專利名稱：一種使用射頻發(fā)生器激勵(lì)車輛的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及車輛推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域。更特別地，本發(fā)明涉及一種使用 射頻信號(hào)激勵(lì)車輛的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
發(fā)展減少依賴化石燃料的車輛是具有重要全球價(jià)值的問(wèn)題。因?yàn)榛?料的高能量密度、快速的加油時(shí)間、相對(duì)低的成本以及利用化石燃料運(yùn)行的
內(nèi)燃(ic)機(jī)的完備，化石燃料(例如，汽油、柴油燃料、天然氣)被用于
世界上的絕大多數(shù)車輛。
全世界在車輛動(dòng)力方面對(duì)化石燃料的高度依賴己導(dǎo)致許多問(wèn)題和關(guān)注。
雖然在許多國(guó)家對(duì)內(nèi)燃機(jī)排放物的控制日益嚴(yán)格，但其仍對(duì)空氣污染有顯著 作用并且釋放出大量的二氧化碳，潛在地危害著臭氧層和/或?qū)е铝巳蜃?暖。世界上許多大型的化石燃料儲(chǔ)藏地均位于政治不穩(wěn)定區(qū)域。此外，世界 上實(shí)際可獲得的化石燃料資源的供應(yīng)是有限的。雖然化石燃料資源的可提取 的剩余供應(yīng)量未知并且是一個(gè)存在爭(zhēng)議的問(wèn)題，但是普遍認(rèn)同的是在一定吋
期內(nèi)(或許為25年，或許為100年)供應(yīng)量將達(dá)到頂峰并且在這之后的加 速的期限內(nèi)，該供應(yīng)將被耗盡。 一旦發(fā)生峰值供應(yīng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)事件和加速損耗， 則化石燃料的價(jià)格可能會(huì)被大幅度提高，進(jìn)一步惡化了社會(huì)主要依賴化石燃 料的現(xiàn)實(shí)可行性。
上個(gè)世紀(jì)開(kāi)發(fā)和/或提出了許多現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)，'這些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)' 拒絕使用化石燃料或減少使用化石燃料。特別地， 一些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)被 設(shè)計(jì)成使用當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電源作為車輛推進(jìn)的能量。雖然當(dāng)前美國(guó)和世界電網(wǎng)中 的大部分電能產(chǎn)生于化石燃料，但是對(duì)于電激勵(lì)的車輛，在發(fā)電時(shí)，許多國(guó)家可以做出能量選擇，例如，使用化石燃料型(例如，天然氣、柴油或煤)、 核能、水力能、太陽(yáng)能和/或風(fēng)能。然而，對(duì)于化石燃料激勵(lì)的車輛，只能選 擇能量為液態(tài)或氣態(tài)形式的且非常便攜的化石燃料，例如，汽油、柴油和天 然氣。同樣地，目前在美國(guó)，采用從電動(dòng)機(jī)輸出的電能來(lái)產(chǎn)生給定瓦特輸出 的成本通常低于采用從汽油機(jī)輸出的汽油來(lái)產(chǎn)生給定瓦特輸出的成本。當(dāng) 然，比較電動(dòng)車輛和燃油車輛的全面的效率是一個(gè)復(fù)雜的分析過(guò)程，但是一 般電動(dòng)車輛每英里的能量成本比燃油車輛每英里的能量成本便宜。
上個(gè)世紀(jì)已被開(kāi)發(fā)和/或提出的以減少對(duì)化石燃料依賴的每一個(gè)現(xiàn)有技 術(shù)的系統(tǒng)都具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但是時(shí)至今日，還沒(méi)有提供一個(gè)可以解 決現(xiàn)代內(nèi)燃激勵(lì)的汽車的效率和便利問(wèn)題的方案，并提供消除對(duì)化石燃料依 賴的長(zhǎng)期方案。在此將回顧這樣的一些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)。 (a)內(nèi)燃機(jī)車輛
圖1顯示了由傳統(tǒng)內(nèi)燃("IC")機(jī)116激勵(lì)的車輛，這是現(xiàn)今最為常用 的車輛。來(lái)自燃料源180 (例如，煉油廠)的燃料被傳輸?shù)酱嬖谟谄驼旧?的燃料泵181。用戶在汽油站購(gòu)買燃料，并裝入與車輛連接的燃料罐114。 所述燃料之后被經(jīng)由燃料線路115提供給內(nèi)燃機(jī)116。
所述內(nèi)燃機(jī)116燃燒燃料并向驅(qū)動(dòng)鏈117提供轉(zhuǎn)矩，所述驅(qū)動(dòng)鏈117與 變速器182相連。所述變速器需要使所述內(nèi)燃機(jī)以一定速率(通常在RPM 中被測(cè)量)運(yùn)轉(zhuǎn)，但該速率與車速?zèng)]有直接聯(lián)系。例如，當(dāng)車輛停止時(shí)(例 如，在紅燈時(shí))，所述變速器允許內(nèi)燃機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。相反，當(dāng)車輛在高速運(yùn) 行時(shí)，所述變速器允許內(nèi)燃機(jī)以不均勻的低速運(yùn)轉(zhuǎn)。變速器182的驅(qū)動(dòng)軸130 提供車輛車輪111旋轉(zhuǎn)的推動(dòng)力。圖I還顯示出了用于容納乘客101的乘客 車廂100以及用于容納貨物103的貨物車廂102 (例如，箱子)。
圖1中顯示的車輛的輪胎111與標(biāo)準(zhǔn)公路表面或軌道150相接觸，所述 標(biāo)準(zhǔn)公路表面或軌道150可以由多種材料(例如，柏油、混凝土、鋼鐵等)建造。此外，可以使用多種不同材料建造公路或軌道表面150下面的公路或 軌道地基151 (例如，砂礫、木頭、泥土等)。在通常的室外環(huán)境中，還可能
在公路表面的上部發(fā)現(xiàn)一定量的碎片和/或沉積物152。
(b) 電激勵(lì)車輛
圖2顯示了由電動(dòng)機(jī)124激勵(lì)的車輛。電源190(例如，美國(guó)或國(guó)際電 網(wǎng))通過(guò)電力接口 191向車輛端口 129提供電能，所述電力接口 191可以包 括一組連接器、穩(wěn)壓器和/或變壓器。所述端口 129與充電器127電連接，充 電器127對(duì)電池組122充電。所述電池組向電動(dòng)機(jī)124提供電能。功率分配 機(jī)構(gòu)118接收來(lái)自電動(dòng)機(jī)的電流并通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸130產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使車輛的車輪 111的轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，功率分配機(jī)構(gòu)118可以包括傳動(dòng)變速器。使 用車輛的前向動(dòng)力，當(dāng)車輛制動(dòng)或下山時(shí)，通過(guò)從車輛的前向動(dòng)力重新獲得 能量來(lái)使功率分配機(jī)構(gòu)118激勵(lì)發(fā)生器120產(chǎn)生用以對(duì)電池組122進(jìn)行充電 的電流。圖2中顯示的兩個(gè)電動(dòng)車的實(shí)例是本田(Honda) EV +和土星 (Satum) EV1。
