本公開總體上涉及車輛的電力總線，以及更具體地涉及通過電容耦合向后門的無線電力傳輸。

背景技術(shù)：

后車門通過鉸鏈連接連接至車輛(比如皮卡車、運(yùn)動(dòng)型多用途車輛、掀背式轎車等)。逐漸地，后門容納需要電力的電子裝置。目前，線束將后門中的電子裝置連接至車輛的電源和數(shù)據(jù)總線。為了移除后門，線束在后門從車輛移除之前首先要從后門分離。然后，線束在后門修復(fù)之后重新連接。連接和分離線束是耗費(fèi)時(shí)間的并且在裝載或卸載車輛期間增加移除后門的復(fù)雜性。此外，這種過程隨著時(shí)間消逝會(huì)損壞線束。同樣，由于后門是移動(dòng)部分，所以需要適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)以確保線束中的金屬絲不會(huì)在車輛邊緣處被損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所附權(quán)利要求限定本申請(qǐng)。本公開總結(jié)實(shí)施例的各個(gè)方面并且不應(yīng)該用于限制權(quán)利要求。如通過查閱下面的附圖和詳細(xì)描述將對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，根據(jù)在此描述的技術(shù)預(yù)期其他實(shí)施方式，并且這些實(shí)施方式旨在被包含在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。

公開提供用于通過電容耦合器無線地傳輸電力的系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。示例公開的車輛包括在車輛的車身或接頭中的發(fā)射電路，該發(fā)射電路配置為通過無線電容傳輸來傳輸電力。示例車輛還包括在車輛的后門中的配置為通過無線電容傳輸來接收電力的接收電路。

另一示例公開的車輛包括在車輛的車身中的第一導(dǎo)電板。示例車輛還包括在車輛的后門中的第二導(dǎo)電板。在示例中，當(dāng)后門關(guān)閉時(shí)第二導(dǎo)電板與第一導(dǎo)電板對(duì)準(zhǔn)。此外，示例車輛包括在車輛的車身中的發(fā)射電路、以及在車輛的后門中的接收電路。在示例車輛中，當(dāng)?shù)谝缓偷诙?dǎo)電板對(duì)準(zhǔn)時(shí)，發(fā)射電路傳輸電力至接收電路。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明，可以參考在下面的附圖中顯示的實(shí)施例。附圖中的部件不一定按比例繪制并且相關(guān)元件可以被省略、或在某些情況下比例可能已經(jīng)被放大，以便強(qiáng)調(diào)并且清楚地說明在此描述的新特征。此外，如本領(lǐng)域已知的，可以不同地設(shè)置系統(tǒng)部件。此外，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指定在幾個(gè)視圖中的相應(yīng)部分。

圖1是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的具有至后門的無線電力傳輸?shù)能囕v；

圖2描繪圖1的車輛的后門的分解圖；

圖3描繪用于無線地傳輸電力至圖1和2的后門的電子電路的框圖。

具體實(shí)施方式

雖然本發(fā)明可以以各種形式具體體現(xiàn)，但一些示例性且非限制性的實(shí)施例在附圖中被顯示并且將在下文被描述，應(yīng)理解本公開被認(rèn)為是本發(fā)明的范例并且不旨在把本發(fā)明限制為圖示的具體實(shí)施例。

如下面更詳細(xì)地公開，車輛(例如，皮卡車、運(yùn)動(dòng)型多用途車輛、掀背式轎車等)的后門中的電子裝置(例如，傳感器、車燈、電子控制單元(ecu)等)通過無線電力傳輸接收電力。后門是具有在底部的鉸鏈連接并且向下翻轉(zhuǎn)的車輛的后車門。舉升式車門是具有在頂部的鉸鏈連接并且向上升起的車輛的后車門。如在此所使用的，術(shù)語“后門”指的是后門和舉升式車門二者。無線電力傳輸技術(shù)可以通過空氣隙傳輸電力。感應(yīng)電力傳輸(ipt)使用通過磁場(chǎng)耦合在一起的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。ipt技術(shù)使用通常20千赫(khz)至10兆赫(mhz)的高頻信號(hào)，以產(chǎn)生磁場(chǎng)。這種高頻信號(hào)可以產(chǎn)生大量的電磁干擾(emi)。此外，磁場(chǎng)被導(dǎo)電體(例如，車輛的車身)屏蔽并且可以在導(dǎo)電體中感應(yīng)生熱渦流。如在此在下面所討論的，為了無線地傳輸電力，車輛使用電容電力傳輸(cpt)。cpt使用通過電場(chǎng)耦合的導(dǎo)電板。cpt技術(shù)可以通過車輛的導(dǎo)電體來傳輸電力并且不產(chǎn)生大量的emi。

