无接触功率传递系统的制作方法
【专利摘要】提出一种无接触功率传递系统。该系统包括配置成经由磁场来交换功率的功率交换线圈。该系统还包括用于聚焦磁场的场聚焦元件。该系统还包括具有与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率、用于匹配无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因无接触功率传递系统中的未对准产生的相位的变化的补偿线圈。
【专利说明】无接触功率传递系统
【技术领域】
[0001]一般来说，本发明的实施例涉及功率传递系统，以及更具体来说，涉及无接触功率传递系统。
【背景技术】
[0002]功率传递系统用于将功率从一个对象传送到另一个。基于传送功率的方法，功率传递系统能够分类为使用用于传送功率的发射器与接收器之间的物理连接的功率传递系统，以及其中在发射器与接收器之间不存在物理连接的无接触功率传递系统。
[0003]无接触功率传递系统将各种方法用于无线地传送功率。一种这样的方式是包括发射器线圈和接收器线圈的电感耦合系统，其中两者均电感耦合到相应变压器绕组，并且基于电感耦合来传送功率。
[0004]在备选方式中，使用一种包括用于在某个距离范围内来传送功率的三线圈系统的基于谐振器的无接触功率传递系统。三个线圈包括发射器线圈、接收器线圈以及用于增强发射器线圈与接收器线圈之间的谐振耦合的谐振器。通常，无接触功率传递系统的效率和功率传递能力取决于发射器线圈与接收器线圈之间的距离以及发射器线圈与接收器线圈之间的物理对齐。三线圈系统的效率和功率传递能力随着发射器线圈与接收器线圈之间的距离增加而逐渐降低。另外，发射器线圈与接收器线圈之间的小未对准引起三线圈系统的效率和功率传递能力的显著降低。因此，例如，在诸如EV充电之类的某些应用中，对未对准具有较小灵敏度的更有效无接触功率传递系统是合乎需要的。
[0005]因此，需要一种解决上述问题的改进系统。
【发明内容】
[0006]简言之，按照一个实施例，提供一种无接触功率传递系统。该系统包括配置成经由磁场来交换功率的功率交换线圈。该系统还包括用于聚焦磁场的场聚焦元件。该系统还包括具有与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率、用于匹配无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因无接触功率传递系统的未对准产生的相位的变化的补偿线圈。
[0007]在另一个实施例中，提供一种包括第一功率交换线圈的系统。该系统还包括耦合到第一功率交换线圈的无接触功率传递系统，并且无接触功率传递系统经由磁场来与第一功率交换线圈交换功率。无接触功率传递系统包括配置成经由磁场来交换功率的第二功率交换线圈以及用于聚焦磁场的场聚焦元件。无接触功率传递系统还包括具有与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率、用于匹配无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因无接触功率传递系统相对第一功率交换线圈的未对准产生的相位的变化的补偿线圈。
[0008]在又一个实施例中，提供一种用于无接触功率传递的方法。该方法包括从自电源所接收的功率来生成磁场。该方法还包括由场聚焦元件将磁场聚焦到功率交换线圈上。该方法还包括使用补偿线圈来补偿相位的变化并且匹配阻抗用于增强功率交换线圈的功率交换能力，其中补偿线圈包括与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率。[0009]根据本公开的一方面，一种无接触功率传递系统，包括:功率交换线圈，其配置成经由磁场来交换功率；场聚焦元件，其用于聚焦所述磁场；以及补偿线圈，其具有与所述场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率，用于匹配所述无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因所述无接触功率传递系统的未对准产生的相位的变化。
[0010]其中，所述场聚焦元件包括至少一个谐振器。
