Беспроводная передача мощности на задний откидной борт кузова через механизмы емкостной связи

Изобретение относится к системам беспроводной передачи электрической энергии. Техническим результатом является обеспечение системы беспроводной передачи мощности в задний откидной борт кузова транспортного средства. Результат достигается тем, что транспортное средство включает в себя передающий контур в кузове транспортного средства, выполненный с возможностью передавать мощность с помощью беспроводной емкостной передачи, при этом транспортное средство также включает в себя приемный контур в заднем откидном борте кузова транспортного средства, выполненный с возможностью принимать мощность с помощью беспроводной емкостной передачи. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к шине питания транспортного средства, а конкретнее, к беспроводной передаче мощности через емкостную связь в задний откидной борт кузова.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Задние двери прикреплены к транспортным средствам (таким как грузовые автомобили малой грузоподъемности, транспортные средства для активного отдыха, автомобили с задней наклонной дверью, и т. д.) с помощью шарнирных соединений. Все больше и больше задние откидные борта кузова вмещают электронику, которая требует питания. В настоящее время, монтажный жгут присоединяет электронику в задних откидных бортах кузова к шине питания и данных транспортного средства. Для снятия задних откидных бортов кузова, сначала монтажный жгут отсоединяется от заднего откидного борта кузова, перед тем как задний откидной борт кузова снимается с транспортного средства. В таком случае, монтажный жгут повторно присоединяется после того, как восстановлен задний откидной борт кузова. Присоединение и отсоединение монтажного жгута является трудоемким и повышает сложность снятия заднего откидного борта кузова во время загрузки и разгрузки транспортного средства. Более того, этот процесс может повреждать монтажный жгут со временем. К тому же, так как задний откидной борт кузова является подвижной частью, надлежащие средства защиты требуются, чтобы гарантировать, что провода в монтажном жгуте не повреждаются на кромках транспортного средства.

Сущность изобретения

Прилагаемая формула изобретения определяет границы этой заявки. Настоящее изобретение обобщает аспекты вариантов осуществления и не должно использоваться для ограничения формулы изобретения. Другие реализации предполагаются в соответствии с технологиями, описанными в материалах настоящей заявки, как будет очевидно рядовому специалисту в данной области техники по изучению нижеследующих чертежей и подробного описания, и подразумевается, что эти реализации должны подпадать под объем этой заявки.

Раскрыты примерные варианты осуществления, предусматривающие системы для беспроводной передачи мощности через механизмы емкостной связи. Примерное раскрытое транспортное средство включает в себя передающий контур в кузове транспортного средства или соединениях, выполненный с возможностью передавать мощность с помощью беспроводной емкостной передачи. Примерное транспортное средство также включает в себя приемный контур в заднем откидном борте кузова транспортного средства, выполненный с возможностью принимать мощность с помощью беспроводной емкостной передачи.

Еще одно примерное раскрытое транспортное средство включает в себя первые проводящие пластины в кузове транспортного средства. Примерное транспортное средство также включает в себя вторые проводящие пластины в заднем откидном борте кузова транспортного средства. В примере, вторые проводящие пластины выровнены с первыми проводящими пластинами, когда задний откидной борт кузова закрыт. Дополнительно, примерное транспортное средство включает в себя передающий контур в кузове транспортного средства и приемный контур в заднем откидном борте кузова транспортного средства. В примерном транспортном средстве, передающий контур передает мощность в приемный контур, когда первые и вторые проводящие пластины выровнены.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ради лучшего понимания изобретения, может быть сделана ссылка на варианты осуществления, показанные на нижеследующих чертежах. Компоненты на чертежах не обязательно находятся в масштабе, и связанные элементы могут быть опущены или, в некоторых случаях, могли быть преувеличены пропорции, с тем чтобы подчеркнуть и ясно проиллюстрировать обладающие новизной признаки, описанные в материалах настоящей заявки. В дополнение, компоненты системы могут быть скомпонованы по-разному, как известно в данной области техники. Кроме того, на чертежах, одинаковые номера ссылок обозначают соответствующие части на всем протяжении нескольких видов.

Фиг. 1 - транспортное средство с беспроводной передачей мощности в задний откидной борт кузова, в соответствии с доктринами данного изобретения.

Фиг. 2 показывает изображение в разобранном виде заднего откидного борта кузова транспортного средства по фиг. 1.

