數(shù)量的至少一定數(shù)量的蓄電池線圈，線圈的每一者可以構(gòu)造為接收具有不同相位差的電力。該方法還可以包括通過對應(yīng)于相數(shù)量的若干組導(dǎo)體運輸電力，每一個組將具有不同相位差的電力從多相發(fā)電機運輸?shù)叫铍姵仃嚵小Ｈ鐗K830中顯示的，該方法可以包括在通信單元處從位于至少一個蓄電池段上方車輛中的通信線圈中接收信號。如塊840顯示的，該方法可以包括運行相應(yīng)蓄電池段以向連接在車輛的接收器提供電力。
[0078]在一些實施例中，該方法還可以包括通過蓄電池由發(fā)電機將待傳輸?shù)囊龑?dǎo)信號提供在車輛處的接收器。
[0079]在一些實施例中，該方法還可以包括在車輛處的接收器到達在車輛行駛方向中的下一個蓄電池段上方的位置時，由通信單元運行該下一個蓄電池段。
[0080]在一些實施例中，該方法還可以包括一旦沒有識別到特定蓄電池段上方的接收器，就停止向該特定蓄電池段傳輸全電力。
[0081 ]在一些實施例中，該方法還可以包括由相應(yīng)的多相電力發(fā)生器單獨為每一個蓄電池段供電。
[0082]在一些實施例中，該方法還可以包括當(dāng)沒有檢測到蓄電池線圈上方的接收器時，開關(guān)將運行模式從完全傳輸模式改變到引導(dǎo)發(fā)送信號模式，當(dāng)檢測到蓄電池線圈上方的接收器時執(zhí)行相反操作。
[0083]現(xiàn)在參照圖11，圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例用于向在道路上車輛提供電力的方法的示意性流程圖。如塊910中顯示的，該方法可以包括當(dāng)車輛在蓄電池線圈上方的道路上移動時，通過安裝在車輛下的接收器陣列從安裝在道路中的相應(yīng)的蓄電池線圈接收至少單相的多相電力，接收器陣列包括至少一個多相接收器，該多相接收器至少包括對應(yīng)于相數(shù)量的一定數(shù)量的接收器線圈(例如至少一個接收器線圈)。
[0084]如塊920中顯示的，該方法可以包括由位于車輛行駛方向中的接收器陣列前方的通信線圈，通過相應(yīng)蓄電池線圈中的一個向通信單元發(fā)送識別信號。
[0085]在一些實施例中，該方法還可以包括通過接收器線圈從相應(yīng)蓄電池線圈接收具有不同相位差的電力。
[0086]在一些實施例中，該方法還可以包括通過相應(yīng)的一個蓄電池線圈由在至少一個多相接收器兩側(cè)的至少兩個追蹤線圈(定位在距至少一個多相接收器的中心相等距離處)接收引導(dǎo)信號，以及根據(jù)在至少兩個追蹤線圈處測量的平均能量將接收器陣列定位在蓄電池線圈上方。
[0087]在一些實施例中，該方法還包括當(dāng)車輛減小其速度時，通過接收器陣列將多余電力返回到蓄電池線圈。
[0088]在一些實施例中，該方法還包括當(dāng)車輛減小其速度時，通過超級電容器聚集電力。
[0089]在一些實施例中，該方法還包括通過調(diào)節(jié)電路改變每一個接收器線圈的電感以通過調(diào)節(jié)電路符合蓄電池段的共振頻率，調(diào)節(jié)電路包括變壓器以將電感增加到接收器線圈以及轉(zhuǎn)換到連接或者斷開感應(yīng)器從而改變變壓器的電感值。
[0090]在一些實施例中，該方法還包括實時檢測接收器陣列豎直和水平運動，其中調(diào)節(jié)電路可以在檢測到運動時調(diào)節(jié)接收器線圈的共振頻率。
[0091]蓄電池陣列20可以從中心電力系統(tǒng)接收電力并且將電力從系統(tǒng)100返回到中心電力系統(tǒng)，例如國家和/或地方電力系統(tǒng)。如本文詳細討論的，每一個接收器線圈17可以構(gòu)造為當(dāng)車輛50在相應(yīng)蓄電池線圈27上方的道路上移動時從相應(yīng)的蓄電池線圈27接收電力，以及將多余電力返回蓄電池陣列20?？梢酝ㄟ^蓄電池陣列20將多余電力返回到中心電力系統(tǒng)和/或提供給其他車輛。因此，蓄電池陣列20可以作為能量源以及能量蓄積器運行。例如，可以要求蓄電池20符合輻射安全要求。