(c) 混合車輛
圖3顯示了依靠汽油和電能的可效仿的"混合"車輛。在這種車輛中， 功率分配機(jī)構(gòu)118允許將125和117連接來(lái)同時(shí)工作以激勵(lì)驅(qū)動(dòng)軸。更特別 地，這種車輛同時(shí)包括內(nèi)燃機(jī)116和電動(dòng)機(jī)124以通過(guò)功率分配機(jī)構(gòu)118在 驅(qū)動(dòng)軸130上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。圖2中的車輛還包括發(fā)生器120，該發(fā)生器120能 夠使用車輛的前向動(dòng)力(例如，當(dāng)車輛制動(dòng)或下山時(shí))對(duì)電池組122進(jìn)行充 電。圖3中所示車輛的例子包括雷克薩斯(Lexus) RX400h (注意，這種車 輛可利用第二個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)后輪)和豐田普瑞斯(ToyotaPrius)。
圖4顯示的混合動(dòng)力車輛包括內(nèi)燃機(jī)116和電動(dòng)機(jī)124。然而，與圖3 中所示的車輛不同，這種車輛包括電力端口 129和充電器127以通過(guò)電力接 口 191使用來(lái)自電源190 (例如，美國(guó)電網(wǎng))的電能對(duì)電池組充電。假設(shè)這種車輛可以使用標(biāo)準(zhǔn)的電連接進(jìn)行充電，則這種車輛的電池組122通常比圖 3所示車輛中的電池組更大并能提供更多動(dòng)力。
(d) 氫氣車輛
圖5顯示的車輛與圖2中所示的車輛類似，但是圖5所示的車輛使用氫 氣燃料電池196對(duì)電池組122充電。電池組122被用在由氫氣激勵(lì)的車輛中， 因?yàn)槿剂想姵?96不能產(chǎn)生足夠的瞬時(shí)能量水平以獲得令人滿意的車輛加速 度。和汽油類似、來(lái)自供應(yīng)源198的氫氣通過(guò)燃料端口 112提供給車輛并被 存儲(chǔ)在氫氣存儲(chǔ)194中。
氫氣車輛的一個(gè)問(wèn)題是氫氣并非容易獲得的燃料源。 一般地，化石燃料 (例如，天然氣)可以被用于產(chǎn)生氫氣，但是這使得非化石燃料的車輛的意 圖宣告失敗。雖然還可以使用由電源激勵(lì)的電解方法來(lái)產(chǎn)生氫氣，但是該過(guò) 程的效率很低，并且使氫氣成為一種過(guò)度昂貴的燃料源。
(e) 導(dǎo)電激勵(lì)的電動(dòng)車
圖6顯示了現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電激勵(lì)的電動(dòng)車，其中(多個(gè))電軌/ (多個(gè)) 電纜691被連接到電源190。電纜692被用于建立電軌/電纜691和車輛上的 電力端口 129之間的電連接。端口 129與充電器127電連接，充電器127激 勵(lì)電池組122，電池組122向電機(jī)124提供電能。電機(jī)124產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩以激勵(lì) 驅(qū)動(dòng)軸130，該驅(qū)動(dòng)軸130使一組輪胎或車輪111旋轉(zhuǎn)。如圖6所示，電源 190可以通過(guò)電軌或電纜691與軌道150的結(jié)合的方式被連接到所述車輛上 (例如，在電激勵(lì)的車輛的情況下)。
還有許多現(xiàn)有技術(shù)的物理(例如，可導(dǎo)電地)連接的外部電源激勵(lì)的電 動(dòng)車輛的實(shí)例。此類車輛符合圖6所示的一般結(jié)構(gòu)。電源190通過(guò)電連接693 被連接到(多個(gè))電軌或(多個(gè))電纜691。不同于圖2中的通過(guò)處于固定 位置的充電站與電能相連的電力接口 191，圖6中的(多個(gè))電軌或(多個(gè)) 電纜691通過(guò)較長(zhǎng)的且連續(xù)的電導(dǎo)體來(lái)與電能相連，所述電導(dǎo)體用于在車輛計(jì)劃的行程的范圍上運(yùn)送電能(例如，舊金山的電車路線上方的兩條高架電
纜)，且圖3中的電纜192被替換為具有導(dǎo)電接口 694的電纜692，所述導(dǎo)電 接口 694在(多個(gè))電軌或(多個(gè))電纜691上滾動(dòng)或滑動(dòng)(例如，在舊金 山的電車上的兩個(gè)用于連接兩條高架電纜的高架連接器)。在一些情況下， 電源190的兩個(gè)導(dǎo)體被從中間分隔，其中一個(gè)具有潛在危險(xiǎn)的未接地的單個(gè) 導(dǎo)體電連接693連接到電軌或電纜691 (例如，紐約地鐵系統(tǒng)的所謂的"第 三軌道")，，且另一個(gè)無(wú)害的地連接693連接到導(dǎo)電軌道150 (例如，紐約地 鐵系統(tǒng)的軌道鐵軌)。在這樣的系統(tǒng)中，電軌或電纜691通常為人體所難以 接近以防止人們或動(dòng)物發(fā)生可能導(dǎo)致電擊意外的接觸。
圖6中所示的充電器127和電池組122在與電源的間歇的連接失敗的情 況下提供暫時(shí)的電能。然而，此類車輛還可以被制造成不帶備用電池而以由 電端口 129連接到電機(jī)124的直接電連接的形式。并且，此類車輛通常具有 從電機(jī)124連接到輪胎或車輪111的直接的機(jī)械連接130。
由高架電纜激勵(lì)的電動(dòng)車或電車是由電激勵(lì)的電動(dòng)車輛的常見(jiàn)的實(shí)施 例。玩具軌道車是另一個(gè)實(shí)施例，該玩具軌道車具有嵌入軌道的兩條電纜， 該軌道被連接到所述車輛的底部上的兩線網(wǎng)狀連接器上。
鮮有人知的是于1976年出版的名為"ELECTRIC HIGHWAY VEHICLES".TECHNOLOGY ASSESSMENT OF FUTURE INTERCITY TRANSPORTATION SYSTEMS"的出版物，該出版物的作者為DICK FRADELLA并由加利福尼亞大學(xué)的伯克利分校運(yùn)輸工程學(xué)學(xué)院的名義出 版。在該出版物中，提出了一種用于在高速公路上電動(dòng)車的導(dǎo)電滾動(dòng)接觸系 統(tǒng)。使用該系統(tǒng)，電動(dòng)車將具有被擴(kuò)展的范圍，即該電動(dòng)車與高速公路上的 隱藏的移動(dòng)式插座連接，并從高速公路上傳導(dǎo)地獲取電能。根據(jù)一個(gè)顯然由 該論文作者所維護(hù)的網(wǎng)頁(yè)(http://home.earthlink.net/~fradella/car.htm)，美國(guó)
運(yùn)輸部和能源部拒絕考慮使用該導(dǎo)電系統(tǒng)的原因是考慮到人們可能因?qū)щ姷囊苿?dòng)式插座而觸電致死。除了觸電致死的風(fēng)險(xiǎn)，另一個(gè)實(shí)質(zhì)性的問(wèn)題是如 此連接到導(dǎo)電的移動(dòng)式插座上的車輛將在可操作性上受到極大的限制，為了 使用導(dǎo)電的電源，車輛更像是玩具軌道車。這需要對(duì)現(xiàn)有車輛的設(shè)計(jì)和駕駛 步驟進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的改變。此外，碎片或沉積物152 (例如，雪、冰、泥漿、 油、砂礫、廢物)將阻隔或干擾導(dǎo)電接口。 (f)感應(yīng)激勵(lì)的車輛 另一類不直接依賴化石燃料的車輛是感應(yīng)激勵(lì)的電動(dòng)車。正式的電磁感 應(yīng)的定義為位于變化的磁通量中的導(dǎo)體兩端的電位差(電壓)的產(chǎn)生。感應(yīng) 在實(shí)際中的實(shí)施例可以在變壓器中看到。在變壓器的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間沒(méi) 有導(dǎo)電連接，所述初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)是簡(jiǎn)單的彼此緊密靠近的電纜圈。當(dāng)交流 電(AC)施加到變壓器的初級(jí)側(cè)時(shí)，該初級(jí)側(cè)在所述變壓器的次級(jí)側(cè)感應(yīng)