Фиг. 3 изображает структурную схему электронных схем для беспроводной передачи мощности в задний откидной борт кузова по фиг. 1 и 2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Несмотря на то, что изобретение может быть воплощено в различных формах, на чертежах показаны и будут описаны в дальнейшем некоторые примерные и неограничивающие варианты осуществления с пониманием, что настоящее раскрытие должно считаться иллюстративным примером изобретения и не подразумевается, что должно ограничивать изобретение проиллюстрированными конкретными вариантами осуществления.

Как подробнее раскрыто ниже, электронные компоненты (например, датчики, фонари, электронные блоки управления (ECU) и т. д.) в заднем откидном борте кузова транспортного средства (например, грузового автомобиля малой грузоподъемности, транспортного средства для активного отдыха, автомобиля с задней наклонной дверью и т. д.) принимают питание с помощью беспроводной передачи мощности. Задний откидной борт кузова является задней дверью транспортного средства, которая имеет шарнирное соединение в нижней части и откидывается. Подъемная задняя дверь кузова является задней дверью кузова транспортного средства, которая имеет шарнирное соединение в верхней части и поднимается вверх. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, термин «задний откидной борт кузова» может указывать ссылкой как на задние откидные борта кузова, так и на подъемные задние двери кузова. Технология беспроводной передачи мощности может передавать мощность через воздушный промежуток. Индуктивная передача мощности (IPT) использует первичную обмотку и вторичную обмотку, связанные друг с другом через магнитное поле. Технология IPT использует высокочастотный сигнал, типично от 20 килогерц (кГц) до 10 мегагерц (МГц), для формирования магнитного поля. Этот высокочастотный сигнал может вырабатывать большую величину электромагнитной помехи (EMI). Дополнительно, магнитное поле экранируется проводящим телом (например, кузовом транспортного средства) и может наводить вырабатывающие тепло вихревые токи в проводящем теле. Как обсуждено ниже в материалах настоящей заявки, для беспроводной передачи мощности, транспортное средство использует емкостную передачу мощности (CPT). CPT использует проводящие пластины, связанные через электрическое поле. Технология CPT может передавать мощность через проводящее тело транспортного средства и не вырабатывает большую величину EMI.

В примере, раскрытом ниже, схема CPT заднего откидного борта кузова включает в себя передающий контур в кузове транспортного средства и приемный контур в заднем откидном борте кузова транспортного средства. Дополнительно, кузов транспортного средства имеет две или более проводящих пластин, и задний откидной борт кузова имеет две или более соответствующих проводящих пластин. Когда задний откидной борт кузова закрыт, проводящие пластины выровнены с соответствующими проводящими пластинами заднего откидного борта кузова. Дополнительно, когда задний откидной борт кузова закрыт, проводящие пластины разделены непроводящим материалом, таким как воздух (иногда указываемый ссылкой как «воздушный промежуток»). Когда проводящие пластины выровнены, проводящий контур наводит электрический ток в приемном контуре, который выдает питание на электронные компоненты, электрически присоединенные к приемному контуру.

Фиг. 1 - транспортное средство 100 с кузовом 102, выполненным с возможностью для беспроводной передачи мощности в задний откидной борт 104 кузова, в соответствии с доктринами данного изобретения. Транспортное средство 100 может быть обычным работающим на бензине транспортным средством, транспортным средством с гибридным приводом, транспортным средством с электрическим приводом, транспортным средством на топливных элементах или любым другим типом транспортного средства. Транспортное средство 100 может быть неавтономным, полуавтономным или автономным. Транспортное средство 100 включает в себя части, связанные с подвижностью, такие как силовая передача с двигателем, трансмиссия, подвеска, ведущий вал и/или колеса, и т. д.

В проиллюстрированных примерах, кузов 102 включает в себя аккумуляторную батарею 106, передающий контур 108, пластины 110 передатчика и бортовую платформу 112 связи. Аккумуляторная батарея выдает питание постоянного тока (DC) на шину питания. В некоторых примерах, аккумуляторная батарея 106 может быть автомобильной аккумуляторной батареей 12,6 вольт (В). Дополнительно или в качестве альтернативы, аккумуляторная батарея 106 является аккумуляторной батареей транспортного средства с электрическим приводом. Передающий контур 108 электрически присоединен к аккумуляторной батарее 106 и пластинам 110 передатчика. Как обсуждено в связи с фиг. 3, приведенной ниже, передающий контур 108 преобразует питание постоянного тока из аккумуляторной батареи 106 в сигнал переменного тока (AC). Сигнал переменного тока прикладывается к пластинам 110 передатчика для формирования переменного электрического поля на частоте переключения.