[0092]現(xiàn)在參照圖12A-圖12D，這些圖是根據(jù)本發(fā)明的實施例的蓄電池陣列區(qū)段227或者227a的俯視圖。蓄電池陣列區(qū)段227和227a可以適于本發(fā)明實施例的單相構(gòu)造，S卩，蓄電池陣列區(qū)段227和227a的線圈27可以在相同的相接收電力。在一些示例性實施例中，蓄電池陣列區(qū)段227(即，蓄電池陣列20的區(qū)段)可以包括四個線圈。在一些其他實施例中，如圖12C中示出的區(qū)段227a，區(qū)段可以包括兩個線圈。在其他實施例中，蓄電池陣列區(qū)段227可以包括任何其他合適數(shù)量的線圈。在本發(fā)明的一些實施例中，兩個相鄰的蓄電池線圈27可以具有相反的電流方向，如圖12A-圖12D中由箭頭W和V所示出的。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，兩個相鄰蓄電池線圈27具有相反電流方向的情形中的布置可以有利于減少來自蓄電池陣列20的輻射，由此系統(tǒng)100更安全。
[0093]通過包括具有相反電流方向的兩個相鄰蓄電池線圈27，由兩個相鄰線圈27構(gòu)建的磁場260可以在距蓄電池陣列20的縱向軸線的距離Dm較大時，在蓄電池陣列20的區(qū)域外使彼此衰退。該衰退可能不損害能量從蓄電池陣列20傳遞到接收器陣列10以及從接收器陣列1傳遞到蓄電池陣列20。因此，在這種實施例中，每兩個相鄰的線圈27可以使彼此的磁場衰退。在這種布置中可能發(fā)生的一個問題是能量傳遞可能是不均勻的，并且在兩個相鄰線圈27之間的過度區(qū)域處(例如兩個相鄰線圈相遇的地方)具有強度降低265。在本發(fā)明的一些實施例中，為了克服這些強度降低，可以將電容器安裝為與接收器陣列117(未顯示)(例如超級電容器)相連，這可以平滑以及中和從蓄電池陣列20接收的電力。
[0094]如上文提到的，在一些示例性實施例中，如圖12A、12B和12D中所示，蓄電池陣列區(qū)段227可以包括四個線圈27。這種蓄電池陣列區(qū)段227的長度可以大約是100-130cm。線圈27之間的交界點增強相鄰線圈27的互感，從而增強蓄電池陣列區(qū)段227和/或隨后的蓄電池陣列區(qū)段227的總電感。圖12B示出三個隨后的蓄電池陣列區(qū)段227。
[0095]圖12C和12D分別示出蓄電池陣列區(qū)段227a和227中串聯(lián)連接的隨后的線圈27中線圈27的電線275卷曲方式，以及由導(dǎo)體238串聯(lián)連接的隨后的線圈27之間的連接方式。隨后的或者之前的蓄電池陣列區(qū)段227a或者227之間的過渡由箭頭237示出，該過渡描繪與隨后或者之前蓄電池陣列區(qū)段227a或者227的連接。隨后的或者之前的蓄電池陣列區(qū)段227a或者227之間的過渡的特征在于大電位差，這要求增強的電絕緣。這種卷曲和連接的方式可以與圖13A和13B中示出的接收器陣列117和117a的線圈17的相似。
[0096]現(xiàn)在參照圖13A和13B，這些圖分別是根據(jù)本發(fā)明的實施例在車輛50下方的接收器陣列117和117a的示意圖。接收器陣列117可以包括若干列127，每一列構(gòu)成接收器線圈17的陣列。例如根據(jù)車輛50的長度和/或任何其他合適的考慮，列127可以包括任何合適數(shù)量的接收器線圈17。此外，列127可以包括能放置在車輛的行駛方向B中接收器17前方的通信線圈18。例如根據(jù)車輛50的寬度和/或任何其他合適的考慮，接收器陣列117可以包括任何合適數(shù)量的列127。與蓄電池陣列區(qū)段227或者227a—致，接收器陣列117可以適合于本發(fā)明實施例的單相構(gòu)造。因此，列127中的兩個相鄰接收器線圈17可以具有相反的電流方向，例如由箭頭w和V所示出的，和/或陣列117的線圈17可以串聯(lián)連接，例如，類似于圖13C和13D中所示的蓄電池陣列區(qū)段227或者227a的蓄電池線圈27的卷繞和連接。
