專利名稱：經(jīng)由耦合寄生諧振器的無線能量傳遞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及無線電力傳遞，且更具體來說，涉及與使用寄生諧振器對(duì)例如包含電池的車輛等遠(yuǎn)程系統(tǒng)進(jìn)行無線電力傳遞相關(guān)的裝置、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
例如車輛等遠(yuǎn)程系統(tǒng)已被引入，其包含得自從例如電池等能量?jī)?chǔ)存裝置接收到的電力的運(yùn)動(dòng)力。舉例來說，混合電動(dòng)車輛包含機(jī)載充電器，其使用來自車輛制動(dòng)和傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的電力來對(duì)車輛進(jìn)行充電。純電動(dòng)的車輛一般從其它來源接收用于對(duì)電池進(jìn)行充電的電力。常常提出通過某一類型的有線交流電(AC)(例如，家用或商用AC電源)對(duì)電池電動(dòng)車輛(電動(dòng)車輛)進(jìn)行充電。有線充電連接需要物理地連接到電力供應(yīng)器的電纜或其它類似連接器。電纜和類似連接器可能有時(shí)不方便或較麻煩，且具有其它缺點(diǎn)。能夠在自由空間(例如，經(jīng)由無線場(chǎng))中傳遞用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電的電力的無線充電系統(tǒng)可克服有線充電解決方案的一些缺陷。因此，需要有效地且安全地傳遞用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電的電力的無線充電系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
處于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法和裝置的各種實(shí)施方案各自具有若干方面，且其中沒有一者單獨(dú)地負(fù)責(zé)本文中所描述的所需屬性。在不限制所附權(quán)利要求書的范圍的情況下，在本文描述一些 突出特征。在附圖和以下描述中陳述了本說明書中所描述的標(biāo)的物的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。其它特征、方面及優(yōu)勢(shì)將從描述、附圖以及權(quán)利要求書變得顯而易見。應(yīng)注意，下圖的相對(duì)尺寸可能未按比例繪制。本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電的無線電力接收器設(shè)備。所述無線電力接收器設(shè)備包含接收電路，所述接收電路包含第一線圈。所述接收電路經(jīng)配置以無線地接收電力以便對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電。所述無線電力接收器設(shè)備進(jìn)一步包含無源電路，所述無源電路包含第二線圈。所述無源電路經(jīng)配置以從包含第三線圈的發(fā)射電路無線地接收電力。所述無源電路進(jìn)一步經(jīng)配置以將從所述發(fā)射電路接收到的電力無線地再發(fā)射到所述接收電路。所述無線電力接收器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以從第一線圈移位第二線圈的控制器。本發(fā)明的另一方面提供一種用于在發(fā)射電路與電動(dòng)車輛之間無線地傳遞電力的方法的實(shí)施方案。所述方法包含在包含第一線圈的接收電路處無線地接收電力。所述方法進(jìn)一步包含在包含第二線圈的無源電路處從發(fā)射電路無線地接收電力。所述方法進(jìn)一步包含經(jīng)由所述無源電路將從發(fā)射電路接收到的電力無線地再發(fā)射到所述接收電路。所述方法進(jìn)一步包含將從所述接收電路無線地發(fā)射的電力提供給電動(dòng)車輛的能量?jī)?chǔ)存裝置。所述方法進(jìn)一步包含從所述第一線圈移位所述第二線圈。本發(fā)明的又一方面提供一種用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電的無線電力接收器設(shè)備。所述無線電力接收器設(shè)備包含經(jīng)配置以無線地接收電力以便對(duì)所述電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電的用于無線地接收電力的裝置。所述無線電力接收器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以從用于無線地發(fā)射電力的裝置無線地接收電力的用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置。所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置進(jìn)一步經(jīng)配置以將從所述用于無線地發(fā)射電力的裝置接收到的電力無線地再發(fā)射到所述用于無線地接收電力的裝置。所述無線電力接收器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以從所述用于無線地接收電力的裝置移位所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置的用于控制的裝置。本發(fā)明的另一方面提供一種用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電的無線電力發(fā)射器設(shè)備。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備包含發(fā)射電路，所述發(fā)射電路包含第一線圈。所述發(fā)射電路經(jīng)配置以無線地發(fā)射電力。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備進(jìn)一步包含無源電路，所述無源電路包含第二線圈。所述無源電路經(jīng)配置以從所述發(fā)射電路無線地接收電力。所述無源電路進(jìn)一步經(jīng)配置以將從所述發(fā)射電路接收到的電力無線地再發(fā)射到接收電路。所述接收電路包含第三線圈，且經(jīng)配置以提供電力以便對(duì)所述電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以從第一線圈移位第二線圈的控制器。本發(fā)明的另一方面提供一種用于在發(fā)射電路與電動(dòng)車輛之間無線地傳遞電力的方法的實(shí)施方案。所述方法包含從包含第一線圈的發(fā)射電路處無線地發(fā)射電力。所述方法進(jìn)一步包含在包含第二線圈的無源電路處從所述發(fā)射電路無線地接收電力。所述方法進(jìn)一步包含經(jīng)由所述無源電路將所述無線地接收的電力無線地再發(fā)射到包含第三線圈的接收電路，以便提供電力來對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電。所述方法進(jìn)一步包含從所述第一線圈移位所述第二線圈。本發(fā)明的另一方面提供一種用于對(duì)電動(dòng)`車輛進(jìn)行供電或充電的無線電力發(fā)射器設(shè)備。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備包含用于無線地發(fā)射電力的裝置。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以從用于無線地發(fā)射電力的裝置無線地接收電力的用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置。所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置進(jìn)一步經(jīng)配置以將從所述用于無線地發(fā)射電力的裝置接收到的電力無線地再發(fā)射到用于無線地接收電力的裝置。所述用于無線地接收電力的裝置經(jīng)配置以提供電力以便對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以從所述用于無線地發(fā)射電力的裝置移位所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置的用于控制的裝置。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電的示范性無線電力傳遞系統(tǒng)的圖。圖2是圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性核心組件的功能方框圖。