出AC電流。
感應(yīng)還能夠在兩個(gè)彼此緊密靠近的、平行且不相連的導(dǎo)體之間獲得。圖
7顯示了該原理如何被應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)激勵(lì)的電動(dòng)車。電源190激勵(lì) 初級(jí)電供應(yīng)源791以提供AC電能(例如，10-25KHz的AC被應(yīng)用在由德國(guó) 的來(lái)因大街(Rheinstrasse)的穩(wěn)孚勒(Wampfler) AG公司設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中； 見(jiàn)www.wampfler.com)，初級(jí)電供應(yīng)源791通過(guò)電連接792連接到初級(jí)電纜 794 (該初級(jí)電供應(yīng)源791由另一根電纜回送至電連接792)。典型地，初級(jí) 電纜794被埋在公路表面下或軌道地基151下的幾厘米以內(nèi)，或者安置于地 表之上的絕緣外殼內(nèi)。
次級(jí)檢波器795包括長(zhǎng)導(dǎo)電單元，該依賴于所述車輛與公路或軌道地基 間的空隙的長(zhǎng)導(dǎo)電單元必須從車體中延伸出來(lái)。次級(jí)檢波器795必須在車輛 行駛時(shí)與初級(jí)電纜794非常接近(在幾厘米以內(nèi))并保持平行。次級(jí)檢波器 795被連接到次級(jí)穩(wěn)壓器793，該次級(jí)穩(wěn)壓器793用于穩(wěn)定因次級(jí)檢波器795 和初級(jí)電纜794之793被連接到充電器127，該充電器127通過(guò)電纜126連接到充電電池組122， 該充電電池組122通過(guò)電纜123連接到電機(jī)124，且/或如果所述車輛僅依靠 感應(yīng)電能而不依靠電池組來(lái)運(yùn)行，則次級(jí)穩(wěn)壓器793可以被直接連接到電機(jī) 124。電機(jī)124通過(guò)機(jī)械連接130連接到驅(qū)動(dòng)輪胎或車輪111。
僅有少數(shù)感應(yīng)激勵(lì)的電動(dòng)車的實(shí)施例。例如，穩(wěn)孚勒AG公司配置了一 些用于電動(dòng)車的感應(yīng)激勵(lì)的系統(tǒng)。感應(yīng)電能已在制造廠和其他受控環(huán)境中被 使用于車輛。因?yàn)閷?duì)感應(yīng)的初級(jí)和次級(jí)的嚴(yán)格的和緊密相關(guān)的空間要求(例 如，在一個(gè)穩(wěn)孚勒八0的系統(tǒng)中為+/-25毫米)，感應(yīng)電能傳輸很難廣泛地應(yīng) 用于可能不得不運(yùn)行于不利的室外環(huán)境中的車輛。例如，圖7中所示的碎片 或沉積物152可能阻隔僅有幾厘米位置容差的次級(jí)檢波器795。 (g)無(wú)線電能傳輸
通過(guò)無(wú)線電波("無(wú)線電能"或"射頻電能")傳輸電能的發(fā)起人是尼古 拉特斯拉(NikolaTesla)。他的特斯拉線圈(TeslaCoil)論證了射頻(RF) 電能傳輸?shù)脑?，幾十年?lái)一直是科學(xué)圖書(shū)館和科學(xué)課程中普遍的固定內(nèi) 容，但是它幾乎沒(méi)有得到實(shí)際的應(yīng)用，因?yàn)樘厮估€圈作為無(wú)線電能發(fā)射器 的效率非常低。但是，特斯拉預(yù)想到了一個(gè)無(wú)線電普遍存在的世界。甚至有 一個(gè)報(bào)道(如紐約每日新聞1934年4月2日的"Tesla，s Wireless Power Dream Nears Reality"所述)中記載到特斯拉正在發(fā)明無(wú)線激勵(lì)的車輛，該發(fā)明的 詳細(xì)內(nèi)容為"被嚴(yán)密保護(hù)的機(jī)密"。然而，該文章的推斷從未被證實(shí)。關(guān)于 尼古拉特斯拉的互聯(lián)網(wǎng)資源網(wǎng)址(www.tfcbooks.com)匯編了相當(dāng)多的關(guān)于 特斯拉的工作的信息。對(duì)于電激勵(lì)的車輛，該網(wǎng)址表示"由于沒(méi)有已確認(rèn)的 證據(jù)表明特斯拉曾經(jīng)建造了電動(dòng)車，因此，他被認(rèn)為是已鼓勵(lì)他人來(lái)繼續(xù)從 事電力推進(jìn)的想法。"(http:〃www.tfcbooks.com/teslafaq/q&a 015.htm)。
自從一百年前特斯拉首次關(guān)于無(wú)線電能傳輸?shù)墓ぷ鏖_(kāi)始，已有許多其他 無(wú)線電能傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)和論證。在20世紀(jì)60年代，William C. Brown協(xié)助開(kāi)發(fā)了整流天線("硅整流二 極管天線")，該天線將無(wú)線電波轉(zhuǎn)換為直流("DC")。圖8顯示了示例性的 整流天線。如William C.Brown和其他人所教授的，當(dāng)將硅整流二極管天線 暴露于無(wú)線電波(通常位于微波帶)時(shí)，該天線接收被傳輸?shù)碾娔懿⒃撐?波電能轉(zhuǎn)換為DC電能。典型的硅整流二極管天線包括多行雙極子天線，其 中多個(gè)雙極子屬于各個(gè)行。每一行均與整流電路連接，該整流電路包括低通 濾波器801和整流器802。整流器通常為砷化鎵肖特基勢(shì)壘二極管，該二極 管通過(guò)低通濾波器801與雙極子的阻抗相匹配。低通濾波器801是一種切斷 某點(diǎn)之上的頻率并允許其余所有頻率通過(guò)的裝置。硅整流二極管天線還可以 應(yīng)用電容803以存儲(chǔ)流過(guò)接收子系統(tǒng)的電荷。
本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解硅整流二極管天線技術(shù)，且已有許多改進(jìn)的 現(xiàn)有技術(shù)，包括專利號(hào)為3,887,925美國(guó)專利和專利號(hào)為4，943，811美國(guó)專利。 通過(guò)硅整流二極管天線的從電能傳輸?shù)诫娔芙邮盏男室堰_(dá)到90%。
到硅整流二極管天線的無(wú)線電能傳輸已被用于許多應(yīng)用并為許多應(yīng)用 已提出。在1964年，William C. Brown論證了將無(wú)線電能傳輸?shù)骄哂泄枵?二極管天線的系鏈?zhǔn)街鄙龣C(jī)的應(yīng)用。
在20世紀(jì)80年代，SHARP (固定高海拔中繼平臺(tái))工程造就了具有 15英尺的翼展的微波激勵(lì)的電動(dòng)飛機(jī)。該飛機(jī)于1987年進(jìn)行了首次飛行， 并最終通過(guò)超過(guò)一小時(shí)的從地面向飛機(jī)傳送的12千瓦RF電能而飛到了 1500英尺高的高空。只有一小部分的被傳輸?shù)腞F被在上面的硅整流二極管 天線接收。這一工作目前在http:〃friendsofcrc.ca/SHARP/sharahtml和專利號(hào) 為4,943,811、 5,045,862、 5,321,414、 5，563，614的美國(guó)專利以及專利號(hào)為 1，307，842、 1,309,769、 2,006,481以及2,011,298的加拿大專利中有所描述。 地面電能傳輸系統(tǒng)傳輸微波到飛機(jī)。