[0097]或者，接收器陣列117a可以包括一系列橢圓或者矩形串聯(lián)的長方形接收器線圈17a，其中，兩個相鄰接收器線圈17a可以具有相反的電流方向，例如由《和^所示出的。長方形接收器線圈17a的寬度可以根據(jù)車輛50的寬度和/或任何其他合適的考慮來確定。接收器陣列117a還可以包括，例如，可以放置在車輛行駛方向B中的接收器線圈17a前方處的長方形通信線圈18a。
[0098]現(xiàn)在參照圖14，該圖是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于從接收器陣列117或者117a聚集能量的接收器電路700的示意圖。盡管電路可以包括任何其他合適數(shù)量的線圈，但是電路700包括，例如，串聯(lián)的兩個線圈LI和L2。具有電感LI和L2的線圈LI和L2可以分別代表陣列117(或者117a)中兩個連續(xù)的線圈17(或者17a)。如電路700中所示，線圈LI和L2可以與電容器C16、C19和C17并聯(lián)，其中，電容器C16和C19串聯(lián)連接并且總共具有等效電容Cl?？梢杂啥O管電橋Dl通過電容器C18收集能量(即出口電壓)。在該情形中，電路700的共振頻率與(LI+L2).(C17+C1)近似成反比例。
[0099]根據(jù)載荷要求，例如車輛50的發(fā)動機/轉(zhuǎn)換器72的要求，電路700還可以包括用于調(diào)節(jié)接收器電路700的共振頻率的機制。根據(jù)本發(fā)明的實施例，由接收器線圈17接收的能量直接提供給電力發(fā)動機/轉(zhuǎn)換器72，并且除用于備用而儲存一小部分能量外，不對例如在蓄電池70中的其他電力存儲裝置充電。通常，接收器電路700的共振頻率高于蓄電池陣列區(qū)段227(或者227a)的共振頻率，因此，接收器陣列117或者117a和蓄電池陣列區(qū)段227(或者227a)之間的能量傳遞可能不是最佳的。因此，電路700可以包括脈沖寬度調(diào)制器(PffM)控制器710、開關(guān)SI和額外的電容器C20，當(dāng)SI關(guān)閉時電容器C20可以和電容器C19并聯(lián)。PWM控制器710可以感測載荷何時需要更多電力和載荷何時需要更好電力。當(dāng)開關(guān)SI打開以及PWN控制器710感測載荷需要更多電力時，可能關(guān)閉開關(guān)SI。由于關(guān)閉開關(guān)SI將電容器20并聯(lián)至電容器C19，因此接收器電路700的共振頻率可以減小至蓄電池陣列區(qū)段227(或者227a)的共振頻率，這可以改善能量傳遞并且增加電容器C18處的出口電壓。當(dāng)開關(guān)SI關(guān)閉以及PWN控制器710感測載荷需要更少電力時，可以打開開關(guān)SI并且由此，例如，電容器C20可以斷開連接。當(dāng)電容器C20斷開連接時，接收器電路700的共振頻率可以增加到蓄電池陣列區(qū)段227(或者227a)之上，這可以減小電容器C18處的出口電壓?？梢詣討B(tài)地并且以足夠大速度執(zhí)行P WM控制器710的調(diào)制以提供足夠穩(wěn)定的電力供給。開關(guān)SI應(yīng)當(dāng)足夠穩(wěn)定以承受尚電壓差
B升。
[0100]現(xiàn)在參照圖15A-圖15F，它們是根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池陣列20的機械安裝和結(jié)構(gòu)的示意圖。可以對蓄電池陣列20進行機械地以及電氣地保護，并且針對濕氣和/或潮濕密封蓄電池陣列20。如本文詳細描述的，蓄電池陣列20可以由蓄電池陣列基本安裝單元250構(gòu)成。
