CN104755312B - 用于无线电力传递中的电感补偿的***及方法 - Google Patents

用于无线电力传递中的电感补偿的***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104755312B
CN104755312B CN201380054577.4A CN201380054577A CN104755312B CN 104755312 B CN104755312 B CN 104755312B CN 201380054577 A CN201380054577 A CN 201380054577A CN 104755312 B CN104755312 B CN 104755312B
Authority
CN
China
Prior art keywords
strand
transformator
transmitting
equipment according
electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380054577.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104755312A (zh
Inventor
尼古拉斯·A·基林
米克尔·布迪希亚
汉斯·彼得·威德默
马塞尔·菲舍尔
卢卡斯·西贝尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WiTricity Corp
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of CN104755312A publication Critical patent/CN104755312A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104755312B publication Critical patent/CN104755312B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/124—Detection or removal of foreign bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/14—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F2027/348—Preventing eddy currents
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供用于无线电力传递的***、方法及设备。在一方面，提供用于将电力从充电电源无线地传递到装置的设备。所述设备包含卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第一股线，及与所述第一股线一起卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第二股线。所述设备进一步包含连接到所述第一股线且与所述第二股线断开连接的电感器电路。所述电感器电路经进一步配置以减小流动穿过所述第一股线的第一电流与流动穿过所述第二股线的第二电流之间的电流差。

Description

用于无线电力传递中的电感补偿的***及方法
技术领域
本发明大体上涉及无线电力传递，且更具体来说，涉及与到远程***(例如，包含电池的车辆)的无线电力传递相关的装置、***及方法。更确切地说，本发明涉及用以均衡及/或补偿包含股线之间的自感及互感的电感以平衡用于无线电力传递***中的无线电力传递发射器装置的多股线圈中的电流的电感补偿技术。
背景技术
已经引入了包含从例如电池等能量存储装置接收的电导出的运动动力的远程***，例如车辆。举例来说，混合动力电动车辆包含机载充电器，所述机载充电器使用来自车辆制动和传统马达的电力给车辆充电。纯电动车辆一般从其它来源接收电来给电池充电。通常提议通过例如家用或商用AC供应源等某种类型的有线交流电(AC)给电池电动车辆(电动车辆)充电。有线充电连接需要物理上连接到电力供应器的电缆或其它类似连接器。电缆及类似连接器有时可能不方便或繁琐，且具有其它缺点。能够在自由空间中(例如，经由无线场)传递电力以便用于给电动车辆充电的无线充电***可以克服有线充电解决方案的一些缺陷。由此，有效且安全地传递电力以给电动车辆充电的无线充电***和方法是合乎需要的。
在多股圆形或矩形线圈(例如，用于无线电力传递***的基垫的线圈)中，包含每一股线的自感及股线之间的互感两者的股线的电感可归因于其在绕组结构中的位置而略有不同。此电感变化可导致多股线圈中的股线之间的大电流变化，这是归因于股线之间的高互感。在特殊状况下，自感可能相等，但若干对股线之间的互感不相等，且导致电流变化。电流变化可导致耦合的减少及/或损耗的增加及因此电力传递效率的降低。为了减小电流变化，需要均衡及/或补偿股线的电感。
发明内容
在所附权利要求书的范围内的***、方法和装置的各种实施方案各自具有若干方面，其中的单个方面并不单独负责本文所描述的所要属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文描述一些显要特征。应注意，以下各图的相对尺寸可能不一定按比例绘制。
在一方面，提供用于将电力从充电电源无线地传递到装置的设备。所述设备包括卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到充电电源的第一股线，及与第一股线一起卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到充电电源的第二股线。所述设备进一步包括连接到第一股线且与第二股线断开连接的电感器电路。电感器电路经进一步配置以减小流动穿过第一股线的第一电流与流动穿过第二股线的第二电流之间的电流差。
在另一方面，提供用于将电力从充电电源无线地传递到装置的设备。所述设备包括卷绕成一或多个匝的第一股线及与第一股线一起卷绕成一或多个匝的第二股线。第一股线及第二股线两者操作性地耦合到充电电源。所述设备进一步包括连接到第一股线的第一变压器及连接到第二股线的第二变压器。第一变压器与第二股线断开连接，且第二变压器与第一股线断开连接。第一变压器及第二变压器经配置以共同地减小流动穿过第一股线的第一电流与流动穿过第二股线的第二电流之间的电流差。
本发明的另一方面提供从充电电源到装置的无线电力传递的方法。所述方法包括经由卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到充电电源的第一股线发射电力，及经由与第一股线一起卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到充电电源的第二股线发射电力。所述方法进一步包括经由连接到第一股线的电感器电路提供电力。电感器电路与第二股线断开连接。另外，所述方法包括减小流动穿过第一股线的第一电流与流动穿过第二股线的第二电流之间的电流差。
本发明的另一方面提供从充电电源到装置的无线电力传递的方法。所述方法包括经由卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到充电电源的第一股线发射电力，及经由与第一股线一起卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到充电电源的第二股线发射电力。所述方法进一步包括经由操作性地耦合到第一股线的第一变压器提供电力，及经由操作性地耦合到第二股线的第二变压器提供电力。第一变压器与第二股线断开连接，且第二变压器与第一股线断开连接。另外，所述方法包括减小流动穿过第一股线的第一电流与流动穿过第二股线的第二电流之间的电流差。
提供用于将电力从充电电源无线地传递到装置的设备的另一方面。所述设备包括用于将无线电力发射到装置的第一装置，及用于将无线电力发射到装置的第二装置。所述设备进一步包括用于减小流动穿过用于发射的第一装置的第一电流与流动穿过用于发射的第二装置的第二电流之间的电流差的装置。用于减小的装置连接到用于发射的第一装置，且与用于发射的第二装置断开连接。
附图说明
图1为根据本发明的示范性实施例的用于给电动车辆充电的示范性无线电力传递***的图。
图2为图1的无线电力传递***的示范性核心组件的示意图。
图3为展示图1的无线电力传递***的示范性核心及辅助组件的另一功能框图。
图4为展示根据本发明的示范性实施例的安置于电动车辆中的可更换无触点电池的功能框图。
图5A、5B、5C及5D为根据本发明的示范性实施例的用于感应线圈及铁氧体材料相对于电池的放置的示范性配置的图。
图6为展示根据本发明的示范性实施例的可用于对电动车辆无线充电的示范性频率的频谱的图表。
图7为展示根据本发明的示范性实施例的可用于对电动车辆无线充电的示范性频率及发射距离的图表。
图8为展示基垫与车辆垫之间的示范性布置的图。
图9为展示示范性基垫的若干视图及剖面的图。
图10为展示另一示范性基垫的若干视图及剖面的图。
图11为展示用于多线线圈的示范性绕组布置的图。
图12为多线线圈的示范性等效电路表示的图。
图13为多线线圈的各种示范性并联绕组布置的图。
图14为展示多线线圈的绕组布置的一些示范性实施方案的图。
图15为展示应用于三线线圈的一个电感补偿技术的示范性等效电路的图。
图16为应用于双线线圈的四个引线电感补偿技术的图。
图17为应用于双线线圈的类型1电感补偿技术的图。
图式中说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为了清楚起见可以任意扩大或缩小各种特征的尺寸。另外，图式中的一些图式可能并未描绘给定***、方法或装置的所有组件。最后，可能贯穿说明书和图式使用相似参考标号来表示相似特征。
具体实施方式
下文结合附图阐述的详细描述既定作为对本发明的示范性实施例的描述，且并不希望表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意指“充当实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述出于提供对本发明的示范性实施例的透彻理解的目的而包含特定细节。在一些情况下，以框图形式展示一些装置。
无线地传递电力可指将与电场、磁场、电磁场或其它者相关联的任何形式的能量从发射器传递到接收器，而不使用物理电导体(例如，可通过自由空间来传递电力)。输出到无线场(例如，磁场)中的电力可由“接收线圈”接收、俘获或耦合以实现电力传递。
电动车辆在本文中用以描述远程***，远程***的实例为包括从可充电能量存储装置(例如，一或多个可再充电电化学电池或其它类型的电池)得到的电力作为其运动能力的部分的车辆。作为非限制性实例，一些电动车辆可以是除了电动马达以外还包含用于直接运转或用以给车辆的电池充电的传统内燃机的混合动力电动车辆。其它电动车辆可从电力汲取所有运动能力。电动车辆不限于汽车，且可包含摩托车、手推车、滑板车和类似车辆。举例来说而非限制，本文描述呈电动车辆(EV)形式的远程***。此外，还预期可使用可充电能量存储装置而至少部分地供电的其它远程***(例如，例如个人计算装置等电子装置及其类似者)。
图1为根据本发明的示范性实施例的用于给电动车辆112充电的示范性无线电力传递***100的图。无线电力传递***100使得能够在电动车辆112停放在底座无线充电***102a附近时给电动车辆112充电。在将在对应的底座无线充电***102a和102b上停放的停车区域中说明了用于两个电动车辆的空间。在一些实施例中，本地分配中心130可连接到电力主干线132，且经配置以通过电力链路110将交流电(AC)或直流电(DC)供应提供到底座无线充电***102a。底座无线充电***102a还包含底座***感应线圈104a，用于无线地传递或接收电力。电动车辆112可包含电池单元118、电动车辆感应线圈116和电动车辆无线充电***114。电动车辆感应线圈116可(例如)经由由底座***感应线圈104a产生的电磁场的区而与底座***感应线圈104a相互作用。
