專利名稱：具有用于在其間無(wú)線能量傳送的能量耦合裝置的充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及對(duì)基于地面的機(jī)動(dòng)車輛中的儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)充電的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛在消費(fèi)者中正獲得普及。這些車輛中的電動(dòng)機(jī)由車輛中的電池供電。如果電池不是自我再生的，可能需要由可位于車輛外的電源充電。傳統(tǒng)的車輛電池充電系統(tǒng)包括可被插在車輛中對(duì)車輛電池進(jìn)行充電的稱合器。這個(gè)類型的充電系統(tǒng)足夠地小至可由車輛攜帶，且其可被可釋放地耦合、或插入到在美國(guó)普遍可獲得的120VAC、60赫茲(Hz)的電源中。在一個(gè)情形下，這個(gè)系統(tǒng)可在十(10)小時(shí)內(nèi)充電一個(gè)典型的車輛電池。盡管這個(gè)充電系統(tǒng)是適用的，消費(fèi)者可能期望能在較短時(shí)間量?jī)?nèi)對(duì)電池充電的充電系統(tǒng)。消費(fèi)者還可能期望更大的便利性，在不需要將車輛物理地插入電源的情況下從電源對(duì)車輛電池充電。因此，需要可靠且穩(wěn)健的車載充電系統(tǒng)，能在比常規(guī)的低壓120VAC、60Hz充電系統(tǒng)更少的時(shí)間量?jī)?nèi)重復(fù)地對(duì)電池充電，且該系統(tǒng)提供用戶便利性并對(duì)于充電系統(tǒng)的操作人員而言是安全的。發(fā)明概述本發(fā)明的核心是發(fā)現(xiàn)一種充電系統(tǒng)，將各種因素組合考慮來(lái)確保該充電系統(tǒng)對(duì)于要操作和使用的操作人員而言是可靠地、安全的、且更便利的。一個(gè)因素在于在高于120VAC電壓下操作的電連接系統(tǒng)可在相比常規(guī)的120VAC充電器更少的時(shí)間量?jī)?nèi)對(duì)電池充電。第二個(gè)因素是在高于60赫茲頻率下操作的電連接系統(tǒng)也可提供以增加的電源系統(tǒng)效率操作的電連接系統(tǒng)。第三個(gè)因素是具有對(duì)于車輛的可重復(fù)的、可靠的定位來(lái)使得傳送和接收換能器對(duì)準(zhǔn)，以使能量可被接收換能器的線圈無(wú)線地有效接收，從而充電系統(tǒng)可電操作來(lái)對(duì)電池充電。第四個(gè)因素是相關(guān)于也被置于車輛環(huán)境中的操作人員而言，高壓、高頻電信號(hào)需要在車輛空間中被可靠且安全地電整形并傳送。第五個(gè)因素是充電系統(tǒng)需要有效地控制該充電系統(tǒng)對(duì)電池充電的速率。第六個(gè)因素是具有更為簡(jiǎn)化的充電系統(tǒng)，其具有數(shù)量減少的組件。第七個(gè)因素是具有充電系統(tǒng)，既包括高壓、高頻主系統(tǒng)，也包括低壓、60Hz次系統(tǒng)，其允許當(dāng)操作性使用車輛用于其所意在的運(yùn)輸功能時(shí)，在操作人員所遭遇到的各種操作情況下對(duì)電池充電。具有主系統(tǒng)和級(jí)次系統(tǒng)提供了進(jìn)一步的便利性且易于充電系統(tǒng)的操作人員的操作。第八個(gè)因素是具有對(duì)于依賴于使用的電應(yīng)用的高功率、高頻信號(hào)的車上整形的各種電氣/電子設(shè)置。第九個(gè)因素是具有這樣的充電系統(tǒng)，在操作人員離開(kāi)設(shè)置充電系統(tǒng)的局部區(qū)域之前，如果充電系統(tǒng)沒(méi)有如所旨在地操作，則該充電系統(tǒng)為操作人員提供可聽(tīng)的或可視的指示。第十個(gè)因素是具有對(duì)于多個(gè)車輛中的充電系統(tǒng)同時(shí)充電的能力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，則，充電系統(tǒng)(ECS)能對(duì)于車輛的儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)充電。ECS包括功率發(fā)射器、能量耦合裝置(包括車外換能器和車載換能器)、至少一個(gè)電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)、以及對(duì)準(zhǔn)裝置。功率發(fā)射器被設(shè)置為提供能量。能量耦合裝置的車外換能器被設(shè)置為位于車輛外部。車外換能器與功率發(fā)射器電通信。能量耦合裝置的車載換能器被設(shè)置于車輛上。車載換能器被設(shè)置為接收至少一部分從自車外換能器無(wú)線傳送來(lái)的能量。該ESSD與車載換能器電通信從而整形所接收的能量的至少一部分并將經(jīng)電整形的能量電傳送從而對(duì)ESD充電。對(duì)準(zhǔn)裝置被設(shè)置為與車輛通信從而確保車輛位于相對(duì)于能量耦合裝置的車外換能器處，使得車載換能器接收到從車外換能器無(wú)線傳送過(guò)來(lái)的能量。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，展示了 ECS的操作方法，其中ECS被用于對(duì)置于車輛上的ESD充電。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí) 施例，展示了進(jìn)一步的方法，通過(guò)對(duì)ECS中的數(shù)據(jù)信息的傳送和了解來(lái)對(duì)ESD充電。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，展示了一方法，使用ECS的所反射和所接收的功率測(cè)量，通過(guò)ECS傳送能量從而對(duì)ESD充電。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例,展示了與復(fù)接開(kāi)關(guān)(multiswitch)電通信的ECS,其中復(fù)接開(kāi)關(guān)還與至少另一個(gè)ECS電通信，從而該復(fù)接開(kāi)關(guān)被設(shè)置為對(duì)置于多輛車輛上的各自的ESD同時(shí)充電。通過(guò)閱讀本發(fā)明的實(shí)施例的以下具體說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征、用途、和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，該說(shuō)明僅借助于非限制的示例并參考附圖來(lái)給出。


將參考相應(yīng)附圖而進(jìn)一步描述本發(fā)明，附圖中圖I以簡(jiǎn)化的框圖形式示出根據(jù)本發(fā)明的充電系統(tǒng)(ECS)，其被設(shè)置為對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)充電；圖2示出圖I的ECS的更詳細(xì)的框圖，以及包括對(duì)準(zhǔn)裝置的其中的進(jìn)一步細(xì)節(jié)；圖3示出圖2的ECS，以及在車輛和地面之間的換能器的進(jìn)一步的空間細(xì)節(jié)；圖4示出圖3的ECS的又一個(gè)框圖，進(jìn)一步示出其車輛電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)的細(xì)節(jié)；圖5示出圖2的ECS的單個(gè)功率發(fā)射器的框圖，以及其細(xì)節(jié)；圖5A示出圖5的功率發(fā)射器的電示意圖；圖6示出操作圖2的ECS的方法，其使用ECS的對(duì)準(zhǔn)裝置來(lái)確保能量耦合設(shè)備的電磁能量的可重復(fù)的能量傳送；圖7示出圖6的方法的進(jìn)一步的子步驟，用于定位車輛以使換能器被設(shè)置為在兩者之間無(wú)線通信；圖8示出基于數(shù)據(jù)信息傳送和確認(rèn)來(lái)操作圖2的ECS的另一個(gè)方法；圖9示出圖8的方法的附加步驟；圖10示出使用經(jīng)反射和接收到的功率測(cè)量來(lái)通過(guò)圖2的ECS傳送能量的方法；圖11示出圖10的方法的附加步驟；圖12示出根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例的一 ECS，其包括與圖2的實(shí)施例類似的主系統(tǒng)和與該主系統(tǒng)電接口的60赫茲次級(jí)系統(tǒng)；
圖13不出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)可選實(shí)施例的一 ECS,其包括主系統(tǒng)和次級(jí)系統(tǒng)，以及具有置于其中的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)功能的作為ECS的一部分的集成充電器電設(shè)備(integralcharger electrical device)；圖14示出根據(jù)本發(fā)明的又一可選實(shí)施例的一 ECS，包括主系統(tǒng)和次級(jí)系統(tǒng)，且該ECS中結(jié)合有包括轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)功能的集成充電器電設(shè)備作為主系統(tǒng)的一部分，而逆變器電設(shè)備被從該ECS中移除；圖15示出根據(jù)本發(fā)明的又一可選實(shí)施例的主系統(tǒng)和次級(jí)系統(tǒng)的框圖，且主系統(tǒng)包括變換器；且圖16示出根據(jù)本發(fā)明的又一可選實(shí)施例，各自包括圖2的ECS的多個(gè)車輛通過(guò)多路復(fù)用電源開(kāi)關(guān)被同時(shí)充電。
具體實(shí)施例方式車輛的傳動(dòng)用車輛中的一組組件形成，其產(chǎn)生動(dòng)力并將這個(gè)動(dòng)力傳遞到與路面結(jié)·合的車輛的輪胎?；旌想妱?dòng)車和電動(dòng)車各自使用牽引電池來(lái)對(duì)各自車輛的傳動(dòng)輸送動(dòng)力。混合電動(dòng)車使用碳?xì)淙剂弦?、或者馬達(dá)，與置于車上的電池提供的能量相結(jié)合，來(lái)提供動(dòng)力給車輛的傳動(dòng)。電動(dòng)車僅通過(guò)使用來(lái)自儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)、或電池的能量來(lái)提供動(dòng)力給傳動(dòng)?；旌想妱?dòng)車和電動(dòng)車的牽引電池可包括串聯(lián)或并聯(lián)連接的多個(gè)電池從而形成單個(gè)電池。當(dāng)車輛被駕駛時(shí)、或者由車輛的操作人員另外地使用時(shí)，諸如當(dāng)除了供能給傳動(dòng)之外供能給收音機(jī)或風(fēng)擋雨刮器時(shí)，電池上的電荷可減少，或缺電。如果這個(gè)情況發(fā)生，電池需要被重新充電回到被充滿電的狀態(tài)?？墒褂贸潆娤到y(tǒng)(ECS)來(lái)完成對(duì)電池重新充電。ECS提供電荷來(lái)用電荷供給并充滿電池。當(dāng)車輛不在動(dòng)時(shí)，諸如當(dāng)停泊時(shí)，可使用插入式120VAC，60赫茲(Hz)的ECS來(lái)充電混合電動(dòng)車或電動(dòng)車的電池。一個(gè)這樣的ECS在名為“BATTERYCHARGER HAVING NON-CONTACT ELECTRICAL SWITCH (具有非接觸式電開(kāi)關(guān)的電池充電器)”的美國(guó)序列號(hào)No. 12/950, 298的美國(guó)申請(qǐng)中有描述，且另一個(gè)這樣的系統(tǒng)在名為“POWERSAFETY SYSTEM AND METHOD HAVING A PLURALITY OF THERMALLY-TRIGGERED ELECTRICALBREAKING ARRANGEMENTS(具有多個(gè)熱觸發(fā)的電阻斷設(shè)備的動(dòng)力安全系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)序列號(hào)No. 13/306, 327的美國(guó)申請(qǐng)中有描述，每一個(gè)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容都通過(guò)參考并入此。使用ECS使得車輛電池回到充滿電荷能確?；旌想妱?dòng)車和電動(dòng)車的用戶能行駛至少部分地由電池、或電池組的電荷狀態(tài)所主導(dǎo)的全程距離范圍。相比120VAC，60Hz的ECS在更少時(shí)間內(nèi)連續(xù)且可靠地對(duì)電池充電是有利的，對(duì)于車輛的操作人員而言增強(qiáng)了車輛的待用性和可用性。在整個(gè)說(shuō)明書中使用如下術(shù)語(yǔ)，這些術(shù)語(yǔ)被如下定義對(duì)準(zhǔn)裝置一有助于車輛的對(duì)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，以使換能器的對(duì)準(zhǔn)重復(fù)地發(fā)生。對(duì)準(zhǔn)裝置可包括輪止動(dòng)器、輪限位器、或輪胎凹口設(shè)備。輪止動(dòng)器是由硬質(zhì)材料制成的一個(gè)或多個(gè)楔形物，放置在車輛輪子的前面或后面來(lái)防止車輛的意外移動(dòng)。底部表面有時(shí)被涂覆有橡膠來(lái)增強(qiáng)抓地力。當(dāng)與此處描述的ECS —同使用時(shí)，優(yōu)選的是使用粘合劑或緊固裝置將輪止動(dòng)器放置并固定至地面，且當(dāng)其與車輛的輪胎相接合時(shí)，確保ECS的換能器(一個(gè)換能器置于車輛上，另一個(gè)換能器置于地面上)的至少部分對(duì)準(zhǔn)。楔形物的一個(gè)邊緣可具有凹入形狀來(lái)符合車輛的輪子，增加超過(guò)止動(dòng)器所需要的力。對(duì)準(zhǔn)裝置的另一個(gè)類型可以是輪胎凹口設(shè)備。當(dāng)輪子被置于輪胎凹口設(shè)備的凹口中時(shí)，其為車輛的駕駛員提供指示=ECS的換能器基本彼此對(duì)準(zhǔn)，從而車載換能器可耦合、或接收從地面的車外換能器傳送而來(lái)的能量。側(cè)面車輛對(duì)準(zhǔn)元件，諸如在來(lái)自住宅車庫(kù)的天花板的繩子上延伸的網(wǎng)球，也可幫助車輛的駕駛員定位車輛，以使換能器充分對(duì)準(zhǔn)從而車載換能器無(wú)線接收從車外換能器傳送的能量。網(wǎng)球可被放置在預(yù)確定的位置，從而當(dāng)車輛的前面部分沿車輛的中線碰到網(wǎng)球時(shí)，車輛被定位為使得車載換能器的至少一部分位于車外換能器上方，且能量在其之間被傳送/接收。換能器的對(duì)準(zhǔn)一當(dāng)換能器之間的ECS系統(tǒng)功率效率大于75%時(shí)，換能器可被認(rèn)為是對(duì)準(zhǔn)的。例如,對(duì)于50厘米(cm) x50cm、z軸方向?yàn)?0cm的一般尺寸的換能器而言，與各個(gè)換能器的每個(gè)面積有至少50%的覆蓋可獲得75%或更多的系統(tǒng)功率效率。在一般意義上，如果ECS的系統(tǒng)功率效率大于75%時(shí)，不論換能器的各自面積的一部分 是否彼此覆蓋，換能器可被認(rèn)為是彼此對(duì)準(zhǔn)的。例如，最佳地如圖3中所示，車輛換能器的面積的至少一部分優(yōu)選地覆蓋住固定至車輛下方的地面的車外換能器的至少一部分。 充電器電設(shè)備一一種電設(shè)備，獲取一種形式的能量并將其轉(zhuǎn)換至兼容形式的能量從而對(duì)車輛的ESD充電。例如，這個(gè)充電器設(shè)備可接收低頻AC電源并將其轉(zhuǎn)換為被用于以安全、有效方式隨后對(duì)電池充電的DC電流。例如，低頻AC電源可具有與之相關(guān)聯(lián)的60Hz頻率。能量耦合裝置一由車外換能器和車載換能器形成的能量耦合裝置。車載換能器無(wú)線地接收從車外換能器傳送來(lái)的電磁(EM)能量。優(yōu)選地，能量轉(zhuǎn)移主要通過(guò)磁能耦合。儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)—存儲(chǔ)電荷的電子設(shè)備。該ESD也可被稱為電池。電池可以是單個(gè)電池或形成電池組的多個(gè)電池。例如，電池組一般可在電動(dòng)車或混合電動(dòng)車上找到。充電系統(tǒng)(ECS)功率效率一ECS的功率輸入的量相對(duì)于功率輸出的量。一般，系統(tǒng)的功率效率可具有從0%-100%的范圍，100%是指在輸入和輸出之間沒(méi)有功率損失的完全有效。對(duì)于一些電氣應(yīng)用，期望的是具有盡可能高的系統(tǒng)功率效率，藉此具有更接近于100%的百分比。系統(tǒng)功率效率可受到多種因素影響，其中之一是被用于構(gòu)建ECS的電組件，其可影響通過(guò)ECS的功率損失。還有，這個(gè)術(shù)語(yǔ)可被稱為“系統(tǒng)功率效率”。電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD) —該ESSD從換能器獲取一種形式的能量作為輸入，以適于對(duì)ESD充電的方式對(duì)其進(jìn)行電整形，并將經(jīng)整形的能量電傳送至ESD。例如，如此處所述，ESSD被置于車上，位于車載換能器的電下游處。取決于充電系統(tǒng)的使用應(yīng)用，該ESSD可被封裝在單獨(dú)的電模塊中或電連接在一起的多個(gè)模塊中。例如，該ESSD可僅是整流器。高功率ECS—具有從功率發(fā)射器輸出的至少900瓦特的功率的充電系統(tǒng)(ECS)。優(yōu)選地，這個(gè)瓦特值位于從900到10000瓦特的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，具有從功率發(fā)射器輸出的少于900瓦特的功率的ECS不被認(rèn)為是高功率ECS。高功率ECS的功率輸出一般也輸出具有高于60Hz的頻率的電信號(hào)。ECS包括與電源電通信的功率發(fā)射器、包括第一和第二換能器的能量耦合裝置、以及包括控制器的電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)。當(dāng)ECS被用在車輛應(yīng)用中時(shí)，還可包括對(duì)準(zhǔn)裝置，其輔助使得第二換能器相對(duì)第一換能器合適地對(duì)準(zhǔn)，以使當(dāng)ECS在操作中時(shí)，第二換能器接收來(lái)自第一換能器的能量。如圖4-5、12-15中所示，各電信號(hào)標(biāo)記被沿著ECS中的信號(hào)路徑而被標(biāo)出，從而更好地理解各ECS實(shí)施例中的電壓級(jí)別和/或這些電信號(hào)的頻率級(jí)?？蛇x地，ECS可不包括對(duì)準(zhǔn)裝置且仍落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。這些電信號(hào)標(biāo)記為