[0011]其中，所述至少一个谐振器包括以阵列布置的多个谐振器，其中所述多个谐振器作为单个单元共同操作，以及聚焦到所述功率交换线圈上的合成磁场由所述多个谐振器来发出。
[0012]其中，所述至少一个谐振器包括至少两个不同的谐振频率。
[0013]其中，所述至少两个不同的谐振频率使能够传递功率和数据信号。
[0014]其中，所述功率交换线圈耦合在所述场聚焦元件与所述补偿线圈之间。
[0015]其中，所述无接触功率传递系统电耦合到车辆。
[0016]根据本公开的另一方面，一种系统，包括:第一功率交换线圈；无接触功率传递系统，其耦合到所述第一功率交换线圈，其中所述无接触功率传递系统经由磁场来与所述第一功率交换线圈交换功率，其中所述无接触功率传递系统包括:第二功率交换线圈，其配置成经由所述磁场来交换功率；场聚焦元件，其用于聚焦所述磁场；以及补偿线圈，其具有与所述场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率，用于匹配所述无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因所述无接触功率传递系统相对所述第一功率交换线圈的未对准产生的相位的变化。
[0017]其中，所述第一功率交换线圈包括发射器线圈，以及所述无接触功率传递系统包括接收器线圈。
[0018]其中，所述第一功率交换线圈电耦合到电源，以及所述无接触功率传递系统电耦合到负载。
[0019]其中，所述负载包括能量存储装置。
[0020]其中，所述场聚焦元件包括至少一个谐振器。
[0021]其中，所述至少一个谐振器包括以阵列布置的多个谐振器，其中所述多个谐振器作为单个单元共同操作，以及聚焦到所述第二功率交换线圈上的合成磁场由所述多个谐振器来发出。
[0022]其中，所述至少一个谐振器包括至少两个不同的谐振频率。
[0023]其中，所述至少两个不同的谐振频率使能够传递功率和数据信号。
[0024]其中，所述第一功率交换线圈和所述第二功率交换线圈配置成处理所述第一功率交换线圈与所述第二功率交换线圈之间的功率的双向流动。
[0025]其中，所述无接触功率传递系统电耦合到车辆。
[0026]根据本发明的又一方面，一种方法，包括:从自电源所接收的功率生成磁场；由场聚焦元件将所述磁场聚焦到功率交换线圈上；以及使用补偿线圈来补偿相位的变化并且匹配阻抗用于增强所述功率交换线圈的功率交换能力，其中所述补偿线圈包括与所述场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率。
【专利附图】
【附图说明】[0027]通过参照附图阅读以下详细描述时，将会更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点，附图中，相似标号在全部附图中通篇表示相似部件，其中:
图1是按照本发明的实施例、包括耦合到无接触功率传递系统的第一功率交换线圈的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统包括第二功率交换线圈。
[0028]图2是按照本发明的实施例、场聚焦元件中使用的各种谐振器结构的示意表示。
[0029]图3是按照本发明的实施例、包括以阵列布置的多个谐振器的用于把来自第一功率交换线圈的磁场聚焦到第二功率交换线圈的示范场聚焦元件的示意表示。
[0030]图4是按照本发明的实施例、包括无接触功率传递系统的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统还包括相互电耦合的场聚焦元件和补偿线圈。
[0031]图5是按照本发明的实施例、包括无接触功率传递系统的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统还包括相互电耦合的场聚焦元件、补偿线圈和第二功率交换线圈。
[0032]图6是按照本发明的实施例、包括无接触功率传递系统的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统还包括第二功率交换线圈、场聚焦元件和补偿线圈，其中场聚焦元件和补偿线圈电耦合到T型电容器配置。