發(fā)燒友和學(xué)生們也同樣使用過(guò)無(wú)線電能用于激勵(lì)電機(jī)的其他應(yīng)用。Akshay Mohan描述了他在2002年所做的無(wú)線電能傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)。他最初的目 標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種可分割的車輛，通過(guò)自身的分割使得該車有時(shí)能夠作為家庭用 車，且之后在另一時(shí)間點(diǎn)通過(guò)自身的分割使得每一個(gè)獨(dú)立的部件均能夠作為 人們可駕駛的車輛。他最初考慮連接獨(dú)立的掛鉤和傳輸機(jī)制，且之后考慮使 用無(wú)線電能傳輸以在各個(gè)獨(dú)立的車輛部件之間分配電能。被傳輸?shù)碾娔苤岛?低，并用于激勵(lì)從玩具車上取出的電機(jī)。該實(shí)驗(yàn)在以下的統(tǒng)一資源定位符 (URL)中有所描述
http:〃www.media.mit.edu/physics/pedagogy/fab/fab—2002/personal_pages/a kshay/mit.edu/index42.html

發(fā)明內(nèi)容
描述了一種使用射頻("RF")信號(hào)激勵(lì)車輛的系統(tǒng)和方法。例如，根據(jù) 本發(fā)明的一種實(shí)施方式的方法包括將多個(gè)RF發(fā)生器置于車行道的路面下， 所述RF發(fā)生器被配置為在車輛沿車行道行進(jìn)的方向上發(fā)射RF信號(hào)；在車 輛上連接硅整流二極管天線，所述硅整流二極管天線被配置為接收所述從 RF發(fā)生器發(fā)射的RF信號(hào)并從該RF信號(hào)中產(chǎn)生電能；以及使用由所述硅整 流二極管天線產(chǎn)生的電能來(lái)激勵(lì)所述車輛。


通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明，其中 圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的依賴化石燃料運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)車； 圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)的由可再充電電池組激勵(lì)的電動(dòng)車； 圖3顯示了現(xiàn)有技術(shù)的由化石燃料和電池組共同激勵(lì)的內(nèi)燃、電動(dòng)混合 車輛；
圖4顯示了現(xiàn)有技術(shù)的可以通過(guò)電力端口充電的"插電的"內(nèi)燃機(jī)混合車輛；
圖5顯示了現(xiàn)有技術(shù)的由氫氣激勵(lì)的氫氣燃料電池車；
圖6顯示了現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電激勵(lì)的電動(dòng)車；
圖7顯示了現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)激勵(lì)的電動(dòng)車；
圖8顯示了現(xiàn)有技術(shù)的整流天線或硅整流二極管天線；
圖9顯示了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其中RF發(fā)生器被配置在路面下；
圖10顯示了本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，其中RF發(fā)生器被配置在路面下；
圖11顯示了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其中車輛的唯一的電源為被配置
在路面下的RF發(fā)生器；
圖12顯示了應(yīng)用于本發(fā)明的一種實(shí)施方式中的無(wú)線電通信結(jié)構(gòu)；
圖13顯示了一種實(shí)施方式，其中鋼盒和管道被嵌在地表下且包括用于
放置控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)外殼；
圖14顯示了一種包括用于放置RF發(fā)生器的防風(fēng)雨的外殼的實(shí)施方式； 圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的系統(tǒng)的俯視的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下描述的是一種用于激勵(lì)車輛的改進(jìn)的設(shè)備和方法。在以下的描述 中，為了解釋的目的，提出了許多特定的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的充分理解。 然而，顯然地，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以不按照所述特定細(xì)節(jié)來(lái) 實(shí)現(xiàn)。在其他情況中，公知的結(jié)構(gòu)和裝置被以框圖形式顯示以避免模糊本發(fā) 明的根本原理。
本發(fā)明的一種實(shí)施方式使用射頻信號(hào)激勵(lì)車輛，該射頻信號(hào)從嵌在路面 內(nèi)的天線傳輸?shù)杰囕v上的硅整流二極管天線。該硅整流二極管天線可以被置 于車身底部上且可以被配置為在車輛經(jīng)過(guò)傳輸天線時(shí)接收RF信號(hào)。
圖9顯示了一種實(shí)施方式，該實(shí)施方式包括被置于路面150下且與傳輸天線173相連的RF發(fā)生器單元171 。 RF發(fā)生器被配置為通過(guò)天線173在車 輛沿路面150行進(jìn)的方向上發(fā)射RF信號(hào)152。在一種實(shí)施方式中，RF信號(hào) 152為微波信號(hào)。然而，本發(fā)明的以下原理不限定于RP頻譜的任何特定部 分。
此外，在一種實(shí)施方式中，RF發(fā)生器171與作為電源170的電網(wǎng)電連 接。然而，再一次地，本發(fā)明的以下原理不限定于任何特定的電源。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，硅整流二極管天線160被連接到車輛底部 并被安置為接收從RF發(fā)生器171發(fā)送的RF信號(hào)。硅整流二極管天線160 將該RF信號(hào)轉(zhuǎn)換為DC電能。特別地，硅整流二極管天線160通過(guò)電連接 161向充電器單元127提供電流。使用來(lái)自硅整流二極管天線160的電能， 充電器單元127對(duì)電池組122充電。充電器127、電池組122、發(fā)生器120、 電機(jī)124以及功率分配機(jī)構(gòu)118可以和現(xiàn)有電動(dòng)車中使用的所述裝置的類型 相同(或近似)。此外，如圖所示，所述車輛還可以安裝內(nèi)燃機(jī)U6 (如現(xiàn)有 車輛一樣被連接到功率分配機(jī)構(gòu)118)。
在一種實(shí)施方式中，諸如RF發(fā)生器171的一系列RF發(fā)生器被安置在 高速公路的某些通道下，以特定距離彼此分離。由此，當(dāng)裝備有與充電電路 相連的硅整流二極管天線60的車輛行駛在這些通道上時(shí)將被提供連續(xù)的電 源。本發(fā)明的一種實(shí)施方式提供僅放置在高速公路經(jīng)常往來(lái)的通道下(例如， 有時(shí)被稱作"高占用率車輛"，HOV或合用車道)的RF發(fā)生器171。然而， 本發(fā)明以下的原理不限定配置有RF發(fā)生器的通道的特定類型。