HV HF AC-高壓、高頻交流(AC)電信號(hào)。優(yōu)選地，該電壓信號(hào)大于120VAC且該電壓信號(hào)的頻率大于60Hz。頻率可在IOkHz到450kHz范圍內(nèi)。HV DC-高壓、直流(DC)電信號(hào)。優(yōu)選地，DC電壓大于120VDC。60Hz AC-60Hz,AC電壓電信號(hào)。一般而言,AC電壓是120VAC或240VAC，這取決于產(chǎn)生該電壓的電源。120VAC 或 240VAC，60Hz-120VAC 或 240VAC，60Hz 的電信號(hào)。例如，這可以是由電源提供給主系統(tǒng)(240VAC)或次級(jí)系統(tǒng)(120VAC，插入)的電信號(hào)，諸如圖4和12中所示的。取決于使用的電應(yīng)用，主系統(tǒng)和/或次級(jí)系統(tǒng)可以是硬接線的或可插入的。換能器-將能量從一種形式轉(zhuǎn)換至另一種形式的設(shè)備。例如，車外換能器將電能轉(zhuǎn)換為EM能量，而車載換能器接收至少一部分EM能量然后將所接收到的EM能量轉(zhuǎn)換回可
被用于對(duì)電池充電的電能。電源-這是通過(guò)諸如由電力市政當(dāng)局所提供的電力網(wǎng)提供的電源。大功率ECS電連接至電源。常規(guī)的60Hz的ECS也與電源電連接。優(yōu)選地，與大功率ECS電連接的電源具有高于與60Hz的ECS電連接的電源的電壓。功率發(fā)射器-作為ECS的一部分的電子設(shè)備。單個(gè)功率發(fā)射器有利地包括DC電源、RF放大器、無(wú)線通信控制件、以及在單個(gè)外殼中的用戶接口，該外殼被制為緊湊、有效的設(shè)置從而可被安裝至車庫(kù)中的墻壁上，或，安裝至柱子。相對(duì)于具有可構(gòu)成功率傳送的功能的多個(gè)電子模塊，集成的功率發(fā)射器允許所要獲得的整體的ECS功率效率。多個(gè)電子模塊可能會(huì)經(jīng)受以別的方式產(chǎn)生的不期望的功率損失。RF放大器與DC電源電通信。第一換能器與RF放大器的輸出電通信。優(yōu)選地，RF放大器能以大于60赫茲(Hz)的頻率傳遞高于900瓦的功率。優(yōu)選地，該頻率在15kHz到450kHz范圍內(nèi)?？蛇x地，取決于ECS的操作模式和使用的電應(yīng)用，RF放大器還可傳遞小于900瓦的功率。無(wú)線通信控制件與電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)的控制器部分無(wú)線通信。接收到的功率-車載換能器接收到的能量的量。所反射的功率-不能由車外換能器無(wú)線通信的能量的總量。例如，所反射的能量由通過(guò)ECS到電池的途中所損失的功率所影響。車輛-通常具有與馬達(dá)或燃料燃燒引擎驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)通信的車輪的車輛。對(duì)于電動(dòng)車應(yīng)用，馬達(dá)是電動(dòng)機(jī)?；旌想妱?dòng)車包括與燃料燃燒引擎組合使用的電動(dòng)機(jī)，來(lái)向車輛的傳動(dòng)供給動(dòng)力。參看圖1-4，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，大功率ECSlO被設(shè)置為對(duì)進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)電負(fù)載的ESD12充電。在一些車輛應(yīng)用中，ESD12可以是牽引電池。ESD12被置于基于地面的車輛13上且被設(shè)置為提供能量而操作車輛13的傳動(dòng)(未示出)?？蛇x地，ESD并不限于僅對(duì)傳動(dòng)提供電流，還可被用于操作需要電流的任何電或電/機(jī)械設(shè)備。進(jìn)一步，車輛可以是任何類型的車輛，其具有需要充電的ESD、或電池，且車輛包括但不限于混合和/或混合電動(dòng)車。ESD12可被形成為單個(gè)電池或諸如被設(shè)置在電池塊中的多個(gè)電池。ECSlO的第一部分被設(shè)置在車輛13外部，且ECSlO的第二部分被設(shè)置在車輛13上。車輛13具有延縱軸A設(shè)置的長(zhǎng)度，如圖3和4中最佳地示出，且進(jìn)一步沿著基本平面的地面27而設(shè)置。參看圖2，ECSlO包括集成化構(gòu)建的功率發(fā)射器14、第一或車外換能器16、第二或車載換能器18、至少一個(gè)車載電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)20、以及對(duì)準(zhǔn)裝置22。如此處所定義的，“車外”提供這樣的指示該設(shè)備被置于車輛外部，且“車載”提供這樣的指示該設(shè)備被附著于車輛上或設(shè)置在車輛上。包括ESSD20的ECSlO可被形成為任何類型電路組合的任何類型的電/電子設(shè)備，且可被包括電阻器、電容器、二極管、半導(dǎo)體、集成電路(1C)、繼電器、熱熔絲、熱敏電阻器、以及熱電偶、換能器、線圈等。設(shè)置在車輛13外部的ECSlO的第一部分包括功率發(fā)射器14和與功率發(fā)射器14電通信的車外換能器16。車外換能器16被用諸如螺釘之類的緊固件緊固至地面27。設(shè)置在車輛13上的ECSlO的第二部分包括車載換能器18和與車載換能器18電通 信且位于車載換能器18下游處的ESSD20。車輛13包括充電器電設(shè)備24和與充電器24電通信并位于充電器24下游處的電池12。車輛充電器24被置于ESSD 20下游并與之電通信。功率發(fā)射器14位于固定的電源26下游并與之電通信。電源26具有大于120VAC、60Hz的電壓值，且電源被用于如之前背景技術(shù)中所討論的那樣操作可插入的、便攜式充電系統(tǒng)。優(yōu)選地，固定的電源26具有220或240VAC的電壓值。可選地，與功率發(fā)射器電通信的固定電源可具有大于120VAC的任何電壓值。這樣，相比此處前文所討論的60Hz、120VAC的可插入、便攜式充電系統(tǒng)，系統(tǒng)10被設(shè)置為以更少時(shí)間對(duì)電池12充電。當(dāng)系統(tǒng)10與固定電源26電通信時(shí)，ECS 10被設(shè)置為對(duì)電池12充電。換能器16、18形成能量耦合裝置28且車載換能器18和ESSD 20形成ECSlO的移動(dòng)電源系統(tǒng)31。當(dāng)車輛13移動(dòng)地沿道路進(jìn)行時(shí)，移動(dòng)電源系統(tǒng)31攜載于車輛13上。車載和車外換能器16、18被用線圈構(gòu)建，且線圈可具有高質(zhì)量因數(shù)(Q因數(shù))且可由絞合線或銅管制成，以使線圈在操作頻率處具有低電阻。取決于電應(yīng)用，Q因數(shù)可大于100。換能器還可包括附加電組件，諸如電阻器、電容器、電感器等，以確保換能器之間的磁能的高效傳送。因此，移動(dòng)電源系統(tǒng)31是基于車輛的子系統(tǒng)，被置于能量耦合裝置28下游并與之通信，且能量耦合裝置28被置于固定電源26下游并與之電通信，如圖I中最佳示出。在能量耦合裝置28中，EM能量從車外換能器16被無(wú)線地傳送到車載換能器18。期望的是車載和車外換能器每一個(gè)具有從-30攝氏度到+50攝氏度范圍內(nèi)的操作溫度。功率發(fā)射器14與固定電源26和車外換能器16電通信。因此，功率發(fā)射器14和固定電源26形成基于地面的無(wú)線功率發(fā)射器子系統(tǒng)。電源26被設(shè)置在ECSlO和車輛13外部。優(yōu)選地，功率發(fā)射器14與電源26硬連線，以使不需要通過(guò)操作人員32對(duì)電連接電源26和功率發(fā)射器14的高壓電源電纜進(jìn)行操作，這樣增加了在ECS 10的操作中的操作人員32的安全性并對(duì)操作人員32提供了進(jìn)一步的便利性。例如，如圖3中最佳地示出，操作人員32可以是車輛13的駕駛員?？蛇x地，操作人員可以是能操作系統(tǒng)10的任何人員。功率發(fā)射器14通過(guò)攜載了功率發(fā)射器14的電輸出的電線纜34與車外換能器16電通信。當(dāng)功率發(fā)射器14與電源26電連接時(shí)，功率發(fā)射器14被設(shè)置為提供ECS 10所使用的能量來(lái)形成被提供以對(duì)ESD 12充電的電流。裝置28中，車外換能器16與車載換能器18無(wú)線通信，其中車載換能器18無(wú)線地接收、收集、或耦合由車外換能器16從由功率發(fā)射器14經(jīng)由固定電源26提供的能量中傳送的能量的至少一部分。EM能量無(wú)線地傳輸、或從車外換能器16傳送到車載換能器18?？蛇x地，通過(guò)無(wú)線電感能量通信或無(wú)線電通信，能量耦合裝置的換能器可無(wú)線地通信。另一種形式的電無(wú)線通信可以是電容耦合。ESSD 20有利地整形所通信的EM能量(該能量由車載換能器18接收并獲取)，從而產(chǎn)生可由ESD 12所使用的形式的電流。所產(chǎn)生的電流通過(guò)ESSD20電傳送從而對(duì)ESD 12充電。在一些電應(yīng)用中，在電池被充電之前，這個(gè)電流處于可由充電器所使用的形式。對(duì)準(zhǔn)裝置22被設(shè)置于地面27上的車輛13外部，如圖3中最佳地示出。對(duì)準(zhǔn)裝置22是輪胎阻塊、或輪止動(dòng)器37，其被設(shè)置為物理結(jié)合、或接觸車輛13的輪胎38a-d的至少一個(gè)。輪止動(dòng)器37可以是商業(yè)地購(gòu)買或通過(guò)如模制技術(shù)中已知的注射成型機(jī)器來(lái)模制。輪止動(dòng)器37位于地面27上且可使用螺釘或其他類型的緊固件緊固至地面27。如圖3和4中最佳地所示，輪止動(dòng)器37與右前輪38b相接合?？蛇x地，輪止動(dòng)器可在戰(zhàn)略上以沿地面的方式放置，從而車輛上的任意輪胎可被合適地接合從而換能器在其之間無(wú)線通信EM能量。輪止動(dòng)器37的放置確保車輛13相對(duì)于裝置28的車外換能器16而被放置，從而車載換能器18無(wú)線地接收來(lái)自車外換能器16傳送來(lái)的EM能量。車載換能器18被緊緊地安裝至車輛13，優(yōu)選地在車輛13的下側(cè)部分39上，從而車載換能器的延展的表面面向地面27。在將裝置安裝到車上的一種類型中，使用諸如螺釘或帶子等之類的緊固件，車載換能器可被安裝至附著于車輛框上的支架或組件框(未示出)上。沒(méi)有其他車輛組件位于車載換能器下的對(duì)于車載換能器的簡(jiǎn)單接近，可允許車載換能器更易于被維修。例如，如圖2中最佳地所
示，車載換能器18被安裝在車輛13的尾部?？蛇x地，車載換能器可被安裝在沿車輛下側(cè)的任何地方。進(jìn)一步可選地，車載換能器可被安裝在車輛上任何地方，以使當(dāng)車載外換能器彼此間隔足夠近時(shí)，車載換能器有效地接收到車外換能器提供和傳送的能量，從而在兩者之間EM能量可被傳輸。然后，使用被緊固的輪止動(dòng)器37允許車輛13的駕駛員32重復(fù)地定位車輛13，從而當(dāng)車輛13的輪胎38b結(jié)合戰(zhàn)略地定位的輪止動(dòng)器37時(shí)，換能器16、18的至少相應(yīng)部分被沿著軸B對(duì)準(zhǔn)。優(yōu)選地，輪止動(dòng)器37被戰(zhàn)略地定位，如圖3中最佳所示，從而當(dāng)輪胎38b接合輪止動(dòng)器37時(shí)，車載換能器18的主要部分覆蓋車外換能器16。進(jìn)一步，輪止動(dòng)器37被定位在地面27上的一處位置，使得當(dāng)通過(guò)接合輪止動(dòng)器37，車輛13的輪胎38a-d的至少一個(gè)被定位并與輪止動(dòng)器37連接時(shí)，車載換能器18也被相對(duì)車外換能器16定位，從而EM能量被從車外換能器16到車載換能器18之間有效地傳輸?？蛇x地，對(duì)準(zhǔn)裝置可以是汽車輪擋塊或至少一個(gè)輪胎凹口設(shè)備。進(jìn)一步可選地，輪止動(dòng)器可具有足夠被車輛的至少一個(gè)輪胎接合且不再移動(dòng)的重量，從而在換能器之間的無(wú)線通信發(fā)生。優(yōu)選地，輪止動(dòng)器32被緊固地定位在地面27上的一處位置，使得當(dāng)被車輛13的輪胎38b接合時(shí)，確保車載換能器18的至少一部分沿軸B覆蓋車外換能器16的至少一部分，如圖3中最佳地所示。軸B與地面27和軸A呈橫向。一般而言，沿軸B覆蓋另一個(gè)換能器16的一個(gè)換能器18的至少一部分的對(duì)準(zhǔn)確保EM能量在換能器16、18之間無(wú)線通信。甚至更優(yōu)選地，輪止動(dòng)器32被定位以使車載換能器18的主要部分沿軸B軸向地覆蓋車外換能器16。附加地，當(dāng)車輛13與輪止動(dòng)器37連接或接合時(shí)，產(chǎn)生感覺(jué)響應(yīng)作為車輛13與輪止動(dòng)器27連接的結(jié)果。位于車輛13中的駕駛員32的至少一個(gè)感官感覺(jué)到這個(gè)感覺(jué)輸入，從而當(dāng)該至少一個(gè)感覺(jué)器件感覺(jué)到這個(gè)感覺(jué)輸入時(shí)，能量耦合裝置28的車載換能器18的至少一部分覆蓋了能量耦合裝置28的車外換能器16。人類感官一般被認(rèn)為是人眼的視覺(jué)、人鼻子的嗅覺(jué)、人口的味覺(jué)、人皮膚的觸覺(jué)、以及人耳的聽(tīng)覺(jué)。相關(guān)于輪止動(dòng)器，駕駛員的皮膚感覺(jué)到來(lái)自于輪止動(dòng)器接合的車輛的輪胎發(fā)出的“撞擊”的接觸，這向車輛的駕駛員指出車輛的停止動(dòng)作?？蛇x地，當(dāng)車輛的輪胎接合輪止動(dòng)器時(shí)，駕駛員還可用人耳聽(tīng)到接合聲?？蛇x地，允許車載換能器覆蓋車外換能器的至少一部分從而使得EM能量能在其之間無(wú)線通信的任何對(duì)準(zhǔn)裝置都落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。如圖3中最佳地所示，當(dāng)換能器16、18沿軸基本對(duì)準(zhǔn)時(shí)，換能器16、18的外部相對(duì)表面間隔距離d。間隔距離d的軸向間距為空隙。在一個(gè)實(shí)施例中，距離d可以是15到20厘米的距離，其中從功率發(fā)射器輸出的3. 3kW信號(hào)可被有效地轉(zhuǎn)移。車輛對(duì)準(zhǔn)部件41還可有利地被駕駛員32利用來(lái)幫助駕駛員32來(lái)在對(duì)準(zhǔn)換能器16、18的同時(shí)進(jìn)一步橫向地與車輛13的左/右間隔對(duì)準(zhǔn)。例如，一個(gè)這樣的對(duì)準(zhǔn)部件41是來(lái)自家用車庫(kù)或?qū)懽謽峭＼嚱Y(jié)構(gòu)的天花板的繩子懸掛的網(wǎng)球，該網(wǎng)球被戰(zhàn)略地定位從而當(dāng)車輛13的前端接合網(wǎng)球時(shí)，駕駛員32知道換能器16、18至少部分地沿著軸B彼此對(duì)準(zhǔn)。現(xiàn)在參看圖4，車輛13的頂部視以框圖形式圖示出ESSD 20的進(jìn)一步的電路元件。ESSD 20適于電整形由車載換能器18接收到的至少一部分能量，并電傳送這個(gè)經(jīng)過(guò)電整形的能量來(lái)對(duì)ESD充電12。