Примерный задний откидной борт 104 кузова включает в себя приемный контур 114, пластины 116 приемника, электронные компоненты 118 и узел 120 беспроводной передачи данных. Приемный контур 114 электрически присоединен к пластинам 116 приемника, электронным компонентам 118 и узлу 120 беспроводной передачи данных. Когда задний откидной борт кузова закрыт, пластины 116 приемника электрически присоединены к пластинам 110 передатчика через переменное электрическое поле. Как обсуждено в связи с фиг. 3, приведенной ниже, приемный контур 114 перерабатывает электрический ток, наведенный переменным электрическим полем, в питание постоянного тока для подачи на электронные компоненты 118 и узел 120 беспроводной передачи данных. В некоторых примерах, приемный контур выдавал бы вплоть до 50 Ватт мощности на электронные компоненты 118 и/или узел 120 беспроводной передачи данных. Электронные компоненты 118 включают в себя фонари, датчики и/или электронные блоки управления (ECU). В некоторых примерах, электронные компоненты 118 включают в себя камеру, выполненную с возможностью захватывать видеоданные и/или изображения позади транспортного средства.

Бортовая платформа 112 связи включает в себя аппаратные средства (например, процессоры, память, хранилище, антенну и т. д.) и программное обеспечение для управления беспроводными сетевыми интерфейсами. Узел 120 беспроводной передачи данных включает в себя аппаратные средства (например, процессоры, память, хранилище, антенну и т. д.) для беспроводной связи с бортовой платформой 112 связи. В некоторых вариантах, бортовая платформа 112 связи и узел 120 беспроводной передачи данных реализуют Bluetooth® с малым энергопотреблением (BLE) для беспроводной связи. Протокол BLE изложен в томе 6 Спецификации Bluetooth версии 4.0 (и последующих редакциях), поддерживаемой Специальной группой по интересам Bluetooth. В качестве альтернативы, в некоторых примерах, бортовая платформа 112 связи и узел 120 беспроводной передачи данных реализуют другие протоколы беспроводной связи ближнего действия, такие как ZigBee® (IEEE 802.15.4). Бортовая платформа 112 связи и узел 120 беспроводной передачи данных с возможностью связи присоединяют электронные компоненты 118 к шине данных (например, шине локальной сети контроллеров (CAN) и т. д.) транспортного средства 100. Например, узел 120 беспроводной передачи данных может предоставлять видеоданные и/или изображения с камеры на шину данных, чтобы отображались на устройстве отображения центральной консоли информационно-развлекательного головного блока.

Фиг. 2 показывает изображение в разобранном виде заднего откидного борта 104 кузова транспортного средства 100 по фиг. 1. Кузов 102 включает в себя передающий контур 108. В проиллюстрированном примере, передающий контур 108 находится в грузовом кузове 202 у кузова 102. В качестве альтернативы, в некоторых примерах, передающий контур 108 находится в одной из стенок 204 кузова 102. Две или более пластин 110 передатчика расположены на боковине 206 и/или нижней части 208 каркаса 210, который определяет проем в торце грузового кузова 202 для заднего откидного борта 104 кузова. По меньшей мере одна из пластин 110 передатчика присоединена к первой линии 212а и по меньшей мере одна из пластин 110 передатчика присоединена ко второй линии 212b. В некоторых примерах, одна из пластин 110 передатчика присоединена к первой линии 212а, и две из пластин 110 передатчика присоединены ко второй линии 212b. Для того чтобы задний откидной борт 104 кузова закрывался без мешающего действия, пластины 110 передатчика встроены в боковины 206 каркаса и/или нижнюю часть 208 каркаса, чтобы быть (а) заподлицо с соответственной боковиной 206 каркаса и/или нижней частью 208 каркаса или (b) утопленными в соответственную боковину 206 каркаса и/или нижнюю часть 208 каркаса. В некоторых примерах, пластины 110 передатчика расположены в боковинах 206 каркаса и/или нижней части 208 каркаса, так чтобы, когда задний откидной борт 104 кузова закрыт, расстояние между пластинами 110 передатчика и пластинами 116 приемника было минимизировано, тем временем, по-прежнему сохраняя промежуток. В качестве альтернативы или дополнительно, в некоторых примерах, пластины 110 передатчика могут быть встроены в шарнирные соединения, которые присоединяют задний откидной борт 104 кузова к кузову 102 транспортного средства 100. В некоторых примерах, пластины 110 передатчика покрыты диэлектрическим материалом (например, полиэтиленом, полипропиленом и т. д.).