因?yàn)殡娔苁鞘褂肦F傳輸?shù)?，因此本系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的公路電力系統(tǒng)相 比具有實(shí)質(zhì)性的優(yōu)點(diǎn)。與如圖6所示的現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電激勵(lì)的車輛不同，本 系統(tǒng)沒(méi)有連接到電軌或電纜691的導(dǎo)電線，并因此，圖9所示的車輛具有與 傳統(tǒng)的內(nèi)燃激勵(lì)的車輛同等的靈活性。與圖7所示的現(xiàn)有的導(dǎo)電激勵(lì)的車輛 不同，本系統(tǒng)沒(méi)有必須緊密地且嚴(yán)格地相對(duì)于初級(jí)電纜794設(shè)置的次級(jí)檢波器795。圖9中的RF電能174將穿過(guò)公路或軌道地基151、路面150以及碎 片或沉積物152。并且之后RF電能174將通過(guò)空中被傳輸?shù)焦枵鞫O管 天線160，允許車輛底部與公路之間的正常的容差。硅整流二極管天線160 相對(duì)于天線173的精確位置和高度可以大范圍地變化(例如，在4英尺數(shù)量 級(jí)上)，且因此，可以容許發(fā)生在典型的駕駛中來(lái)自路上的顛簸所引起的不 精確性或駕駛員的不精確性。如果RF傳輸174部分地錯(cuò)過(guò)了硅整流二極管 天線160，那么不精確的位置所導(dǎo)致的唯一結(jié)果是電能傳輸?shù)男蕦⒂行p 失。
在一種實(shí)施方式中，只有被授權(quán)的駕駛員才被提供接入來(lái)自RF發(fā)生器 171的RF傳輸。例如，在一種實(shí)施方式中，此處描述的RF電力系統(tǒng)是一種 付費(fèi)服務(wù)且只有那些訂購(gòu)了所述服務(wù)的駕駛員(且駕駛員的信譽(yù)很好)才被 提供接入。
至此，在一種實(shí)施方式中，授權(quán)和控制模塊176被配置成識(shí)別被授權(quán)的 駕駛員并僅為這些駕駛員通過(guò)控制鏈路175打開(kāi)RF發(fā)生器171。在一種實(shí) 施方式中，授權(quán)和控制模塊176包括天線178，該天線178允許授權(quán)和控制 模塊176與配置于所述車輛內(nèi)的識(shí)別和控制邏輯162進(jìn)行無(wú)線通信。如所示， 識(shí)別和控制邏輯162還安裝有天線164，在一種實(shí)施方式中，該天線164被 安置在所述車輛的下面。在運(yùn)行中，當(dāng)所述車輛行進(jìn)在公路150上時(shí)，授權(quán) 和控制模塊176通過(guò)無(wú)線信道建立通信并從識(shí)別和控制邏輯162中讀取唯一 識(shí)別所述駕駛員和/或車輛的識(shí)別數(shù)據(jù)。在一種實(shí)施方式中，所述識(shí)別數(shù)據(jù)是 與車輛有關(guān)的序列號(hào)。然而，在仍然遵守本發(fā)明的根本原理的情況下，各種
其他類型的識(shí)別數(shù)據(jù)均可以被使用。如果駕駛員/車輛被授權(quán)使用所述電力系 統(tǒng)，則之后授權(quán)和控制模塊176將在該車輛通過(guò)時(shí)打開(kāi)RF發(fā)生器171，由 此向車輛提供電能。如果所述駕駛員/車輛沒(méi)有被授權(quán)，則之后授權(quán)和控制模 塊176將不會(huì)打開(kāi)RF發(fā)生器171 。用于授權(quán)和控制模塊176和識(shí)別和控制邏輯162的各種不同的配置在本 發(fā)明的范圍內(nèi)均可以被考慮。例如，在一種實(shí)施方式中，在許多大城市區(qū)域， 可以使用與目前使用的無(wú)線技術(shù)相同的無(wú)線技術(shù)來(lái)提供到橋梁和隧道的接 入。這樣的一個(gè)實(shí)例是在美國(guó)東北部的一些收費(fèi)橋和收費(fèi)公路上使用的"易
通行(E-Z Pass)"。該易通行標(biāo)簽是與構(gòu)建在收費(fèi)通道內(nèi)的設(shè)備通信的射頻 識(shí)別(RFID)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器。最普遍的標(biāo)簽類型被安置在車輛的后視鏡后面 的擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)上。 一些車輛具有阻礙RFID信號(hào)的擋風(fēng)玻璃。對(duì)于這類 車輛，可以使用外部可裝配的標(biāo)簽，典型地被設(shè)計(jì)為附加在車輛的前部車牌 裝配點(diǎn)上。
在一種實(shí)施方式中，識(shí)別和控制邏輯162和授權(quán)和控制模塊176按照如 圖12所詳細(xì)描述的而被實(shí)現(xiàn)。圖9中的識(shí)別和控制邏輯162通過(guò)計(jì)算機(jī) 1201、存儲(chǔ)器1202以及無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器1203來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖9中的授權(quán)和控制 模塊176通過(guò)計(jì)算機(jī)1211、存儲(chǔ)器1212以及無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器1213來(lái)實(shí)現(xiàn)。 計(jì)算機(jī)1201和1211通過(guò)使用威盛嵌入式平臺(tái)(VIAEPIA)個(gè)人計(jì)算機(jī)10000 (PC 10000)的低壓差分信號(hào)(LVDS)的個(gè)人計(jì)算機(jī)主板(PC motherboard) 來(lái)實(shí)現(xiàn)，該主板可以從臺(tái)灣的威盛(VIA)技術(shù)公司獲取，并運(yùn)行微軟公司 的Windows XP專業(yè)版(Windows XP Professional)操作系統(tǒng)。存儲(chǔ)器1202 和1212使用可商購(gòu)得到的插入計(jì)算機(jī)1201和1211上的USB端口的64兆 比特的USB閃存模塊。無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器1203和1213使用加利福尼亞的圣 克萊門特的中晶電子(MicroTek Electronics of San Clemente)的MiniLink無(wú) 線以太網(wǎng)適配器來(lái)實(shí)現(xiàn)并連接到計(jì)算機(jī)1201和12U上的以太網(wǎng)端口，且無(wú) 線數(shù)據(jù)收發(fā)器1203和1213被配置為以5.260GHz的頻率發(fā)射。無(wú)線數(shù)據(jù)收 發(fā)器1203和1213被連接到方向性天線164和178。雖然為了舉例說(shuō)明方向 性，圖12中顯示的天線為外拋物線天線，在一種實(shí)施方式中，所述天線實(shí) 際為集成到MiniLink產(chǎn)品上的片狀天線。天線164被安置在車輛的底部1204。天線178被嵌入在公路表面或軌道150下。在應(yīng)用于軌道的情況下， 例如應(yīng)用于火車上，天線178被安置在軌道地基里的鐵軌之間。