在一些示范性实施例中，电动车辆感应线圈116可在电动车辆感应线圈116位于由底座***感应线圈104a产生的能量场中时接收电力。所述场对应于由底座***感应线圈104a输出的能量可由电动车辆感应线圈116俘获的区。举例来说，由底座***感应线圈104a输出的能量可处于足以给电动车辆112充电或供电的水平。在一些情况下，所述场可以对应于底座***感应线圈104a的“近场”。近场可对应于存在由底座***感应线圈104a中的电流和电荷引起的并不将电力辐射远离底座***感应线圈104a的强反应性场的区。在一些情况下，近场可对应于处于底座***感应线圈104a的波长的约1/2π内的区(且针对电动车辆感应线圈116，反之亦然)，如将在下文中进一步描述。
本地分配1130可经配置以经由通信回程134与外部源(例如，电力网)通信，并且经由通信链路108与底座无线充电***102a通信。
在一些实施例中，电动车辆感应线圈116可与底座***感应线圈104a对准，且因此由司机简单地安置于近场区内，从而相对于底座***感应线圈104a而正确地定位电动车辆112。在其它实施例中，可给予司机视觉反馈、听觉反馈或其组合，以确定电动车辆112何时被恰当地放置以用于无线电力传递。在又其它实施例中，电动车辆112可通过自动驾驶***定位，所述自动驾驶***可将电动车辆112来回移动(例如，呈Z字形移动)直到对准误差已达到可容许值为止。此可在无司机干涉的情况下或在仅具有最小司机干涉的情况下(前提是电动车辆112配备有伺服方向盘、超声波传感器及智能以调整车辆)由电动车辆112自动地及自主地执行。在仍其它实施例中，电动车辆感应线圈116、底座***感应线圈104a或其组合可具有用于使所述感应线圈116与104a相对于彼此移位及移动以更准确地将它们定向并在其间形成更有效率的耦合的功能性。
底座无线充电***102a可位于多种位置中。作为非限制性实例，一些合适位置包含在电动车辆112所有者的家中的停车区、为在常规的基于石油的加油站后模型化的电动车辆无线充电所保留的停车区及在例如购物中心及工作场所等其它位置的停车场。
无线地对电动车辆充电可提供众多益处。举例来说，可自动地执行充电，而几乎不具有司机干预和操纵，由此提高用户的便利性。还可不存在暴露的电触点且无机械磨损，借此提高无线电力传递***100的可靠性。可能不需要对电缆及连接器的操纵，且可不存在可在室外环境中暴露于湿气及水的电缆、插头或插座，借此提高安全性。还可不存在可见或可接近的插口、电缆和插头，借此减小对电力充电装置的潜在破坏行为。另外，由于可将电动车辆112用作分布式存储装置以使电网稳定，所以可使用对接至电网解决方案来增加针对车辆至电网(V2G)操作的车辆可用性。
如参看图1所描述的无线电力传递***100还可提供美学及非阻碍优点。举例来说，可不存在可阻碍车辆及/或行人的充电柱及电缆。
作为车辆至电网能力的进一步解释，无线电力发射及接收能力可经配置成互逆式，使得底座无线充电***102a将电力传递到电动车辆112且电动车辆112将电力传递到底座无线充电***102a(例如，在能量不足时)。此能力可用于通过在由可再生发电(例如，风或太阳能)中的过度需求或不足引起的能量不足时允许电动车辆将电力贡献给整个分配***来使配电网稳定。
图2为图1的无线电力传递***100的示范性核心组件的示意图。如图2中所示，无线电力传递***200可包含底座***发射电路206，所述底座***发射电路206包含具有电感L1的底座***感应线圈204。无线电力传递***200进一步包含电动车辆接收电路222，所述电动车辆接收电路222包含具有电感L2的电动车辆感应线圈216。本文中所描述的实施例可使用电容负载型线回路(即，多匝线圈)，从而形成能够经由磁近场或电磁近场将能量从初级结构(发射器)有效率地耦合到次级结构(接收器)(如果初级结构与次级结构两者经调谐到共同谐振频率)的谐振结构。线圈可用于电动车辆感应线圈216及底座***感应线圈204。使用用于耦合能量的谐振结构可涉及“磁性耦合谐振”、“电磁耦合谐振”，及/或“谐振感应”。将基于从底座无线电力充电***202到电动车辆112的电力传递来描述无线电力传递***200的操作，但不限于此。举例来说，如上文所论述，电动车辆112可将电力传递到底座无线充电***102a。
参考图2，电力供应器208(例如，AC或DC)将电力PSDC供应到底座无线电力充电***202以将能量传递到电动车辆112。底座无线电力充电***202包含底座充电***电力转换器236。底座充电***电力转换电路236可包含例如以下各者的电路：AC/DC转换器，其经配置以将电力从标准干线AC转换到处于合适电压电平的DC电力；以及DC/低频(LF)转换器，其经配置以将DC电力转换到处于适合于无线高电力传递的操作频率的电力。底座充电***电力转换器236将电力P1供应到包含与底座***感应线圈204串联的电容器C1的底座***发射电路206，以在所要频率下发射电磁场。可提供电容器C1以与底座***感应线圈204形成在所要频率下谐振的谐振电路。底座***感应线圈204接收电力P1且在足以对电动车辆112充电或供电的电平下无线地发射电力。举例来说，由底座***感应线圈204无线地提供的功率电平可为大约数千瓦(kW)(例如，从1kW到110kW的任何者，或更高或更低)。
包含底座***感应线圈204的底座***发射电路206及包含电动车辆感应线圈216的电动车辆接收电路222可经调谐到大体上相同的频率，且可定位于由底座***感应线圈204及电动车辆感应线圈116中的一者发射的电磁场的近场内。在此情况下，底座***感应线圈204及电动车辆感应线圈116可变得彼此耦合，使得电力可被传递到包含电容器C2及电动车辆感应线圈116的电动车辆接收电路222。可提供电容器C2以与电动车辆感应线圈216形成在所要频率下谐振的谐振电路。要素k(d)表示在线圈分离下所得的相互耦合系数。等效电阻Req,1及Req,2表示可为感应线圈204及216以及反电抗电容器C1及C2所固有的损耗。包含电动车辆感应线圈316及电容器C2的电动车辆接收电路222接收电力P2且将电力P2提供到电动车辆充电***214的电动车辆电力转换器238。
电动车辆电力转换器238可尤其包含LF/DC转换器，所述LF/DC转换器经配置以将处于操作频率的电力转换回到处于与电动车辆电池单元218的电压电平匹配的电压电平的DC电力。电动车辆电力转换器238可提供经转换电力PLDC以对电动车辆电池单元218充电。电力供应器208、底座充电***电力转换器236及底座***感应线圈204可静止且位于多种位置处，如上文所论述。电池单元218、电动车辆电力转换器238及电动车辆感应线圈216可包含于作为电动车辆112的部分或电池组(未图示)的部分的电动车辆充电***214中。电动车辆充电***214还可经配置以经由电动车辆感应线圈216而将电力无线地提供到底座无线电力充电***202以将电力馈入回到电网。电动车辆感应线圈216及底座***感应线圈204中的每一者可基于所述操作模式而充当发射或接收感应线圈。
虽然未图示，但无线电力传递***200可包含负载断开单元(LDU)以从无线电力传递***200安全地断开电动车辆电池单元218或电力供应器208。举例来说，在紧急或***故障的情况下，LDU可经触发以从无线电力传递***200断开负载。可提供LDU以作为对用于管理对电池到充电的电池管理***的补充，或LDU可为电池管理***的部分。
另外，电动车辆充电***214可包含开关电路(未图示)以用于将电动车辆感应线圈216选择性地连接到电动车辆电力转换器238及选择性地断开电动车辆感应线圈216。断开电动车辆感应线圈216可中止充电且还可调整如由底座无线充电***102a(充当发射器)“看到”的“负载”，其可用于从底座无线充电***102a“掩盖”电动车辆充电***114(充当接收器)。可在发射器包含负载感测电路的情况下检测负载改变。因此，例如底座无线充电***202等发射器可具有用于确定例如电动车辆充电***114等接收器何时存在于底座***感应线圈204的近场中的机制。
如上文所描述，在操作中，假定朝向车辆或电池的能量传递，从电力供应器208提供输入电力以使得底座***感应线圈204产生用于提供能量传递的场。电动车辆感应线圈216耦合到辐射场且产生供电动车辆112存储或消耗的输出电力。如上文所描述，在一些实施例中，根据互谐振关系配置底座***感应线圈204和电动车辆感应线圈116，使得当电动车辆感应线圈116的谐振频率与底座***感应线圈204的谐振频率非常接近或者基本上相同时。在电动车辆感应线圈216位于底座***感应线圈204的近场中时，底座无线电力充电***202与电动车辆充电***214之间的发射损耗最小。
如所陈述，通过将在发射感应线圈的近场中的能量的大部分耦合到接收感应线圈而非将能量的大部分以电磁波传播到远场来进行有效能量传递。当处于近场中时，可在发射感应线圈与接收感应线圈之间建立耦合模式。其中可发生此近场耦合的在感应线圈周围的区域在本文中被称为近场耦合模式区。
虽然未图示，但底座充电***电力转换器236及电动车辆电力转换器238两者可包含振荡器、例如功率放大器等驱动器电路、滤波器，及用于与无线电力感应线圈有效耦合的匹配电路。所述振荡器可经配置以产生所要频率，可响应于调整信号而调整所述频率。可通过功率放大器以响应于控制信号的放大量放大振荡器信号。可包含滤波和匹配电路以滤除谐波或其它不想要的频率，且使电力转换模块的阻抗匹配到无线电力感应线圈。电力转换器236及238还可包含整流器和切换电路以产生合适的电力输出以对电池充电。
如贯穿所揭示的实施例而描述的电动车辆感应线圈216及底座***感应线圈204可被称作或被配置为“环形”天线，且更具体来说是多匝环形天线。感应线圈204及216还可在本文中被称作或被配置为“磁性”天线。术语“线圈”大体上指可无线地输出或接收耦合到另一“线圈”的能量的组件。线圈也可被称作经配置以无线地输出或接收电力的类型的“天线”。如本文所使用，线圈204及216是经配置以无线地输出、无线地接收及/或无线地中继电力的类型的“电力传递组件”。环形(例如，多匝环形)天线可经配置以包含空气芯或物理芯，例如铁氧体芯。此外，空气芯环形天线可允许将其它组件放置在芯区域内。包含铁磁体或铁磁性材料的物理芯天线可允许形成更强的电磁场且改进的耦合。
如上文所论述，在发射器与接收器之间的匹配或几乎匹配的谐振期间发生发射器与接收器之间的能量的有效传递。然而，甚至在发射器与接收器之间的谐振不匹配时，也可在较低效率下传递能量。通过将来自发射感应线圈的近场的能量耦合到驻留于其中建立有此近场的区内(例如，在谐振频率的预定频率范围内，或在近场区的预定距离内)的接收感应线圈而非将能量从发射感应线圈传播到自由空间中来进行能量的传递。
谐振频率可基于包含感应线圈(例如，底座***感应线圈204)的发射电路的电感及电容，如上文所描述。如图2中所示，电感可一般为感应线圈的电感，而可将电容添加到感应线圈以在所要的谐振频率下产生谐振结构。电感还可包含感应线圈之间的互感。作为非限制性实例，如图2中所展示，可与感应线圈串联地添加电容器以形成产生电磁场的谐振电路(例如，底座***发射电路206)。因此，对于较大直径感应线圈来说，用于诱发谐振的电容的值可随线圈的直径或电感增加而减小。电感还可取决于感应线圈的匝数。此外，随着感应线圈的直径增加，近场的有效能量传递面积可增加。其它谐振电路是可能的。作为另一非限制性实例，可在感应线圈的两个端子之间实质上并联放置电容器(例如，并联谐振电路)。此外，感应线圈可经设计成具有高质量(Q)因数以改进感应线圈的谐振。举例来说，Q因数可为300或更大。