圖3是圖2的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性組件的示意圖。圖4是展示磁場(chǎng)強(qiáng)度與距線圈的距離相關(guān)的基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈和電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈的圖。圖5是作為全橋電力轉(zhuǎn)換和半橋的示范性無線電力傳遞系統(tǒng)的示意圖。圖6A和6B是示范性半橋電力轉(zhuǎn)換配置和示范性全橋電力轉(zhuǎn)換配置的示意圖。圖7是展示圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性核心和輔助組件的另一功能方框圖。圖8是展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的安置在電動(dòng)車輛中的可更換無接觸電池的功能方框圖。圖9A、9B、9C和9D是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的用于無線電力線圈和鐵氧體材料相對(duì)于電池的放置的示范性配置的圖。圖10是展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行無線充電的示范性頻率的頻譜圖表。圖11是展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可在無線充電電動(dòng)車輛中有用的示范性頻率和發(fā)射距離的圖表。圖12是包含多個(gè)停車區(qū)域以及定位在每一停車區(qū)域內(nèi)的示范性充電基座的停車場(chǎng)的圖。圖13A是展示車輛可能遇到的可能需要底盤間隙的各種障礙物的實(shí)例的圖。圖13B是根據(jù)·本發(fā)明的實(shí)施例的位于車輛底盤的下側(cè)的空腔內(nèi)的示范性無線電力線圈的透視圖。圖14A、14B和14C是根據(jù)一些實(shí)施例的嵌入充電基座的示范性變體的圖。圖15是包含具有無源電路感應(yīng)線圈的無源電路的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性組件的功能方框圖。圖16A是包含具有無源電路感應(yīng)線圈的無源電路的圖15的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性組件的示意圖。圖16B是包含具有無源電路感應(yīng)線圈的兩個(gè)多個(gè)無源電路的圖15的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性組件的示意圖。圖17A和17B是展示分別以不同距離與主要和次要感應(yīng)線圈成共面布置的無源電路的兩個(gè)無源電路感應(yīng)線圈的圖。圖18是展示包含具有無源電路感應(yīng)線圈的無源電路的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性核心和輔助組件的功能方框圖。圖19A和19B是無線電力傳遞系統(tǒng)中的無源電路的無源電路感應(yīng)線圈的放置的示范性配置的圖。圖20A和20B說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的定位在基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)上以用于與無源電路感應(yīng)線圈一起使用的電動(dòng)車輛。圖21是說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的用于將電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)與基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)的導(dǎo)引系統(tǒng)的使用的圖。圖22說明根據(jù)示范性實(shí)施例的用于調(diào)整無源電路感應(yīng)線圈的位置的X和Y方向上的可能位置。
圖23A、23B和23C說明可用于將無源電路感應(yīng)線圈重新定位在無線電力傳遞系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械裝置。圖24是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的用于與無源電路感應(yīng)線圈一起使用的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性組件的功能方框圖。圖25是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的用于在發(fā)射電路與電動(dòng)車輛之間無線地傳遞電力的示范性方法的流程圖。圖26為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的無線電力接收器的功能方框圖。圖式中所說明的各種特征可能未按比例繪制。因此，出于清楚目的，各種特征的尺寸可任意擴(kuò)大或縮小。另外，一些圖式可能未描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后，可使用相同的參考數(shù)字來表示貫穿說明書和圖的相同特征。
具體實(shí)施例方式下文結(jié)合附圖所陳述的詳細(xì)描述意欲作為對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述，且無意表示可實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿此描述所使用的術(shù)語“示范性”是指“用作實(shí)例、例子或說明”，且應(yīng)沒有必要被解釋為比其它示范性實(shí)施例優(yōu)選或有利。所述詳細(xì)描述出于提供對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的徹底理解的目的而包含特定細(xì)節(jié)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白，可在無這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在一些例子中，以方框圖形式展示眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置，以便避免使本文中所呈現(xiàn)的示范性實(shí)施例的新穎性模糊不清。