MiniLink產(chǎn)品被設(shè)計(jì)為在室外的視線應(yīng)用中傳輸至30英里遠(yuǎn)，速度達(dá) 到40兆比特/秒。在典型的道路環(huán)境中，要求的傳輸距離要短的多(例如， 1-2英尺)，但是存在物理障礙。傳輸需要沿天線178的方向通過(guò)路面和道路 上的碎片或沉積物，通過(guò)l-2英尺的空氣，且之后通過(guò)沉積在天線164上的 任何污物或塵垢。當(dāng)然，可以將天線178深埋，或埋在阻礙RF的5GHz波 段的路面150下(例如，由實(shí)心鋼體做成的路面)，由此使得RF信號(hào)不能穿 透道路，但是，存在許多可用的實(shí)際材料和實(shí)際厚度。圖13(未按比例畫出) 說(shuō)明了這樣一種實(shí)際的實(shí)施方式。路面由混凝土板層1301建造，該板層為 12英寸厚且由波特蘭水泥建造。當(dāng)所述水泥被澆鑄為足夠大以容納MiniLink 的產(chǎn)品(MiniLink的尺寸為2.6"X2.6"XU，，)時(shí)，鋼盒1302 (具有敞開(kāi)的 頂部)被嵌入到混凝土板層1301。 1英寸厚的混凝土蓋板1303被放置于所 述鋼盒1302的頂部，典型地由鋼制成。管道1304典型地由鋼制成，也同樣 在澆鑄時(shí)被嵌入混凝土板層1301，且?guī)в袕姆里L(fēng)雨的外殼連接到MiniLink 的產(chǎn)品的電纜和以太網(wǎng)電纜，所述防風(fēng)雨的外殼位于公路上計(jì)算機(jī)1211和 存儲(chǔ)器1212所在的一側(cè)。所述MiniLink片狀天線被指向上面，且RF通過(guò) 混凝土蓋板1303被傳輸。
圖9中的RF發(fā)生器171可使用許多可商購(gòu)的RF電能發(fā)生器系統(tǒng)中的 任意一種來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常使用具有例如2.45GHz的微波頻率的磁電管來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在一種實(shí)施方式中，使用了來(lái)自加利福尼亞的帕洛阿爾托(PaloAlto)的CPI 無(wú)線解決方案的磁電管發(fā)生器模型VIS-201。所述VIS-201能夠產(chǎn)生從1.5 到30千瓦的RF輸出。RF發(fā)生器171通過(guò)電纜或波導(dǎo)172連接到傳輸天線 173。傳輸天線173典型地為定向天線，該定向天線能夠被實(shí)現(xiàn)為拋物柱面 反射器、引向反射天線或現(xiàn)有技術(shù)中的許多其他定向天線。同樣地，傳輸天線173能夠由一組現(xiàn)有技術(shù)的天線來(lái)實(shí)現(xiàn)，該組天線在具有RF信號(hào)的相控 陣中，該RF信號(hào)被適當(dāng)?shù)靥幚硪允固炀€輸出定形為定向的波束。在此實(shí)施 方式中，天線173為拋物柱面反射器。
圖14顯示了一種實(shí)施方式，其中安置了所述子系統(tǒng)。防風(fēng)雨的外殼1405 被定位于RF發(fā)生器171所在的公路的一側(cè)。用于放置電纜或波導(dǎo)172的管 道1404 (典型地由鋼制成)在澆鑄時(shí)被嵌入到混凝土板層1301。天線173 放置于盒1402中，該盒1402在澆鑄時(shí)被安置于混凝土板層1301中。混凝 土板層1403是用于盒1402的1英寸厚的混凝土蓋板。
圖15顯示了圖13和14中闡述的結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方式的平面(俯視) 圖。混凝土蓋板1301形成了約為50英尺長(zhǎng)的小段車行道(實(shí)際上，這樣配 置的車行道將伸展至數(shù)英里)。車輛1502被顯示為在車行道上沿行進(jìn)的方向 1501移動(dòng)。在所示的時(shí)刻，車輛1502約行駛了車行道的下行段1301的三分 之一。
圖15顯示了三個(gè)RF電力子系統(tǒng)，該三個(gè)子系統(tǒng)具有其各自的包括各自 天線的盒，所述天線標(biāo)號(hào)為l、 2和3。每個(gè)子系統(tǒng)包括位于外殼1305中的 授權(quán)和控制系統(tǒng)176，以及位于外殼1405中的RF發(fā)生器171。前述的從外 殼1305和1405的連接的路線分別通過(guò)管道1304和1404并分別連接到盒 1302禾B 1402。管道和盒1305、 1405、 1302禾口 1402顯示為虛線并被嵌入混 凝土蓋板1301。無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器和天線176位于盒1302中，且天線173位 于盒1402中。
在一種實(shí)施方式中，車輛1502與圖9中所示的車輛相同。當(dāng)車輛1502 在混凝土蓋板1301上行駛時(shí)，所述車輛的識(shí)別和控制邏輯162恒定地且反 復(fù)地通過(guò)天線164傳輸被無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器1203調(diào)制為數(shù)字信號(hào)的識(shí)別號(hào)碼。 當(dāng)車輛被制造時(shí)，所述識(shí)別號(hào)碼可以預(yù)編程在圖12所示的存儲(chǔ)器1202中且 唯一地識(shí)別該車輛1502。當(dāng)天線164通過(guò)圖15中的標(biāo)號(hào)為1的盒1302時(shí)，盒1302內(nèi)的天線178 接收所述信號(hào)，無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器1213解調(diào)該信號(hào)，并通過(guò)以太網(wǎng)將車輛1502 的識(shí)別傳輸給計(jì)算機(jī)1211。計(jì)算機(jī)1211將該識(shí)別號(hào)碼與存儲(chǔ)器1212中的已 被授權(quán)的識(shí)別號(hào)碼的數(shù)據(jù)庫(kù)相比較，且如果確定車輛1502被授權(quán)接收傳輸 的電能，則計(jì)算機(jī)1211通過(guò)電纜175發(fā)送"傳輸電能"的消息到RF發(fā)生器 171。之后，RF發(fā)生器171通過(guò)電纜或波導(dǎo)172傳輸電能到天線173，該天 線173調(diào)制RF電能174。
在一種實(shí)施方式中，每一對(duì)盒1302和1402均相隔8英尺的恒定間距放 置。因?yàn)檐囕v1502的天線164是定向的，因此當(dāng)該天線164建立與天線178 的聯(lián)系時(shí)，天線164將被定位于大致地在天線178之上。由于具有RF鬼能 傳輸天線173的盒1402與天線178之間的距離為8英尺是己知的，因此車 輛1502的硅整流二極管天線160被制造成定位在天線164后面距其8英尺 的地方。因此，當(dāng)天線173開(kāi)始傳輸RF電能時(shí)，硅整流二極管天線160在 天線173上部并接收所述RP電能。如前所述，硅整流二極管天線160將RF 電能整流為DC電流，且通過(guò)電纜161連接到充電器127，充電器127之后 對(duì)電池組122充電以推進(jìn)車輛1502。
當(dāng)車輛1502持續(xù)向右行進(jìn)時(shí)，最終天線164與天線178失去聯(lián)系。當(dāng) 授權(quán)和控制系統(tǒng)176檢測(cè)到這一情況時(shí)，授權(quán)和控制系統(tǒng)176發(fā)送消息到 RF發(fā)生器171以停止傳輸RF電能。
最終，車輛1502通過(guò)第二對(duì)盒1302和1402 (在圖15中標(biāo)號(hào)為2)。此 時(shí)，發(fā)生完全相同的車輛識(shí)別和授權(quán)過(guò)程，接著是RF電能激活和去激活的 發(fā)生，向車輛1502提供RP電能的另一個(gè)區(qū)間。并且，當(dāng)車輛1502通過(guò)第 三對(duì)盒1302和1402 (在圖15中標(biāo)號(hào)為3)時(shí)將發(fā)生相同的過(guò)程，并依此類 推。這樣，當(dāng)車輛1502在所述車行道上繼續(xù)行駛時(shí)將接收穩(wěn)定次序的RF 電能區(qū)間。雖然在圖15中，天線173和178之間的距離與天線160和164之間的 距離是分別相同的，但是也可以使用不同的距離。例如，在一種實(shí)施方式中， 為了計(jì)算車輛的速度及授權(quán)和控制邏輯176為了提供授權(quán)所需要的平均時(shí)間 以及為了 RF發(fā)生器171開(kāi)始發(fā)射電能，天線173和178之間的距離可以比 天線160和164之間的距離略大(例如，9英尺)。