[0101]圖15A和15B是根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池陣列基本安裝單元250的示意圖。基本安裝單元250可以是整體式單元，和/或可以包括蓄電池陣列區(qū)段227(或227a)(如圖15A所示)或者若干蓄電池陣列區(qū)段227(或227a)(如圖15B所示)，以及從單元250的一端251伸出的導(dǎo)體240，導(dǎo)體將電流導(dǎo)入?yún)^(qū)段227(或227a)和/或?qū)С鰠^(qū)段227(或227a)?；景惭b單元250可以若干蓄電池陣列區(qū)段227(或227a)(如圖15B所示)，例如三個蓄電池陣列區(qū)段227(或227a)或任何其他合適數(shù)量的蓄電池陣列區(qū)段227(或227a)?？梢栽诘缆?0中的溝槽32內(nèi)將基本安裝單元250按順序放置為一列。
[0102]圖15C和MD分別是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的蓄電池陣列20結(jié)構(gòu)和安裝件600的俯視圖和正面剖視圖。安裝件600可以包括在道路30中挖掘的溝槽32?；景惭b單元250可以按順序地放置在溝槽32內(nèi)。例如，第一安裝單元250可以相對于本文詳細描述的發(fā)電機22放置在溝槽的遠端，例如，放置在遠離發(fā)電機22的溝槽32的端部。從單元250的一端伸出的導(dǎo)體240可以在發(fā)電機22方向上放置在溝槽32中。例如，導(dǎo)體240所伸出單元250的段251放置在發(fā)電機22的方向上。例如，導(dǎo)體240相對于單元250的遠端可以到達發(fā)電機22。與前面單元250相鄰并且在相同方位上的每一個隨后的單元250可以放置在前面(多個)單元的(多個)導(dǎo)體240上，S卩，使得導(dǎo)體240所伸出的單元250的端部放置在發(fā)電機22的方向上，和/或使得從單元250的一端伸出的導(dǎo)體240可以在發(fā)電機22方向放置在溝槽32中。以這種方式，可以從相對于發(fā)電機22的單元250的遠端到相對于發(fā)電機22的單元250的近端一個接著另一個放置單元250。相對于單元250的導(dǎo)體240的遠端可以到達發(fā)電機22。
[0103]如圖lf5D所示，例如為了使蓄電池陣列20僅僅通過線圈27的頂面?zhèn)鬏旊娏?，具有溝?2的安裝件600可以包括絕緣外殼29以使蓄電池陣列區(qū)段227(或227a)與例如除線圈27頂面外的所有側(cè)面絕緣。安裝件600還可以包括例如粘接層26以將巖石或者柏油層33連接到蓄電池陣列20上。從單元250伸出的導(dǎo)體240可以互相電絕緣地一個與另一相鄰放置，并且為了防止導(dǎo)體電線打結(jié)(loop)和/或纏繞而將導(dǎo)體放置為有序的群。
[0104]圖15E和15F分別是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的基本安裝單元250的結(jié)構(gòu)和安裝件600的詳細俯視圖和縱向剖視圖，其中基本安裝單元包括蓄電池陣列區(qū)段227和導(dǎo)體240。蓄電池陣列區(qū)段227可以放在例如聚碳酸酯或者任何其他合適的絕緣材料和/或防水材料的兩個表面270之間，這不明顯減小電感。此外，密封件271環(huán)繞在蓄電池陣列區(qū)段227的周緣，該密封件針對濕氣和電壓突發(fā)(voltage outbreaks)密封蓄電池陣列區(qū)段227。通過考慮電勢而確定線圈27之間的距離I以防止電壓突發(fā)。區(qū)段227內(nèi)連續(xù)的線圈27可以通過導(dǎo)體238彼此連接，例如以圖8D所示的方式。