ESSD 20包括控制器/整流器框40，其包括控制器和整流器、穩(wěn)流電阻器42、無(wú)線電壓計(jì)44、逆變器46、以及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48。車載換能器18的電輸出52由控制器/整流器框40電接收。控制器/整流器40的電輸出54由逆變器46電接收。逆變器46的電輸出58由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48電接收。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48的電輸出61由充電器24接收。充電器24的電輸出68由電池12電接收?？刂破?整流器40的控制器部分可以是電氣領(lǐng)域中已知的微計(jì)算機(jī)或微處理器。控制器/整流器40的控制器部分具有采用國(guó)功率發(fā)射器14·的無(wú)線數(shù)據(jù)傳送62，并從功率發(fā)射器14接收無(wú)線數(shù)據(jù)傳送64。數(shù)據(jù)也被從無(wú)線電壓計(jì)44無(wú)線地電通信66到控制器/整流器的控制器部分?？刂破?整流器40的控制器部分還與其他車輛電子設(shè)備在車輛通信數(shù)據(jù)總線60上電傳輸數(shù)據(jù)。由控制器/整流器40的控制器部分所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)通信集中在電池12的目前充電情況、或狀態(tài)?？蛇x地，可不使用逆變器。如果在ECS的ESSD中不使用逆變器，ECS的整體系統(tǒng)功率效率被理想地增加，車輛重量被理想地減少，且ECS的部件復(fù)雜性也被理想地減少，改進(jìn)了 ECS的可靠性。充電器24被置于車輛13內(nèi)，位于系統(tǒng)10外,和車輛電子設(shè)備相關(guān)聯(lián),與之前本文描述的電池12類似。如可用應(yīng)用的要求，這些電設(shè)備可被設(shè)置在容納于單個(gè)單元或多個(gè)單元中的印刷電路上。可選地，ESSD的控制器/整流器框可被設(shè)置為ECS中的單獨(dú)的、獨(dú)立的控制器和整流器功能框?？刂破鬟€可運(yùn)行算法，該算法將輸入呈現(xiàn)給控制器，控制器在數(shù)據(jù)通信總線上從車輛接收有關(guān)電池的目前充電狀態(tài)的信息，用于確定可由電池允許的新的充電速率。然后新輸入的信息將確定電池允許的新的充電速率。一個(gè)這樣的算法在名為“METHOD OF DETERMINING THE ENERGY CAPACITY OF A BATTERY (確定電池的能量容量的方法)”的美國(guó)專利No. 7，800, 344中被描述，其通過(guò)參考整體并入此處。功率發(fā)射器14從電源24接收電能、放大接收到的能量、并將經(jīng)放大的所接收到的能量提供給車外換能器16。車外換能器16無(wú)線地電磁地傳送或傳播經(jīng)放大的能量的至少一部分到車載換能器18。車載換能器18接收到從車外換能器16傳送的EM能量的至少一部分。車載換能器18將這個(gè)接收到的能量傳送給ESSD20，ESSD 20進(jìn)行電整形并電傳送這個(gè)經(jīng)電整形的能量以隨后對(duì)車輛13上的電池12充電。使用逆變器有利地允許最簡(jiǎn)單地把ECS集成到包括車輛充電器的現(xiàn)有車輛中。在沒(méi)有對(duì)整體ECS系統(tǒng)的附加修改或附加成本的情況下，車輛充電器易于接收逆變器的輸出。在ECS中使用逆變器的一個(gè)不期望的劣勢(shì)在于，因?yàn)镋CS中可能經(jīng)受系統(tǒng)功率效率損失的額外電組件，導(dǎo)致整體ECS的更低的系統(tǒng)功率效率。
參考圖4-5，固定電源26提供的能量由功率發(fā)射器14接收，功率發(fā)射器14經(jīng)由DC電源70產(chǎn)生由放大器72所調(diào)制并提供電增益的DC電壓，從而成為從放大器72輸出的高頻AC電壓并進(jìn)一步在線纜34上從功率發(fā)射器14處輸出。從放大器72輸出的高頻AC電壓可在IOkHz到450kHz范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，這個(gè)范圍在90kHz到170kHz范圍內(nèi)。這些高頻路徑允許整個(gè)功率效率增加，也允許換能器之間更大的未對(duì)準(zhǔn)，相比在低于IOkHz頻率操作的ECS系統(tǒng)，提供了具有更大的操作靈活性的系統(tǒng)。對(duì)于ECS的使用者，這進(jìn)一步允許更大的操作員便利性。相比如果利用較低頻率所需要的質(zhì)量和尺寸，較高頻率還允許換能器被構(gòu)建為具有較少質(zhì)量、較小尺寸。對(duì)于電池的給定充電量，相比不是較少質(zhì)量而言，較少質(zhì)量可有利地允許車輛進(jìn)行更長(zhǎng)距離。這可允許當(dāng)初始地設(shè)置ECS時(shí)，定位車上和地上的換能器時(shí)的進(jìn)一步的靈活性。也允許如圖3中最佳地示出的更大的間距d的間隔(clearance)。具有更高的系統(tǒng)功率效率，用戶可期望更低的能量成本來(lái)對(duì)電池充電。高頻、高AC電壓被電傳送到車外換能器16，車外換能器16將這個(gè)能量的至少一部分無(wú)線地傳送給車載換能器18并由車載換能器18接收，且車載換能器18進(jìn)一步將這個(gè)部分沿著信號(hào)路徑52電傳送到控制器/整流器框40?？刂破?整流器框40的整流器部分將這個(gè)電壓電整形以產(chǎn)生相應(yīng)的直流電流(Idc)。這個(gè)Idc電流被沿著信號(hào)路徑54電傳送到逆變器46，逆變器46將相應(yīng)的DC電流反相來(lái)產(chǎn)生對(duì)于電池12充電而言有用的50-60HZ的電流。這個(gè)50_60Hz電
流被沿著信號(hào)路徑58傳送至轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48。功率發(fā)射器26包括金屬外部、或外殼，其圍繞著電源70、放大器72、用戶接口 74、以及無(wú)線通信控制件76。用戶接口 74可包括LED、可聽(tīng)警告、和控制面板。LED和可聽(tīng)警告可向系統(tǒng)的操作人員指示故障或狀態(tài)情況。在其他實(shí)施例中，如果換能器沒(méi)有被如上所述地充分對(duì)準(zhǔn)以使ECS可對(duì)電池充電的話，可發(fā)出故障狀態(tài)和/或可聽(tīng)警告。這些特征的要旨包括當(dāng)電池本應(yīng)被充電時(shí)引起操作人員注意電池沒(méi)有在被充電，且向操作人員描述故障之所在，從而在操作人員離開(kāi)ECS和車輛的本地區(qū)域之前解決這個(gè)問(wèn)題。如果沒(méi)有出現(xiàn)這些特征，操作人員可能離開(kāi)本地區(qū)域并在之后的時(shí)間回到車輛而發(fā)現(xiàn)電池并未被充電。這不是所期望的情況，因?yàn)椴僮魅藛T不能操作具有少于滿幅電荷的車輛行進(jìn)所期望的距離。在一個(gè)實(shí)施例中，功率發(fā)射器包括用于冷卻其中所包含的電子元件的風(fēng)扇。對(duì)于在線纜34上攜載的高壓、高頻信號(hào)，線纜34可進(jìn)一步被包含在不透液的、柔性的金屬導(dǎo)管中。功率發(fā)射器可進(jìn)一步包括散熱器，通過(guò)毛細(xì)作用從通信控制電子元件上的放大器帶走熱量。功率發(fā)射器到電源的電連接可被包括在柔性金屬導(dǎo)管中。功率發(fā)射器可包括部件(provisions)來(lái)將該功率發(fā)射器附著至安裝支架上,該安裝支架可進(jìn)一步附著至墻壁。通過(guò)沿著控制信號(hào)路徑56的控制器/整流器框40的控制器部分，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48可選擇地被控制至第一或第二位置。通過(guò)控制器/整流器框40的控制器部分對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48的控制是允許系統(tǒng)10控制提供給電池12的充電速率的一個(gè)方法。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48被設(shè)置在第一位置時(shí)，被攜載在逆變器46的電輸出58上的50-60HZ的電流沿著信號(hào)路徑61被充電器24接收到。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48被控制器/整流器框40的控制器部分設(shè)置在第二位置時(shí)，逆變器46的電輸出沒(méi)有沿信號(hào)路徑61被充電器24接收到。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48與車輛充電器24電通信，車輛充電器24整流并控制可用于對(duì)電池12充電的電壓。車輛充電器24被車輛13的電系統(tǒng)所使用來(lái)允許獨(dú)立于系統(tǒng)10的電池充電的獨(dú)立車輛控制。因此，充電器24可進(jìn)一步修改或管理通過(guò)從受控于車輛13中設(shè)置的電子元件的系統(tǒng)10所接收的電流對(duì)電池12的充電。可選地，可不采用車輛充電器?？刂破?整流器框40的控制器部分，通過(guò)車輛數(shù)據(jù)通信總線60，與置于車輛13上的電組件通信。可選地，通過(guò)與控制器/整流器框40通信的車輛數(shù)據(jù)通信總線，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可受控于車輛中的另一個(gè)電子設(shè)備。車輛數(shù)據(jù)通信總線60可將車輛狀態(tài)信息傳輸給系統(tǒng)10。無(wú)線電壓計(jì)44測(cè)量沿著控制器/整流器框40的信號(hào)路徑54的電壓和/或電流的大小。這個(gè)電壓信息由系統(tǒng)10中的控制器/整流器40的接收器部分無(wú)線地傳輸。對(duì)于板載車輛電壓信息的了解允許通過(guò)系統(tǒng)10對(duì)車外換能器16的可變調(diào)節(jié)從而優(yōu)化系統(tǒng)10的電操作。基于該電壓而調(diào)節(jié)從RF放大器流出的能量。穩(wěn)流電阻器75被用于最小化在系統(tǒng)10的電啟動(dòng)過(guò)程中沿著信號(hào)路徑54的電壓的大小?？蛇x地，在ECS中可不使用穩(wěn)流電阻器。在一個(gè)實(shí)施例中，可用于沿著信號(hào)路徑61對(duì)電池充電的電流可在10-20安 培DC范圍內(nèi)。被電傳送至ESSD的經(jīng)電整形的能量具有沿信號(hào)路徑52的第一頻率和沿信號(hào)路徑61的第二頻率，其從轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48電輸出后被傳送至充電器24且接著被傳送至電池12。第一頻率大于第二頻率。對(duì)比功率換能器14的線纜34上的電輸出信號(hào)的頻率，優(yōu)選地，第二頻率至少45Hz且第一頻率在20kHz到200kHz范圍內(nèi)。參看圖5和5A，功率發(fā)射器14包括外殼75，其以集成封裝封圍住多個(gè)電組件(未示出)。該外殼可由任何固性材料制成，諸如金屬或塑料，其中該金屬材料可壓制成型或塑料被模制。電組件形成外殼75中的對(duì)應(yīng)的第一電部分、第二電部分、第三電部分、以及第四電部分。這些部分可被形成在置于外殼75中的一個(gè)或多個(gè)印刷電路板上。功率發(fā)射器14具有被攜載在與車外換能器16電通信的線纜34上的電輸出。第一電部分是DC電源70。第二電部分是與DC電源70電通信的放大器72。第三電部分是用戶接口 74。用戶接口 74將ECS 10的操作情況信息提供給操作人員32。優(yōu)選地，用戶接口 74對(duì)于警告操作人員關(guān)于阻止ECS對(duì)電池充電的事項(xiàng)非常有用。附加地，在諸如車輛駕駛員離開(kāi)仍處于ECS的局部區(qū)域中的車輛后這樣做也是有利的。因此，如果某些情況阻止了 ECS對(duì)電池充電，獲取駕駛員的注意是重要的。一旦駕駛員的注意力集中到故障情況，仍然重要的是ECS知道且通知駕駛員關(guān)于如何修復(fù)這個(gè)故障情況，從而ECS被允許對(duì)ESD充電。如果用戶界面沒(méi)有工作以警告駕駛員有關(guān)于阻止電池被充電的ECS情況，當(dāng)操作人員期待該電池處于完全充滿的狀態(tài)時(shí)，電池可不理想地仍處于未被充電的狀態(tài)。例如，如果該車輛沒(méi)有合適地對(duì)準(zhǔn)以使第二換能器從第一換能器接收能量，或者如果車輛的傳送沒(méi)有被置于“停泊”狀態(tài)，這些類型的情況可阻止電池被充電。用戶界面具有用操作人員32的眼睛看到的至少一個(gè)視覺(jué)元素78。視覺(jué)元素78優(yōu)選地是IXD顯示器。IXD 78包括四個(gè)(4)文字?jǐn)?shù)字線，每一個(gè)顯示ECSlO的不同性能指標(biāo)。第一文字?jǐn)?shù)字線顯示有關(guān)ECS 10的一般操作情況的信息。第二文字?jǐn)?shù)字線顯示控制器/整流器40的整流器部分的輸出電壓，并將從控制器/整流器40傳遞的功率輸出顯示給ECS和車輛的其他部分。第三文字?jǐn)?shù)字線顯示器示出由DC電源70提供的DC電壓給功率發(fā)射器14的RF放大器72。第四文字?jǐn)?shù)字線顯示系統(tǒng)功率效率?？蛇x地，LDC顯示器可具有顯示信息(如，當(dāng)ECS經(jīng)歷故障情況時(shí)對(duì)于ECS的操作的操作人員有用的錯(cuò)誤信息)的其他設(shè)置。功率發(fā)射器14還包括多色燈79。燈79可被操作以在不同顏色的光之間變化從而指示出ECS 10的不同操作狀態(tài)。例如，光可從綠色變化到黃色再到紅色(其中有阻止ECS 10對(duì)ESD 12充電的不理想的ECS系統(tǒng)故障時(shí))。由于故障引起的紅色光可交替地顯示在IXD顯示器上?？蛇x地，至少一個(gè)聽(tīng)覺(jué)元素可被操作人員的耳朵聽(tīng)到。例如，如果車輛沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)以使換能器合適地接近彼此從而傳送/接收EM能量，可通過(guò)音頻輸出產(chǎn)生可聽(tīng)噪音到話筒，這對(duì)操作人員提供了指示=ECS沒(méi)有在對(duì)ESD充電。這可在操作人員離開(kāi)車輛和ECS的本地區(qū)域時(shí)獲取操作人員的注意來(lái)修復(fù)這個(gè)問(wèn)題。在又一個(gè)實(shí)施例中，用戶界面包括至少一個(gè)視覺(jué)元素和至少一個(gè)聽(tīng)覺(jué)元素。用戶界面74包括至少一個(gè)設(shè)備79，其允許ECS 10的操作人員32來(lái)命令ECS 10執(zhí)行至少一個(gè)操作。設(shè)備79是0N/0FF按鈕來(lái)電啟用功率發(fā)射器14以使功率發(fā)射器14被供能來(lái)產(chǎn)生能量傳送給車外換能器16，或者電關(guān)閉以使功率發(fā)射器被關(guān)閉且沒(méi)有能量被傳送至車外換能器16。用戶接口 74包括IXD顯示器?？蛇x地，用戶接口可包括任意數(shù)量的LED、燈、LED顯示器、和至少一個(gè)按鈕。第四電部分是無(wú)線通信控制部分76，其通過(guò)天線80與置于車輛13上的ECS 10的一部分進(jìn)行無(wú)線的電傳輸。第四部分76是如現(xiàn)有技術(shù)中已知的計(jì)算機(jī)或微處理器。功率