[0033]图7是按照本发明的实施例、包括无接触功率传递系统的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统还包括第二功率交换线圈、场聚焦元件和补偿线圈，其中场聚焦元件和补偿线圈电耦合到饼型(Pie-type)电容器配置。
[0034]图8是按照本发明的实施例、包括电耦合到电动车辆用于对电动车辆进行充电的无接触功率传递系统的电动车辆充电系统的示意表示。
[0035]图9是按照本发明的实施例、包括电耦合到充电站用于对电动车辆进行充电的无接触功率传递系统的电动车辆充电系统的示意表示。
[0036]图10是按照本发明的实施例、包括电耦合到充电站用于将功率从耦合到电动车辆的能量存储装置传送给电力网的无接触功率传递系统的电动车辆充电系统的示意表示。
[0037]图11是按照本发明的实施例的表示用于无接触功率传递的方法中涉及的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0038]本发明的实施例包括用于无接触功率传递的系统和方法。该系统包括经由磁场来交换功率的功率交换线圈。该系统还包括将磁场聚焦到功率交换线圈上的场聚焦元件。该系统还包括补偿线圈，该补偿线圈匹配无接触功率传递系统的阻抗，并且还补偿因无接触功率传递系统中的未对准产生的相位的变化。下面将针对图1更详细地描述无接触功率传递系统。
[0039]除非另加说明，否则本文所使用的技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员普遍理解的相同的含意。如本文所使用的术语“第一”、“第二”等并不是表示任何顺序、量或重要性，而是用来区分各个元件。另外，术语“一”和“一个”并不表示量的限制，而是表示存在引用项的至少一个。术语“或者”表示包含在内，并且表示所列项的一个、部分或全部。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变化的使用意在包含以下列示项及其等效体以及附加项。具体来说，除非另加说明，否则术语“耦合”包括定义为两个或更多谐振器之间的耦合的谐振耦合，使得它们能够在激励时以特定频率交换功率。术语“功率交换线圈”和“第二功率交换线圈”在本说明书中可互换地使用，并且对于本说明书来说传达相同的含意。另外，术语“磁场”和“合成磁场”在本说明书中可互换地使用，并且对于本说明书来说而传达相同的含意。
[0040]图1是按照本发明的实施例、包括耦合到无接触功率传递系统14的第一功率交换线圈12的系统10的示意表示。第一功率交换线圈12耦合到线圈电容器16，并且包括由电阻18所示的内电阻。无接触功率传递系统14包括第二功率交换线圈20，第二功率交换线圈20经由磁场22来与第一功率交换线圈12交换功率。在示范实施例中，第一功率交换线圈12包括发射器线圈，以及第二功率交换线圈20包括接收器线圈。具体来说，在上述实施例中，无接触功率传递系统14中的第二功率交换线圈20配置为接收器线圈。但是，第一功率交换线圈12或者第二功率交换线圈20的任一个可配置成在不同实施例中基于系统要求作为发射器线圈或者接收器线圈进行操作。为了更好地了解，下面论述第一功率交换线圈12表示发射器线圈以及第二功率交换线圈20表示接收器线圈的实施例。
[0041]在具体实施例中，并且继续参照图1，第一功率交换线圈12电耦合到电源24，以及第二功率交换线圈20电耦合到负载26。在示范实施例中，负载26包括能量存储装置。第一功率交换线圈12从电源24接收功率，并且将功率转换为磁场22。功率经由磁场22传送给无接触功率传递系统14。无接触功率传递系统14还包括场聚焦元件28，场聚焦元件28将第一功率交换线圈12所传送的磁场22聚焦到第二功率交换线圈20。
[0042]场聚焦元件28包括谐振线圈，该谐振线圈具有可包括如图2所示的各种结构的末端30和32。在一个实施例中，场聚焦元件28包括单回路线圈34。在另一个实施例中，场聚焦元件28包括例如分割环结构36、盘旋结构38、蛋糕状(Swiss-roll)结构40或螺旋线圈42中的多匝。具体应用的结构的选择通过场聚焦元件28的大小和自谐振频率来确定。