[0105]現(xiàn)在參照圖16A-圖16D，它們示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的蓄電池陣列區(qū)段227上方接收器陣列的列127位置上的蓄電池線圈27和接收器線圈17之間的能量傳輸?shù)囊蕾囮P(guān)系。圖16A和16B是根據(jù)本發(fā)明實施例的接收器陣列的列127和蓄電池陣列區(qū)段227的示意圖。例如，接收器陣列的列127可以包括與并聯(lián)的兩個線圈17連接的兩個接收器線圈17和導(dǎo)體138。當(dāng)?shù)撞烤哂薪邮掌麝嚵?17的車輛50經(jīng)過在行駛方向B上的蓄電池陣列區(qū)段227上方時，接收器陣列17有時候在相應(yīng)蓄電池線圈27上方對齊(例如圖16A中所示)，使得能量傳輸最大，以及接收器線圈17有時候可以放置在連續(xù)的兩個蓄電池線圈27之間的過渡區(qū)域上方(例如圖16B中所示)，在這種情況下將減小能量傳輸。圖16C是能量傳輸對接收器陣列的列127在蓄電池陣列區(qū)段227上方位置的示意圖1600a。正如在示意圖1600a所示，沿著蓄電池陣列區(qū)段227的能量傳輸是不均勻的。圖16D示出能量傳輸對接收器陣列的列127在蓄電池陣列區(qū)段227上方位置的示意圖1600b，其中，電容器在接收器陣列的列和蓄電池陣列區(qū)段之間。正如在示意圖1600b所示，連接在接收器陣列的列127的電容器可以減小如示意圖1600a所示的沿著蓄電池陣列區(qū)段227的能量傳輸?shù)牟町悺?br>[0106]如本文討論的，本發(fā)明實施例可以提供防止輻射從蓄電池陣列20泄露的方案。如上所述，通過包含具有相反電流方向以及由此例如相反磁場的相鄰線圈，磁場在蓄電池陣列20的區(qū)域外衰退并且在蓄電池陣列20的區(qū)域內(nèi)更強。該方案適合于例如使用單相電力的本發(fā)明的實施例。
[0107]現(xiàn)在參照圖17，該圖是根據(jù)本發(fā)明實施例的放置輻射胸蓄電池陣列20泄露的額外方案。蓄電池陣列20可以具有環(huán)繞蓄電池線圈27的相反線圈繞組28，繞組的電流方向與線圈27中的電流方向相反。相反線圈繞組28中相反的電流方向可以減小線圈27周圍的磁場。
[0108]現(xiàn)在參照圖18，圖18是根據(jù)本發(fā)明實施例的放置輻射從蓄電池陣列20和接收器陣列10或者117(或者117a)泄露的額外方案的示意圖。在本發(fā)明的一些實施例中，可以使用保護材料以和/或遮蔽磁場。例如，接收器陣列1或117 (或117a)可以包括在車輛50的絕緣板和底部之間的鋁箔11，其中鋁箔11包括向下折疊到接收器線圈17側(cè)面的提示物(reminders)lla。由巖石或者柏油層33下的蓄電池線圈27構(gòu)建的磁流動(由箭頭h所示)向上經(jīng)過接收器線圈17并且引起電流。磁流動與絕緣板12相遇而返回(由箭頭I所示)并且向下行駛(由箭頭j所示)以閉合磁場圈(由箭頭k所示)。然而，一部分磁流動滲入絕緣板12并且轉(zhuǎn)化為熱，因此例如在鋁箔提示物Ila中產(chǎn)生渦流(由箭頭P所示)。當(dāng)鋁箔提示物I Ia較長時，即更低，磁流動泄露可以較小。
[0109]現(xiàn)在參照圖19A和19B，這些圖是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的在蓄電池陣列20中的段的蓄電池陣列區(qū)段227的示意圖。在圖19A和19B中，盡管本發(fā)明在這方面沒有進行限制，但是每一個蓄電池陣列區(qū)段227可以包括三個蓄電池線圈27。使連續(xù)的蓄電池陣列區(qū)段227i和227 j通電，即從發(fā)電機22接收電力。每兩個連續(xù)的蓄電池線圈27具有相反的電流方向(由箭頭《和^所示)。電流方向w和電流方向V相反。因此，除了位于蓄電池陣列20通電段末端的末端線圈27i和27j的磁場之外，兩個連續(xù)的蓄電池線圈27(包括連續(xù)的蓄電池陣列區(qū)段227i和227 j)的磁場在線圈區(qū)域外使彼此衰退。末端線圈27i和27 j的磁場不衰退，因此構(gòu)成剩余輻射900的來源。