如上文所描述，根据一些实施例，揭示了将电力耦合于在彼此的近场中的两个感应线圈之间。如上文所描述，近场可对应于存在电磁场的在感应线圈周围的区，但可不远离感应线圈传播或辐射。近场耦合模式区可对应于在感应线圈的物理体积附近的体积，通常在波长的小分数内。根据一些实施例，将电磁感应线圈(例如，单匝循环天线及多匝循环天线)用于发射与接收两者，这是因为在实际实施例中与电型天线(例如，小偶极)的电近场相比，磁型线圈的磁近场振幅趋向于较高。这允许所述对天线之间的潜在较高耦合。此外，可使用“电”天线(例如，偶极和单极)或磁性与电天线的组合。
图3为展示图1的无线电力传递***300的示范性核心及辅助组件的另一功能框图。无线电力传递***300说明用于底座***感应线圈304及电动车辆感应线圈316的通信链路376、导引链路366，及对准***352、354。如上文参看图2所描述且假定能量朝向电动车辆112流动，在图3中，底座充电***电力接口354可经配置以将电力从例如AC或DC电力供应器126等电源提供到充电***电力转换器336。底座充电***电力转换器336可从底座充电***电力接口354接收AC或DC电力以在底座***感应线圈304的谐振频率处或附近激发底座***感应线圈304。电动车辆感应线圈316当在近场耦合模式区中时可从所述近场耦合模式区接收能量以在谐振频率下或附近振荡。电动车辆电力转换器338将来自电动车辆感应线圈316的振荡信号转换到适合于经由电动车辆电力接口对电池充电的电力信号。
底座无线充电***302包含底座充电***控制器342且电动车辆充电***314包含电动车辆控制器344。底座充电***控制器342可包含到其它***(未图示)的底座充电***通信接口162，所述其它***例如是计算机和配电中心或智能电力网。电动车辆控制器344可包含到其它***(未图示)(例如，车辆上的机载计算机、其它电池充电控制器、车辆内的其它电子***及远程电子***)的电动车辆通信接口。
底座充电***控制器342及电动车辆控制器344可包含用于具有单独通信信道的特定应用程序的子***或模块。这些通信信道可为单独的物理信道或单独的逻辑信道。作为非限制性实例，底座充电对准***352可以通过通信链路376与电动车辆对准***354通信，以提供用于自主地或在操作人员辅助下更紧密地对准底座***感应线圈304与电动车辆感应线圈316的反馈机构。类似地，底座充电导引***362可以通过导引链路与电动车辆导引***364通信，以便提供反馈机构以导引操作人员对准底座***感应线圈304与电动车辆感应线圈316。另外，可以存在由底座充电通信***372和电动车辆通信***374支持的单独通用通信链路(例如，信道)，用于在底座无线电力充电***302与电动车辆充电***314之间传达其它信息。此信息可包含关于电动车辆特性、电池特性、充电状态及底座无线电力充电***302与电动车辆充电***314两者的电力能力的信息以及电动车辆112的维修及诊断数据。这些通信信道可以是单独的物理通信信道(例如，举例来说，蓝牙、紫蜂、蜂窝式等)。
电动车辆控制器344还可包含：管理电动车辆主电池的充电及放电的电池管理***(BMS)(未图示)、基于微波或超声波雷达原理的停车辅助***；制动***，其经配置以执行半自动停车操作；及方向盘伺服***，其经配置以辅助可提供较高停车准确度的较大程度自动化的停车“按线停车”，因此减少对底座无线电力充电***102a及电动车辆充电***114中的任一者中的机械水平感应线圈对准的需求。此外，电动车辆控制器344可经配置以与电动车辆112的电子器件通信。举例来说，电动车辆控制器344可经配置以与以下各者通信：视觉输出装置(例如，仪表板显示器)、声学/音频输出装置(例如，蜂鸣器、扬声器)、机械输入设备(例如，键盘、触摸屏幕，及例如操纵杆、轨迹球等指向装置)，及音频输入设备(例如，具有电子语音辨识的麦克风)。
此外，无线电力传递***300可包含检测及传感器***。举例来说，无线电力传递***300可包含用于与***一起使用以将司机或车辆恰当地导引到充电地点的传感器、以所需的分离/耦合来互相对准感应线圈的传感器、检测可阻碍电动车辆感应线圈316移动到特定高度及/或位置以实现耦合的物体的传感器及用于与***一起使用以执行***的可靠、无损害且安全的操作的安全传感器。举例来说，安全传感器可包含用于以下用途的传感器：检测接近无线电力感应线圈104a、116超过安全半径的动物或儿童的存在、检测可变热(感应加热)的在底座***感应线圈304附近的金属物体、检测危险事件(例如，底座***感应线圈304上的遇热发光物体)及对底座无线电力充电***302及电动车辆充电***314组件进行温度监控。
无线电力传递***300还可支持经由有线连接的***式充电。有线充电端口可在将电力传递到电动车辆112或从电动车辆112传递电力之前将两个不同充电器的输出集成。开关电路可按需要提供用以支持无线充电及经由有线充电端口的充电两者的功能性。
为在底座无线充电***302与电动车辆充电***314之间进行通信，无线电力传递***300可使用带内信令与RF数据调制解调器(例如，在未经许可的频带中的经由无线电的以太网)两者。带外通信可提供足够带宽以用于将增值服务分配给车辆用户/所有者。无线电力载波的低深度振幅或相位调制可充当具有最小干扰的带内信令***。
另外，可在不使用特定通信天线的情况下经由无线电力链路来执行一些通信。举例来说，无线电力感应线圈304和316还可经配置以充当无线通信发射器。因此，底座无线电力充电***302的一些实施例可包含用于在无线电力路径上启用键控类型协议的控制器(未图示)。通过使用预定义的协议以预定义的间隔来键控发射功率电平(幅移键控)，接收器可检测来自发射器的串行通信。底座充电***电力转换器336可包含负载感测电路(未图示)，用于检测底座***感应线圈304产生的近场附近是否存在活动的电动车辆接收器。举例来说，负载感测电路监控流到功率放大器的电流，其受在由底座***感应线圈104a所产生的近场附近的作用中接收器的存在或不存在影响。对功率放大器上的负载的改变的检测可由底座充电***控制器342来监控以用于在确定是否启用振荡器以用于发射能量、是否将与作用中接收器通信或其组合过程中使用。
为了实现无线高电力传递，一些实施例可经配置以在从10kHz到60kHz的范围内的频率下传递电力。此低频耦合可允许可使用固态装置而实现的高效电力转换。另外，与其它频带相比，可存在较少的与无线电***的共存问题。
所描述的无线电力传递***100可与包含可再充电或可更换电池的多种电动车辆102一起使用。图4为展示根据本发明的示范性实施例的安置于电动车辆412中的可更换无触点电池的功能框图。在此实施例中，低电池位置对于集成无线电力接口(例如，充电器到电池的无绳接口426)且可从嵌入于地面中的充电器(未图示)接收电力的电动车辆电池单元来说可为有用的。在图4中，电动车辆电池单元可为可再充电电池单元，且可容纳于电池隔室424中。电动车辆电池单元还提供无线电力接口426，所述无线电力接口426可按需要集成整个电动车辆无线电力子***(包含谐振感应线圈、电力转换电路，及其它控制及通信功能)以用于在基于地面的无线充电单元与电动车辆电池单元之间进行有效且安全的无线能量传递。
使电动车辆感应线圈集成为与电动车辆电池单元或车辆车身的底部侧齐平以使得不存在突出部分且使得可维持所指定的地面到车辆车身的间隙可为有用的。此配置可需要电动车辆电池单元中的一些空间专用于电动车辆无线电力子***。电动车辆电池单元422还可包含电池到EV的无绳接口422，及充电器到电池的无绳接口426，其提供电动车辆412与如图1所展示的底座无线充电***102a之间的无接触电力及通信。
在一些实施例中且参看图1，底座***感应线圈104a及电动车辆感应线圈116可处于固定位置，且所述感应线圈通过电动车辆感应线圈116相对于底座无线充电***102a的整体放置而被带入近场耦合区内。然而，为了快速、高效且安全地执行能量传递，可需要减小底座***感应线圈104a与电动车辆感应线圈116之间的距离以改进耦合。因此，在一些实施例中，底座***感应线圈104a及/或电动车辆感应线圈116可为可部署及/或可移动的，以使它们更好地对准。
图5A、5B、5C及5D为根据本发明的示范性实施例的用于感应线圈及铁氧体材料相对于电池的放置的示范性配置的图。图5A展示完全铁氧体嵌入式感应线圈536a。无线电力感应线圈可包含铁氧体材料538a及围绕铁氧体材料538a而卷绕的线圈536a。线圈536a自身可由多股利兹线制成。可提供导电屏蔽件532a以保护车辆的乘客免于过度EMF发射。导电屏蔽可尤其有用于由塑料或复合材料制成的车辆。
图5B展示用以增强耦合且缩减导电屏蔽件532b中的涡电流(热耗散)的经最佳设定尺寸铁氧体板(即，铁氧体背衬)。线圈536b可完全嵌入于非传导非磁性(例如，塑料)材料中。举例来说，如图5A到5D中所说明，线圈536b可嵌入于保护性外壳534b中。在线圈536b与铁氧体材料538b之间由于磁性耦合与铁氧体磁滞损耗之间的取舍而可能存在分离。
图5C说明其中线圈536c(例如，铜利兹线多匝线圈)可在侧向(“X”)方向上可移动的另一实施例。图5D说明其中感应线圈模块在向下方向上进行部署的另一实施例。在一些实施例中，电池单元包含可部署及不可部署电动车辆感应线圈模块540d中的一者作为无线电力接口的部分。为了防止磁场穿透到电池空间530d中且穿透到车辆的内部中，在电池空间530d与车辆之间可存在导电屏蔽件532d(例如，铜薄片)。此外，不导电(例如，塑料)保护层533d可用以保护导电屏蔽件532d、线圈536d及铁氧体材料5d38免受环境影响(例如，机械损坏、氧化等)。此外，线圈536d可在侧向X及/或Y方向上可移动。图5D说明其中电动车辆感应线圈模块540d相对于电池单元本体在向下Z方向上进行部署的实施例。
此可部署电动车辆感应线圈模块542b的设计类似于图5B的电动车辆感应线圈模块的设计，除了在电动车辆感应线圈模块542d处不存在导电屏蔽。导电屏蔽件532d与电池单元本体留在一起。当电动车辆感应线圈模块542d未处于经部署状态中时，保护层533d(例如，塑料层)提供于导电屏蔽件432d与电动车辆感应线圈模块542d之间。电动车辆感应线圈模块542从电池单元本体的物理分离可对感应线圈的性能有积极影响。
如上文所论述，经部署的电动车辆感应线圈模块542d可仅含有线圈536d(例如，利兹线)及铁氧体材料538d。可提供铁氧体背衬以增强耦合且防止车辆的底部中或导电屏蔽件532d中的过度涡电流损耗。此外，电动车辆感应线圈模块542d可包含用以对转换电子器件及传感器电子器件供电的柔性电线连接件。此电线束可集成到机械齿轮中以用于部署电动车辆感应线圈模块542d。
参看图1，上文所描述的充电***可用于多种位置中以用于对电动车辆112充电或将电力传递回到电网。举例来说，可在停车场环境中出现电力的传递。应注意，“停车区域”在本文中也可被称作“停车空间”。为了增强车辆无线电力传递***100的效率，电动车辆112可沿着X方向及Y方向对准以使电动车辆112内的电动车辆感应线圈116能够与关联停车区域内的底座无线充电***102a适当地对准。
此外，所揭示实施例适用于具有一或多个停车空间或停车区域的停车场，其中停车场内的至少一个停车空间可包括底座无线充电***102a。导引***(未图示)可用以辅助车辆操作人员将电动车辆112定位于停车区域中，以将电动车辆112内的电动车辆感应线圈116与底座无线充电***102a对准。导引***可包含用于辅助电动车辆操作者定位电动车辆112以使电动车辆112内的感应线圈116能够与充电站(例如，底座无线充电***102a)内的充电感应线圈充分地对准的基于电子的方法(例如，无线电定位、测向原理，及/或光学感测方法、准光学感测方法及/或超声波感测方法)或基于机械的方法(例如，车辆车轮导引、跟踪或停止)，或其任何组合。