在下面公開的示例中，cpt后門電路包括在車輛的車身中的發(fā)射電路以及在后門中的接收電路。此外，車輛的車身具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的導(dǎo)電板并且后門具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的相應(yīng)導(dǎo)電板。當(dāng)后門關(guān)閉時(shí)，導(dǎo)電板與后門的相應(yīng)導(dǎo)電板對(duì)準(zhǔn)。此外，當(dāng)后門關(guān)閉時(shí)，導(dǎo)電板通過比如空氣(有時(shí)被稱為“空氣隙”)這樣的非導(dǎo)電材料分隔開。當(dāng)導(dǎo)電板對(duì)準(zhǔn)時(shí)，發(fā)射電路在接收電路中感應(yīng)電流，這為電耦合至接收電路的電子裝置提供電力。

圖1是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的具有配置為無線地傳輸電力至后門104的車身102的車輛100。車輛100可以是標(biāo)準(zhǔn)汽油動(dòng)力車輛、混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、燃料電池車輛、或任何其他類型的車輛。車輛100可以是非自主的、半自主的、或自主的。車輛100包括與機(jī)動(dòng)性有關(guān)的部件，比如具有發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、懸架、傳動(dòng)軸、和/或車輪等的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。

在圖示示例中，車身102包括電池106、發(fā)射電路108、發(fā)射器板110、以及車載通信平臺(tái)112。電池106提供直流(dc)電力至電力總線。在一些示例中，電池106是12.6伏特(v)的機(jī)動(dòng)車電池。此外或可選地，電池106是電動(dòng)車輛電池。發(fā)射電路108電耦合至電池106和發(fā)射器板110。如下面關(guān)于圖3所討論的，發(fā)射電路108將來自電池106的dc電力轉(zhuǎn)換為交流(ac)信號(hào)。ac信號(hào)應(yīng)用于發(fā)射器板110以在開關(guān)頻率下產(chǎn)生交變電場(chǎng)。

示例后門104包括接收電路104、接收器板116、電子部件118、以及無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)120。接收電路114電耦合至接收器板116、電子部件118、以及無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)120。當(dāng)后門關(guān)閉時(shí)，接收器板116通過交變電場(chǎng)電耦合至發(fā)射器板110。如下面關(guān)于圖3所討論的，接收電路114將由交變電場(chǎng)感應(yīng)的電流調(diào)整為直流電力以供應(yīng)至電子部件118、以及無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)120。在一些示例中，接收電路供應(yīng)多達(dá)50瓦特的電力至電子裝置118和/或無線通信節(jié)點(diǎn)120。電子部件118包括車燈、傳感器和/或電子控制單元(ecu)。在一些示例中，電子部件118包括配置為捕獲車輛后面的視頻和/或圖像的攝像機(jī)。

車載通信平臺(tái)112包括硬件(例如，處理器、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)裝置、天線等)和軟件以控制無線網(wǎng)絡(luò)接口。無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)120包括硬件(例如，處理器、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)裝置、天線等)以與車載通信平臺(tái)112無線地通信。在一些示例中，車載通信平臺(tái)112和無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)120實(shí)施低功耗藍(lán)牙(ble)以無線地通信。在藍(lán)牙特別興趣小組維護(hù)的藍(lán)牙規(guī)范4.0(以及隨后的修訂版本)的卷6中提出了ble協(xié)議。可選地，在一些示例中，車載通信平臺(tái)112和無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)120實(shí)施其他短程無線協(xié)議，比如zigbee(紫蜂)(ieee802.15.4)。車載通信平臺(tái)112和無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)120將電子部件118通信地耦合至車輛100的數(shù)據(jù)總線(例如，控制器局域網(wǎng)(can)總線等)。例如，無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)120可以提供來自攝像機(jī)的視頻和/或圖像至數(shù)據(jù)總線以在信息娛樂主機(jī)單元的中央控制臺(tái)顯示器上顯示。

圖2描繪圖1的車輛100的后門104的分解圖。車身102包括發(fā)射電路108。在圖示示例中，發(fā)射電路108在車身102的貨廂202中?？蛇x地，在一些示例中，發(fā)射電路108在車身102的一個(gè)壁204中。兩個(gè)或兩個(gè)以上的發(fā)射器板110位于車架210的側(cè)部206和/或底部208上，該車架210限定用于后門104的在貨廂202的端部處的開口。發(fā)射器板110中的至少一個(gè)連接至第一電線212a并且發(fā)射器板110中的至少一個(gè)連接至第二電線212b。在一些示例中，發(fā)射器板110中的一個(gè)連接至第一電線212a并且發(fā)射器板110中的兩個(gè)連接至第二電線212b。所以后門104在沒有干擾的情況下關(guān)閉，發(fā)射器板110內(nèi)置于側(cè)部車架206和/或底部車架208中以或者(a)與各自的側(cè)部車架206和/或底部車架208齊平，或者(b)凹進(jìn)入各自的側(cè)部車架206和/或底部車架208中。在一些示例中，發(fā)射器板110定位至側(cè)部車架206和/或底部車架208中以便當(dāng)后門104關(guān)閉時(shí)，發(fā)射器板110和接收器板116之間的距離最小化同時(shí)仍然保持間隙?？蛇x地或另外，在一些示例中，發(fā)射器板110可以嵌入至將后門104連接至車輛100的車身102的鉸鏈接頭中。在一些示例中，用介電材料(例如，聚乙烯、聚丙烯等)涂覆發(fā)射器板110。