在一種實(shí)施方式中，圖9中的授權(quán)和控制邏輯176與遠(yuǎn)程服務(wù)器250通 過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)200進(jìn)行通信。遠(yuǎn)程服務(wù)器250包括數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包括被授 權(quán)使用此處所描述的RF電力系統(tǒng)的駕駛員/車輛的集合。遠(yuǎn)程服務(wù)器250可 以持續(xù)地和/或周期性地更新位于授權(quán)和控制模塊176上的所述信息以確保 授權(quán)和控制模塊176包括最新的駕駛員/車輛信息。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)200可以是無(wú)線 或有線網(wǎng)絡(luò)，可以具有適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)鏈接或與因特網(wǎng)相連的鏈接，例如，TI 線路或DSL線路。
在一種實(shí)施方式中，圖9中的RF發(fā)生器171恒定地發(fā)射電能，且在通 道中的所有車輛均被允許接收電能。在該實(shí)施方式中，識(shí)別和控制系統(tǒng)162 以及授權(quán)和控制系統(tǒng)176是不必要的。
在另一種實(shí)施方式中，圖9中的RF發(fā)生器171恒定地發(fā)射電能，但當(dāng) 未被授權(quán)的車輛通過(guò)時(shí)，并非由授權(quán)和控制子系統(tǒng)176導(dǎo)致RF發(fā)生器171 停止發(fā)射電能，而是由授權(quán)和控制子系統(tǒng)176向識(shí)別和控制子系統(tǒng)162傳送 未被授權(quán)以接收電能的消息，且識(shí)別和控制系統(tǒng)162向充電器127發(fā)送消息 (通過(guò)未示出的電纜連接)以示應(yīng)該斷開(kāi)與通過(guò)硅整流二極管天線160接收 的并由電纜161接收的任何電能的連接。如果RF發(fā)生器171不能快速地開(kāi) 關(guān)，則本實(shí)施方式將是一種有效的配置。
圖10顯示了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其中除了硅整流二極管天線輸入 161以外，充電器127還被提供有用于將充電器連接到外部電源190的電力 端口 129 (例如，標(biāo)準(zhǔn)的120伏AC電能輸入)。在現(xiàn)有的電動(dòng)車中，電力接口 191可以包括一組連接器、穩(wěn)壓器和/或變壓器。
圖9和10中的實(shí)施方式提供可替換的電能選擇以防車輛所行駛的公路
不包括RF發(fā)生器171。例如，當(dāng)在不包括RF發(fā)生器的公路上行駛時(shí)，圖9 和10中所示的車輛可以作為如在圖3和4中描述的傳統(tǒng)的混合車輛來(lái)運(yùn)行。 然而，當(dāng)所有車行道中的大多數(shù)都配置了 RF發(fā)生器時(shí)，車輛可以被生產(chǎn)為 在絕大多數(shù)時(shí)間里依賴RF電能，且在RF電能不可用的小段車行道上依賴 電池組122來(lái)運(yùn)行。如圖11所示，此類型的車輛不具備內(nèi)燃機(jī)或用以對(duì)電 池組122進(jìn)行充電的替換輸入。在一種可替換的實(shí)施方式中，圖1中所示 的車輛可以具有用于物理地連接電能的額外的端口，所述電能被用在沒(méi)有普 遍可用的RF激勵(lì)的車行道的區(qū)域。
本發(fā)明的實(shí)施方式可以包括以上提出的多種步驟。所述步驟可以具體化 為機(jī)器可執(zhí)行的指令，該指令促使通用或?qū)Ｓ锰幚砥鲌?zhí)行所述步驟。例如計(jì) 算機(jī)存儲(chǔ)器、硬件驅(qū)動(dòng)、輸入裝置等各種與本發(fā)明的基本原理無(wú)關(guān)的元件沒(méi) 有在圖中示出，以避免模糊本發(fā)明的相關(guān)方面。
可替換地，在一種實(shí)施方式中，此處所闡述的各種功能模塊及相關(guān)的步 驟可以由特定的硬件元件執(zhí)行，所述特定的硬件元件包括用于執(zhí)行所述步驟 的被硬件電連接的邏輯，例如專用集成電路("ASIC")或者由被編程的計(jì)算 機(jī)元件及自定義的硬件元件的任意結(jié)合來(lái)執(zhí)行。
本發(fā)明的元件還可以被提供為用于存儲(chǔ)機(jī)器可執(zhí)行的指令的機(jī)器可讀 的介質(zhì)。所述機(jī)器可讀的介質(zhì)可以包括但不限于閃存、光盤、光盤只讀存儲(chǔ) 器(CD-ROM)、 DVD只讀存儲(chǔ)器(DVDROM)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、電 可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦除只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、磁體或 光卡、傳播媒介或其他類型的適于存儲(chǔ)電指令的機(jī)器可讀的媒介。例如，本 發(fā)明可以被作為計(jì)算機(jī)程序下載，該程序可以通過(guò)由通信鏈路(例如，調(diào)制 解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)連接)被嵌入載波或其他推進(jìn)介質(zhì)的數(shù)據(jù)信號(hào)從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(例如服務(wù)器)傳輸?shù)秸?qǐng)求計(jì)算機(jī)(例如客戶)。
貫穿之前的描述，為了說(shuō)明的目的，提出了許多特定的細(xì)節(jié)以便提供對(duì) 本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的充分理解。然而，顯然地，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)， 所述系統(tǒng)和方法可以在不具備這些特定細(xì)節(jié)的情況下得以實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā) 明的范圍和實(shí)質(zhì)應(yīng)該按照所附的權(quán)利要求來(lái)判定。
權(quán)利要求