如上文所论述，电动车辆充电***114可放置于电动车辆112的底侧上以用于从底座无线充电***102a发射电力及接收电力。举例来说，电动车辆感应线圈116可集成到优选接近中心位置的车辆底部中，从而提供在EM暴露方面的最大安全距离且准许电动车辆的正向及反向停放。
图6为展示根据本发明的示范性实施例的可用于对电动车辆无线充电的示范性频率的频谱的图表。如图6中所示，用于到电动车辆的无线高电力传递的潜在频率范围可包含：在3kHz到30kHz频带中的VLF、在30kHz到150kHz频带中的较低LF(对于类ISM应用)、HF6.78MHz(ITU-R ISM频带6.765MHz到6.795MHz)、HF 13.56MHz(ITU-R ISM频带13.553到13.567)，及HF 27.12MHz(ITU-R ISM频带26.957到27.283)。
图7为展示根据本发明的示范性实施例的可用于对电动车辆无线充电的示范性频率及发射距离的图表。可有用于电动车辆无线充电的一些实例发射距离是约30mm、约75mm，及约150mm。一些示范性频率可为VLF频带中的约27kHz及LF频带中的约135kHz。
如本文所使用，术语“线圈”是指通常被称为电缆或电线的相对刚性或柔性材料的绳状物件或细丝，其具有包括一起分组为一个功能导电路径的此些股线中的单个导电股线或多个导电股线的类型。也就是说，尽管以螺旋的配置物理上卷绕一股导体是常规的，但如本文所使用的前述术语是指所得配置，而非用以形成图案的方法。因此，例如线圈可由移除了本体材料的圆柱形本体形成，此导致对应于螺旋绕组的形状。术语多股线圈是指经形成为单个可识别单元且由多个导电股线组成的此线圈，所述导电股线可彼此绞合、纺织、编织或缠绕以形成可识别单个线单元。多股线圈可呈体现圆形、矩形或非矩形横截面的线圈的形式。
图8为展示基垫802与车辆垫804之间的示范性布置的图。车辆垫804包括经配置以从基垫802的至少一个线圈接收电力的至少一个接收器线圈。在一些实施例中，车辆垫804可放置在基垫802的顶部上。在一些其它实施例中，车辆垫804可放置在基垫802的底部上。在其它实施例中，车辆垫804可紧靠基垫802放置。
图9为展示示范性基垫802(参见图8)的若干视图及两个剖面的图。图9展示俯视图902及两个侧视图904及906。更确切地说，侧视图904展示剖面914，且侧视图906展示剖面916。对应于图9中所示的细节，剖面914展示基垫802包括导电屏蔽件908、至少一个绝缘层910、线圈912及铁氧体背衬918。在一些实施例中，绝缘层910可具有两个个别绝缘层：绝缘层1及2，如图9中所示。
图10为展示示范性基垫802(参见图8)的三个视图及两个剖面的图。图10展示俯视图1002及两个侧视图1004及1006。更确切地说，侧视图1004展示剖面1008，且侧视图1006展示剖面1016。对应于图10中所示的细节，基垫802的剖面1016展示基垫802包括导电屏蔽件1010、至少一个绝缘层1012及至少三个线圈1014a、1014b及1014c。两个线圈1014b及1014c在平面上彼此紧靠。所述线圈被放置在线圈1014a的顶部上。在一些实施例中，绝缘层1012可具有两个个别绝缘层：绝缘层1及2，如图10中所示。
图11为展示用于例如线圈912(参见图9)、线圈1014a、线圈1014b或线圈1014c(参见图10)等多线线圈的示范性绕组布置1102的图。在图11的图中，绕组布置1102包括实质上彼此并联布置的至少三个绕组1104、1106及1108。在一个实施例中，所述绕组具有相等匝数，因为所述绕组是从一端多线或三线卷绕到另一端。
图12为根据一些示范性实施例的多线线圈1102(参见图11)的示范性等效电路表示1200的图。如图12中所示，因为多线线圈1102的示范性实施方案包括N个绕组，所以电路1200包含N个电感器1202-1、1202-2、……，及1202-N，所述电感器实质上彼此并联连接，且共享相同电压源1204。在电压源1204在电路1200上产生电压V时，电流I流动穿过所述电压源。因为在多线线圈1102的N个绕组中的每一对之间存在互感，所以在N个电感器1202-1、1202-2、……及1202-N的每一对之间存在互感。举例来说，在电感器1202-1上，存在分别由其它(N-1)电感器1202-2、1202-3、……及1202-N感应的额外(N-1)电压，V21、V31、……及VN1。对于其它(N-1)电感器1202-2、1202-3、……及1202-N中的每一者也是如此。
为了解释电感不平衡的效果，本文中将双线线圈的一个示范性等效电路用作实例。类似于图12中所示的多线等效电路1200，在此实例中，双线等效电路仅包括彼此实质上并联的两个电感器，例如电感器1202-1及1202-2。尽管仅提供两个电感器的实例，但其也可以应用于任何数目个电感器的电路表示。双线等效电路进一步包括对两个电感器(例如电感器1202-1及1202-2)同时施加电压V的电压源(例如电压源1204)。结果，产生两个电流I1及I2，以分别流动穿过这两个电感器。这两个电流具有可通过下式撰写的两个值：
以及
其中电感L1及L2分别表示两个电感器的电感。这两个电感器之间的互感由M表示。互感M与电感L1及L2之间的关系为
其中变量k表示两个电感器之间的耦合因数。
为了量化两个电感器之间的电感不平衡，两个电感器之间的电感比可由下式定义及撰写
其中Δ表示两个电感器之间的电感差异的百分比。如果考虑互感M，那么两个电感器之间的电感比可由下式定义及撰写：
在一些实施例中，Δ通常具有在0与100％之间的值。在一个实施方案中，减小Δ的方法为增加M的值。
因此，电流I1与I2之间的电流比经导出为
另外，泄漏因素s被定义为s＝1-k。因此，由等式(6)表达的电流比可由下式撰写：
在一些实施例中，电感差异的百分比为Δ＝2％，且泄漏因素s＝0.04。结果，两个电流I1与I2之间的电流比可由下式粗略估计：
这意味着在流动穿过两个电感器的电流之间可存在显著电流不平衡(例如，～50％)，即使在此实例中电感差异的百分比Δ仅为2％。
另外，不平衡电流对平衡电流损耗比可定义及表达为
结果，在差异的百分比Δ＝2％及泄漏因素s＝0.04的实例中，此不平衡电流对平衡电流损耗比变为
图13为展示根据一些示范性实施例的用于多线线圈1102的六个示范性电感补偿技术1300A、1300B、1300C、1300D、1300E及1300F的图。这六个电感补偿技术可用以均衡及/或补偿多线线圈1102的电感，且因此减小多线线圈1102可在电力传递期间具有的电流变化。尽管仅提供具有两个股线的双线线圈的示范性实施方案，但图13中所示的每一示范性实施方案也可以应用于具有N个股线的多线线圈。
如图13中所示，在电感补偿技术1300A的一个示范性实施方案中，将环线1302添加到双线线圈1314。双线线圈1314包括两个股线1312a及1312b。将环线1302添加到双线线圈1312的股线1312b中。环线1302可进一步与股线1312a断开连接。在一个示范性实施方案中，环线1302的第一端连接到股线1312b的第一端。环线1302的第二端可进一步连接到股线1312b的第二端。添加环线1302基本上会添加影响双线线圈1314的股线中的总电感的绕组电感。然而，添加的绕组电感不仅改变股线的电感，而且改变此股线与双线线圈1314的其它股线中的每一者之间的互感。结果，环线1302可经选择以具有平衡流动穿过双线线圈1314的股线1312a及1312b的电流的电感。
如图13中所示，在电感补偿技术1300B的一个示范性实施方案中，将电感器电路1304添加到双线线圈1318。在一个示范性实施方案中，电感器电路1304为外部电感器、内部电感器或这两者的组合。双线线圈1318包括两个股线1316a及1316b。将电感器电路1304添加到股线1316b。电感器电路1304可进一步与股线1316a断开连接。在另一示范性实施方案中，电感器电路1304的第一端连接到股线1316b的第一端。环路1304的第二端可进一步连接到股线1316b的第二端。类似于电感补偿技术1300A，电感器电路1304改变股线1316b的电感。然而，电感器电路1304可不改变双线1318的股线1316a及1316b之间的互感。然而，在恰当地配置电感器电路1304的值的情况下，电感补偿技术1300B平衡流动穿过双线线圈1318的股线1316a及1316b的电流，且改进双线线圈1318的电力传递效率。
如图13中所示，在电感补偿技术1300C的一个示范性实施方案中，将两个跨接1306a及1306b添加到双线线圈1322。双线1322包括两个股线1320a及1320b。双线线圈1322的股线1320a及1320b上的跨接的使用平衡股线的绕组的交叉区域。结果，减小双线线圈1322的股线1320a及1320b的电感不平衡及因此所得电流不平衡。因此，减小损耗，且改进双线线圈1322的电力传递效率。
如图13中所示，在电感补偿技术1300D的一个示范性实施方案中，在双线线圈1326的两个股线1324a及1324b上添加一个差模块1308。差模块1308基本上会在流动穿过双线线圈1326的股线1324a及1324b的电流上引入负反馈。此负反馈减小了至少在股线1324a及1324b之间的电感不平衡的效果，且因此其改进双线线圈1326的电力传递效率。
如图13中所示，在电感补偿技术1300E的一个示范性实施方案中，将串联连接的两个变压器1310a及1310b分别应用于双线线圈1330的两个股线1328a及1328b。变压器1310a可连接到股线1328a，且与股线1328b断开连接。变压器1310b可连接到股线1328b，且与股线1328a断开连接。在一个示范性实施方案中，变压器1310a的第一端连接到股线1328a的第一端。环路1310a的第二端可进一步连接到股线1328a的第二端。在另一示范性实施方案中，变压器1310b的第一端进一步连接到股线1328b的第一端，且环路1310b的第二端可进一步连接到股线1328b的第二端。变压器1310a及1310b可具有变压比。变压器1310a或1310b中的至少一者可具有大于1的变压比。类似于电感补偿技术1300D，变压器1310a及1310b的使用为电感补偿技术，其调整股线1328a及1328b上的电流以用于减小双线线圈1330的电感不平衡的效果。在一些实施例中，在恰当地选择变压器1310a及1310b的情况下，流动穿过股线1328a及1328b的电流相同。结果，可增加双线线圈1330的电力传递效率。
如图13中所示，在电感补偿技术1300F的一个示范性实施方案中，将两个变压器1336a及1336b分别应用于双线线圈1330的两个股线1332a及1332b。变压器1336a可连接到股线1332a，且与股线1332b断开连接。变压器1336b可连接到股线1332b，且与股线1332a断开连接。在一个示范性实施方案中，变压器1336a的第一端连接到股线1332a的第一端。环路1336a的第二端可进一步连接到股线1332a的第二端。在另一示范性实施方案中，变压器1336b的第一端进一步连接到股线1332b的第一端，且环路1336b的第二端可进一步连接到股线1332b的第二端。变压器1336a及1336b各自可具有变压比。变压器1310a或1310b中的至少一者可具有大于1的变压比。与图1300E相对比，两个变压器1336a及1336b是由图13中未图示的两个单独电压源驱动。在一些其它实施例中，双线线圈1334的电流不平衡可通过相应地调节电压源来进行补偿。在一些实施例中，对这两个变压器1336a及1336b的操作可以是相关的。在一些其它实施例中，对这两个变压器1336a及1336b的操作可能不相关。类似于电感补偿技术1300E，变压器1336a及1336b的使用为电感补偿技术，其调整股线1332a及1332b上的电流以用于减小双线线圈1334的电感不平衡的效果。在一些实施例中，在恰当地选择变压器1336a及1336b的情况下，流动穿过股线1332a及1332b的电流相同，从而导致在股线具有相等横截面的情况下最小的损耗。结果，可增加双线线圈1334的电力传递效率。