發(fā)射器14分析經(jīng)由無(wú)線通信控制件76從控制器/整流器40的控制器部分接收到的數(shù)據(jù)，并取決于系統(tǒng)10的使用的電應(yīng)用而調(diào)節(jié)DC電源70來(lái)確?？刂破?整流器40的整流器部分的輸出位于范圍內(nèi)?？刂萍?6還可被用作接收器/傳送器，通過(guò)車輛數(shù)據(jù)通信總線60，來(lái)與車輛13的充電器24和其他電子設(shè)備通信，從而確保電池12的最優(yōu)充電?？刂破?整流器框40的控制器部分還可通過(guò)車輛通信數(shù)據(jù)總線60接收/傳送數(shù)據(jù)給充電器24。從功率發(fā)射器14輸出地的、攜載于線纜34上的電信號(hào)具有大于60Hz的頻率且具有電傳送至車外換能器16的大于900瓦的功率輸出。在一個(gè)實(shí)施例中，功率發(fā)射器傳送3. 3千瓦(kW)。攜載于線纜34上的電信號(hào)具有在從15kHz到450kHz范圍內(nèi)的頻率值。在另一個(gè)實(shí)施例中，從功率發(fā)射器輸出的3. 3kff的輸出可在約4小時(shí)的時(shí)間內(nèi)對(duì)具有電荷的低水平的電池充電。在另一個(gè)實(shí)施例中，被充電至電荷的滿載水平的電池可使得包含這個(gè)電池的車輛行進(jìn)長(zhǎng)至最長(zhǎng)64. 7km (4英里)。ECS 10被形成為具有等于或大于75%的系統(tǒng)功率效率。優(yōu)選地，大于或等于75%的系統(tǒng)功率效率是理想的水平，從而該ECS對(duì)于操作人員而言是可有成本效率地操作的。具有小于75%是不理想的，因?yàn)檫@對(duì)于操作人員而言操作ECS是沒(méi)有成本效率的。優(yōu)選地，具有高于75%的數(shù)字是更為理想的，因?yàn)椴僮鱁CS的成本對(duì)于操作人員而言變得更低。在對(duì)EDS充電的過(guò)程中，兒童和/或?qū)櫸锟赡芙咏谲囃鈸Q能器。在ESD的充電過(guò)程中，操作人員可在車上?；诓煌能囕v制造商所使用的不同的ESD的電池電壓，ECS可調(diào)節(jié)來(lái)自功率發(fā)射器的輸出電壓。在ECS可啟動(dòng)ESD的充電之前，需要通過(guò)數(shù)據(jù)通信鏈路傳送數(shù)據(jù)。直到ESD的充電由車輛的電子設(shè)備所請(qǐng)求時(shí)，功率發(fā)射器的RF放大器才被激活。隨著充電電流在充電周期過(guò)程中不斷下降，系統(tǒng)功率效率可保持在大于或等于75%有效。參考標(biāo)號(hào)62、64、和66表不無(wú)線電信號(hào)能量路徑,用于在ECS 10中的各電組件之間傳送電數(shù)據(jù)。電壓計(jì)44測(cè)量沿ESSD 20的信號(hào)路徑54的電壓，并將這個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量信息無(wú)線地傳送至控制器/整流器40。無(wú)線的電信號(hào)能量62被從控制器/整流器40無(wú)線地傳送至功率發(fā)射器14。功率發(fā)射器14主動(dòng)地接收信號(hào)能量62。功率發(fā)射器14還將數(shù)據(jù)信息無(wú)線地傳送至控制器/整流器40。沿信號(hào)路徑62、64、66無(wú)線能量傳送的目的在于優(yōu)化ECS 10對(duì)ESD充電12的操作性能。更特定地，ECS被設(shè)置為優(yōu)化實(shí)時(shí)ECS操作并確保系統(tǒng)功率效率保持為大于75%?？刂破?整流器40的控制器部分可測(cè)量在信號(hào)路徑54上輸出的電流?？刂破?整流器的控制器部分還可數(shù)學(xué)地產(chǎn)生沿信號(hào)路徑54的功率讀數(shù)，具有來(lái)自電壓計(jì)44的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)?？蛇x地，功率也可被實(shí)際測(cè)得。電壓、電流、或功率數(shù)據(jù)可被在無(wú)線信號(hào)路徑62上傳送給功率發(fā)射器14。功率發(fā)射器14接收這個(gè)數(shù)據(jù)，然后可調(diào)節(jié)信號(hào)路徑34上的功率發(fā)射器14的輸出信號(hào)，從而在ECS對(duì)ESD 12充電時(shí)將ECS10的系統(tǒng)功率效率保持在大于75%。功率發(fā)射器14沿?zé)o線信號(hào)路徑64而向控制器/整流器40請(qǐng)求電壓、電流、或功率數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，功率發(fā)射器14可按照功率發(fā)射器14所需僅請(qǐng)求任一個(gè)類型的數(shù)據(jù)、或數(shù)據(jù)的任何組合。可選地，控制器/整流器可周期性地沿著無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)路徑傳送任意或所有這些數(shù)據(jù)給功率發(fā)射器。當(dāng)功率發(fā)射器14沒(méi)有與電源24通信時(shí)，ECS 10沒(méi)有在使用中。當(dāng)功率發(fā)射器14與電源通信且用戶接口 74上的0N/0FF開(kāi)關(guān)82還沒(méi)有被操作人員32激活 時(shí)，ECS 10還是沒(méi)有在使用中。當(dāng)0N/0FF開(kāi)關(guān)82未被激活時(shí)，ECS 10處于OFF狀態(tài)，從而ESD 12不能由ECS 10所充電。當(dāng)系統(tǒng)10與電源26電通信且ECS 10處于ON狀態(tài)、但是換能器16、18間隔足夠遠(yuǎn)使得EM能量沒(méi)有被在其之間無(wú)線傳送/接收時(shí)，ECS 10部分地在使用中。例如，可能沒(méi)有必要將換能器彼此至少部分重疊以使ECS 10對(duì)ESD充電12。如果換能器被或軸向或橫向地充分間隔，且ECS具有由功率發(fā)射器14測(cè)得的大于或等于75%效率的系統(tǒng)功率效率，如果ESD12需要電荷，ECS 10將對(duì)ESD 12充電。功率發(fā)射器14查看在輸出或線纜34上所攜載的功率、電壓和電流來(lái)確定ECS 10是否對(duì)ESD充電12以及ESC 10用什么速率來(lái)對(duì)ESD充電12。當(dāng)功率發(fā)射器14與電源26電通信、且換能器16、18被充分近地間隔(諸如間隔軸向距離d)從而在換能器16、18之間以由如功率發(fā)射器14測(cè)得的至少75%的系統(tǒng)功率效率發(fā)生EM能量的傳送/接收，如圖3中最佳地所示，則ECS 10在使用中。參看圖6，E⑶10通過(guò)方法100來(lái)對(duì)車輛13的電池12充電。方法100中的一個(gè)步驟102是提供ECS 10，其包括功率發(fā)射器14、能量耦合裝置28、至少一個(gè)電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD) 20、以及輪止動(dòng)器32，這些部件上文均描述過(guò)。方法100中的另一個(gè)步驟104是給ECS 10的功率發(fā)射器14通電從而車外換能器16包括能量。方法100中的進(jìn)一步步驟106是在車輛13與輪止動(dòng)器37通信時(shí)，將能量耦合裝置28的車載換能器18相對(duì)于車外換能器16對(duì)準(zhǔn)，以使車載換能器18被設(shè)置為接收從車外換能器16無(wú)線通信的能量。方法100中的另一個(gè)步驟108是接收來(lái)自車外換能器16的由車載換能器18無(wú)線接收的能量的至少一部分。方法100中的進(jìn)一步步驟100是通過(guò)ESSD20電整形通過(guò)車載換能器18所接收到的能量的一部分，來(lái)產(chǎn)生被設(shè)置為對(duì)ESD充電12的充電電流。方法100中的另一個(gè)步驟112是通過(guò)ESSD 20傳送充電電流給ESD來(lái)對(duì)ESD充電12。通過(guò)使用上文描述的算法或通過(guò)由功率發(fā)射器或控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的操作的控制器控制功率輸出至第一換能器，ECS 10可控制ESD 12的充電。控制ESD的充電的另一個(gè)方法是讓用戶激活0N/0FF開(kāi)關(guān)79來(lái)將ECS關(guān)閉到?jīng)]有供電的狀態(tài)，從而攜載在線纜34上的電信號(hào)不發(fā)生。參看圖7，方法100的對(duì)準(zhǔn)步驟106進(jìn)一步包括如下子步驟114、116、118、120來(lái)
進(jìn)一步對(duì)準(zhǔn)車輛13，以使車輛13可接合輪止動(dòng)器37。使用橫向車輛對(duì)準(zhǔn)元件41可進(jìn)一步輔助駕駛員32以有效方式定位車輛13。由于ECS 10被置于固定位置，諸如家用車庫(kù)或停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)，車輛13需要移動(dòng)地接近基于地面的車外換能器16和基于地面的輪止動(dòng)器37，從而換能器16、18可被設(shè)置為在兩者之間無(wú)線傳送/接收能量。因此，方法200的子步驟114是用車輛13移動(dòng)地接近向著輪止動(dòng)器37。子步驟116是由車輛13的駕駛員32檢測(cè)車輛13橫向的左側(cè)和右側(cè)輪胎位移，并作出輪胎位移調(diào)整來(lái)使得車載換能器18與車外換能器16對(duì)準(zhǔn)。方法200的子步驟118是用具有已做出調(diào)整的輪胎位移的車輛13繼續(xù)接近輪止動(dòng)器，且方法200的子步驟120是當(dāng)駕駛員32用人類感覺(jué)之一感覺(jué)到車輛的至少一個(gè)輪胎38已經(jīng)接合了至少一個(gè)輪止動(dòng)器37時(shí)，由駕駛員32停止車輛13的移動(dòng)。參看圖8和9，展示了操作ESD的另一個(gè)方法。展示了方法130來(lái)對(duì)車輛ECS中的ESD充電。方法130中的一個(gè)步驟131是提供ECS，其包括功率發(fā)射器、能量耦合裝置、包括控制器和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的至少一個(gè)信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)，且該能量耦合裝置包括車外換能器和車載換能器，車外換能器與功率發(fā)射器電通信且車載換能器被置于車載，且ESSD與該車載換能器電通信。方法130中的另一個(gè)步驟133是如果車輛處于其中車外換能器有效地傳送能量至車載換能器的距離范圍內(nèi)，則通
過(guò)ECS周期性地激活功率發(fā)射器中的放大器。方法130中的進(jìn)一步步驟135是從功率發(fā)射器傳送數(shù)據(jù)信息給ESSD，ESSD進(jìn)一步將數(shù)據(jù)信息電傳送至車輛中的電子設(shè)備來(lái)向車輛中的電子設(shè)備指示通過(guò)ECS向ESD充電是可行的。方法130中的進(jìn)一步步驟137是通過(guò)車輛電子設(shè)備向ECS確認(rèn)數(shù)據(jù)信息。方法130中的另一個(gè)步驟139是通過(guò)車輛電子設(shè)備確定對(duì)ESD充電的ESC充電條件被滿足。方法130中的進(jìn)一步步驟141是從車輛將充電請(qǐng)求傳送給功率發(fā)射器。方法130中的另一個(gè)步驟143是通過(guò)車輛向ECS確認(rèn)充電請(qǐng)求。方法130中的進(jìn)一步步驟145是通過(guò)車輛將所要求的充電信息傳送給ECS。方法130的另一個(gè)步驟147是由ECS確認(rèn)所要求的充電電壓信息，從而ECS將ECS的電壓調(diào)整為對(duì)ESD充電。方法130中的進(jìn)一步步驟147是通電轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。可選地，在僅包括XX (漏？)的ECS其他設(shè)置中，ECS 10可能不要求轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)被通電。方法130中的另一個(gè)步驟149是將準(zhǔn)備充電的數(shù)據(jù)信息從車輛電子設(shè)備傳送至ECS。方法130中的進(jìn)一步步驟151是通過(guò)ECS向車輛電子設(shè)備確認(rèn)準(zhǔn)備充電的信息。方法130中的另一個(gè)步驟155是通過(guò)ECS對(duì)ESD充電。無(wú)線信號(hào)路徑62、64和66，如前所述地，傳送如前所述地在方法200 (更具體地是在步驟206和208中)中對(duì)于確定反射的和所接收的功率測(cè)量有用的電壓、電流和/或功率數(shù)據(jù)。從置于板載換能器18相鄰處的換能器(未示出)測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)也可被沿?zé)o線信號(hào)路徑62傳送至功率發(fā)射器14。這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)于方法200的監(jiān)測(cè)溫度步驟213是有用的。ECS 10包括對(duì)電池充電12出現(xiàn)的其他條件。一個(gè)條件是，ECS 10需要直到電池12是否需要被充電。另一個(gè)條件是ECS 10需要了解車輛13的動(dòng)力傳送器是否處于PARK(停泊)位置，以使車輛13提供指示給ECS表示車輛13沒(méi)有在移動(dòng)中。進(jìn)一步的條件是ECS10需要了解車輛13的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)是否處于OFF位置，以及車輛的音頻和視頻電子設(shè)備沒(méi)有通電。ECS可附加地需要了解，在ECS對(duì)ESD充電之前，車輛的操作人員沒(méi)有在車廂空間內(nèi)。這些上述條件可由ECS 10在車輛數(shù)據(jù)總線60上監(jiān)測(cè)?？蛇x地，上述條件的任何組合可被用作ECS操作地對(duì)電池充電的條件。仍可選地，上述條件中沒(méi)有一個(gè)需要必須出現(xiàn)使得ECS操作地對(duì)電池充電。當(dāng)ESD具有充電滿狀態(tài)時(shí)，且方法130進(jìn)一步包括步驟157，將充電完成的數(shù)據(jù)信息從車輛電子設(shè)備傳送至ECS10。方法130中的另一個(gè)步驟159是由ECS確認(rèn)充電完成數(shù)據(jù)信息。方法130中的進(jìn)一步步驟161是由ECSlO斷開(kāi)ECSlO的功率發(fā)射器14的放大器72和ECSlO的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48的通電。方法130中的另一個(gè)步驟163是由ECSlO將電源關(guān)閉數(shù)據(jù)信息電傳送至車輛電子設(shè)備。參看圖10-11，當(dāng)ESDlO在使用中時(shí)，現(xiàn)在展示了通過(guò)ECSlO傳送能量來(lái)對(duì)電池12充電的方法200。方法200中的一個(gè)步驟202是提供ECS10，其包括功率發(fā)射器14、能量耦合裝置28、至少一個(gè)電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD) 20、以及輪止動(dòng)器37，如前所述。方法200中的另一個(gè)步驟204是將脈沖信號(hào)從車外換能器16傳送至車載換能器18。例如，一個(gè)這樣的脈沖在30+/-10秒的時(shí)間段具有50+/-10瓦的值。當(dāng)車輛13的點(diǎn)火鍵處于OFF位置且如前所述地?fù)Q能器16、18被對(duì)準(zhǔn)時(shí)，該脈沖信號(hào)被傳送出去?？蛇x地，當(dāng)換能器被如前所述地對(duì)準(zhǔn)而不論點(diǎn)火鍵的位置時(shí)，該脈沖信號(hào)可被傳送出去。方法200中的進(jìn)一步步驟206是通過(guò)ECSlO確定應(yīng)變于脈沖信號(hào)的ECSlO的所反射的功率測(cè)量。方法200中的進(jìn)一步步驟208是通過(guò)ECSlO確定應(yīng)變于脈沖信號(hào)的所接收到的功率測(cè)量。方法200中的進(jìn)一步步驟210是當(dāng)所反射的功率測(cè)量小于預(yù)確定的第一閾值且所接收到的功率測(cè)量大于預(yù)確定的第二閾值(且預(yù)確定的第二閾值大于預(yù)確定的第一閾值)，通過(guò)ECSIO轉(zhuǎn)移能量來(lái)對(duì)電池12充電。優(yōu)選地，預(yù)確定的第一閾值是25%,且預(yù)確定的第二閾值是75%。如果預(yù)確定的第一和第二閾值的要求沒(méi)有被滿足，故障電信號(hào)和ECS診斷故障代碼將被設(shè)置。這些故障代碼將被通過(guò)車輛通信數(shù)據(jù)總線60被傳送到車輛。例如，可檢測(cè)的各種故障包括電池的溫度、電池·健康狀態(tài)、電池充電狀態(tài)、去往/來(lái)自電池的車輛電氣配線(harness)的狀態(tài)來(lái)標(biāo)識(shí)電氣配線的短路、開(kāi)路或隔離、換能器之間的物體檢測(cè)、換能器的溫度、以及換能器之間的線圈損壞。在轉(zhuǎn)移步驟210期間，ECSlO檢查來(lái)自功率發(fā)射器14的輸出處34的電壓和電流幅值以及它們相應(yīng)的相位關(guān)系。優(yōu)選地，在將能量轉(zhuǎn)移至電池的步驟210的過(guò)程中每10+/-1分鐘執(zhí)行這些ECS電壓/電流/相位檢查，并由功率發(fā)射器14監(jiān)測(cè)。步驟210可由操作人員中斷，諸如在功率發(fā)射器14上按下on/off按鈕。如前所述地，如果ECSlO檢測(cè)到車輛故障的話，步驟210也可被ESSD 20中斷。方法200中的另一個(gè)步驟212是傳送能量的步驟210進(jìn)一步包括當(dāng)轉(zhuǎn)移能量的步驟210開(kāi)始時(shí)啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器。方法200的進(jìn)一步步驟213是分別監(jiān)測(cè)在車外換能器16處和在車載換能器18處的溫度。方法200的進(jìn)一步步驟214是在啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器的步驟之后不斷地確定所反射的功率測(cè)量和所接收到的功率測(cè)量。方法200的另一步驟216包括，當(dāng)ECS功率效率小于預(yù)確定量且內(nèi)部定時(shí)器少于閾值、且溫度值小于預(yù)確定量時(shí)，那么如步驟216中所列地監(jiān)測(cè)電池12的充電狀態(tài)。