后門104包括接收電路114。接收器板116中的兩個(gè)或兩個(gè)以上定位在后門104的側(cè)壁214和/或底壁216上。接收器板116中的至少一個(gè)連接至第一電線218a并且接收器板116中的至少一個(gè)連接至第二電線218b。在一些示例中，接收器板116中的一個(gè)連接至第一電線218a并且接收器板116中的兩個(gè)連接至第二電線218b。所以后門104在沒有干擾的情況下關(guān)閉，接收器板116內(nèi)置于側(cè)壁214和/或底壁216中以或者(a)與各自的側(cè)壁214和/或底壁216齊平，或者(b)凹進(jìn)入各自的側(cè)壁214和/或底壁216中。在一些示例中，接收器板116定位至側(cè)壁214和/或底壁216中以便當(dāng)后門104關(guān)閉時(shí)，(a)發(fā)射器板110和接收器板116之間的距離最小化同時(shí)仍然保持間隙，以及(b)在車體102中的發(fā)射器板116與后門104中的相應(yīng)接收器板116對(duì)準(zhǔn)。在一些示例中，接收器板116位于后門104的鉸鏈接頭內(nèi)。在一些示例中，用介電材料(例如，聚乙烯、聚丙烯等)涂覆接收器板116。

圖3描繪無線地傳輸電力至圖1和2的后門的電子電路300的框圖。在圖示示例中，電子電路包括電池106、發(fā)射電路108、發(fā)射器板110、接收電路114、接收器板116、以及電子部件118。在圖示示例中，電池106通過電力總線電耦合至電力逆變器302。電力逆變器302將電池106的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力。電力逆變器302電耦合至功率補(bǔ)償電路304。功率補(bǔ)償電路304基于電力逆變器302的開關(guān)頻率以及發(fā)射器板110和接收器板116之間的電容來調(diào)諧發(fā)射電路108的諧振角頻率以提高發(fā)射電路108的效率。在圖示示例中，功率補(bǔ)償電路304通過第一電線212a電耦合至發(fā)射器板110中的一個(gè)并且通過第二電線212b電耦合至發(fā)射器板110中的另一個(gè)。

電子部件118電耦合至整流器306。整流器306將由接收器板116接收到的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力以由電子部件118使用。整流器306通過第一電線218a電耦合至接收器板116中的一個(gè)并且通過第二電線218b電耦合至接收器板116中的另一個(gè)。

cpt的效率衡量從電池106輸入至cpt的多少比例電力可供在后門104中的電子部件118上使用。當(dāng)接收器板116和發(fā)射器板110之間的電容耦合增加時(shí)效率提高。此外，效率隨著板110和116之間的介電材料(例如，空氣、聚乙烯等)的更高介電常數(shù)而提高。接收器板116和發(fā)射器板110之間的電容隨著板110和116的面積增加而增加，并且隨著板110和116之間的距離的增加而減少。

電力逆變器302、功率補(bǔ)償電路304以及整流器306可以通過分立部件、集成電路、微處理器、專用集成電路(asic)等的任意組合來實(shí)施。例如，功率補(bǔ)償電路304可以包括電感器以調(diào)諧發(fā)射電路108的諧振角頻率。作為另一示例，整流器306可以是二極管電橋。

在本申請(qǐng)中，轉(zhuǎn)折連詞的使用旨在包括連詞。定冠詞或不定冠詞的使用不旨在指示基數(shù)。特別地，對(duì)“該”物體或“一(a)”和“一(an)”物體的引用也旨在表示多個(gè)可能的這樣的物體中的一個(gè)。此外，連詞“或”可以用于表達(dá)同時(shí)存在而不是相互排斥的可選方案的特征。也就是說，連詞“或”應(yīng)該理解為包括“和/或”。術(shù)語“包括(includes)”、“包括(including)”、和“包括(include)”是包括性的并且具有分別與“包含(comprises)”、“包含(comprising)”和“包含(comprise)”相同的范圍。

上述實(shí)施例、以及特別是任何“優(yōu)選”的實(shí)施例，是實(shí)施方式的可能示例并且僅提出以用于清楚地理解本發(fā)明的原則。在大體上不背離在此描述的技術(shù)的精神和原則的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例做出許多變化和修改。所有的修改旨在在此包括在本公開的范圍內(nèi)并且由下面的權(quán)利要求保護(hù)。