[0110]根據(jù)本發(fā)明的實施例，蓄電池陣列20可以包括防護環(huán)800，其中，每個防護環(huán)800環(huán)繞兩個連續(xù)蓄電池陣列227的兩個相鄰的末端線圈27，如圖19B所示。防護環(huán)800構(gòu)成閉合導(dǎo)電環(huán)。環(huán)800縮短經(jīng)過環(huán)800的磁場。當(dāng)沒有磁場經(jīng)過環(huán)800時，或者當(dāng)磁場在通電蓄電池陣列區(qū)段227i和227 j之間的環(huán)800中使彼此衰退時，環(huán)800是中性的和/或?qū)π铍姵仃嚵?0的運行沒有明顯的影響。由于由末端線圈27i和27j構(gòu)建的磁場不衰退，因此，單獨的環(huán)SOOi和SOOj是激活的(active)并且捕獲場以及減小剩余輻射。其他環(huán)800沒有穿過自身的明顯的磁場，從而保持中性。環(huán)800 i和800 j輕微減小由末端線圈27 i和27 i提供的電力，但是解決了剩余輻射的問題。可以在接收器陣列1或117 (或117a)中以相似方式安裝相似的環(huán)。
[0111]提供以上描述的本發(fā)明實施例是為了解釋和說明。并不是為了窮舉或者將本發(fā)明限制在公開的準(zhǔn)確形式中。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，鑒于上述教導(dǎo)，可能還有很多修正、變型、替代、改變和等效。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所附的權(quán)利要求是為了將所有這種修正與改變都涵蓋在本發(fā)明的真正精神內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種系統(tǒng)，其包括:發(fā)電機，其構(gòu)造為產(chǎn)生至少單相電力；電感式蓄電池陣列，其用于安裝在道路中以從所述發(fā)電機接收電力，所述蓄電池陣列 包括一系列蓄電池段，每一個段包括對應(yīng)于所述發(fā)電機的相數(shù)量的至少一定數(shù)量的蓄電池 線圈；接收器陣列，其用于安裝在車輛下方以及包括至少一個接收器段，所述接收器段包括 對應(yīng)于所述相數(shù)量的至少一定數(shù)量的接收器線圈，每一個線圈構(gòu)造為當(dāng)所述車輛在所述蓄 電池線圈上方的所述道路上移動時，從安裝在道路中的相應(yīng)的所述蓄電池線圈接收電力， 其中，所述接收器陣列構(gòu)造為將多余電力提供返回所述一定數(shù)量的蓄電池線圈，所述多余 電力能夠通過所述蓄電池陣列提供給其他車輛；車輛通信線圈，其用于放置到在所述車輛的行駛方向上的所述接收器陣列前方的車輛 中，所述通信線圈構(gòu)造為通過相應(yīng)的一個所述蓄電池線圈將信號發(fā)送給通信單元;和蓄電池通信單元，其構(gòu)造為從所述車輛通信線圈接收信號以及使相應(yīng)的所述蓄電池段 運行以向連接到所述車輛的接收器提供電力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述蓄電池線圈的每一者構(gòu)造為接收具有不同相 位差的電力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括對應(yīng)于所述相數(shù)量的一定數(shù)量組的導(dǎo)體，每一組 將具有不同相位差的電力從所述發(fā)電機輸送到所述蓄電池陣列。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，由相應(yīng)電力發(fā)生器單獨為每一個所述蓄電池段供 電。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機包括開關(guān)，所述開關(guān)構(gòu)造為當(dāng)在所述 蓄電池線圈上方?jīng)]有檢測到所述接收器時，將所述發(fā)電機的運行模式從全傳輸模式改變到 引導(dǎo)發(fā)送信號模式，當(dāng)在所述蓄電池線圈上方檢測到所述接收器時，執(zhí)行相反的操作。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機還構(gòu)造為通過所述蓄電池將待傳輸?shù)?