图14为展示根据一些实施例的电感补偿技术1300D(参见图13)的一些示范性实施方案1400A及1400B的图。实施方案1400A有助于减小双线线圈的电感不平衡，且实施方案1400B对三线线圈起作用。
如图14中所示，在实施方案1400A的一些实施例中，在双线线圈1404a上引入差模块1402a。差模块1402a添加两个股线1406a及1406b之间的负反馈。举例来说，在流动穿过股线1406a的电流增加时，此电流增加因为股线1406a及1406b之间的负耦合而以电感方式减小流动穿过股线1406b的电流。顺序地，流动穿过股线1406b的电流的减小增加流动穿过股线1406a的电流。结果，减小这两个股线之间的电流不平衡，且增加此双线线圈1404a的电力传递效率。图14中还展示了双线线圈1408a上的差模块1402的另一示范性实施方案。在此实施方案中，在股线1410b的不同方向上卷绕股线1410a。在一个实施例中，股线1410a以一或多个匝卷绕或缠绕于股线1410b之上，以引入这两个股线1410a及1410b之间的负反馈。
如图14中所示，在示范性实施方案1400B的一些其它实施例中，在三线线圈1404b上使用三个差模块1402b、1402c及1402d。差模块1402b、1402c及1402d添加三个股线1406c、1406d及1406e中的每两者之间的负反馈。结果，减小三线线圈1404b的电流不平衡，且增加此双线线圈1404b的电力传递效率。图14中还展示了三线线圈1408b上的差模块1402b、1402c及1402d的另一示范性实施方案。在此实施方案中，在不同方向上卷绕股线1410c、1410d及1410e以使得存在在三个股线1410c、1410d及1410e中的每一对之间存在的负电感反馈。结果，同样减小三线线圈1408b的电流不平衡。
图15为展示应用于三线线圈1404b或1408b的一个电感补偿技术1400B的示范性等效电路1500A及1500B的图。电路1500A表示在应用电感补偿技术1400B之前的三线线圈1404b。在电路1500A中，存在分别表示三线线圈1404b的三个股线的三个电感器1502a、1502b及1502c。电路1500B表示在应用电感补偿技术1400B之后的三线线圈1404b。在电路1500B中，除分别表示三线线圈1404b的三个股线的三个电感器1502d、1502e及1502f以外，存在三个电感修改块1504a、1504b及1504c。这三个电感修改块表示用于减小三线线圈1404b的电感不平衡的电感补偿技术1400B的应用。
图16为应用于双线线圈1404a或1408a(参见图14)的电感补偿技术1400A的四个不同示范性实施方案的图。存在电感补偿技术1400A的若干不同类型的实施方案：图16中所示的一个类型1实施方案1602A、两个类型2实施方案1602C及1602D及三个类型3实施方案1602E、1602F及1602G。
在类型1实施方案1602A中，透视图展示经卷绕以使得股线的相应轴线落在垂直于彼此的两个几何平面中的股线1604a及1604b。类型1实施方案1602A的横截面透视图经展示为类型1实施方案1602B。如图16中所示，股线1606a与股线1606b之间存在间隙。在控制间隙的大小的情况下，可调整线圈A与线圈B之间的电感不平衡。
在类型2实施方案1602C中，透视图展示在股线1608a的外部周围卷绕股线1608b。卷绕股线1608a及1608b两者以使得股线的相应轴线落在共同平面中。然而，分别流动穿过两个股线1608a及1608b的两个电流具有两个不同方向。在类型2实施方案1602D中，两个股线1608a及1608b卷绕于相同平面上，且具有在相同方向上流动穿过的两个电流。类似于类型1实施方案1602A，在两个股线1608a及1608b之间存在间隙。在恰当地调整间隙的大小的情况下，可控制两个股线1608a及1608b之间的电感不平衡。
在两个类型3实施方案1602E及1602F中，股线1610a卷绕成与股线1610b平行且在股线1610b之上。在类型3实施方案1602E中，股线1610a及1610b具有分别在两个不同方向上流动穿过两个股线1610a及1610b的两个电流。然而，在类型3实施方案1602F中，股线1610a及1610b具有在相同方向上流动穿过两个股线1610a及1610b的两个电流。在类型3实施方案1602G中，分别卷绕股线1612a及1612b以使得股线的相应轴线落在垂直于彼此的两个平面中。
如上文所描述，不同布置可导致两个股线中的两个电流之间的不同比率。举例来说，对于类型3布置，线圈电感中的变化可导致比类型1布置的两个电流之间的比率低的两个电流之间的比率。
图17为根据一些实施例的应用于双线线圈1404a或1408a(参见图14)的类型1电感补偿技术的图。如图17中所示，股线1702以一或多个匝卷绕或缠绕于内部热缩件1706周围。股线1704以一或多个匝卷绕或缠绕于外部热缩件1708周围及在股线1702之上。内部热缩件1706及外部热缩件两者用以使股线1702及1704一起保持在适当的位置。
可使用各种不同技艺和技术中的任一者来表示信息和信号。举例来说，可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示在以上描述中始终参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。
结合本文中所揭示的配置而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可被实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚说明硬件与软件的此互换性，上文已大致关于其功能性而描述了各种说明性组件、块、模块、电路及步骤。所述功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及施加于整个***的设计约束。可针对每一特定应用以不同方式来实施所描述的功能性，但此些实施方案决策不应被解释为会导致脱离本发明的实施例的范围。
结合本文所揭示的实施例所描述的各种说明性逻辑块、模块及电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代例中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一或多个微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此配置。
可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以上述两者的组合实施结合本文所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤。如果以软件来实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储在有形的非暂时性计算机可读媒体上或经由有形的非暂时性计算机可读媒体进行发射。软件模块可驻留于随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬磁盘、可装卸磁盘、CD ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。将示范性存储媒体耦合到处理器，使得所述处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。如本文中所使用，磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘使用激光光学地复制数据。上文的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。处理器及存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代例中，处理器及存储媒体可作为离散组件驻留于用户终端中。
为了概述本发明，本文已描述了本发明的某些方面、优点以及新颖特征。应了解，根据本发明的任一特定实施方案，不一定可以实现全部这些优点。因此，可以按照如本文所教示来实现或优化一个优点或一组优点而不一定实现本文可能教示或建议的其它优点的方式来体现或实施本发明。
将容易了解对上述实施例的各种修改，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下将本文界定的一般原理应用到其它实施例。因此，本发明并不既定限于本文中所展示的实施例，而应符合与本文中所揭示的原理及新颖特征一致的最广范围。

Claims (52)

1.一种用于将电力从充电电源无线地传递到装置的设备，所述设备包括：
卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第一股线；
与所述第一股线一起卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第二股线；及
连接到所述第一股线且与所述第二股线断开连接的电感器电路，所述电感器电路经配置以补偿所述第一股线与所述第二股线之间的电感不平衡，以使得其减小流动穿过所述第一股线的第一电流与流动穿过所述第二股线的第二电流之间的电流差。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述电感器电路经配置以补偿归因于所述第一股线及所述第二股线的自感的差的所述电流差。
3.根据权利要求1及2中任一权利要求所述的设备，其中所述第一股线的至少一个第一区段及所述第二股线的至少一个第二区段彼此平行地放置。
4.根据权利要求1及2中任一权利要求所述的设备，其中所述第一股线的至少一个第一区段及所述第二股线的至少一个第二区段彼此绞合、跨接或编织。
5.根据权利要求1及2中任一权利要求所述的设备，其中所述电感器电路包括环线，所述环线的第一端连接到所述第一股线的第一端，且所述环线的第二端连接到所述第一股线的第二端。
6.根据权利要求1及2中任一权利要求所述的设备，其中所述电感器电路包括电感器，所述电感器的第一端连接到所述第一股线的第一端，且所述电感器的第二端连接到所述第一股线的第二端。
7.根据权利要求1及2中任一权利要求所述的设备，其进一步包括卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第三股线，其中所述电感器电路经进一步配置以减小流动穿过所述第三股线的第三电流与所述第一电流及所述第二电流中的至少一者之间的至少另一电流差。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述至少另一电流差至少部分由所述第一股线与所述第三股线之间的第一互感以及所述第二股线与所述第三股线之间的第二互感之间的互感不平衡引起。
9.根据权利要求1及2中任一权利要求所述的设备，其进一步包括：
操作性地耦合到所述第一股线的第一引线，所述第一引线被放置在第一平面上且围绕垂直于所述第一平面的第一轴线放置；及
操作性地耦合到所述第二股线的第二引线，所述第二引线被放置在第二平面上且围绕垂直于所述第二平面的第二轴线放置。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一平面垂直于所述第二平面。