[0043]返回参照图1，在一个实施例中，场聚焦元件28的末端30、32耦合到场聚焦电容器44,从而形成如图1所表不的电容性负载的线圈,其在激励时放大从第一功率交换线圈12所接收的磁场22，并且将经放大的磁场(未示出)传送给第二功率交换线圈20。
[0044]在另一个实施例中，场聚焦元件28的末端30、32保持为开路，以及场聚焦电容器44没有耦合到场聚焦元件28的末端30、32。在这种实施例中，场聚焦元件28相当于自谐振线圈，以及当第一功率交换线圈12以场聚焦元件28的谐振频率来激励时，驻波电流分布在场聚焦元件28内场聚焦元件28的开路末端30、32之间形成。驻波电流分布引起场聚焦元件28周围的不均匀磁场分布。这种不均匀电流分布配置成沿任何预期方向、例如在这个示例中沿第二功率交换线圈20的方向来聚焦磁场22。当工作在谐振频率时，甚至对场聚焦元件28的小激励也产生沿场聚焦元件28的长度的电流分布的大幅度。不均匀分布的大电流量值引起沿第二功率交换线圈20的方向的经放大和聚焦的磁场，该经放大和聚焦的磁场导致功率传递的更高效率。在2010年3月25日提交的共同转让的美国专利申请S/N12/731497以及2010年10月28日提交的美国专利申请S/N 12/914512中描述了场聚焦元件28的操作的更多细节，通过引用将其完整地结合于此。
[0045]此外，图3示出包括以阵列布置以将磁场聚焦到第二功率交换线圈20上的至少一个谐振器的场聚焦元件28的示范实施例的示意表示。更具体来说,场聚焦元件28包括以阵列布置的多个谐振器46，以及多个谐振器46配置成作为单个单元进行操作，其中由阵列中的多个谐振器46的相应磁场通过沿预期方向建设性地(增加)进行干涉以实现磁场聚焦而在其余空间破坏性地(相互抵消)进行干涉来引起合成磁场22。虽然示出阵列的一个实施例，但是可存在能够由多个谐振器46来组成的阵列的各种其它形式。将合成磁场22传送给电耦合到负载的第二功率交换线圈20(图1)。此外，在具体实施例中，至少一个谐振器包括至少两个不同的谐振频率。例如，一个谐振器46可包括两个不同的谐振频率，或者两个谐振器46各自可包括不同的谐振频率。在更具体的实施例中，具有至少两个不同的谐振频率使能够同时传递功率和数据信号。
[0046]返回参照图1，为了增强第一功率交换线圈12与第二功率交换线圈20之间的谐振耦合，无接触功率传递系统14包括补偿线圈48，补偿线圈48耦合到第二功率交换线圈20，并且还电耦合到补偿线圈电容器50。补偿线圈48匹配无接触功率传递系统14的阻抗，并且补偿因无接触功率传递系统14相对第一功率交换线圈12的任何未对准产生的相位的变化。如本文所使用的术语“未对准”表示第一功率交换线圈(例如第一功率交换线圈12)与无接触功率传递系统(例如无接触功率传递系统14)之间的任何角偏差。要注意，场聚焦元件28、第二功率交换线圈20和补偿线圈48在相对固定位置相互耦合，并且形成无接触功率传递系统14。系统10中的任何未对准会在无接触功率传递系统14与第一功率交换线圈12之间，而不应当被理解为无接触功率系统14的单独组件之间的未对准。在示范实施例中，第二功率交换线圈20耦合在场聚焦元件28与补偿线圈48之间。在一个实施例中，补偿线圈48和场聚焦元件28各自工作在相对彼此不同的谐振频率。在一个实施例中，补偿线圈48的谐振频率高于场聚焦元件28的谐振频率。这对无接触功率传递系统14提供容抗，并且补偿系统10中的滞后功率因数。在一个示例中，补偿线圈48工作在两倍于第二功率交换线圈20的频率。在另一个实施例中，补偿线圈48的谐振频率低于场聚焦元件28的谐振频率。这对无接触功率传递系统14提供感抗，并且补偿系统10中的超前功率因数。在示范实施例中，场聚焦元件28的谐振频率等于第一功率交换线圈12的谐振频率，并且因此通过扩展，补偿线圈48的谐振频率不同于第一功率交换线圈12的谐振频率。
[0047]在操作期间，补偿线圈48因与场聚焦元件28相比是相对较高的谐振频率而相当于电容器，并且对系统10提供容抗，容抗增加系统10的效率和功率传递能力。系统10的效率取决于系统10的输入功率因数，以及系统10的效率通过增加系统10的输入功率因数来增强。由补偿线圈48所提供的容抗产生阻抗匹配，并且减少由系统10所吸取以用于将功率传送给负载26的电流，因而改进系统10的输入功率因数，从而产生增强效率。