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，系統(tǒng)功率效率的預(yù)確定量小于75%，內(nèi)部定時(shí)器小于八(8)小時(shí)，且溫度值小于90攝氏度。方法200的步驟216進(jìn)一步包括確定ESD的能量狀態(tài)的步驟218。方法200的進(jìn)一步步驟220包括確定ECS的功率效率，更具體地，是功率發(fā)射器14的功率效率。方法200的另一個(gè)步驟222包括確定ECS的操作狀態(tài)。步驟222的操作狀態(tài)包括確定正在提供給ESSD20的DC電壓或DC電流的幅值。方法200中的進(jìn)一步步驟224包括將在步驟222中所確定的能量狀態(tài)和輸出功率及操作狀態(tài)通信給ECS 10的控制器/整流器框40的控制器部分。方法200中的另一個(gè)步驟226包括通過(guò)控制器/整流器框40的控制器部分分析能量狀態(tài)、輸出功率和狀態(tài)，從而控制器/整流器框40的控制器部分操作地執(zhí)行如下至少一個(gè)子步驟(i)由控制器/整流器框40的控制器部分維持ECS 10的如步驟222中所確定的現(xiàn)有操作狀態(tài)，( )由控制器/整流器框40的控制器部分將ECS 10的現(xiàn)有操作狀態(tài)修改為不同的狀態(tài)，以及(iii)由控制器/整流器框40的控制器部分停止通過(guò)ECS 10的能量轉(zhuǎn)移。方法200還包括，其中監(jiān)測(cè)電池12的充電狀態(tài)的步驟進(jìn)一步包括步驟228，通過(guò)ECS 10通信數(shù)據(jù)至車載換能器18來(lái)由ECS 10設(shè)置車載換能器18的電關(guān)閉。如果沒(méi)有出現(xiàn)電關(guān)閉，回到步驟216的反饋環(huán)允許對(duì)于ESD的充電和與方法200相關(guān)聯(lián)的ECS的其他參數(shù)的持續(xù)監(jiān)測(cè)。方法200中的進(jìn)一步步驟230是由ECS電關(guān)閉至少ESSD 20的電車輛組件，其中包括車載換能器18的電組件。從功率發(fā)射器件14到車外換能器16，電源也被切斷。ECS還進(jìn)一步詢查ESD 10是否處于完全充滿電的狀態(tài)。方法200中的進(jìn)一步步驟是通過(guò)ECS 10將ECS 10的電狀態(tài)指示通信至操作人員32。這可包括，例如，給操作人員的關(guān)于ESD完全充滿的指示。如果ESD沒(méi)有被完全充滿，且ECS仍是電關(guān)閉的，通過(guò)功率發(fā)射器14的用戶顯示器，有關(guān)ECS關(guān)閉的原因信息可被提供給操作人員。圖12-16每一個(gè)示出與圖1-8對(duì)比的本發(fā)明的可選實(shí)施例。圖12_15每一個(gè)具有包括主ECS和次級(jí)ECS系統(tǒng)的ECS。次級(jí)系統(tǒng)是常規(guī)的、低壓120VAC、60Hz的ECS系統(tǒng)，與主系統(tǒng)的ESSD電通信。適用于這個(gè)目的的一個(gè)這樣的次級(jí)系統(tǒng)在名為“BATTERY CHARGERHAVING NON-CONTACT ELECTRICAL SWITCH (具有非接觸式開(kāi)關(guān)的充電器)”的美國(guó)序列號(hào) No. 12/950,298 的美國(guó)申請(qǐng)中、和名為 “POWER SAFETY SYSTEM AND METHOD HAVING A
PLURALITY OF THERMALLY-TRIGGERED ELECTRICAL BREAKING ARRANGEMENTS (具有多個(gè)熱觸發(fā)的電制動(dòng)設(shè)備的動(dòng)力安全系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)序列號(hào)No. 13/306，327的美國(guó)申請(qǐng)中有描述，每一個(gè)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容都在前文描述過(guò)。這些次級(jí)系統(tǒng)一般可包括基于地面的電源單元、來(lái)自電源單元的電連接(適于連接至AC電源)、置于附連至基于車輛的充電插座的電荷耦合把手上的充電插頭連接件、以及整流器?？蛇x地，在次級(jí)系統(tǒng)中可不使用整流器。進(jìn)一步可選地，在如圖12-16中所示的任意實(shí)施例中可不采用次級(jí)系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，主系統(tǒng)對(duì)電池充電的條件可包括在同一個(gè)時(shí)間段過(guò)程中次級(jí)系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)ESD充電。圖12-16的實(shí)施例現(xiàn)在將在下文被進(jìn)一步描述。包括使用圖4的ECS的主系統(tǒng)和次級(jí)系統(tǒng)的ECS參看圖12，ECS300包括主ECS311和次級(jí)ECS329，次級(jí)ECS被設(shè)置為與主ECS311電通信并被用于對(duì)ESD充電312。主ECS311是如前所述的圖1_8的實(shí)施例中所示的ECS10。ESSD320類似于圖1-8的實(shí)施例中的ESSD20，不過(guò)在圖12中僅示出轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)351。通過(guò)添加次級(jí)ECS329，ECS300的優(yōu)勢(shì)在于它結(jié)合了 ECS311的操作人員(諸如圖3的實(shí)施例中的駕駛員32)對(duì)ESD充電312的增加的靈活性。增加的靈活性轉(zhuǎn)換為操作人員的增強(qiáng)的便利性，從而在車輛313可操作的不同充電環(huán)境中對(duì)電池充電。與圖1-8的實(shí)施例中的元件類似的圖12的實(shí)施例中所示的元件具有區(qū)別在于以300表示的附圖標(biāo)記，且上文已經(jīng)描述了。當(dāng)主系統(tǒng)311被設(shè)置為對(duì)ESD312充電時(shí)，主系統(tǒng)312提供第一電流來(lái)對(duì)ESD充電312。當(dāng)次級(jí)系統(tǒng)329被設(shè)置為對(duì)電池312充電時(shí)，次級(jí)系統(tǒng)329提供第二電流來(lái)對(duì)電池312充電。次級(jí)系統(tǒng)329經(jīng)由ESSD 320的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)351與主系統(tǒng)311通信，從而當(dāng)次級(jí)系統(tǒng)329對(duì)ESD 312充電時(shí)，主系統(tǒng)311的至少一部分提供由次級(jí)系統(tǒng)329提供的電流的電傳送導(dǎo)管。次級(jí)系統(tǒng)329與120VAC、60Hz的電源321電通信，且主系統(tǒng)311與具有高于120VAC(諸如240VAC)的電壓的電源326電通信。每一個(gè)電源321、326置于車輛313和ECS300外部。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)329的電輸出355電饋入車輛充電器324且車輛充電器324的電輸出饋入電池312。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)351的操作受控于ESSD320的控制器/整流器的控制器部分。類似于之前所描述的如圖4中所示的實(shí)施例，控制器整流器的控制器部分可從車輛數(shù)據(jù)通信總線接收數(shù)據(jù)，其指示次級(jí)系統(tǒng)是否耦合至車輛。 僅當(dāng)主系統(tǒng)和次級(jí)系統(tǒng)311、329分別電連接至置于車輛313和系統(tǒng)311、329外部的電源321、326時(shí)，主系統(tǒng)和次級(jí)系統(tǒng)311、329被設(shè)置為分別對(duì)ESD312充電。優(yōu)選地，如上文圖4的實(shí)施例中所述地，功率發(fā)射器314被硬接線至電源321。次級(jí)系統(tǒng)329被設(shè)置為由操作人員插入電源321。優(yōu)選地，電源326是240VAC、60Hz的電信號(hào)，且電源321是120VAC、60Hz的電信號(hào)。可選地，電源可以是有效對(duì)ESD充電的任何電壓值，其中主系統(tǒng)的電源是比次級(jí)系統(tǒng)的電源的電壓更高的電壓。主系統(tǒng)311的第一電流具有位于被輸入至ESSD320的車載換能器318的輸出333處的第一頻率。被輸入ESSD 320的位于次級(jí)系統(tǒng)329的輸出331處的第二電流具有第二頻率。第一頻率具有比第二頻率更高的頻率值。一般，次級(jí)系統(tǒng)329的輸出331的頻率為60Hz。

優(yōu)選地，次級(jí)系統(tǒng)329的至少一部分置于車輛313外部，且次級(jí)系統(tǒng)329被設(shè)置為可釋放地與車輛313耦合，其中次級(jí)系統(tǒng)329的主要部分位于車輛313外部。主和次級(jí)系統(tǒng)311、329可各自用相同的電流量給電池312充電，但是相比用120VAC、60Hz的電源321，主系統(tǒng)311用由240VAC、60Hz電源326產(chǎn)生的電源(未示出)提供的功率，可在更短的時(shí)間量中對(duì)電池312充電。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，當(dāng)次級(jí)系統(tǒng)在對(duì)ESD充電時(shí)，ECS防止主系統(tǒng)也對(duì)ESD充電。當(dāng)次級(jí)系統(tǒng)329對(duì)電池312充電時(shí)，通過(guò)ESSD 320中的控制器/整流器框的控制器部分選擇性地開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)351，主系統(tǒng)311被設(shè)置為斷開(kāi)對(duì)電池312的充電。在一個(gè)實(shí)施例中，主系統(tǒng)311中的控制器/整流器框的控制器部分控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)351的操作來(lái)選擇所耦合的次級(jí)系統(tǒng)329或主系統(tǒng)311來(lái)對(duì)電池312充電。次級(jí)系統(tǒng)329被設(shè)置為，當(dāng)由次級(jí)系統(tǒng)329提供的電流的至少一部分通過(guò)置于車輛313上的主系統(tǒng)311的至少一部分被電傳送時(shí)，次級(jí)系統(tǒng)329提供50-60HZ電流給ESD312?？蛇x地，ECS可被設(shè)置為使次級(jí)系統(tǒng)可與主系統(tǒng)相組合而對(duì)電池充電。進(jìn)一步可選地，次級(jí)系統(tǒng)可以是不同于主系統(tǒng)但仍對(duì)電池充電有用的任何類型的ECS。當(dāng)次級(jí)系統(tǒng)對(duì)電池充電時(shí)，車輛的點(diǎn)火應(yīng)該位于OFF位置。車輛的電子元件一般將ECS可接收的最大充電電流傳輸至ECS。只要次級(jí)系統(tǒng)的一部分(諸如次級(jí)系統(tǒng)的把手)與車輛通信，車輛被防止啟動(dòng)被放在RUN點(diǎn)火開(kāi)關(guān)位置處。次級(jí)系統(tǒng)可包括導(dǎo)引管線信號(hào)，遵循SAEJ1772而提供車輛和壁上充電器之間的基本通信。導(dǎo)引管線確保車輛了解目前有多少電源可用于充電器。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)351沒(méi)有處在選擇次級(jí)系統(tǒng)329來(lái)對(duì)電池312充電的狀態(tài)時(shí)，次級(jí)系統(tǒng)329沒(méi)有在使用中。如果次級(jí)系統(tǒng)329沒(méi)有與電源321電通信，次級(jí)系統(tǒng)329也沒(méi)有在使用中。當(dāng)置于車輛外部的主系統(tǒng)311沒(méi)有電連接至電源326時(shí)，主系統(tǒng)311沒(méi)有在使用中。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)351沒(méi)有處在選擇主系統(tǒng)311來(lái)對(duì)電池312充電的狀態(tài)時(shí)，主系統(tǒng)311也沒(méi)有在使用中。當(dāng)置于車輛313外部的主系統(tǒng)311電連接至電源326且主系統(tǒng)311的車載換能器318沒(méi)有無(wú)線接收來(lái)自主系統(tǒng)311的車外換能器316的EM能量時(shí)，主系統(tǒng)311部分在使用中。
當(dāng)置于車輛313外部的主系統(tǒng)311電連接至電源326，且主系統(tǒng)311的車載換能器319無(wú)線地接收來(lái)自主系統(tǒng)311的車外換能器311的將要被整形為主系統(tǒng)311的ESSD328中的電流的EM能量時(shí)，主系統(tǒng)311在使用中。當(dāng)電池312需要電荷時(shí)，電流流過(guò)ESSD328。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)351處于選擇次級(jí)系統(tǒng)329來(lái)對(duì)電池312充電且當(dāng)次級(jí)系統(tǒng)329與電源321電通信時(shí)，次級(jí)系統(tǒng)329在使用中。包括包含集成充電器和逆變器的主系統(tǒng)和次級(jí)系統(tǒng)的ECS參看圖13，且ECS400包括主系統(tǒng)453和次級(jí)系統(tǒng)429。相比于圖12中所示的實(shí)施例，主系統(tǒng)543包括包含控制器/整流器框441的ESSD425、逆變器480、和集成充電器477。沒(méi)有使用如圖4的實(shí)施例中所示的穩(wěn)流電阻器。無(wú)線電壓計(jì)功能被集成到控制器/整流器的控制器部分中。逆變器480被置于控制器/整流器框441和集成充電器477中間。對(duì)比于沒(méi)有包括轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)48的功能的圖1-8的實(shí)施例的車輛充電器24，集成充電器477包括轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)功能。ESSD425的控制器包括與集成充電器477之間的數(shù)據(jù)總線通信465，從而ECS400可具有對(duì)ESD 412充電的增強(qiáng)的操作控制來(lái)。對(duì)比于之前所述的圖12的實(shí)施例中，當(dāng)
ESD 412被充電時(shí)，對(duì)于ECS 400中的電子設(shè)備的增強(qiáng)的操作控制允許ECS 400具有增加的系統(tǒng)功率效率。次級(jí)系統(tǒng)429類似于之如也描述過(guò)的圖12中所不的實(shí)施例中的次級(jí)系統(tǒng)329。次級(jí)ECS 529的電輸出467電饋入集成充電器477，且集成充電器477的電輸出469電饋入ESD 412。除非另有說(shuō)明，與圖4的實(shí)施例中的元件類似的圖13中所示的元件具有以400區(qū)別的附圖標(biāo)記。如類似地在圖12的實(shí)施例中所述地，輸入至主系統(tǒng)453的控制器/整流器441的第一電流的第一頻率具有高于攜載在次級(jí)系統(tǒng)429的輸出467上的第二電流的第二頻率的頻率值。如前文類似地在圖4的實(shí)施例中所述地，控制器/整流器441策略電壓、電流和功率。無(wú)線信號(hào)路徑462、464也如前所述地傳送數(shù)據(jù)，然而，圖4的實(shí)施例中的無(wú)線電壓計(jì)44的功能被結(jié)合到控制器/整流器441的控制器部分的功能中。包括包含集成充電器沒(méi)有逆變器功能的主系統(tǒng)和次級(jí)系統(tǒng)的ECS參看圖14，且ECS 500包括主系統(tǒng)551和次級(jí)系統(tǒng)529。次級(jí)系統(tǒng)529類似于如前所述的圖13的實(shí)施例中的次級(jí)系統(tǒng)429。主系統(tǒng)551的ESSD 523包括與之前所述的圖13的實(shí)施例中的集成充電器477類似的集成充電器577。集成充電器577位于控制器/整流器框541的直接下游并與之電通信。對(duì)比于圖12和13中的ECS實(shí)施例，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)功能被集成到ESSD 523中的集成充電器577中，且ESSD 523不包括逆變器電子設(shè)備。因此，由于集成充電器577中的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的集成以及消除了逆變器，ECS 500對(duì)ESD 512充電的系統(tǒng)功率效率被改進(jìn)。消除逆變器也減少了 ESC的車輛質(zhì)量，并因此，也減少了整個(gè)車輛的質(zhì)量。例如，逆變器設(shè)備重量可高達(dá)9. I千克(20磅)，由于消除了這一個(gè)組件，增加了整體的系統(tǒng)功率效率。減少的車輛質(zhì)量是理想的，從而相比逆變器仍置于ECS中的情況，車輛可在路上行進(jìn)更長(zhǎng)。因此，由于這個(gè)被減少的質(zhì)量，在給定ESD的電荷情況下，車輛可理想地行進(jìn)更長(zhǎng)。ECS的復(fù)雜性也被減少了，這也進(jìn)一步減少了構(gòu)建ECS的成本。以與圖13的實(shí)施例的ECS類似的方式，控制器/整流器541的控制器部分經(jīng)由通信數(shù)據(jù)總線565直接與集成充電器577電通信。除非另有說(shuō)明，與圖4的實(shí)施例中的元件類似的圖14中所示的元件具有以500區(qū)別的附圖標(biāo)記。次級(jí)ECS 529的電輸出567電饋入集成充電器577，且集成充電器577的電輸出569電饋入ESD 512。