無線地傳遞電力可涉及在不使用物理電導(dǎo)體的情況下將與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)或其它者相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量從發(fā)射器傳遞到接收器(例如，可經(jīng)由無線場(chǎng)將電力傳遞穿過自由空間)?？赏ㄟ^ “接收線圈”來接收或俘獲作為無線場(chǎng)(例如，磁場(chǎng))輸出的電力以實(shí)現(xiàn)電力傳遞。所傳遞的電力量可充分足以對(duì)裝置進(jìn)行供電或充電?？蓪o線地接收到的電力提供給包含電化學(xué)電池的一個(gè)或一個(gè)以上電化學(xué)電池或系統(tǒng)以用于對(duì)電化學(xué)電池進(jìn)行再充電。本文中使用電動(dòng)車輛來描述遠(yuǎn)程系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程系統(tǒng)的一實(shí)例是車輛，所述車輛包含從可充電能量?jī)?chǔ)存裝置(例如，一個(gè)或一個(gè)以上可再充電電化學(xué)電池或其它類型的電池)得到的電力作為其運(yùn)動(dòng)能力的一部分。作為非限制性實(shí)例，一些電動(dòng)車輛可為混合電動(dòng)車輛，其除了電動(dòng)機(jī)之外還包含內(nèi)燃機(jī)以用于直接運(yùn)動(dòng)或?qū)囕v的電池進(jìn)行充電(范圍擴(kuò)展器)。其它電動(dòng)車輛可從電力汲取所有運(yùn)動(dòng)能力。電動(dòng)車輛不限于汽車，而是可包含摩托車、拖車、小型摩托車等。舉例來說且非限制，在本文以電動(dòng)車輛(EV)的形式描述遠(yuǎn)程系統(tǒng)。此外，還涵蓋至少部分使用可充電能量?jī)?chǔ)存裝置供電的其它遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如，例如個(gè)人計(jì)算裝置等電子裝置)。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的用于對(duì)電動(dòng)車輛112進(jìn)行充電的示范性無線電力傳遞系統(tǒng)100的圖。無線電力傳遞系統(tǒng)100使得在電動(dòng)車輛112停靠在基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a附近時(shí)能夠?qū)﹄妱?dòng)車輛112進(jìn)行充電。用于兩輛電動(dòng)車輛的空間被說明為處于將要?？康耐＼噮^(qū)域中對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a、102b之上。在一些實(shí)施例中，本地配電中心130可連接到電力骨干132且經(jīng)配置以通過電力鏈路(或電力供應(yīng)器)110將交流(AC)或直流(DC)供應(yīng)提供給基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a?；A(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a還包含用于無線地傳遞或接收電力的基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a。電動(dòng)車輛112可包含電池單元118、電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116和電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng)114。電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116可例如經(jīng)由由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的區(qū)與基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a相互作用。還可將基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a或電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116稱作或配置為“環(huán)形”天線。還可在本文將基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a或電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116稱作或配置為“磁性”天線或感應(yīng)線圈。術(shù)語“線圈”在一個(gè)方面中意在指代可無線地輸出或接收能量以用于耦合到另一“線圈”的組件。所述線圈還可被稱作經(jīng)配置以無線地輸出或接收電力的一類“天線”。在一些示范性實(shí)施例中，當(dāng)電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116位于由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a產(chǎn)生的能量場(chǎng)中時(shí)，電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116可接收電力。所述場(chǎng)對(duì)應(yīng)于其中由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a輸出的能量可被電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116俘獲的區(qū)。在一些情況下，所述場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a的“近場(chǎng)”。所述近場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于其中存在由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a中的電流和電荷產(chǎn)生的較強(qiáng)的反應(yīng)場(chǎng)的區(qū)，所述反應(yīng)場(chǎng)不會(huì)將電力輻射遠(yuǎn)離基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a。在一些情況下，近場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于位于基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a(且對(duì)于電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116反之亦然)的約一個(gè)1/2 π波長(zhǎng)內(nèi)的區(qū)，如下文將進(jìn)一步描述。本地配電中心130可經(jīng)配置以經(jīng)由通信回程134與外部源(例如，電網(wǎng))通信，且經(jīng)由通信鏈路108與基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a通信。在一些實(shí)施例中，電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116可與基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a對(duì)準(zhǔn)，且因此簡(jiǎn)單地通過駕駛者相對(duì)于基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a準(zhǔn)確地定位電動(dòng)車輛112而安置于近場(chǎng)區(qū)內(nèi)。