[0048]此外，由补偿线圈48所提供的容抗通过增加系统10的功率输出来增加系统10的功率传递能力。负载26处的功率输出取决于系统10的总反射阻抗，以及由补偿线圈48所提供的容抗降低总反射阻抗，这又增加系统10的功率传递能力。由于系统10的增强效率和功率传递能力，第一功率交换线圈12和无接触功率传递系统14被认为相互之间具有增强耦合。
[0049]图4是包括第一功率交换线圈112的系统100的不意表不,其中第一功率交换线圈112包括内电阻118，并且其电耦合到线圈电容器116和电源124。按照本发明的实施例，系统100还包括无接触功率传递系统114,无接触功率传递系统114还包括场聚焦元件128、电耦合到负载126的第二功率交换线圈120以及电耦合到场聚焦元件128的补偿线圈148。本实施例包括相互耦合的场聚焦元件128和补偿线圈148，其中补偿线圈148耦合在场聚焦元件128与第二功率交换线圈120之间。场聚焦元件128和补偿线圈148共享公共电容器152，电容器152—般包括比图1中使用的电容器44和50的电容要高的电容。与图1的系统相比，公共电容器方式帮助降低成本和损耗。第一功率交换线圈212从自电源124所接收的功率来生成磁场122，并且将磁场122传送给无接触功率传递系统114。系统100的操作的其它细节能够从图1的系统10的以上提及描述参看。
[0050]图5是包括第一功率交换线圈212的系统200的不意表不,其中第一功率交换线圈112包括内电阻218，并且其电耦合到线圈电容器216和电源224。按照本发明的实施例，系统200还包括无接触功率传递系统214，无接触功率传递系统214包括相互电耦合的场聚焦元件228、第二功率交换线圈220和补偿线圈248。如上所述，第一功率交换线圈212将功率传递给电耦合到负载226的第二功率交换线圈220。通过确定第二功率交换线圈220所接收的功率与第二功率交换线圈220的总内损耗之间的差，来计算第二功率交换线圈220的输出(未示出)处的功率。总内损耗的一个这样的组成部分包括自感损耗。在本实施例中，自感损耗通过补偿线圈248所提供的容抗来抵消，从而产生与常规系统(未示出)相比负载226处的更高功率。此外，本实施例使无接触功率传递系统214能够共享一个电容器254，建立第二功率交换线圈220与场聚合元件228之间的谐振，为无接触功率传递系统214提供相位补偿，并且降低第二功率交换线圈220中的自感损耗。第一功率交换线圈212从自电源224所接收的功率来生成磁场222，并且将磁场222传送给无接触功率传递系统214。系统200的操作的其它细节可从图1的系统10的以上提及描述参看。
[0051]图6是包括第一功率交换线圈312的系统300的不意表不,其中第一功率交换线圈312包括内电阻318，并且其电耦合到线圈电容器316和电源324。按照本发明的实施例，系统300还包括无接触功率传递系统314，无接触功率传递系统314包括场聚焦元件328、耦合到负载326的第二功率交换线圈320和补偿线圈348，其中场聚焦元件328和补偿线圈348电耦合到T型电容器配置。本实施例包括如所示以T型配置的耦合到场聚焦元件328和补偿线圈348的第一电容器356和第二电容器358。第一电容器356按照串联连接来耦合到场聚焦元件328和补偿线圈348，以及第二电容器358按照并联连接来耦合到场聚焦元件328和补偿线圈348。第一电容器356提供无接触功率传递系统314中的串联谐振，从而产生无接触功率传递系统314中的最大阻抗。第二电容器358引起无接触功率传递系统314中的并联谐振，并且提供无接触功率传递系统314中的最小阻抗。因此，在系统300的操作期间，第二电容器358对系统300提供容抗，其补偿系统300中的阻抗并且引起系统300中的增强耦合。第一功率交换线圈312从自电源324所接收的功率来生成磁场322，并且将磁场322传送给无接触功率传递系统314。系统300的操作的其它细节能够从图1的系统10的以上提及的描述参看。