1. 一種方法，該方法包括將多個(gè)射頻發(fā)生器置于車行道的路面下，所述射頻發(fā)生器被配置為在車輛沿車行道行進(jìn)的方向上發(fā)射射頻信號(hào)；在車輛上連接硅整流二極管天線，所述硅整流二極管天線被配置為接收從所述射頻發(fā)生器發(fā)射的射頻信號(hào)并從該射頻信號(hào)中產(chǎn)生電能；以及使用由所述硅整流二極管天線產(chǎn)生的電能來(lái)激勵(lì)所述車輛。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法進(jìn)一步包括識(shí)別特定的在所述行車道上駕駛的駕駛員和/或在所述車行道上行駛的車輛；確定所述駕駛員和/或車輛是否被授權(quán)以接收所述射頻信號(hào)；以及 使所述射頻發(fā)生器僅在所述駕駛員和/或車輛被授權(quán)以接收所述射頻信 號(hào)時(shí)才發(fā)射所述射頻信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中識(shí)別進(jìn)一步包括從配置在所述 車輛上或所述車輛內(nèi)部的識(shí)別模塊中無(wú)線讀取用于唯一識(shí)別所述駕駛員和/ 或車輛的識(shí)別數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，該方法進(jìn)一步包括 將多個(gè)授權(quán)和控制模塊置于車行道的路面下，所述授權(quán)和控制模塊具有被配置為與所述車輛上的無(wú)線模塊無(wú)線通信的天線，所述無(wú)線模塊與存儲(chǔ)有 所述識(shí)別數(shù)據(jù)的識(shí)別和控制邏輯可通信地連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用所述電能包括提供該電能到充電器，所述充電器使用該電能對(duì)所述車輛內(nèi)部的電池組充電，所述電池組激勵(lì)電機(jī)。
6. —種用于激勵(lì)車輛的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被置于車行道的路面下的多個(gè)射頻發(fā)生器，所述射頻發(fā)生器被配置為在車輛沿車行道行進(jìn)的方向上發(fā)射射頻信號(hào)；連接到車輛的硅整流二極管天線，所述硅整流二極管天線被配置為接收從所述射頻發(fā)生器發(fā)射的射頻信號(hào)并從該射頻信號(hào)中產(chǎn)生電能；以及在所述車輛內(nèi)部的可再充電電源，所述可再充電電源通過(guò)由所述硅整流二極管天線產(chǎn)生的電能而被再充電。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述硅整流二極管天線包括低通濾波器、整流器和電容的排列。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述射頻發(fā)生器被配置為發(fā)射在 微波頻譜內(nèi)的射頻信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 被置于所述路面下的多個(gè)授權(quán)/控制模塊，所述授權(quán)/控制模塊被配置為識(shí)別特定的在所述行車道上駕駛的駕駛員和/或在所述行車道上行駛的車輛； 確定所述駕駛員和/或車輛是否被授權(quán)以接收所述射頻信號(hào)；以及使所述射頻 發(fā)生器僅在所述駕駛員和/或車輛被授權(quán)以接收所述射頻信號(hào)時(shí)才發(fā)射所述 射頻信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 連接到多個(gè)授權(quán)/控制模塊的多個(gè)射頻收發(fā)器，所述射頻收發(fā)器允許所述多個(gè)授權(quán)/控制模塊從所述車輛中無(wú)線讀取識(shí)別數(shù)據(jù)，所述識(shí)別數(shù)據(jù)唯一地識(shí)別所述駕駛員和/或車輛。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 被配置在所述車輛內(nèi)部的識(shí)別/控制模塊，所述識(shí)別/控制模塊存儲(chǔ)所述識(shí)別數(shù)據(jù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中所述識(shí)別數(shù)據(jù)包括序列號(hào)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述可再充電電源包括電池組。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 使用由所述硅整流二極管天線產(chǎn)生的電能來(lái)對(duì)所述電池組再充電的充電器單元。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 被配置為接收來(lái)自所述電池組的電能的電機(jī)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 被配置為依賴化石燃料來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)；向驅(qū)動(dòng)軸提供轉(zhuǎn)矩的功率分配機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)矩通過(guò)所述內(nèi)燃機(jī)和/或所 述電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括電連接到所述充電器的電力端口，所述電力端口包括用以允許所述充電" 器從外部電源接收電能的接口。
18. —種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被置于車行道的路面下的射頻發(fā)生器裝置，所述發(fā)生器裝置被配置為在 車輛沿車行道行進(jìn)的方向上發(fā)射射頻信號(hào)；連接到車輛的硅整流二極管天線裝置，所述硅整流二極管天線裝置被配 置為接收從所述射頻發(fā)生器裝置發(fā)射的射頻信號(hào)并從該射頻信號(hào)中產(chǎn)生電 能；以及在所述車輛內(nèi)部的可再充電電源裝置，所述可再充電電源裝置通過(guò)由所 述硅整流二極管天線產(chǎn)生的電能而被再充電。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 被置于所述路面下的授權(quán)/控制裝置，所述授權(quán)/控制裝置被配置為識(shí)別特定的在所述行車道上駕駛的駕駛員和/或在所述行車道上行駛的車輛;確定 所述駕駛員和/或車輛是否被授權(quán)以接收所述射頻信號(hào)；以及使所述射頻發(fā)生 器裝置僅在所述駕駛員和/或車輛被授權(quán)接收射頻信號(hào)時(shí)才發(fā)射所述射頻信 號(hào)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述授權(quán)/控制裝置包括連接到 所述多個(gè)授權(quán)/控制裝置的射頻收發(fā)器，所述射頻收發(fā)器允許所述多個(gè)授權(quán)/ 控制裝置從所述車輛無(wú)線讀取識(shí)別數(shù)據(jù)，所述識(shí)別數(shù)據(jù)唯一地識(shí)別所述駕駛 員和/或車輛。
全文摘要
描述了一種使用射頻(“RF”)信號(hào)激勵(lì)車輛的系統(tǒng)和方法。例如，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的方法包括將多個(gè)RF發(fā)生器置于車行道的路面下，所述RF發(fā)生器被配置為在車輛沿車行道行進(jìn)的方向上發(fā)射RF信號(hào)；在車輛上連接硅整流二極管天線，所述硅整流二極管天線被配置為接收從RF發(fā)生器發(fā)射的RF信號(hào)并從該RF信號(hào)中產(chǎn)生電能；以及使用由所述硅整流二極管天線產(chǎn)生的電能來(lái)激勵(lì)所述車輛。
文檔編號(hào)B60T7/16GK101535102SQ200680021909
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者S·G·佩爾曼 申請(qǐng)人:瑞登有限責(zé)任公司