在其它實(shí)施例中，可給予駕駛者視覺反饋、聽覺反饋或其組合以確定電動(dòng)車輛112何時(shí)被適當(dāng)?shù)胤胖靡赃M(jìn)行無線電力傳遞。在又其它實(shí)施例中，電動(dòng)車輛112可由自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)定位，所述自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)可來回移動(dòng)電動(dòng)車輛112(例如，以Z字形移動(dòng))，直到對(duì)準(zhǔn)誤差已達(dá)到可容許值為止。假定電動(dòng)車輛112裝備有伺服方向盤、超聲波傳感器和用以調(diào)整車輛的智能裝置，則此定位可由電動(dòng)車輛112自動(dòng)且自主地執(zhí)行，而不需要駕駛者干預(yù)或僅需要最少程度的駕駛 者干預(yù)。在又其它實(shí)施例中，電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116、基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a或其組合可具有用于相對(duì)于彼此移位和移動(dòng)線圈116和104a的功能性，從而將它們更準(zhǔn)確地定向且在其之間形成更有效的耦合。基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a可位于多種位置中。作為非限制性實(shí)例，一些合適的位置包含電動(dòng)車輛112擁有者家里的停車區(qū)域、仿照常規(guī)石油加油站模型化的為電動(dòng)車輛無線充電而保留的停車區(qū)域，以及在例如購物中心和工作地點(diǎn)等其它位置處的停車場(chǎng)。對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行無線充電提供了眾多益處。舉例來說，可在幾乎沒有駕駛者干預(yù)和操縱的情況下自動(dòng)地執(zhí)行充電，進(jìn)而向用戶改進(jìn)了便利性。還可以不存在暴露的電接觸且沒有機(jī)械磨損，進(jìn)而改進(jìn)了無線電力傳遞系統(tǒng)100的可靠性?？梢圆恍枰哂须娎|和連接器的操縱，且可以不存在可能暴露于戶外環(huán)境中的濕氣和水的電纜、插頭或插座，進(jìn)而改進(jìn)了安全性。還可以不存在可見或可接近的插座、電纜和插頭，進(jìn)而降低了對(duì)電力充電裝置的潛在破壞行為。此外，由于電動(dòng)車輛可用作分布式儲(chǔ)存裝置來使電網(wǎng)穩(wěn)定，所以常規(guī)的對(duì)接到電網(wǎng)解決方案可為合意的，以增加車輛在車輛-電網(wǎng)(V2G)操作中的可用性。參考圖1所描述的無線電力傳遞系統(tǒng)100還可提供美學(xué)和無阻礙優(yōu)點(diǎn)。舉例來說，可以不存在對(duì)于車輛和/或行人來說可能是阻礙的充電柱子和電纜。
作為對(duì)車輛-電網(wǎng)能力的進(jìn)一步闡釋，無線電力發(fā)射和接收能力可經(jīng)配置成互逆的，使得基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a將電力傳遞到電動(dòng)車輛112，且電動(dòng)車輛112將電力傳遞到基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a(例如，在能量不足時(shí))。通過在由需求過大或可再生能量產(chǎn)生(例如，風(fēng)力或太陽能)的缺乏引起的能量不足時(shí)允許電動(dòng)車輛將電力貢獻(xiàn)給整個(gè)配電系統(tǒng)，此能力對(duì)于使配電電網(wǎng)穩(wěn)定可為有用的。圖2是圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性組件的功能方框圖。本文中所描述的實(shí)施例可使用形成諧振結(jié)構(gòu)的電容性負(fù)載線環(huán)(即，多匝線圈)，所述諧振結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)由磁性或電磁近場(chǎng)將能量從一次結(jié)構(gòu)(發(fā)射器)有效地耦合到二次結(jié)構(gòu)(接收器)(在一次和二次結(jié)構(gòu)兩者被調(diào)諧到共同諧振頻率的情況下)。所述線圈可用于電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216和基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204。使用諧振結(jié)構(gòu)來耦合能量可被稱作“磁性耦合諧振”、“電磁耦合諧振”和/或“諧振感應(yīng)”。將基于從基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)202到電動(dòng)車輛112的電力傳遞來描述無線電力傳遞系統(tǒng)200的操作，但不限于此。舉例來說，如上文所論述，電動(dòng)車輛112可將電力傳遞到基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a。參考圖2，電力供應(yīng)器210 (例如，AC或DC)將電力供應(yīng)給基礎(chǔ)無線電力充電系統(tǒng)202以將能量傳遞到電動(dòng)車輛112?；A(chǔ)無線電力充電系統(tǒng)202包含基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器236。基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器236可包含以下電路(例如):AC/DC轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將電力從標(biāo)準(zhǔn)的干線AC轉(zhuǎn)換為處于合適的電壓電平的DC電力；以及DC/低頻(LF)轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將DC電力轉(zhuǎn)換為處于適合于無線高功率傳遞的操作頻率的電力?；A(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器236驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204以在所需頻率下發(fā)射電磁場(chǎng)?？蓪⒒A(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204和電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216調(diào)諧為大體上相同的頻率，且可定位在由基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204和電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216中的一者發(fā)射的電磁場(chǎng)的近場(chǎng)內(nèi)。在此情況下，基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204和電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216可彼此耦合，以使得可將電力傳遞到電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216，且可在電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng)214的電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器238中提取電力。