引導(dǎo)信號提供給在所述車輛上的所述接收器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述蓄電池通信單元還構(gòu)造為在所述車輛上的接 收器到達在所述車輛的行駛方向上的下一個蓄電池段上方的位置之前，使所述下一個蓄電 池段運行。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機還構(gòu)造為一旦在特定蓄電池段上方?jīng)] 有識別到接收器，就停止向所述特定蓄電池段傳輸全電力。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器線圈的每一者構(gòu)造為從相應(yīng)的所述蓄 電池線圈接收具有不同相位差的電力。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括在至少一個所述接收器兩側(cè)處的至少兩個追蹤 線圈，所述至少兩個追蹤線圈定位在距至少一個所述接收器的中心相等距離處，所述至少 兩個追蹤線圈構(gòu)造為通過相應(yīng)的一個所述蓄電池線圈接收引導(dǎo)信號，以及根據(jù)在所述至少 兩個追蹤線圈處測量的平均能量將所述接收器陣列定位在所述蓄電池線圈上方。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器陣列構(gòu)造為當(dāng)所述車輛減小速度時 將多余電力提供返回到所述蓄電池線圈。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述車輛還包括構(gòu)造為當(dāng)所述車輛減小速度時聚集能量的超級電容器。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器線圈的每一者的電感能夠由調(diào)節(jié)電 路單獨改變以符合所述蓄電池段的共振頻率，所述調(diào)節(jié)電路包括變壓器以將電感增加到所 述接收器線圈以及轉(zhuǎn)換為連接感應(yīng)器或者從所述感應(yīng)器斷開連接從而改變所述變壓器的 電感值。14.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器陣列包括加速計和所述兩個追蹤線 圈，所述加速計在行駛期間實時檢測所述接收器陣列的豎直運動，所述兩個追蹤線圈檢測 所述接收器陣列的水平運動，其中，所述調(diào)節(jié)電路構(gòu)造為當(dāng)檢測到運動時調(diào)節(jié)所述接收器 的共振頻率。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器線圈構(gòu)造為在共振下運行，而相應(yīng)的 所述蓄電池線圈構(gòu)造為在亞共振下運行。16.—種方法，其包括:由至少單相電力的發(fā)電機產(chǎn)生至少單相的電力；通過安裝在道路中的電感式蓄電池陣列從所述發(fā)電機接收電力，所述蓄電池陣列作為 用于電感地傳輸和接收電力的主要繞組而運行以及包括一系列蓄電池段，每一個段包括對 應(yīng)于所述發(fā)電機的相數(shù)量的至少一定數(shù)量的蓄電池線圈，所述每一個段構(gòu)造為從所述發(fā)電 機接收電力；通過安裝在車輛下方的接收器陣列從安裝在道路中的所述蓄電池線圈中的相應(yīng)的蓄 電池線圈接收電力，以及當(dāng)所述車輛在所述蓄電池線圈上方的道路上移動時將電力傳輸?shù)?車輛發(fā)動機，所述接收器陣列包括至少單相的至少一個接收器，所述接收器包括至少一個 互感的接收器線圈，其中，所述接收器陣列構(gòu)造為將多余電力提供返回所述蓄電池線圈，所 述多余電力能夠通過所述蓄電池陣列提供給其他車輛；通過放置到在所述車輛行駛方向上的所述接收器陣列前方的車輛通信線圈，由相應(yīng)的 一個所述蓄電池線圈將識別信號發(fā)送到蓄電池通信單元；在包含在所述發(fā)電機中的所述蓄電池通信單元處從所述車輛通信線圈接收信號，所述 車輛通信線圈放置在至少一個所述蓄電池段上方的車輛中；以及運行相應(yīng)的所述蓄電池段以向連接到所述車輛的所述接收器提供電力。