[0052]图7是包括第一功率交换线圈412的系统400的不意表不,其中第一功率交换线圈412包括内电阻418并且电耦合到线圈电容器416和电源424。按照本发明的实施例，系统400还包括无接触功率传递系统414,无接触功率传递系统414包括场聚焦元件428、率禹合到负载426的第二功率交换线圈420和补偿线圈448，其中场聚焦元件428和补偿线圈448电耦合到饼型电容器配置。无接触功率传递系统414包括电耦合到场聚焦元件428和补偿线圈448的第一电容器456、第二电容器458和第三电容器460。第一电容器456按照串联连接来耦合到场聚焦元件428和补偿线圈448。第二电容器458和第三电容器460按照并联连接来电耦合到场聚焦元件428和补偿线圈448，以便形成饼型电容器配置。提供第三电容器460，以便通过提供与场聚焦元件428和补偿线圈448并联的附加电容器，来进一步增加图5所提供的系统300的效率和功率传递能力。第一功率交换线圈412从自电源424所接收的功率来生成磁场422，并且将磁场422传送给无接触功率传递系统414。系统400的操作的其它细节能够从图1的系统10的以上描述参看。
[0053]图8是按照本发明的实施例、包括电耦合到电动车辆570用于对电动车辆570进行充电的无接触功率传递系统514的电动车辆充电系统500的示意表示。例如，无接触功率传递系统514包括如以上在图1中所述的相互耦合的场聚焦元件、第二功率交换线圈和补偿线圈。本实施例包括:充电站572，其包括第一功率交换线圈512 ;以及电动车辆570，其包括无接触功率传递系统514。无接触功率传递系统514电耦合到电动车辆570中提供的存储用于操作电动车辆570的功率的能量存储元件526。第一功率交换线圈512从电耦合到充电站572的电源524接收功率，并且将功率转换成磁场522。将磁场522传送给无接触功率传递系统514的场聚焦元件，聚焦元件将磁场522聚焦到第二功率交换线圈。第二功率交换线圈经由磁场522接收来自第一功率交换线圈512的功率。无接触功率传递系统514包括补偿线圈，补偿线圈通过匹配阻抗并且补偿相位的变化，来增强第一功率交换线圈512与第二功率交换线圈之间的耦合，从而产生更高的效率和更高的功率传递能力。第二功率交换线圈将功率传送给能量存储元件526，以用于对能量存储元件526进行充电。在一个实施例中，能量存储元件526和充电站572在操作期间经由第一功率交换线圈512和第二功率交换线圈来交换诸如充电数据之类的数据。在具体实施例中，第一功率交换线圈512和第二功率交换线圈配置成处理第一功率交换线圈512与第二功率交换线圈之间的功率的双向流动。系统500的操作的其它细节能够从图1的系统10的以上提及描述参看。
[0054]图9是按照本发明的备选实施例、包括电耦合到充电站672用于对电动车辆670进行充电的无接触功率传递系统614的电动车辆充电系统600的示意表示。在这个具体实施例中，无接触功率传递系统614电耦合到充电站672，以及第一功率交换线圈612电耦合到电动车辆670。无接触功率传递系统614从电源624接收功率，并且将功率转换成被传送给第一功率交换线圈612的磁场622，第一功率交换线圈612经由磁场622来接收功率，并且将功率传送给能量存储元件626。系统600的操作的其它细节能够从图8的系统500的以上提及描述参看。
[0055]图10是按照本发明的另一个备选实施例、包括电耦合到充电站772用于经由充电站772将功率从电耦合到电动车辆770的能量存储元件726传送给电力网(未示出)的无接触功率传递系统714的电动车辆充电系统700的示意表示。在能量存储元件726包括已存储功率的情况下，能量存储元件726可经由充电站772将已存储功率从能量存储元件726传送给电力网。第一功率交换线圈712和第二功率交换线圈配置成如上所述处理功率的双向流动，并且因此，来自第一功率交换线圈712的功率经由磁场722传送给无接触功率传递系统714，其中无接触功率传递系统714包括第二功率交换线圈，第二功率交换线圈又电耦合到充电站772。备选地，无接触功率传递系统714可电耦合到能量存储元件726，以及第一功率交换线圈712可电耦合到充电站772，以用于经由充电站772将功率从能量存储元件726传送给电力网。