電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器238可尤其包含LF/DC轉(zhuǎn)換器，所述LF/DC轉(zhuǎn)換器經(jīng)配置以將處于操作頻率的電力轉(zhuǎn)換回為處于與電動(dòng)車輛電池單元218的電壓電平匹配的電壓電平的DC電力。電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器238可提供經(jīng)轉(zhuǎn)換的電力以對(duì)電動(dòng)車輛電池單元218進(jìn)行充電。電力供應(yīng)器210、基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器236以及基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204可為固定的，且位于上文所論述的多種位置處。電動(dòng)車輛電池單元218、電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器238以及電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216可包含于作為電動(dòng)車輛112的一部分或電池組(未圖示)的一部分的電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng)214中。電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng)214還可經(jīng)配置以通過電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216將電力無線地提供給基礎(chǔ)無線電力充電系統(tǒng)202，以將電力反饋到電網(wǎng)。電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216和基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204中的每一者可基于操作模式充當(dāng)發(fā)射或接收線圈。雖然未圖示，但無線電力傳遞系統(tǒng)200可包含負(fù)載斷開單元(LDU)，以將電動(dòng)車輛電池單元218或 電力供應(yīng)器210與無線電力傳遞系統(tǒng)200安全地?cái)嚅_。舉例來說，在緊急或系統(tǒng)故障的情況下，可觸發(fā)LDU以將負(fù)載與無線電力傳遞系統(tǒng)200斷開?？商峁㎜DU以作為對(duì)用于管理對(duì)電池的充電的電池管理系統(tǒng)的補(bǔ)充，或其可為電池管理系統(tǒng)(未圖示)的一部分。
此外，電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng)214可包含切換電路，以用于將電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216選擇性地連接到電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器238且與其斷開。斷開電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216可中止充電，且還可調(diào)整由基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)102a(充當(dāng)發(fā)射器)“看到”的“負(fù)載”，這可用于“遮蓋”電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng)114(充當(dāng)接收器)不被基礎(chǔ)無線電力充電系統(tǒng)102a “看到”。如果發(fā)射器包含負(fù)載感測(cè)電路，那么可檢測(cè)所述負(fù)載改變。相應(yīng)地，例如基礎(chǔ)無線充電系統(tǒng)202等發(fā)射器可具有用于確定例如電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng)114等接收器何時(shí)存在于基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204的近場(chǎng)中的機(jī)構(gòu)。在操作中，假設(shè)朝向車輛或電池的能量傳遞，從電力供應(yīng)器210提供輸入電力，使得基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204產(chǎn)生用于提供能量傳遞的場(chǎng)。電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216耦合到輻射場(chǎng)且產(chǎn)生輸出電力以供電動(dòng)車輛112儲(chǔ)存或消耗。在一些實(shí)施例中，基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204和電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116根據(jù)相互諧振關(guān)系而配置，使得當(dāng)電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116的諧振頻率和基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204的諧振頻率非常接近或大體上相同時(shí)。當(dāng)電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216位于基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204的近場(chǎng)中時(shí)，基礎(chǔ)無線電力充電系統(tǒng)202與電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng)214之間的發(fā)射損耗是最小的。如所陳述，通過在基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204的近場(chǎng)中將大部分能量耦合到電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216而非以電磁波形式將大部分能量傳播到遠(yuǎn)場(chǎng)而進(jìn)行有效能量傳遞。當(dāng)在近場(chǎng)中時(shí)，可在基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204與電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216之間建立耦合模式。線圈周圍的可發(fā)生此近場(chǎng)耦合的區(qū)域可在本文中稱作耦合模式區(qū)。雖然未圖不，但基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器236和電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器238可兩者都包含振蕩器、功率放大器、 濾波器和匹配電路以用于與無線電力線圈的有效耦合。所述振蕩器可經(jīng)配置以產(chǎn)生所需頻率，所述所需頻率可響應(yīng)于調(diào)整信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。振蕩器信號(hào)可由功率放大器以響應(yīng)于控制信號(hào)的放大量進(jìn)行放大?？