Задний откидной борт 104 кузова включает в себя приемный контур 114. Две или более пластин 116 приемника расположены на боковых стенках 214 и/или нижней стенке 216 заднего откидного борта 104 кузова. По меньшей мере одна из пластин 116 приемника присоединена к первой линии 218а, и по меньшей мере одна из пластин 116 приемника присоединена ко второй линии 218b. В некоторых примерах, одна из пластин 116 приемника присоединена к первой линии 218а, и две из пластин 116 приемника присоединены ко второй линии 218b. Для того чтобы задний откидной борт 104 кузова закрывался без мешающего действия, пластины 116 приемника встроены в боковые стенки 214 и/или нижнюю стенку 216, чтобы быть (а) заподлицо с соответственной боковой стенкой 214 и/или нижней стенкой 216, или (b) утопленными в соответственную боковую стенку 214 и/или нижнюю стенку 216. В некоторых примерах, пластины 116 приемника расположены в боковых стенках 214 и/или нижних стенках 216, так чтобы, когда задний откидной борт 104 кузова закрыт, (а) расстояние между пластинами 110 передатчика и пластинами 116 приемника было минимизировано, тем временем, по-прежнему сохраняя промежуток, и (b) пластины 110 передатчика в кузове 102 были выровнены с соответствующими пластинами 116 приемника в заднем откидном борте 104 кузова. В некоторых примерах, пластины 116 приемника расположены внутри шарнирного соединения заднего откидного борта 104 кузова. В некоторых примерах, пластины 116 приемника покрыты диэлектрическим материалом (например, полиэтиленом, полипропиленом и т. д.).

Фиг. 3 изображает структурную схему электронных схем 300 для беспроводной передачи мощности на задний откидной борт кузова по фиг. 1 и 2. В проиллюстрированном примере, электронные схемы включают в себя аккумуляторную батарею 106, передающий контур 108, пластины 110 передатчика, приемный контур 114, пластины 116 приемника и электронные компоненты 118. В проиллюстрированном примере, аккумуляторная батарея 106 электрически присоединена к силовому инвертору 302 через шины питания. Силовой инвертор 302 преобразует питание постоянного тока из аккумуляторной батареи 106 в мощность переменного тока. Силовой инвертор 302 электрически присоединен к схеме 304 компенсации мощности. Схема 304 компенсации мощности настраивает резонансную круговую частоту передающего контура 108 для повышения эффективности передающего контура 108 на основании частоты переключений силового инвертора 302 и емкости между пластинами 110 передатчика и пластинами 116 приемника. В проиллюстрированном примере, схема 304 компенсации мощности электрически присоединена к одной из пластин 110 передатчика через первую линию 212а и к другой одной из пластин 110 передатчика через вторую линию 212b.

Электронные компоненты 118 электрически присоединены к выпрямителю 306. Выпрямитель 306 преобразует мощность переменного тока, принятую пластинами 116 приемника, в питание постоянного тока для использования электронными компонентами 118. Выпрямитель 306 электрически присоединен к одной из пластин 116 приемника через первую линию 218а и к другой одной из пластин 116 приемника через вторую линию 218b.

Эффективность CPT оценивает, какая часть мощности, введенной в CPT из аккумуляторной батареи 106, имеется в распоряжении для использования на электронных компонентах 118 в заднем откидном борте 104 кузова. Эффективность возрастает, когда усиливается емкостная связь между пластинами 116 приемника и пластинами 110 передатчика. Дополнительно, эффективность повышается с повышением диэлектрической проницаемости диэлектрического материала (например, воздуха, полиэтилена и т. д.) между пластинами 110 и 116. Емкость между пластинами 116 приемника и пластинами 110 передатчика возрастает, по мере того как увеличивается площадь пластин 110 и 116, и убывает, по мере того как увеличивается расстояние между пластинами 110 и 116.

Силовой инвертор 302, схема 304 компенсации мощности и выпрямитель 306 могут быть реализованы любой комбинацией дискретных компонентов, интегральных схем, микропроцессоров, специализированных интегральных схем (ASIC) и т. д. Например, схема 304 компенсации мощности может включать в себя катушки индуктивности для точной настройки резонансной круговой частоты передающего контура 108. В качестве еще одного примера, выпрямитель 306 может быть диодным мостом.

В этой заявке подразумевается, что использование дизъюнктивных суждений должно включать в себя конъюнктивное суждение. Использование определенных или неопределенных артиклей не подразумевается указывающим мощность множества. В частности, подразумевается, что ссылка на определенный объект или неопределенный объект также должна обозначать один из возможного множества таких объектов. Кроме того, союз «или» может использоваться для выражения признаков, которые присутствуют одновременно, вместо взаимоисключающих альтернатив. Другими словами, союз «или» следует понимать включающим в себя «и/или». Термины «включает в себя», «включающий в себя» и «включают в себя» являются инклюзивными и имеют тот же самый объем, что и «содержит», «содержащий» и «содержат», соответственно.