如類似地在圖12的實(shí)施例中所述地，輸入至主系統(tǒng)553的控制器/整流器541的第一電流的第一頻率具有高于攜載在次級(jí)系統(tǒng)529的輸出567上的第二電流的第二頻率的頻率值。如前文類似地在圖4的實(shí)施例中所述地，控制器/整流器541測(cè)量電壓、電流和功率。無(wú)線信號(hào)路徑562、564如前所述地傳送數(shù)據(jù)。類似于圖13的實(shí)施例，圖4的實(shí)施例中的無(wú)線電壓計(jì)44的功能被集成到控制器/整流器541的控制器部分的功能中。包括包含轉(zhuǎn)換器的主系統(tǒng)和次級(jí)系統(tǒng)的ECS參看圖15，ECS 600也包括主系統(tǒng)601和次級(jí)系統(tǒng)629。主ECS601包括作為控制器/轉(zhuǎn)換器框690的一部分的轉(zhuǎn)換器。如前所述，除非另有說(shuō)明，與圖4的實(shí)施例的ECS 10類似的圖15中的元件具有以600區(qū)別的附圖標(biāo)記?？刂破?轉(zhuǎn)換器框690的轉(zhuǎn)換器部分直接位于轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)649下游并與之電通信。充電器651與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)649電通信。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)649與ESD 612直接電通信。相比于圖13和14的實(shí)施例中的主ECS，充電器651不包括轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)功能。相比于圖4的實(shí)施例，這里沒(méi)有無(wú)線電壓計(jì)電子設(shè)備或穩(wěn)流電阻器電子設(shè)備或逆變器電子設(shè)備。無(wú)線電壓計(jì)的功能被集成到控制器/轉(zhuǎn)換器框690的控制器部分。因此，使用ECS600，實(shí)現(xiàn)了更簡(jiǎn)化的方法，其可具有系統(tǒng)功率效率的改進(jìn)，而且ECS600在ESD
612的充電中施加更多控制。可選地，類似于圖14和15的實(shí)施例的ECS，當(dāng)充電器被包括作為主ECS的一部分時(shí),控制器/轉(zhuǎn)換器的控制器部分可與充電器通信。如類似地在圖12的實(shí)施例中所述地，輸入至主系統(tǒng)601的控制器/整流器690的第一電流的第一頻率具有高于攜載在來(lái)自次級(jí)系統(tǒng)629的輸出667上的第二電流的第二頻率的頻率值。如前文類似地在圖4的實(shí)施例中所述地，控制器/整流器690測(cè)量電壓、電流和功率。無(wú)線信號(hào)路徑662、664如前所述地傳送數(shù)據(jù)。類似于圖13-14的實(shí)施例，圖4的實(shí)施例中的無(wú)線電壓計(jì)44的功能被集成到控制器/整流器690的控制器部分的功能中。包括用于對(duì)多個(gè)車輛中的ESD同時(shí)充電的復(fù)接開(kāi)關(guān)的ECS參看圖16，示出了 ECS700，其用于有利地對(duì)置于多個(gè)車輛726a、726b中的多個(gè)電池712a、712b同時(shí)充電。ECS700包括高頻AC電源713、置于電源713和車載換能器No. 1716a和車載換能器No. 2716b之間并與之電通信的多路復(fù)用電源開(kāi)關(guān)711。在一個(gè)實(shí)施例中，高頻電源具有大于IOOkHz的頻率。ECS710a、710b類似于前文所述的圖1_8中所示的實(shí)施例中所描述的ECS10?？蛇x地，此處所述的任何類型的ECS可被置于這些多個(gè)車輛上。例如，復(fù)接開(kāi)關(guān)ECS可被構(gòu)建為對(duì)圖15中所示的ECS系統(tǒng)同時(shí)充電。進(jìn)一步可選地，圖16的ECS可被設(shè)置為給任何類型的ECS系統(tǒng)充電，諸如此處展示的那些。例如，一個(gè)車輛可具有圖4的ECS且另一個(gè)車輛可具有圖13的ECS，且還有另一個(gè)車輛可具有圖14的ECS，其中所有的ESD可被同時(shí)充電。類似于圖1-11實(shí)施例中所述的ECS，車輛726a、726b具有對(duì)準(zhǔn)裝置722a、722b和包括車載換能器718a、718b的ESSD720a、720b。對(duì)準(zhǔn)裝置722a、722b分別與車輛726a、726b的輪胎738ba、738bb接合。多路復(fù)用電源開(kāi)關(guān)711是單個(gè)開(kāi)關(guān)，被設(shè)置為將來(lái)自AC電源713的電源多路復(fù)用給車外換能器716a、716b。當(dāng)ECS700操作對(duì)ESD充電712a、712b時(shí)，來(lái)自電源713的電源可進(jìn)一步在車輛713a、713b之間切換，其中在車輛713a、713b處由ECS700檢測(cè)到在換能器716a和718a，716b和718b之間發(fā)生EM能量傳送/接收。可選地，對(duì)準(zhǔn)裝置還可以是輪保持(intention)結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)的周界的一部分具有被固定至地面的凸出的邊緣。輪保持結(jié)構(gòu)使得車輛的輪胎配接入這個(gè)結(jié)構(gòu)的保持部分，從而當(dāng)被置于該結(jié)構(gòu)中時(shí)，車載換能器的至少一部分覆蓋車外換能器的至少一部分?？蛇x地，對(duì)準(zhǔn)裝置可進(jìn)一步包其他對(duì)準(zhǔn)部件，與輪止動(dòng)器一起或結(jié)合輪止動(dòng)器來(lái)增加車外和車載換能器對(duì)準(zhǔn)在換能器之間對(duì)準(zhǔn)以用于有效EM能量轉(zhuǎn)移的可靠性。進(jìn)一步可選地，對(duì)準(zhǔn)手段可以是操作人員定位車輛，使得車載換能器和車外換能器相對(duì)彼此定位，從而可在不使用輪止動(dòng)器的情況下對(duì)電池充電。可選地，ECS可不包括對(duì)準(zhǔn)裝置且仍落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
仍可選地，在此處描述的任意實(shí)施例中可包括或不包括60Hz、120VAC的可插入次級(jí)ECS，仍落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。取決于可用的電應(yīng)用而使用次級(jí)系統(tǒng)。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，ECS可包括與EM能量轉(zhuǎn)移相結(jié)合的換能器之間的ECS數(shù)據(jù)傳送。置于ECS中的換能器之間的ECS和/或車輛數(shù)據(jù)的傳送可有利地減少ECS的零部件復(fù)雜性，因?yàn)榭刹恍枰β拾l(fā)射器和控制器/整流器的控制器部分之間的無(wú)線鏈路。附加地，還可不需要無(wú)線電壓計(jì)組件。來(lái)自車輛數(shù)據(jù)總線的車輛數(shù)據(jù)也可被設(shè)置為在第一和第二換能器之間無(wú)線傳送。在進(jìn)一步可選環(huán)境中，ECS可被設(shè)置為將ECS狀態(tài)或故障信息作為文本消息發(fā)送出去給操作人員的手機(jī)。這為操作人員使用ECS提供了另一個(gè)便利性，來(lái)確保當(dāng)操作人員再次使用該車輛時(shí)，電池是被充滿的。在又一個(gè)可選實(shí)施例中，ECS的系統(tǒng)功率效率可具有0%_100%之間的任何百分比。在又一個(gè)可選實(shí)施例中，輪止動(dòng)器可與傳感器電線連接，傳感器與ECS電通信用于ECS的增強(qiáng)的操作。車輛的輪胎與輪止動(dòng)器發(fā)生接觸可以是ECS的進(jìn)一步要求來(lái)操作地對(duì)電池充電。在其他電應(yīng)用實(shí)施例中，換能器的正確對(duì)準(zhǔn)以產(chǎn)生ECS的特定系統(tǒng)功率效率可自動(dòng)地關(guān)閉車輛的馬達(dá)和/或引擎。這樣的信息可在車輛數(shù)據(jù)總線上從ECS傳送到車輛。在又一個(gè)可選實(shí)施例中，可在地面上放置板，其向用戶示出在ECS的初始化設(shè)置過(guò)程中對(duì)于感興趣的給定車輛的最優(yōu)ECS性能，在何處理想地定位車外換能器以及輪止動(dòng)器。在又一個(gè)可選實(shí)施例中，充電器可不與ECS集成，而是被包括成為車輛電子元件的部分。因此，包括控制器的可靠地且穩(wěn)健的車輛ECS已經(jīng)被展示，其使用被合適地定位的輪止動(dòng)器有利地允許各自換能器相對(duì)彼此一致對(duì)準(zhǔn)，從而可對(duì)于置于車輛上的電池充電。輪止動(dòng)器幫助車輛的操作人員來(lái)定位性地移動(dòng)車輛，以獲得換能器的一致對(duì)準(zhǔn)，從而在相應(yīng)換能器之間有效地傳送/接收EM能量。具有包括DC電源、RF放大器、無(wú)線通信控制件、以及用戶接口的單個(gè)、集成的功率發(fā)送器提供了特征內(nèi)容的上集成(up-integration)。功率發(fā)射器的用戶界面確保ECS對(duì)于操作人員而言更易于操作，且具有更少的單獨(dú)電子組件部分，這可進(jìn)一步減少制造ECS的成本。這些特征可允許ECS在沒(méi)有插入或充電插線的干擾的情況下對(duì)電池充電或再充電，從而ECS對(duì)于ECS的操作人員而言方便且簡(jiǎn)單。理想地不插入高功率ECS的電源插線還可幫助操作人員的衣服和手遠(yuǎn)離累積在車輛外部表面上的灰塵和碎片。進(jìn)一步，對(duì)于操作人員而言沒(méi)有松的充電插線來(lái)跨過(guò)或卷起以進(jìn)一步收納。重申，這對(duì)于ECS的操作人員提供了進(jìn)一步的便利性。操作人員只需要駕駛車輛，在輪止動(dòng)器的幫助下行駛到對(duì)準(zhǔn)位置，且以一般、常規(guī)方式離開(kāi)車輛，讓ECS對(duì)車輛的電池充電。ECS的這些便利性特征還可進(jìn)一步幫助照顧具有身體上障礙的駕駛員。換能器之間的無(wú)線EM傳送/接收進(jìn)一步允許在沒(méi)有操作人員物理接觸的情況下對(duì)電池的充電，這允許對(duì)于操作人員的更方便的充電體驗(yàn)。EM能量轉(zhuǎn)移還有利地允許換能器之間的較大的位置上的不對(duì)準(zhǔn)，這轉(zhuǎn)換為對(duì)還具有被傳統(tǒng)地充電的電池的車輛的較大的泊車未對(duì)準(zhǔn)。高功率ECS在大于60Hz的頻率下操作。相比低頻、低壓的60Hz系統(tǒng)，這允許換能器之間的較大的未對(duì)準(zhǔn)，還允許增加系統(tǒng)功率效率。在較高頻率下的操作允許高功率ECS具有物理上尺寸更小的用于制造ECS的電子組件，這在使用低頻ECS系統(tǒng)時(shí)不可實(shí)現(xiàn)。當(dāng)換能器被合適地對(duì)準(zhǔn)且功率發(fā)送器上的ON/OFF開(kāi)關(guān)已經(jīng)由操作人員激活時(shí)，ECS是操作的。ECS可包括主和次級(jí)ECS，其允許ECS在各種操作條件下的操作，從而對(duì)對(duì)電池充電的操作人員提供了附加靈活性和便利性。這個(gè)類型的主/次級(jí)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)可允許電動(dòng)車駕駛員在遠(yuǎn)離固定充電電源時(shí)具有對(duì)車輛充電的能力。在使用接收和所反射的功率測(cè)量的方式下通過(guò)ECS傳送能量，確保ECS的75%或更高的系統(tǒng)功率效率，這對(duì)于操作人員而言可降低ECS 的操作成本。充電器功能可被包括作為ECS的一部分，在電池如何有效且有效率地接收電荷方面給予ECS更加多的控制。如前所述，取決于使用的電應(yīng)用，可采用各種ECS設(shè)置。一個(gè)設(shè)置使用逆變器，另一個(gè)設(shè)置使用集成充電器，且第三個(gè)設(shè)置使用轉(zhuǎn)換器。ECS可消除逆變器，從而對(duì)ECS實(shí)現(xiàn)較低的部件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)ECS的更高的系統(tǒng)效率，且ECS具有整體的較低重量、或質(zhì)量。還可使用多路復(fù)用電源開(kāi)關(guān)充電多個(gè)車輛的方式形成該ECS，這對(duì)于停車庫(kù)和停車庫(kù)等經(jīng)常有很多車輛的地方是有用的。該多路復(fù)用電源開(kāi)關(guān)的解決方案可幫助改進(jìn)電動(dòng)車充電的整體基礎(chǔ)設(shè)施。盡管就本發(fā)明的較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但其不意在作出限制，而是意在下面權(quán)利要求書中闡釋的范圍。下述文獻(xiàn)意在提供此處描述的本發(fā)明、以及制造和使用其的方式的更完整的公開(kāi)。相應(yīng)地，下述列表的文獻(xiàn)中的每一個(gè)通過(guò)參考被結(jié)合到此處的說(shuō)明書中授權(quán)給J. Joannopoulos 等人的、名為 “Wireless Non-Radiative EnergyTransfer (無(wú)線非輻射能量轉(zhuǎn)移)”的美國(guó)專利No. 7，741，734。授權(quán)給Karalis等人的、名為“Wireless Energy Transfer (無(wú)線能量轉(zhuǎn)移)”的美國(guó)專利 No. 7，825，543。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer-Australia (無(wú)線非福射能量轉(zhuǎn)移-澳大利亞)”的非美國(guó)公開(kāi)No. 2006/269374。名為“Temperature Compensation in a Wireless Transfer System (無(wú)線轉(zhuǎn)移系統(tǒng)中的溫度補(bǔ)償)”的美國(guó)公開(kāi)No. 2010/0181845。名為“WirelessEnergy Transfer for a Refrigerator Application (冰箱應(yīng)用的無(wú)線能量轉(zhuǎn)移)”的美國(guó)公開(kāi)No. 2010/0181843。名為“Wireless Energy Transfer Over Distances to a Moving Device (到移動(dòng)設(shè)備的長(zhǎng)距離無(wú)線能量轉(zhuǎn)移)”的美國(guó)公開(kāi)No. 2010/0187911。名為“WirelessEnergy Transfer With Frequency Hopping (使用跳頻的無(wú)線能量轉(zhuǎn)移)”的美國(guó)公開(kāi)No. 2010/0171368。名為“WirelessEnergy Transfer Using Magnetic Material to Fieldand Reduce Loss (使用磁材料來(lái)場(chǎng)并減少損失的無(wú)線能量轉(zhuǎn)移)”的美國(guó)公開(kāi)No.2010/0164298。名為“WirelessEnergy Transfer Using Conducting Surfaces to Shape Fieldand Reduce Loss (使用傳導(dǎo)表面來(lái)整形場(chǎng)并減少損失的無(wú)線能量轉(zhuǎn)移)”的美國(guó)公開(kāi)No.2010/0164297。名為“WirelessEnergy Transfer Using Variable Size Resonators And SystemMonitoring” 的美國(guó)公開(kāi) 2010/0164296。名為“EfficientNear-Field Wireless Energy Transfer Using AdiabaticSystem Variations” 的美國(guó)公開(kāi) 2010/0148589。名為“Wireless Energy Transfer Systems” 的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0141042。名為“WirelessEnergy Transfer Across A Distance To A Moving Device，，的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0133920。