砂瑸V波器和匹配電路以濾除諧波或其它非所要的頻率且使電力轉(zhuǎn)換模塊的阻抗與無線電力線圈匹配。電力轉(zhuǎn)換器236和238還可包含整流器和切換電路以產(chǎn)生合適的電力輸出來對(duì)電池進(jìn)行充電。如上文所描述，貫穿所揭示的實(shí)施例而描述的電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216和基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204可被配置成“環(huán)形”天線，且更具體來說，被配置成多匝環(huán)形天線，其在本文還可被稱作“磁性”天線。環(huán)形(例如，多匝環(huán)形)天線可經(jīng)配置以包含空氣芯(air core)或物理芯(physical core)(例如，鐵氧體芯)?？諝庑经h(huán)形天線可允許將其它組件放置于芯區(qū)域內(nèi)。包含鐵磁或鐵磁材料的物理芯天線可允許形成較強(qiáng)的電磁場(chǎng)和改進(jìn)的耦合。如上文所論述，發(fā)射器與接收器之間的能量的有效傳遞發(fā)生在發(fā)射器與接收器之間的匹配的或幾乎匹配的諧振期間。然而，即使當(dāng)發(fā)射器與接收器之間的諧振不匹配時(shí)，也可以較低的效率傳遞能量。能量傳遞通過將來自發(fā)射天線的近場(chǎng)的能量耦合到駐留于建立了此近場(chǎng)的區(qū)內(nèi)(例如，在諧振頻率的預(yù)定頻率范圍內(nèi)，或在近場(chǎng)區(qū)的預(yù)定距離內(nèi))的接收線圈而非將能量從發(fā)射線圈傳播到自由空間中而發(fā)生。線圈的諧振頻率是基于包含感應(yīng)線圈(例如，基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈204)的發(fā)射或接收電路的電感和電容。感應(yīng)線圈中的電感一般為由環(huán)產(chǎn)生的電感，而一般將電容添加到感應(yīng)線圈的電感以在所需諧振頻率下產(chǎn)生諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性實(shí)例，可單獨(dú)地使用感應(yīng)線圈的自電容，或使用所述自電容作為補(bǔ)充，來產(chǎn)生諧振結(jié)構(gòu)。在又另一非限制性實(shí)例中，可添加電容器使之與感應(yīng)線圈串聯(lián)以形成產(chǎn)生電磁場(chǎng)的諧振電路。因此，對(duì)于較大直徑的感應(yīng)線圈來說，誘發(fā)諧振所需的電容的值可隨著環(huán)的直徑或電感增加而減小。電感還可取決于感應(yīng)線圈的匝數(shù)。此外，隨著感應(yīng)線圈的直徑增加，近場(chǎng)的有效能量傳遞區(qū)域可增加。其它諧振電路是可能的。作為另一非限制性實(shí)例，電容器可并聯(lián)地放置于感應(yīng)線圈的兩個(gè)端子之間(例如，并聯(lián)諧振電路)。此外，環(huán)形天線可被設(shè)計(jì)成具有高質(zhì)量(Q)因子以改進(jìn)感應(yīng)線圈的諧振。如上文所描述，根據(jù)一些實(shí)施例，揭示處于彼此的近場(chǎng)中的兩個(gè)感應(yīng)線圈之間的耦合電力。如上文所描述，近場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于感應(yīng)線圈周圍的區(qū)域，在所述區(qū)域中，存在電磁場(chǎng)但可不傳播或輻射遠(yuǎn)離感應(yīng)線圈。近場(chǎng)耦合模式區(qū)可對(duì)應(yīng)于感應(yīng)線圈的物理體積附近的體積，例如在波長(zhǎng)的小分?jǐn)?shù)內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)施例，電磁感應(yīng)線圈(例如，單匝或多匝環(huán)形感應(yīng)線圈)用于發(fā)射和接收兩者，這是因?yàn)樵趯?shí)際實(shí)施例中磁型感應(yīng)線圈的磁近場(chǎng)振幅與電型天線(例如，小偶極天線)的電近場(chǎng)相比傾向于更高。這允許這對(duì)天線之間的潛在較高稱合。此外，可使用“電”天線(例如，偶極天線或單極天線)或磁天線和電天線的組合。圖3是圖2的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性組件的示意圖。如圖2中所示，無線電力傳遞系統(tǒng)300包含基礎(chǔ) 系統(tǒng)發(fā)射電路306，基礎(chǔ)系統(tǒng)發(fā)射電路306包含具有電感L1的基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈304。無線電力傳遞系統(tǒng)300進(jìn)一步包含電動(dòng)車輛接收電路322，電動(dòng)車輛接收電路322包含具有電感L2的電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈316。元素k(d)表示線圈間隔處所得的相互耦合系數(shù)。C1和C2是基礎(chǔ)系統(tǒng)發(fā)射電路306和電動(dòng)車輛發(fā)射電路322的電容，基礎(chǔ)系統(tǒng)發(fā)射電路306和電動(dòng)車輛發(fā)射電路322可包含用于形成在所需頻率下諧振的諧振電路的電容器。等效電阻R^1和1^,2表示感應(yīng)線圈和反電抗電容器可固有的損耗。電力供應(yīng)器310將電力Psdc供應(yīng)給基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器電路336，基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器電路336又將電力P1供應(yīng)給與基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈304串聯(lián)的電容器Cp包含串聯(lián)的電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈316和電容器C2的電動(dòng)車輛接收電路322接收電力P2,且將電力P2提供給電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器電路338。電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器電路338又可將電力Pldc供應(yīng)給電動(dòng)車輛電池318。出于本文所描述的一些計(jì)算的目的，可假設(shè)電力供應(yīng)器310和電動(dòng)車輛電池單元318兩者的相應(yīng)電壓Vsdc和Vuic為恒定電壓。此可分別反映電網(wǎng)和電動(dòng)車輛電池的特性。在一個(gè)方面中，可將恒定電壓理解為實(shí)際上零源電阻(zero source resistance)和零吸收電阻(zero sink resistance)?？蓪⒛芰繌幕A(chǔ)系統(tǒng)發(fā)射電路306傳遞到電動(dòng)車輛接收電路322。然而，能量傳遞可另外發(fā)生在反向方向上，例如，為實(shí)現(xiàn)車輛-電網(wǎng)能量傳遞。電力轉(zhuǎn)換可支持反向電力流動(dòng)(雙向、二象限控制)。圖4是展示磁場(chǎng)強(qiáng)度與距感應(yīng)線圈404和416的距離相關(guān)的基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈404和電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈416的圖?