11.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一平面及所述第二平面实质上相同。
12.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一平面实质上平行于所述第二平面。
13.根据权利要求1及2中任一权利要求所述的设备，其进一步包括：
所述第一股线卷绕于其周围的内部热缩件；及
所述第二股线卷绕于其周围的外部热缩件。
14.根据权利要求1及2中任一权利要求所述的设备，其中所述第一股线及所述第二股线在其间形成间隙。
15.根据权利要求1及2中任一权利要求所述的设备，其中所述第一股线及所述第二股线卷绕于减小所述电流差的相应位置中。
16.一种用于将电力从充电电源无线地传递到装置的设备，所述设备包括：
卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第一股线；
与所述第一股线一起卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第二股线；
与所述第一股线串联连接且与所述第二股线断开连接的第一变压器的第一绕组；及
与所述第二股线串联连接且与所述第一股线断开连接的第二变压器的第一绕组，所述第一变压器及所述第二变压器经配置以补偿所述第一股线与所述第二股线之间的电感不平衡，以使得其共同地减小流动穿过所述第一股线的第一电流与流动穿过所述第二股线的第二电流之间的电流差。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述第一变压器及所述第二变压器经进一步配置以补偿归因于所述第一股线及所述第二股线的自感的差的所述电流差。
18.根据权利要求16及17中任一权利要求所述的设备，其中所述第一股线的至少一个第一区段及所述第二股线的至少一个第二区段彼此平行地放置。
19.根据权利要求16及17中任一权利要求所述的设备，其中所述第一股线的至少一个第一区段及所述第二股线的至少一个第二区段彼此绞合、跨接或编织。
20.根据权利要求16及17中任一权利要求所述的设备，其进一步包括卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第三股线，其中所述第一变压器及所述第二变压器中的至少一者经进一步配置以减小流动穿过所述第三股线的第三电流与所述第一电流及所述第二电流中的至少一者之间的至少另一电流差。
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述至少另一电流差至少部分由所述第一股线与所述第三股线之间的第一互感以及所述第二股线与所述第三股线之间的第二互感之间的互感不平衡引起。
22.根据权利要求16及17中任一权利要求所述的设备，其中所述第一变压器的第一端连接到所述第一股线的第一端，且其中所述第一变压器的第二端连接到所述第一股线的第二端。
23.根据权利要求16及17中任一权利要求所述的设备，其中所述第二变压器与所述第一变压器串联或并联连接。
24.根据权利要求16及17中任一权利要求所述的设备，其进一步包括连接到所述第一变压器的第一电源，所述第一电源经配置以调节为足以驱动所述第一变压器且减小所述电流差的电压电平。
25.根据权利要求24所述的设备，其进一步包括连接到所述第二变压器的第二电源，所述第一电源及所述第二电源经配置以驱动所述第一变压器及所述第二变压器且减小所述电流差。
26.根据权利要求25所述的设备，其进一步包括：
卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第三股线；及
操作性地耦合到所述第三股线的第三变压器，其中所述第三变压器经配置以减小流动穿过所述第三股线的第三电流与所述第一电流及所述第二电流中的至少一者之间的至少另一电流差。
27.根据权利要求26所述的设备，其中所述第三变压器与所述第一变压器及所述第二变压器中的至少一者串联连接。
28.根据权利要求16及17中任一权利要求所述的设备，其中所述第一变压器及所述第二变压器中的至少一者具有大于1或小于1的变压比。
29.一种从充电电源到装置的无线电力传递的方法，所述方法包括：
经由卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第一股线发射电力；
经由与所述第一股线一起卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第二股线发射电力；
经由电感器电路将电力提供到所述第一股线，所述电感器电路连接到所述第一股线且与所述第二股线断开连接；及
使用所述电感器电路补偿所述第一股线与所述第二股线之间的电感不平衡，以减小流动穿过所述第一股线的第一电流与流动穿过所述第二股线的第二电流之间的电流差。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述第一股线的至少一个第一区段及所述第二股线的至少一个第二区段被彼此平行地放置、绞合、跨接或编织。
31.根据权利要求29及30中任一权利要求所述的方法，其中经由所述电感器电路将所述电力提供到所述第一股线包括经由环线将所述电力提供到所述第一股线，所述环线的第一端连接到所述第一股线的第一端，且所述环线的第二端连接到所述第一股线的第二端。
32.根据权利要求29及30中任一权利要求所述的方法，其中经由所述电感器电路将所述电力提供到所述第一股线包括经由电感器将所述电力提供到所述第一股线，所述电感器的第一端连接到所述第一股线的第一端，且所述电感器的第二端连接到所述第一股线的第二端。
33.根据权利要求29及30中任一权利要求所述的方法，其中经由所述第一股线发射所述电力进一步包括经由操作性地耦合到所述第一股线的第一引线发射所述电力，所述第一引线被放置在第一平面上且围绕垂直于所述第一平面的第一轴线放置，其中经由所述第二股线发射所述电力包括经由操作性地耦合到所述第二股线的第二引线发射所述电力，所述第二引线被放置在第二平面上且围绕垂直于所述第二平面的第二轴线放置，其中所述第一平面不同于所述第二平面。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述第一平面实质上垂直于或实质上平行于所述第二平面。
35.根据权利要求29及30中任一权利要求所述的方法，其中经由第一股线发射电力包括缠绕内部热缩件，所述第一股线卷绕于所述内部热缩件周围，其中经由第二股线发射电力包括缠绕外部热缩件，所述第二股线卷绕于所述外部热缩件周围，其中所述第一股线及所述第二股线在其间形成间隙，且其中所述第一股线及所述第二股线卷绕于减小所述电流差的相应位置中。
36.一种从充电电源到装置的无线电力传递的方法，所述方法包括：
经由卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第一股线发射电力；
经由与所述第一股线一起卷绕成一或多个匝且操作性地耦合到所述充电电源的第二股线发射电力；
经由第一变压器提供电力，其中所述第一变压器的第一绕组与所述第一股线串联连接且所述第一变压器与所述第二股线断开连接；
经由第二变压器提供电力，其中所述第二变压器的第一绕组与所述第二股线串联连接且所述第二变压器与所述第一股线断开连接；及
使用所述第一及第二变压器来补偿所述第一股线与所述第二股线之间的电感不平衡，以使得其减小流动穿过所述第一股线的第一电流与流动穿过所述第二股线的第二电流之间的电流差。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述第一股线的至少一个第一区段及所述第二股线的至少一个第二区段被彼此平行地放置、绞合、跨接或编织。
38.根据权利要求36及37中任一权利要求所述的方法，其中所述第一变压器的第一端连接到所述第一股线的第一端，且其中所述第一变压器的第二端连接到所述第一股线的第二端。
39.根据权利要求36及37中任一权利要求所述的方法，其中所述第二变压器与所述第一变压器串联或并联连接。
40.根据权利要求36及37中任一权利要求所述的方法，其进一步包括：
将第一电源调节为足以驱动所述第一变压器且减小所述电流差的电压电平；及
将第二电源调节为足以驱动所述第二变压器且共同地减小所述电流差的另一电压电平。
41.根据权利要求36及37中任一权利要求所述的方法，其中所述第一变压器及所述第二变压器中的至少一者具有大于1或小于1的变压比。
42.一种用于将电力从充电电源无线地传递到装置的设备，所述设备包括：
用于将无线电力发射到所述装置的第一装置；
用于将无线电力发射到所述装置的第二装置；及
用于减小流动穿过所述用于发射的第一装置的第一电流与流动穿过所述用于发射的第二装置的第二电流之间的电流差的装置，所述用于减小的装置连接到所述用于发射的第一装置且与所述用于发射的第二装置断开连接。
43.根据权利要求42所述的设备，其中所述用于发射的第一装置包括第一股线，其中所述用于发射的第二装置包括第二股线，且其中所述第一股线的至少一个第一区段及所述第二股线的至少一个第二区段被彼此平行地放置、绞合、跨接或编织。
44.根据权利要求42及43中任一权利要求所述的设备，其中所述用于发射的第一装置包括第一股线，其中所述用于发射的第二装置包括第二股线，且其中所述用于减小的装置包括环线，所述环线的第一端连接到所述第一股线的第一端且所述环线的第二端连接到所述第一股线的第二端。
45.根据权利要求42及43中任一权利要求所述的设备，其中所述用于发射的第一装置包括第一股线，其中所述用于发射的第二装置包括第二股线，且其中所述用于减小的装置包括电感器，所述电感器的第一端连接到所述第一股线的第一端且所述电感器的第二端连接到所述第一股线的第二端。
46.根据权利要求42及43中任一权利要求所述的设备，其中所述用于发射的第一装置包括第一股线及第一引线，所述第一引线操作性地耦合到所述第一股线，且被放置在第一平面上且围绕垂直于所述第一平面的第一轴线放置，且其中所述用于发射的第二装置包括第二股线及第二引线，所述第二引线操作性地耦合到所述第二股线，且被放置在第二平面上且围绕垂直于所述第二平面的第二轴线放置。
47.根据权利要求42及43中任一权利要求所述的设备，其中所述用于发射的第一装置包括第一股线及内部热缩件，所述第一股线卷绕于所述内部热缩件周围，且其中所述用于发射的第二装置包括第二股线及外部热缩件，所述第二股线卷绕于所述外部热缩件周围。
48.一种用于将电力从充电电源无线地传递到装置的设备，所述设备包括：
用于将无线电力发射到所述装置的第一装置；
用于将无线电力发射到所述装置的第二装置；
用于减小流动穿过所述用于发射的第一装置的第一电流与流动穿过所述用于发射的第二装置的第二电流之间的电流差的第一装置，所述用于减小的第一装置连接到所述用于发射的第一装置且与所述用于发射的第二装置断开连接；及
用于减小所述电流差的第二装置，所述用于减小的第二装置连接到所述用于发射的第二装置且与所述用于发射的第一装置断开连接。
49.根据权利要求48所述的设备，其中所述用于发射的第一装置包括第一股线，其中所述用于发射的第二装置包括第二股线，且其中所述第一股线的至少一个第一区段及所述第二股线的至少一个第二区段被彼此平行地放置、绞合、跨接或编织。
50.根据权利要求48及49中任一权利要求所述的设备，其中所述用于发射的第一装置包括第一股线，其中所述用于发射的第二装置包括第二股线，其中所述用于减小的第一装置包括第一变压器，所述第一变压器的第一端连接到所述第一股线的第一端且所述第一变压器的第二端连接到所述第一股线的第二端，其中所述用于减小的第二装置包括第二变压器，所述第二变压器的第一端连接到所述第二股线的第一端且所述第二变压器的第二端连接到所述第二股线的第二端，且其中所述第二变压器与所述第一变压器串联或并联连接。