[0056]图11是表示按照本发明的实施例、用于无接触功率传递的方法800中涉及的步骤的流程图。在步骤810，从自电源所接收的功率来生成磁场。在步骤820，磁场由场聚焦元件聚焦到功率交换线圈上。此外，在830，补偿线圈用于通过补偿相位的变化并且匹配无接触功率传递系统的阻抗，来增强功率交换线圈的功率交换能力，其中补偿线圈包括与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率。
[0057]上述无接触功率传递系统的各个实施例提供更有效的无接触功率传递系统。上述系统提供对未对准的更好容差、恒定的输出功率，并且降低对功率电子装置的压力，由此确保高系统效率和较低成本。
[0058]要理解，本领域技术人员将会知道来自不同实施例的各种特征的可互换性，并且所述的各种特征以及各特征的其它已知等效体可由本领域的普通技术人员来混合和匹配，以便按照本公开的原理来构成附加系统和技术。因此要理解，所附权利要求书预计涵盖落入本发明的真实精神之内的所有这类修改和变更。
[0059]虽然本文仅说明和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员将会想到多种修改和变更。因此要理解，所附权利要求书预计涵盖落入本发明的真实精神之内的所有这类修改和变更。
【权利要求】
1.一种无接触功率传递系统，包括: 功率交换线圈，其配置成经由磁场来交换功率； 场聚焦元件，其用于聚焦所述磁场；以及 补偿线圈，其具有与所述场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率，用于匹配所述无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因所述无接触功率传递系统的未对准产生的相位的变化。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述场聚焦元件包括至少一个谐振器。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个谐振器包括以阵列布置的多个谐振器，其中所述多个谐振器作为单个单元共同操作，以及聚焦到所述功率交换线圈上的合成磁场由所述多个谐振器来发出。
4.如权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个谐振器包括至少两个不同的谐振频率。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述至少两个不同的谐振频率使能够传递功率和数据信号。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述功率交换线圈耦合在所述场聚焦元件与所述补偿线圈之间。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述无接触功率传递系统电耦合到车辆。
8.一种系统,包括: 第一功率交换线圈； 无接触功率传递系统，其耦合到所述第一功率交换线圈，其中所述无接触功率传递系统经由磁场来与所述第一功率交换线圈交换功率，其中所述无接触功率传递系统包括:第二功率交换线圈，其配置成经由所述磁场来交换功率； 场聚焦元件，其用于聚焦所述磁场；以及 补偿线圈，其具有与所述场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率，用于匹配所述无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因所述无接触功率传递系统相对所述第一功率交换线圈的未对准产生的相位的变化。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述第一功率交换线圈包括发射器线圈，以及所述无接触功率传递系统包括接收器线圈。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述第一功率交换线圈电耦合到电源，以及所述无接触功率传递系统电耦合到负载。
【文档编号】H02J17/00GK103683524SQ201310383553
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】A.K.博霍里, S.M.N.巴特, A.K.拉格胡纳坦 申请人:通用电气公司