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名為“Wireless Energy Transfer Across Variable Distances With High-QCapacitively-Loaded Conducting-Wire Loops” 的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0133919。名為“WirelessEnergy Transfer Over Variable Distances BetweenResonators of Substantially Similar Resonant Frequencies，， 的美國(guó)公開(kāi)No. 2010/0133918。名為“Wireless Energy Transfer With High-Q To More Than One Device，，的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0127575。名為“WirelessEnergy Transfer With High-Q at High Efficiency”的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0127574。名為“WirelessEnergy Transfer Over A Distance At High Efficiency，，的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0127573。名為“Wireless Energy Transfer With High-Q Sub-Wavelength Resonators”的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0123355。名為“Wireless Energy Transfer With High-Q Devices At VariableDistances” 的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0123354。名為“Wireless Energy Transfer With High-Q From More Than One Source”的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0123353。名為“Applications Of Wireless Energy Transfer Using Coupled Antennas”的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0117456。名為“Wireless Energy Transfer Using Coupled Resonators，，的美國(guó)公開(kāi)No.2010/0117455。名為“Wireless Energy Transfer Systems” 的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0109445。名為“WirelessEnergy Transfer Across Variable Distances，，的美國(guó)公開(kāi)No.2010/0102641。名為“Wireless Energy Transfer To A Moving Device Between High-QResonators” 的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0102640。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer” 的美國(guó)公開(kāi)No.2010/0102639。
名為“Wireless Energy Transfer With High-Q Similar Resonate FrequencyResonators” 的美國(guó)公開(kāi) No. 2010/0096934。名為“Wireless Energy Transfer，Including Interference Enhancement，，的美國(guó)公開(kāi) No. 2009/0284083。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer” 的美國(guó)公開(kāi)No.2009/0267710。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer” 的美國(guó)公開(kāi)No.2009/0267709。名為“Wireless Energy Transfer” 的美國(guó)公開(kāi) No. 2009/0224856。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer” 的美國(guó)公開(kāi)No.2009/0195333。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer” 的美國(guó)公開(kāi)No.2009/0195332。名為“Wireless Energy Transfer，，的美國(guó)公開(kāi) No. 2008/0278264。名為“Wireless Energy Transfer-Australia (澳大利亞)，，的 2007349874。名為“WirelessNon-Radiative Energy Transfer-Australia (澳大利亞)，，的2010200044。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer-Canada” 的 W02007/008646。名為“Wireless Energy Transfer-Canada” 的 W02008/118178。名為“WirelessNon-Radiative Energy Transfer-China (中國(guó))，，的 101258658。名為“Wireless Energy Transfer-China (中國(guó))，，的 101682216A。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer-Europe (歐洲)，，的EP1902505(A2)。名為“Wireless Energy Transfer-Europe” 的 EP2130287 (Al)。名為“Wireless Energy Transfer-Hong Kong，，的 10105503. 7。名為“Wireless Non-Radiative Energy Tranfer-Hong Kong” 的 HK1120933。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer-India (印度)，，的W02007/008646。名為“Wireless Energy Transfer-India (印度)，，的 W02008/118178。名為“WirelessNon-Radiative Energy Transfer-Japan(日本)”的2008-521453。名為“Wireless Energy Transfer-Japan，，的 2010-500897。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer-South Korea (韓國(guó))，，的1020080031398(20080408)。名為 “Wireless Energy Transfer-South Korea (韓國(guó))”的1020100015954(20100212)。名為“Wireless Non-Radiative Energy Transfer，，的 W02007/008646。名為“Wireless Energy Transfer” 的 W02008/118178。名為 “Wireless Energy Transfer，including Interference Enhancement，，的W02008/140506o名為“Wireless Energy Transfer Systems，，的 W02008/036980。名為“EfficientNear-Field Wireless Energy Transfer Using AdiabaticSystem Variations” 的 TO/2010/039967。盡管就本發(fā)明的較佳實(shí) 施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但其不意在作出限制，而是意在下面權(quán)利要求書中闡釋的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的本發(fā)明容許有較寬的利用和應(yīng)用。除了此處描述的那些，本發(fā)明的很多實(shí)施例和修改，還有很多變形、改變和等效設(shè)置，可從本發(fā)明中和描述明顯看出或合理推出，而不背離本發(fā)明的本質(zhì)或范圍。相應(yīng)地，盡管此處聯(lián)系優(yōu)選實(shí)施例而詳細(xì)描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解本公開(kāi)僅是本發(fā)明的示意性和示例性的，且僅是為了提供本發(fā)明的完整和能用的公開(kāi)的目的而做出的。上述公開(kāi)并不意在或構(gòu)建為限制本發(fā)明或排除任何其他這樣的實(shí)施例、修改、變形、改變或等效設(shè)置，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求及其等效物所限制。
權(quán)利要求
1.對(duì)車輛的儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)充電的充電系統(tǒng)(ECS)，包括 被設(shè)置為提供能量的功率發(fā)射器； 能量耦合裝置，具有車外換能器和車載換能器，所述車外換能器被置于所述車輛外部且與所述功率發(fā)射器電通信，且所述車載換能器被置于所述車輛上且所述車載換能器被設(shè)置為接收從所述車外換能器無(wú)線傳送的所述能量的至少一部分； 電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)，與所述車載換能器電通信，來(lái)電整形所述接收到的能量的一部分，并電傳送所述經(jīng)電整形的能量來(lái)對(duì)所述ESD充電，且所述ESSD包括控制器；和 對(duì)準(zhǔn)裝置，被設(shè)置為與所述車輛的一部分通信，從而所述車輛被相對(duì)所述能量耦合裝置的所述車外換能器而定位，使得所述車載換能器接收到從所述車外換能器無(wú)線傳送過(guò)來(lái)的所述能量。
2.如權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，當(dāng)所述車輛的一部分與所述對(duì)準(zhǔn)裝置通信時(shí)，所述車載換能器的至少一部分覆蓋所述車外換能器的至少一部分。
3.如權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)裝置包括至少一個(gè)輪止動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述ESSD還包括 位于所述車載換能器下游并與之電通信的整流器， 位于所述整流器下游并與之電通信的逆變器，和 位于所述逆變器下游并與之電通信的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，且所述ESD位于所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)下游并與之電通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述ESSD還包括 位于所述車載換能器下游并與之電通信的整流器， 位于所述整流器下游并與之電通信的充電器， 其中所述控制器與所述充電器在通信數(shù)據(jù)總線上通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ECS，其特征在于，所述ESSD還包括 置于所述整流器和所述充電器之間且分別與兩者電通信的逆變器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述ESSD還包括 位于所述車載換能器下游并與之電通信的轉(zhuǎn)換器， 位于所述轉(zhuǎn)換器下游并與之電通信的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，且所述ESD位于所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)下游并與之電通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述控制器與所述ESSD中的至少一個(gè)電氣設(shè)備通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ECS，其特征在于，所述控制器具有與所述ECS中的多個(gè)電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述車載換能器通過(guò)電磁(EM)傳輸，接收從所述車外換能器無(wú)線傳送來(lái)的所述能量。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述ECS包括主系統(tǒng)和不同于所述主系統(tǒng)的次級(jí)系統(tǒng)，且所述主系統(tǒng)包括 所述功率發(fā)射器， 所述能量耦合裝置， 所述ESSDJP所述對(duì)準(zhǔn)裝置，且所述次級(jí)系統(tǒng)具有與所述ESSD的電通信。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，當(dāng)所述次級(jí)系統(tǒng)在對(duì)所述ESD充電時(shí)，所述ECS防止所述主系統(tǒng)對(duì)所述ESD充電。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的ECS，其特征在于，所述主系統(tǒng)通過(guò)第一電源電供能，且所述次級(jí)電源系統(tǒng)通過(guò)第二電源電供能，且所述第一電源的電壓大于所述第二電源的電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，當(dāng)所述經(jīng)電整形的能量電傳送通過(guò)所述ESSD的至少一部分時(shí)，所述經(jīng)電整形的能量具有第一頻率，且所述經(jīng)電整形的能量在所述ESSD的輸出處具有第二頻率，該經(jīng)電整形的能量在所述ESD的輸入處被接收，且所述第一頻率大于所述第二頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的ECS，其特征在于，所述第一頻率處于20kHz到200kHz范圍內(nèi)，且所述第二頻率小于20kHz。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述功率發(fā)射器包括與所述車外換能器電通信的輸出，且所述輸出攜載具有大于60Hz的頻率的電信號(hào)，且具有大于900瓦的功率輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述功率發(fā)射器包括 封圍多個(gè)電氣元件的外殼，包括所述多個(gè)電氣元件中的至少第一部分、第二部分、和第三部分電氣元件， 從所述第二部分延伸并與所述車外換能器電通信的電輸出， 由所述第一部分電氣元件形成的DC電源， 由所述第三部分電氣元件形成的放大器，所述放大器還與所述DC電源電通信，和 由所述第三部分電氣元件形成的用戶接口，所述用戶接口向所述ECS的操作人員提供所述ECS的操作情況信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的ECS，其特征在于，所述用戶接口具有由所述操作人員的眼睛看到的至少一個(gè)視覺(jué)元素。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的ECS，其特征在于，所述用戶接口包括至少一個(gè)設(shè)備，容許所述ECS的操作人員命令所述ECS執(zhí)行至少一個(gè)操作。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的ECS，其特征在于，所述用戶接口包括以下的至少一個(gè) (i)至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)， (ii)LCD顯示器， (iii)LED顯示器，和 (iv)至少一個(gè)按鈕。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的ECS，其特征在于，所述多個(gè)電氣元件包括第四部分電氣元件，且所述功率發(fā)射器還包括 由所述第四部分電氣元件形成的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸部分，且所述數(shù)據(jù)傳輸部分與設(shè)置在所述ESSD中的所述控制器無(wú)線地電通信。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，復(fù)接開(kāi)關(guān)與作為第一ECS的所述ECS和至少一個(gè)其他ECS電通信，所述復(fù)接開(kāi)關(guān)被設(shè)置為對(duì)所述第一ECS和所述至少一個(gè)其他ECS同時(shí)充電。
