更多不同谐振频率处同时操作以使得在第一功率交换线圈110和第二功率交换线圈160之间能够同时双向功率和数据信号传递。
[0053]继续参照图3，除了使第一功率交换线圈110的阻抗与第二功率交换线圈160的阻抗匹配之外，功率配偶线圈130还可以补偿在从相对于第二功率交换线圈160的非接触式功率传递系统260的任何未对准所造成的相位中的改变、在第一功率交换线圈110处的负载120中的改变、由于老化和环境影响(诸如泥、冰水的沉积)在诸如第一功率交换线圈110、第二功率交换线圈160、功率配偶线圈130和场聚焦元件270的电感和电容的特性中的漂移。如本文中使用的，词语“未对准”意味着在第二功率交换线圈(例如，第二功率交换线圈160)和非接触式功率传递系统(例如，非接触式功率传递系统260)之间的任何角度偏差。注意地，场聚焦元件270、第一功率交换线圈110和功率配偶线圈130以相对固定的方位彼此耦合以及形成非接触式功率传递系统260。在系统250中的任何未对准将是在非接触式功率传递系统260和第二功率交换线圈160之间，以及不应当被解释为在非接触式功率传递系统260的个体组件之间的未对准。在示例性实施例中，第一功率交换线圈110可以操作地耦合在场聚焦元件270和功率配偶线圈130之间。在一个实施例中，功率配偶线圈130和场聚焦元件270每个可以在相对于彼此的不同谐振频率处进行操作。在另一个实施例中，功率配偶线圈130的谐振频率高于场聚焦元件270的谐振频率。这向非接触式功率传递系统260提供了电容电抗，以及补偿在系统250中的滞后功率因数。在一个实施例中，功率配偶线圈130在第一功率交换线圈110的两倍频率处进行操作。在另一个实施例中，功率配偶线圈130的谐振频率低于场聚焦元件270的谐振频率。这向非接触式功率传递系统260提供了电感电抗，以及补偿在系统250中的超前功率因数。在一个示例实施例中，场聚焦元件270的谐振频率等于第二功率交换线圈160的谐振频率，以及因此，通过延伸，功率配偶线圈130的谐振频率不同于第二功率交换线圈160的谐振频率。
[0054]在操作期间，功率配偶线圈130表现为电容器，这是因为与场聚焦元件270相比相对高的谐振频率，以及向系统250提供增加系统250的效率和功率传递能力的电容电抗。系统250的效率取决于系统250的输入功率因数，以及通过增加系统250的输入功率因数来增强系统250的效率。由功率配偶线圈130提供的电容电抗导致阻抗匹配以及减少由系统250吸取的用于将功率传送给负载120的电流，以及因此改进了系统250的输入功率因数，导致增强的效率。
[0055]此外，由功率配偶线圈130提供的电容电抗通过增加系统250的功率输出，来增加系统250的功率传递能力。在负载120处的功率输出取决于系统250的总反射阻抗。由功率配偶线圈130提供的电容电抗减少总的反射阻抗，这进而增加系统250的功率传递能力。由于系统250的增强的效率和功率传递能力，因此第二功率交换线圈160和非接触式功率传递系统260可以说是在彼此之间具有增强的耦合。
[0056]图6是依照本发明的实施例的用于图3的非接触式功率交换的系统的另一个实施例400的示意图。在这个实施例中，系统400包含非接触式功率传递系统410和第二功率交换线圈420。非接触式功率传递系统410包含:第一集成线圈430和第一功率交换线圈440。第一集成线圈430包含:电彼此耦合的场聚焦元件和功率配偶线圈。场聚焦元件和功率配偶线圈共享公共电容器450，该公共电容器450 —般具有比在图3中使用的电容器的电容高的电容。当与图3的系统相比时，公共电容器的方法有助于减少成本和损耗。此外，第一集成线圈430还包含:操作地耦合到公共电容器450的开关单元460。开关单元460操作地耦合到控制器470。第二功率交换线圈420生成来自从电源490接收的功率的磁场480，以及将磁场480传送给非接触式功率传递系统410。可以从图3的系统的上述描述来参考系统的操作的进一步细节。