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括通過對應(yīng)于所述相數(shù)量的一定數(shù)量組的導(dǎo)體 輸送電力，每一組將具有不同相位差的電力從所述發(fā)電機輸送到所述蓄電池陣列。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括由相應(yīng)電力發(fā)生器單獨為每一個所述蓄電池 段供電。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括當(dāng)在所述蓄電池線圈上方?jīng)]有檢測到所述接 收器時，通過開關(guān)將所述發(fā)電機的運行模式從全傳輸模式改變到引導(dǎo)發(fā)送信號模式，以及 當(dāng)在所述蓄電池線圈上方檢測到所述接收器時，執(zhí)行相反的操作。20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括由發(fā)電機將待傳輸?shù)囊龑?dǎo)信號通過所述蓄電 池提供給所述接收器。21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括在所述車輛上的接收器到達在所述車輛的行 駛方向上的下一個蓄電池段上方的位置之前，通過所述通信單元運行所述下一個蓄電池段。22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括一旦在特定段上方?jīng)]有識別到接收器，所述發(fā)電機就停止向特定蓄電池段傳輸全電力。23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括由所述接收器線圈的每一者從相應(yīng)的所述蓄電池線圈接收具有不同相位差的電力。24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括由至少兩個追蹤線圈通過相應(yīng)的一個所述蓄電池線圈接收引導(dǎo)信號，所述至少兩個追蹤線圈在至少一個所述接收器兩側(cè)處以及定位在距至少一個所述接收器的中心相等距離處，以及根據(jù)在所述至少兩個追蹤線圈處測量的平均能量將所述接收器陣列定位在所述蓄電池線圈上方。25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括當(dāng)所述車輛減小速度時由所述接收器陣列將多余電力提供返回到所述蓄電池線圈。26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括當(dāng)所述車輛減小速度時由超級電容器聚集能量。27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括由調(diào)節(jié)電路改變所述接收器線圈的每一者的電感以符合所述蓄電池段的共振頻率，所述調(diào)節(jié)電路包括變壓器以將電感增加到所述接收器線圈以及轉(zhuǎn)換為連接感應(yīng)器或者從所述感應(yīng)器斷開連接從而改變所述變壓器的電感值。28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括實時檢測所述接收器陣列的豎直運動和水平運動，其中，所述調(diào)節(jié)電路構(gòu)造為當(dāng)檢測到運動時調(diào)節(jié)所述接收器的共振頻率。
【文檔編號】H02J50/12GK106030979SQ201480074444
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年12月31日
【發(fā)明人】珍妮·科恩·德夫勒, 奧倫·埃澤爾, 哈南·倫巴
【申請人】電氣道路有限公司