51.根据权利要求48及49中任一权利要求所述的设备，其中所述用于发射的第一装置包括第一股线，其中所述用于发射的第二装置包括第二股线，其中所述用于减小的第一装置包括第一变压器及第一电源，所述第一电源经配置以产生足以驱动所述第一变压器且减小所述电流差的电压电平，且其中所述用于减小的第二装置包括第二变压器及第二电源，所述第二电源经配置以产生足以驱动所述第二变压器且共同地减小所述电流差的另一电压电平。
52.根据权利要求48及49中任一权利要求所述的设备，其中所述用于减小的第一装置包括第一变压器，其中所述用于减小的第二装置包括第二变压器，且其中所述第一变压器及所述第二变压器中的至少一者具有大于1或小于1的变压比。
CN201380054577.4A 2012-10-19 2013-10-14 用于无线电力传递中的电感补偿的***及方法 Active CN104755312B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261716395P 2012-10-19 2012-10-19
US61/716,395 2012-10-19
US201361791882P 2013-03-15 2013-03-15
US61/791,882 2013-03-15
US13/937,154 2013-07-08
US13/937,154 US9376026B2 (en) 2012-10-19 2013-07-08 System and method for inductance compensation in wireless power transfer
PCT/US2013/064858 WO2014062577A2 (en) 2012-10-19 2013-10-14 System and method for inductance compensation in wireless power transfer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104755312A CN104755312A (zh) 2015-07-01
CN104755312B true CN104755312B (zh) 2017-03-08

Family

ID=50484762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380054577.4A Active CN104755312B (zh) 2012-10-19 2013-10-14 用于无线电力传递中的电感补偿的***及方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9376026B2 (zh)
EP (1) EP2909061B1 (zh)
JP (1) JP6262750B2 (zh)
KR (1) KR102150138B1 (zh)
CN (1) CN104755312B (zh)
WO (1) WO2014062577A2 (zh)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101697418B1 (ko) 2012-05-09 2017-01-17 도요타지도샤가부시키가이샤 차량
WO2014086363A2 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Vestas Wind Systems A/S A three-phase ac electrical system, and a method for compensating an inductance imbalance in such a system
US9199548B2 (en) 2013-09-30 2015-12-01 Elwha Llc Communication and control regarding electricity provider for wireless electric vehicle electrical energy transfer
US9412515B2 (en) 2013-09-30 2016-08-09 Elwha, Llc Communication and control regarding wireless electric vehicle electrical energy transfer
US20150094867A1 (en) 2013-09-30 2015-04-02 Elwha Llc User interface to residence related information center associated with communication and control system and method for wireless electric vehicle electrical energy transfer
US10093194B2 (en) 2013-09-30 2018-10-09 Elwha Llc Communication and control system and method regarding electric vehicle for wireless electric vehicle electrical energy transfer
US20150115881A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Wireless power transceiver and portable terminal having the same
CN103715781B (zh) * 2014-01-06 2017-03-08 深圳市特斯拉无线设备有限公司 一种无线充电传输装置
US10574091B2 (en) * 2014-07-08 2020-02-25 Witricity Corporation Enclosures for high power wireless power transfer systems
EP3167532B1 (en) * 2014-07-08 2018-10-17 WiTricity Corporation Resonator balancing in wireless power transfer systems
JP6489212B2 (ja) * 2014-11-07 2019-03-27 株式会社村田製作所 固定チューニングおよび電力制限機能を有する可変距離ワイヤレス給電システム
US9843217B2 (en) 2015-01-05 2017-12-12 Witricity Corporation Wireless energy transfer for wearables
WO2016179329A1 (en) * 2015-05-04 2016-11-10 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Wireless power transfer
WO2017039420A1 (ko) * 2015-09-04 2017-03-09 주식회사 아모센스 자기공진방식 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 전자장치
US10135257B1 (en) 2015-11-13 2018-11-20 X Development Llc Extending the distance range of near-field wireless power delivery
US10059213B2 (en) 2015-11-13 2018-08-28 Nio Usa, Inc. Charging devices within wheel portions
US10336194B2 (en) * 2015-11-13 2019-07-02 Nio Usa, Inc. Electric vehicle charging device alignment and method of use
US10093195B2 (en) 2015-11-13 2018-10-09 Nio Usa, Inc. Integrated vehicle charging panel system and method of use
US10181729B1 (en) 2015-11-13 2019-01-15 X Development Llc Mobile hybrid transmit/receive node for near-field wireless power delivery
US10153644B2 (en) 2015-11-13 2018-12-11 X Development Llc Delivering and negotiating wireless power delivery in a multi-receiver system
US9866039B2 (en) 2015-11-13 2018-01-09 X Development Llc Wireless power delivery over medium range distances using magnetic, and common and differential mode-electric, near-field coupling
US10317963B1 (en) 2015-11-13 2019-06-11 X Development Llc Modular mechanism enabled by mid-range wireless power
US10124690B2 (en) 2015-11-13 2018-11-13 Nio Usa, Inc. Electric vehicle charging device positioning and method of use
US10128660B1 (en) 2015-11-13 2018-11-13 X Development Llc Wireless solar power delivery
US10389140B2 (en) 2015-11-13 2019-08-20 X Development Llc Wireless power near-field repeater system that includes metamaterial arrays to suppress far-field radiation and power loss
US20170182903A1 (en) * 2015-12-26 2017-06-29 Intel Corporation Technologies for wireless charging of electric vehicles
US10756572B2 (en) 2016-05-20 2020-08-25 Lear Corporation Wireless charging pad having coolant assembly
WO2018097739A1 (en) 2016-11-25 2018-05-31 Auckland Uniservices Limited Current distribution and thermal regulation in inductive power transfer coupling structures
US10245963B2 (en) 2016-12-05 2019-04-02 Lear Corporation Air cooled wireless charging pad