Описанные выше варианты осуществления и, в частности, любые «предпочтительные» варианты осуществления, являются возможными примерами реализаций и изложены всего лишь для ясного понимания принципов изобретения. Многие варианты и модификации могут быть произведены в отношении описанных выше вариантов(а) осуществления, по существу не отходя от сущности и принципов технологий, описанных в материалах настоящей заявки. Все модификации подразумеваются включенными в материалы настоящей заявки в объеме данного изобретения и защищенными нижеследующей формулой изобретения.

1. Транспортное средство, содержащее:

передающий контур в кузове транспортного средства, выполненный с возможностью передавать мощность с помощью беспроводной емкостной передачи;

приемный контур в заднем откидном борте транспортного средства, выполненный с возможностью принимать мощность с помощью беспроводной емкостной передачи;

первый набор пластин, электрически присоединенных к передающему контуру, первый набор пластин расположен в каркасе, который принимает задний откидной борт; и

второй набор пластин, электрически присоединенных к приемному контуру, второй набор пластин расположен внутри заднего откидного борта, второй набор пластин выровнен с первым набором пластин, когда задний откидной борт закрыт.

2. Транспортное средство по п. 1, в котором передающий контур электрически присоединен к аккумуляторной батарее транспортного средства через шину питания.

3. Транспортное средство по п. 1, в котором задний откидной борт включает в себя:

камеру, электрически присоединенную к приемному контуру; и

первый узел беспроводной связи, электрически присоединенный к приемному контуру и камере, первый узел беспроводной связи присоединен, с возможностью обмена информацией, к шине данных транспортного средства через второй узел беспроводной связи.

4. Транспортное средство по п. 1, в котором кузов содержит по меньшей мере одну первую проводящую пластину и по меньшей мере одну вторую проводящую пластину, и, при этом задний откидной борт включает в себя по меньшей мере одну третью проводящую пластину и по меньшей мере одну четвертую проводящую пластину.

5. Транспортное средство по п. 4, в котором, когда задний откидной борт находится в первом положении относительно кузова, по меньшей мере одна первая проводящая пластина и по меньшей мере одна третья проводящая пластина выравнены.

6. Транспортное средство по п. 5, в котором, когда задний откидной борт находится во втором другом положении относительно кузова, по меньшей мере одна вторая проводящая пластина и по меньшей мере одна четвертая проводящая пластина выравнены.

7. Транспортное средство по п. 6, в котором, когда задний откидной борт находится во втором положении относительно кузова, по меньшей мере одна первая проводящая пластина и по меньшей мере одна третья проводящая пластина не выравнены.

8. Транспортное средство, содержащее:

первые проводящие пластины в кузове транспортного средства;

вторые проводящие пластины в заднем откидном борте кузова транспортного средства, вторые проводящие пластины выравниваются с первыми проводящими пластинами, когда задний откидной борт закрыт;

передающий контур в кузове транспортного средства; и

приемный контур в заднем откидном борте кузова транспортного средства, передающий контур передает мощность в приемный контур, когда первые и вторые проводящие пластины выровнены.

9. Транспортное средство по п. 8, в котором, когда задний откидной борт закрыт, первые проводящие пластины не находятся в контакте со вторыми проводящими пластинами.

10. Транспортное средство по п. 8, включающее в себя:

первый беспроводной приемопередатчик в кузове транспортного средства; и

второй беспроводной приемопередатчик в заднем откидном борте кузова транспортного средства.

11. Транспортное средство по п. 10, в котором первый и второй беспроводные приемопередатчики присоединяют, с возможностью обмена информацией, датчики в заднем откидном борте к шине данных транспортного средства.

12. Транспортное средство по п. 10, в котором первый и второй приемопередатчики поддерживают связь с использованием протокола Bluetooth с малым энергопотреблением.

13. Транспортное средство по п. 10, в котором второй беспроводной приемопередатчик электрически присоединен к приемному контуру, второй беспроводной приемопередатчик принимает мощность из приемного контура.

14. Транспортное средство по п. 8, в котором первые проводящие пластины расположены в пределах противоположных сторон каркаса кузова, каркас принимает задний откидной борт, когда задний откидной борт закрыт.

15. Транспортное средство по п. 8, в котором вторые проводящие пластины расположены в пределах противоположных сторон в заднем откидном борте.

16. Транспортное средство по п. 8, в котором задний откидной борт включает в себя камеру, электрически присоединенную к приемному контуру, камера принимает питание из приемного контура.