[0057]图7是依照本发明的实施例的用于图3的非接触式功率交换的系统的又一个实施例500的示意图。本实施例500包含非接触式功率传递系统510和第二功率交换线圈520。非接触式功率传递系统510包含:第二集成线圈530。第二集成线圈530包含:彼此电耦合以形成第二集成线圈530的场聚焦元件、功率配偶线圈和第一功率交换线圈，其中功率配偶线圈电耦合到在场聚焦元件和第一功率交换线圈之间的场聚焦元件。此外，第二集成线圈530还包含:操作地耦合到公共电容器550的开关单元540。开关单元540还耦合到控制器560，控制器560控制开关单元的开关操作以主动地控制在第二集成线圈530中的电流的幅值和相位。一般地，通过确定在由第一功率交换线圈所接收的功率和第一功率交换线圈的总的内部损耗之间的差来计算在第一功率交换线圈的输出(未示出)处的功率。总的内部损耗的一种此类成分可以包含自电感损耗。在本实施例中，与常规系统(未示出)相比，通过由功率配偶线圈提供的导致在耦合到第二集成线圈530的负载570处的更高功率的电容电抗来抵消自电感损耗。此外，本实施例使得第二集成线圈530能够共享一个电容器，建立在第一功率交换线圈和场聚焦元件之间的谐振，使第一功率交换线圈的阻抗和第二功率交换线圈的阻抗匹配，以及减少在第一功率交换线圈中的自电感损耗。可以从图3的系统上述描述来参考系统的操作的进一步细节。
[0058]图8是依照本发明的实施例的包含多个第一功率交换线圈610和多个功率配偶线圈620的非接触式功率交换系统600的示意图。多个第一功率交换线圈610中的每一个第一功率交换线圈操作地耦合到对应的功率配偶线圈620。此外，多个开关单元630可以操作地耦合到多个功率配偶线圈620。多个功率配偶线圈可以操作地耦合到控制器640，以及控制器640可以个体地控制多个开关单元630以选择性地使得在一个或多个第一功率交换线圈610和一个或多个第二功率交换线圈650之间能够功率交换。例如，系统600可以包含由标记612-618表不的四个第一功率交换线圈。四个第一功率交换线圈612-618中的每一个第一功率交换线圈可以个体地耦合到四个对应的功率配偶线圈622-628。四个功率配偶线圈612-618中的每一个功率配偶线圈可以包含可以操作地耦合到控制器640的对应的开关单元632-638。出于说明的目的，表示了仅一个第二功率交换线圈650，然而多个第二功率交换线圈650也可以用于与一个或多个第一功率交换线圈610同时交换功率。
[0059]在操作期间，在将第二功率交换线圈650放置离多个第一功率交换线圈610的预定距离660内时，控制器640检测存在第二功率交换线圈650并且选择可能需要使得能够与第二功率交换线圈650交互功率的一个或多个对应的第一功率交换线圈614、616。在一个实施例中，在用于非接触式功率交换的系统600中存在或缺少第二功率交换线圈650期间，控制器640可以基于确定在多个第一功率交换线圈的阻抗中的变化的负载检测算法，来检测第二功率交换线圈650的存在。随后，控制器640控制对应的功率配偶线圈624、626的开关单元634、636以主动地控制在对应的功率配偶线圈624、626中的电流的幅值和相位。在对应的功率配偶线圈624、626中的电流的幅值和相位的主动控制使由控制器640选择的仅一个或多个选择的第一功率交换线圈614、616的阻抗与第二功率交换线圈650匹配。这使得在一个或多个选择的第一功率交换线圈614、616与第二功率交换线圈650之间能够功率交换。
[0060]图9是依照本发明的实施例的包含用于对电动车辆720充电的非接触式功率传递系统710和充电站730的示例电动车辆充电系统700的示意图，该非接触式功率传递系统710电耦合到电动车720，该充电站730电耦合到第二功率交换线圈740。非接触式功率交换系统710还包含第一功率交换线圈(图1)、功率配偶线圈(图1)和控制器(图1)，其中第一功率交换线圈可以具有第一阻抗。此外，充电站730电耦合到电源750和第二功率交互