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECS，其特征在于，所述ECS具有等于或大于75%的系統(tǒng)功率效率。
24.操作充電系統(tǒng)(ECS)來(lái)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)充電的方法，所述方法包括 提供ECS，所述ECS包括功率發(fā)射器、能量耦合裝置、其中包括控制器的至少一個(gè)電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)，且所述能量耦合裝置包括第一換能器和第二換能器，且所述第一換能器與所述功率發(fā)射器電通信； 給所述ECS的所述功率發(fā)射器供電能從而 所述第一換能器包括能量； 使得所述能量耦合裝置的所述第二換能器相對(duì)于所述第一換能器對(duì)準(zhǔn)，從而所述第二換能器被設(shè)置為接收從所述第一換能器無(wú)線傳送的所述能量； 通過(guò)所述第二換能器接收從所述第一換能器無(wú)線傳送來(lái)的所述能量的至少一部分； 通過(guò)所述ESSD電整形所接收到的能量的所述部分，來(lái)產(chǎn)生被設(shè)置為對(duì)所述ESD充電的電流；且 通過(guò)ESSD電傳送所述充電電流到所述ESD以對(duì)所述ESD充電。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述ECS的至少一部分被置于車輛上，且包括所述第二換能器和所述ESSD，且所述ECS還包括對(duì)準(zhǔn)裝置，且所述對(duì)準(zhǔn)裝置包括輪止動(dòng)器，且將所述第一換能器和所述第二換能器對(duì)準(zhǔn)的步驟還包括， 定位所述至少一個(gè)輪止動(dòng)器，以使所述車輛被設(shè)置為接觸式地與所述至少一個(gè)輪止動(dòng)器連接；且 定位所述車輛，以使當(dāng)所述車輛的至少一個(gè)輪胎接觸到被定位的輪止動(dòng)器時(shí)，所述車載換能器的至少一部分覆蓋了所述車外換能器的至少一部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述ECS包括主系統(tǒng)和不同于所述主系統(tǒng)的次級(jí)系統(tǒng)，其中所述次級(jí)系統(tǒng)是60Hz、120VAC的系統(tǒng)，且所述主系統(tǒng)包括 (i)所述功率發(fā)射器， ( )所述能量耦合裝置， (iii)所述ESSDJP (iv)所述對(duì)準(zhǔn)裝置。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，還包括 通過(guò)所述主ESD來(lái)選擇性地控制所述ESD的充電，從而當(dāng)所述次級(jí)系統(tǒng)在對(duì)所述ESD充電時(shí)，所述主系統(tǒng)被防止對(duì)所述ESD充電。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，電傳送所述充電電流來(lái)對(duì)所述ESD充電的步驟還包括 可釋放地將所述次級(jí)系統(tǒng)的至少一部分耦合至所述車輛來(lái)對(duì)所述ESD充電， 其中所述次級(jí)系統(tǒng)的至少一部分被置于所述車輛外部。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，電整形所述ESSD的步驟還包括 通過(guò)所述電路整流由所述第二換能器接收到的能量來(lái)產(chǎn)生電流，且 在所述整流步驟之后通過(guò)所述電路來(lái)逆變所述電流。
30.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，提供ECS的步驟還包括具有逆變器和充電器電設(shè)備的ESSD位于所述逆變器直接下游并與之電通信。
31.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，將所述能量耦合裝置的所述第二換能器相對(duì)于所述第一換能器對(duì)準(zhǔn)的步驟還包括如下子步驟用車輛來(lái)移動(dòng)地向著輪止動(dòng)器接近， 由所述車輛的駕駛員檢測(cè)所述車輛的左側(cè)和右側(cè)輪胎間距并作出進(jìn)一步的輪胎調(diào)整， 用具有所述輪胎位移的車輛繼續(xù)接近所述輪止動(dòng)器，且 當(dāng)所述駕駛員感覺(jué)到所述車輛的至少一個(gè)輪胎已經(jīng)接合了所述輪擋塊時(shí)，停止所述車輛的移動(dòng)。
32.在車輛充電系統(tǒng)(ECS)中對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)充電的方法，包括 提供ECS，其包括功率發(fā)射器、能量耦合裝置、包括控制器的至少一個(gè)電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)，且所述能量耦合裝置包括車外換能器和車載換能器，所述車外換能器與所述功率發(fā)射器電通信且所述車載換能器被置于車上，且所述ESSD與所述車載換能器電通信； 通過(guò)所述ECS周期性地激活所述功率發(fā)射器中的放大器來(lái)確定所述車輛是否與所述車外換能器之間具有足夠使得所述車載換能器接收從所述車外換能器無(wú)線地傳送來(lái)的能量的距離范圍； 從所述功率發(fā)射器電傳送數(shù)據(jù)消息給所述ESSD，所述ESSD進(jìn)一步將數(shù)據(jù)消息電傳送至所處車輛中的電子設(shè)備來(lái)向所述車輛中的電子設(shè)備指示通過(guò)所述ECS向ESD充電是可行的； 通過(guò)所述車輛電子設(shè)備向所述ECS確認(rèn)所述數(shù)據(jù)消息； 通過(guò)所述車輛電子設(shè)備，確定對(duì)所述ESD充電的ECS充電條件被滿足； 將來(lái)自所述車輛的充電請(qǐng)求傳送至所述功率發(fā)送器； 由所述車輛向所述ECS確認(rèn)所述充電請(qǐng)求； 由所述車輛將所要求的充電電壓消息傳送至所述ECS ； 由所述ECS確認(rèn)所述所要求的充電電壓消息，從而所述ECS調(diào)節(jié)所述ECS的電壓來(lái)對(duì)所述ESD充電； 通過(guò)所述ECS來(lái)通電所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)； 將來(lái)自所述車輛電子設(shè)備的準(zhǔn)備充電的數(shù)據(jù)消息傳送至所述ECS; 由所述ECS向所述車輛電子設(shè)備確認(rèn)準(zhǔn)備充電的消息； 由所述ECS來(lái)對(duì)所述ESD充電。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述ECS充電條件包括 (i)所述車輛沒(méi)有由插入式充電器系統(tǒng)充電， ( )所述ESD需要充電， (iii)車輛的動(dòng)力傳送器處于泊車位置， (iv)所述車輛的點(diǎn)火鍵處于OFF位置，且 (v)所述車輛的電源的至少一部分被斷電。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述ESD處于充滿電的狀態(tài)時(shí)，且所述方 法還包括 將充電完成數(shù)據(jù)消息從所述車輛電子設(shè)備電傳送至所述ECS ； 由所述ECS確認(rèn)所述充電完成數(shù)據(jù)消息； 由所述ECS斷開(kāi)所述ECS的功率發(fā)射器的所述放大器和所述ECS的所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；且 由所述ECS將電源關(guān)閉數(shù)據(jù)消息電傳送至所述車輛電子設(shè)備。
35.通過(guò)充電系統(tǒng)(ECS)傳送能量來(lái)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)充電的方法，所述方法包括提供所述ECS，所述ECS包括功率發(fā)射器、能量耦合裝置、至少一個(gè)電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)，且所述能量耦合裝置包括第一換能器和第二換能器，所述第一換能器與所述功率發(fā)射器電通信，且所述第二換能器位于遠(yuǎn)離所述第一換能器處； 將脈沖信號(hào)從所述第一換能器傳送至所述第二換能器； 由所述ECS確定應(yīng)變于所述脈沖信號(hào)的所述ECS的所反射的功率測(cè)量； 通過(guò)所述ECS確定應(yīng)變于所述脈沖信號(hào)的所接收到的功率測(cè)量；以及當(dāng)所述所反射的功率測(cè)量小于預(yù)確定的第一閾值且所述所接收到的功率測(cè)量大于預(yù)確定的第二閾值時(shí)，傳遞所述能量來(lái)對(duì)所述ESD充電，所述預(yù)確定的第二閾值大于所述預(yù)確定的第一閾值。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，傳遞所述能量的步驟還包括 當(dāng)所述傳遞所述能量的步驟開(kāi)始時(shí)啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器，且 在所述第一換能器且在所述第二換能器處分別監(jiān)測(cè)溫度。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，還包括 在啟動(dòng)所述內(nèi)部定時(shí)器的步驟之后，持續(xù)地確定所反射的功率測(cè)量和所接收到的功率測(cè)量。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，當(dāng)ECS功率效率小于預(yù)確定量的功率效率且所述定時(shí)器小于閾值、且所述溫度值小于預(yù)確定量時(shí)，所述方法還包括如下子步驟 監(jiān)測(cè)所述ESD的充電狀態(tài)。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于， 所述ECS功率效率的預(yù)確定量為小于75%， 所述內(nèi)部定時(shí)器小于八(8)小時(shí)，且 所述溫度值小于90攝氏度。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)所述ESD的充電狀態(tài)的步驟還包括 確定所述ESD的能量狀態(tài)， 確定所述ECS的輸出功率， 確定所述ECS的操作狀態(tài)， 將所述能量狀態(tài)和所述輸出功率以及所述狀態(tài)傳輸給所述ECS的控制器， 通過(guò)所述控制器分析所述能量狀態(tài)、所述輸出功率以及所述狀態(tài)，從而所述控制器操作地執(zhí)行如下子步驟中的至少一個(gè) (i)由所述控制器維持所述ECS的現(xiàn)有操作狀態(tài)， ( )由所述控制器將所述ECS的所述現(xiàn)有操作狀態(tài)修改至不同的狀態(tài)，和 (iii)由所述控制器停止通過(guò)所述ECS的能量傳遞。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)所述ESD的充電狀態(tài)的步驟還包括 通過(guò)所述ECS將數(shù)據(jù)傳輸至所述第一換能器來(lái)通過(guò)所述ECS設(shè)置所述第一換能器的斷電， 通過(guò)所述ECS來(lái)斷電所述第一換能器的至少所述電氣元件，且 通過(guò)所述ECS將所述ECS的充電狀態(tài)指示傳輸至操作人員。
42.對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)充電的充電系統(tǒng)(ECS)，包括 功率發(fā)射器；能量耦合裝置，包括第一和第二換能器，所述第一換能器與包含能量的所述功率發(fā)射器電通信，且所述第二換能器被設(shè)置為接收從所述第一換能器無(wú)線傳送來(lái)的所述能量的至少一部分；且 其中ECS根據(jù)包括如下方法步驟操作 將脈沖信號(hào)從所述第一換能器傳送至所述第二換能器； 通過(guò)所述ECS確定應(yīng)變于所述脈沖信號(hào)的所述ECS的所反射的功率測(cè)量； 通過(guò)所述ECS確定應(yīng)變于所述脈沖信號(hào)的所述ECS的所接收到的功率測(cè)量； 當(dāng)所述所反射的功率測(cè)量小于預(yù)確定的第一閾值且所述接收到的功率測(cè)量大于預(yù)確定的第二閾值時(shí)，由所述ECS傳遞所述能量來(lái)對(duì)所述ESD充電，所述預(yù)確定的第二閾值大于所述預(yù)確定的第一閾值。
43.對(duì)設(shè)置在至少一個(gè)車輛中的至少一個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)充電的充電系統(tǒng)(ECS)，包括 至少一個(gè)電源； 與所述至少一個(gè)電源電通信的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)； 至少一個(gè)能量耦合裝置，包括至少車外換能器和車載換能器，所述車外換能器置于所述車輛外部且與所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)電通信，且所述車載換能器附連于所述至少一個(gè)車輛，所述車載換能器被設(shè)置為接收從所述至少一個(gè)車輛的所述車外換能器無(wú)線傳送來(lái)的所述能量的至少一部分；和 與所述第二換能器電通信的置于所述至少一個(gè)車輛上的至少一個(gè)電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)，用于對(duì)所接收到的能量的至少一部分電整形，并電傳送經(jīng)電整形的能量來(lái)對(duì)所述至少一個(gè)車輛的所述ESD充電。
44.如權(quán)利要求43所述的ECS，其特征在于，所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)是單個(gè)開(kāi)關(guān)，被設(shè)置為從所述至少一個(gè)電源多路復(fù)用電源到所述至少一個(gè)能量耦合裝置，所述單個(gè)開(kāi)關(guān)被置于所述至少一個(gè)電源和所述至少一個(gè)能量耦合裝置中間并分別與兩者電通信。
45.如權(quán)利要求43所述的ECS，其特征在于，還包括 至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)裝置，其與所述車輛通信來(lái)確保所述至少一個(gè)車輛相對(duì)于所述裝置的所述車外換能器而被定位，從而所述車載換能器接收從所述車外換能器無(wú)線傳送來(lái)的所述能量。
全文摘要
對(duì)電池充電的充電系統(tǒng)(ECS)包括功率發(fā)射器、能量耦合裝置、包括控制器的至少一個(gè)電信號(hào)整形設(shè)備(ESSD)、和對(duì)準(zhǔn)裝置。能量耦合裝置包括置于車輛外的第一換能器和附于車輛上的第二換能器。對(duì)準(zhǔn)裝置與車輛通信以確?？芍貜?fù)的車輛定位，從而第二換能器相對(duì)第一換能器被放置為使得第二換能器接收到從第一換能器無(wú)線傳送來(lái)的由功率發(fā)射器產(chǎn)生的能量。由第二換能器接收到的能量被ESSD電整形，并被進(jìn)一步電傳送通過(guò)由控制器所控制的ESSD來(lái)對(duì)ESD充電。還展示了操作該ECS并通過(guò)該ECS電傳送能量來(lái)對(duì)ESD充電的方法。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102882245SQ20121023823
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者R·J·博耶, B·D·巴夏, J·V·福佐 申請(qǐng)人:德?tīng)柛＜夹g(shù)有限公司