；A(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈404和電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈416分別相隔距離d。圖4指示由這對(duì)線圈產(chǎn)生的在無線電力傳遞系統(tǒng)附近的位置r處的磁場(chǎng)向量H Cr)。在圖3中的示范性實(shí)施例中，基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器電路336可將DC電力轉(zhuǎn)換為處在低頻(VLF)或LF范圍中的所需頻率(操作頻率)的AC電力。舉例來說，對(duì)于高功率應(yīng)用，所述范圍可從20kHz到60kHz。此范圍內(nèi)的任何頻率在本文中可被稱作“ LF”。在另一實(shí)施例中，基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器電路336還可將處于標(biāo)準(zhǔn)“干線”頻率的AC電力轉(zhuǎn)換為處于適合于無線電力的操作頻率的AC電力。在又另一示范性實(shí)施例中，基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器電路336可將未經(jīng)濾波的DC(例如，AC脈動(dòng)DC電力)轉(zhuǎn)換為處于操作頻率的AC電力。在這后兩個(gè)實(shí)施例中，在操作頻率下產(chǎn)生的電力可為非恒定包絡(luò)。變壓比率1:1i1還可歸因于圖3中的基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器電路336，且可界定為:等式I 1:1i1 = Vsdc: V1 ；其中Vsdc和V1分別表示DC輸入電壓和LF輸出處的基頻的均方根(r.m.s.)電壓。電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器電路338可執(zhí)行反向操作，將被電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈316接收到的LF電力再轉(zhuǎn)換回為DC電力。對(duì)應(yīng)地，變壓比率n2: I歸因于電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器電路338，且可界定為等式2 n2: I = V2: Vldc ；其中V2和Vuic分別表示LF輸入處的基頻的r.m.s.電壓和DC輸出電壓。如果將基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈304和電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈316兩者的諧振調(diào)整為操作頻率，那么感應(yīng)耦合諧振鏈路的效率和功率可達(dá)到最大。這對(duì)于任何耦合系數(shù)0<k(d) < I都可能有效。如果目標(biāo)是零電流切換，那么電力轉(zhuǎn)換可能需要系統(tǒng)略微偏離諧振操作。這可通過感應(yīng)線圈電流中所含有的諧波分量的相移來解釋。對(duì)于給定參數(shù)LpLyn1和n2，可存在最佳負(fù)載電阻Ruiatjpt，其可使電力轉(zhuǎn)換中以及諧振感應(yīng)鏈路中的損耗最小化，且因此可使端-端效率最大化。端-端效率可界定為等式3
^SDC其中Puic = Vldc.Ildc和Psdc = Vsdc.Isdc表示電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器電路338輸出功率和基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器電路336輸入功率。相反，給定負(fù)載電阻和變壓比率Ii1和n2，可存在一對(duì)最佳電感Lutjpt和L2itjpt，或者替代地，給定L1和L2，一對(duì)最佳比率叫,。-和n2,_使效率H ^最大化。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，可假設(shè)無線電力傳遞系統(tǒng)300是完全對(duì)稱的，從而意味
著等式4 Vdc = Vsdc = Vldc ；等式5 n = Ii1 = n2 ；等式6 L = L1 = L2 ；等式7 Req = Reqa = Reqj2O以下描述適用于所應(yīng)用的以上條件可進(jìn)一步應(yīng)用于非對(duì)稱系統(tǒng)的一般情況的情況。此夕卜，出于描述的目的，可假設(shè)基礎(chǔ)充電系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換器電路336和電動(dòng)車輛電力轉(zhuǎn)換器電路338兩者均無損耗，且分別在等效損耗電阻和Req,2中考慮到任何電力轉(zhuǎn)換損耗。諧振感應(yīng)鏈路的效率可被界定為輸出功率-輸入功率的比率:等式8 V =
11其可等于上文所界定的端-端效率ne2e。假設(shè)具有50%工作循環(huán)的切換模式電力轉(zhuǎn)換，電壓V1和V2兩者可為方波。盡管通過諧振效應(yīng)進(jìn)行濾波，但感應(yīng)線圈電流I1和I2 —般可為具有諧波含量的非正弦，所述諧波含量取決于耦合系數(shù)。因此，經(jīng)由諧波發(fā)射一些電力。然而，在大多數(shù)情況下，經(jīng)由諧波的能量傳遞是可忽略的。出于說明的目的，可假設(shè)電流是大體上正弦的，使得可將基礎(chǔ)系統(tǒng)感應(yīng)線圈304輸入功率和電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈316輸出功率界定為等式
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電的無線電力接收器設(shè)備，其包括: 接收電路，其包括第一線圈，所述接收電路經(jīng)配置以無線地接收電力以便對(duì)所述電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電； 無源電路，其包括第二線圈，所述無源電路經(jīng)配置以從包括第三線圈的發(fā)射電路無線地接收電力，所述無源電路進(jìn)一步經(jīng)配置以將從所述發(fā)射電路接收到的電力無線地再發(fā)射到所述接收電路；以及 控制器，其經(jīng)配置以從所述第一線圈移位所述第二線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力接收器設(shè)備，其中根據(jù)第一配置，所述第一線圈和所述第二線圈大體上共面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述無源電路具有一電容和一電感，且其中所述無源電路經(jīng)配置以在基于所述電容和所述電感的頻率下諧振。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述無源電路包括自諧振線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述接收電路和所述無源電路經(jīng)配置以在大體上共同頻率下諧振。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述無源電路是第一無源電路，其中所述發(fā)射電路進(jìn)一步包括具有第四線圈的第二無源電路，且其中所述第二無源電路經(jīng)配置以將從所述發(fā)射電路接收到的電力無線地再發(fā)射到所述第一無源電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述第二線圈被收容在所述電動(dòng)車輛的下側(cè)部分中的空腔內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的無線電力接收器設(shè)備，其中所述無源電路僅經(jīng)由機(jī)械耦合而耦合到電動(dòng)車輛。