US10243415B1 (en) 2016-12-29 2019-03-26 X Development Llc Mobile power transmitter
GB201705913D0 (en) * 2017-04-12 2017-05-24 Novelda As Filter
JP6971062B2 (ja) * 2017-06-09 2021-11-24 昭和電線ケーブルシステム株式会社 非接触給電装置用コイルおよび非接触給電装置用コイルの製造方法
US10875417B2 (en) 2018-02-06 2020-12-29 Witricity Corporation Thermal feedback for power transfer optimization
EP3534494B1 (en) 2018-02-28 2022-04-06 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Wireless high power transfer
DE112019006502T5 (de) 2018-12-28 2021-09-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Lötpastenrückgewinnungsvorrichtung und Schirmdruckvorrichtung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1179611A (zh) * 1996-09-21 1998-04-22 三星电子株式会社 高压变压器
US6028413A (en) * 1997-09-19 2000-02-22 Perdix Oy Charging device for batteries in a mobile electrical device
EP2309522A1 (en) * 2008-07-04 2011-04-13 Panasonic Electric Works Co., Ltd Plane coil
WO2012127953A1 (ja) * 2011-03-22 2012-09-27 パナソニック 株式会社 コイルモジュール、およびこれを備える非接触式給電装置の受電装置、およびこれを備える非接触式給電装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE346415T1 (de) 1997-08-08 2006-12-15 Jurgen G Meins Verfahren und vorrichtung zur kontaktlosen stromversorgung
US6922128B2 (en) * 2002-06-18 2005-07-26 Nokia Corporation Method for forming a spiral inductor
JP4356844B2 (ja) 2006-10-05 2009-11-04 昭和飛行機工業株式会社 非接触給電装置
MX2010003273A (es) 2007-09-25 2010-05-13 Powermat Ltd Plataforma de transmision de potencia inductiva de control central.
KR20100094596A (ko) 2007-12-21 2010-08-26 액세스 비지니스 그룹 인터내셔날 엘엘씨 유도 전력 전송
KR101763547B1 (ko) * 2008-03-13 2017-07-31 액세스 비지니스 그룹 인터내셔날 엘엘씨 원격 장치로의 유도 전력 전송 방법 및 원격 장치에 전력을 공급하기 위한 유도 전력 공급장치
US8855786B2 (en) * 2009-03-09 2014-10-07 Nucurrent, Inc. System and method for wireless power transfer in implantable medical devices
MY158462A (en) 2009-04-08 2016-10-14 Access Business Group Int Llc Selectable coil array
US8772975B2 (en) 2009-12-07 2014-07-08 Qualcomm Incorporated Apparatus and method for implementing a differential drive amplifier and a coil arrangement
JP5710220B2 (ja) 2010-11-15 2015-04-30 株式会社シバタ 非接触式電力伝送装置、並びにこれに用いられる給電装置、受電装置及び電磁誘導用コイル
US9178369B2 (en) * 2011-01-18 2015-11-03 Mojo Mobility, Inc. Systems and methods for providing positioning freedom, and support of different voltages, protocols, and power levels in a wireless power system
US20130154553A1 (en) * 2011-02-22 2013-06-20 Daniel W. Steele Wireless Automated Vehicle Energizing System
CA2831958A1 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Access Business Group International Llc Counter wound inductive power supply
WO2013003527A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Wireless Ev Charge, Llc Alignment, verification, and optimization of high power wireless charging systems
US9333025B2 (en) * 2011-10-24 2016-05-10 Ethicon Endo-Surgery, Llc Battery initialization clip
US8847720B2 (en) * 2011-11-04 2014-09-30 Harold J. Goldbaum Electromagnetic induction device for generation of electrical power
US20130127405A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 Helmut Scherer Wireless charging system and apparatus, and control method thereof
US9270342B2 (en) 2011-12-16 2016-02-23 Qualcomm Incorporated System and method for low loss wireless power transmission
US8764550B2 (en) * 2012-06-15 2014-07-01 Video Gaming Technologies, Inc. Gaming systems and methods for use in providing random rewards to multiple players

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1179611A (zh) * 1996-09-21 1998-04-22 三星电子株式会社 高压变压器
US6028413A (en) * 1997-09-19 2000-02-22 Perdix Oy Charging device for batteries in a mobile electrical device
EP2309522A1 (en) * 2008-07-04 2011-04-13 Panasonic Electric Works Co., Ltd Plane coil
WO2012127953A1 (ja) * 2011-03-22 2012-09-27 パナソニック 株式会社 コイルモジュール、およびこれを備える非接触式給電装置の受電装置、およびこれを備える非接触式給電装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR102150138B1 (ko) 2020-08-31
WO2014062577A3 (en) 2014-11-27
JP2015537499A (ja) 2015-12-24
WO2014062577A2 (en) 2014-04-24
CN104755312A (zh) 2015-07-01
KR20150090065A (ko) 2015-08-05
US9376026B2 (en) 2016-06-28
EP2909061A2 (en) 2015-08-26
US20140111151A1 (en) 2014-04-24
JP6262750B2 (ja) 2018-01-17
EP2909061B1 (en) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104755312B (zh) 用于无线电力传递中的电感补偿的***及方法
CN105164771B (zh) 具有减小厚度的车辆充电垫
CN105981254B (zh) 用于感应电力传送的线圈拓扑
CN105531908B (zh) 用于无线电力传递中的双态阻抗转换的***和方法
CN106104968B (zh) 用于减小针对无线电感电力传送的极化线圈***的发射的***和方法
KR102123139B1 (ko) 전기 자동차 유선 및 무선 충전에 관련된 시스템들, 방법들, 및 장치
US9352661B2 (en) Induction power transfer system with coupling and reactance selection
CN105379064B (zh) 感应电力传递***中的电子组件的集成
CN105765678B (zh) 与无线电力传输有关的装置和方法
JP2017517866A5 (zh)
CN107148368A (zh) 用于充电线圈结构中的集成调谐电容器的***、方法和装置
EP3262737A1 (en) Systems, methods, and apparatus for partial electronics integration in vehicle pads for wireless power transfer applications
CN107636934A (zh) 在用于无线功率传输应用的活物体检测中利用多个雷达模块的时分接入的方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190410

Address after: Massachusetts, USA

Patentee after: Witricity Corp.

Address before: American California

Patentee before: Qualcomm Inc.

TR01 Transfer of patent right