9.一種用于在發(fā)射電路與電動(dòng)車輛之間無線地傳遞電力的方法，其包括: 在包括第一線圈的接收電路處無線地接收電力； 在包括第二線圈的無源電路處從所述發(fā)射電路無線地接收電力； 經(jīng)由所述無源電路將從所述發(fā)射電路接收到的電力無線地再發(fā)射到所述接收電路； 將所述從所述接收電路無線地發(fā)射的電力提供給所述電動(dòng)車輛的能量?jī)?chǔ)存裝置；以及 從所述第一線圈移位所述第二線圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中根據(jù)第一配置，所述第一線圈和所述第二線圈大體上共面。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述無源電路包括自諧振線圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述無源電路是第一無源電路，且其中無線地接收電力包括從所述發(fā)射電路的第二無源電路無線地接收電力。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第二線圈被收容在所述電動(dòng)車輛的下側(cè)部分中的空腔內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述無源電路僅經(jīng)由機(jī)械耦合而耦合到電動(dòng)車輛。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括檢測(cè)所述發(fā)射電路的第三線圈與所述第一線圈之間的未對(duì)準(zhǔn)，且其中移位包括響應(yīng)于所述檢測(cè)而進(jìn)行移位。
16.一種用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電的無線電力接收器設(shè)備，其包括:經(jīng)配置以無線地接收電力以便對(duì)所述電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電的用于無線地接收電力的裝置； 經(jīng)配置以從用于無線地發(fā)射電力的裝置無線地接收電力的用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置，所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置進(jìn)一步經(jīng)配置以將從所述用于無線地發(fā)射電力的裝置接收到的電力無線地再發(fā)射到所述用于無線地接收電力的裝置；以及 經(jīng)配置以從所述用于無線地接收電力的裝置移位所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置的用于控制的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無線電力接收器設(shè)備，其中根據(jù)第一配置，所述用于無線地接收電力的裝置和所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置大體上共面。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置包括自諧振線圈。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置是第一用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置，所述用于無線地發(fā)射的裝置進(jìn)一步包括第二用于無源地 無線地中繼電力的裝置，所述第二用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置經(jīng)配置以將從所述用于無線地發(fā)射的裝置接收到的電力無線地再發(fā)射到所述第一用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置被收容在所述電動(dòng)車輛的下側(cè)部分中的空腔內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置僅經(jīng)由機(jī)械耦合而耦合到電動(dòng)車輛。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述用于控制的裝置經(jīng)配置以響應(yīng)于檢測(cè)到所述用于無線地發(fā)射電力的裝置與所述用于無線地接收電力的裝置之間的未對(duì)準(zhǔn)而移位所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述用于無線地接收電力的裝置包括具有第一線圈的接收電路，其中所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置包括具有第二線圈的無源電路，且其中所述用于無線地發(fā)射電力的裝置包括發(fā)射電路。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無線電力接收器設(shè)備，其中所述用于控制的裝置包括控制器。
25.一種用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其包括: 發(fā)射電路，其包括第一線圈，所述發(fā)射電路經(jīng)配置以無線地發(fā)射電力； 無源電路，其包括第二線圈，所述無源電路經(jīng)配置以從所述發(fā)射電路無線地接收電力，所述無源電路進(jìn)一步經(jīng)配置以將從所述發(fā)射電路接收到的電力無線地再發(fā)射到接收電路，所述接收電路包括第三線圈且經(jīng)配置以提供電力以便對(duì)所述電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電；以及 控制器，其經(jīng)配置以從所述第一線圈移位所述第二線圈。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中根據(jù)第一配置，所述第一線圈和所述第二線圈大體上共面。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中所述無源電路包括自諧振線圈。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中所述發(fā)射電路和所述無源電路經(jīng)配置以在大體上共同頻率下諧振。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中所述無源電路是第一無源電路，所述接收電路進(jìn)一步包括具有第四線圈的第二無源電路，所述第二無源電路經(jīng)配置以從所述第一無源電路無線地接收電力。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中所述控制器經(jīng)配置以響應(yīng)于檢測(cè)到所述第一線圈與所述第三線圈之間的未對(duì)準(zhǔn)而移位所述第二線圈。
31.一種用于在發(fā)射電路與電動(dòng)車輛之間無線地傳遞電力的方法，其包括: 從包括第一線圈的發(fā)射電路無線地發(fā)射電力； 在包括第二線圈的無源電路處從所述發(fā)射電路無線地接收電力； 經(jīng)由所述無源電路將所述無線地接收的電力無線地再發(fā)射到包括第三線圈的接收電路，以便提供電力來對(duì)所述電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電；以及 從所述第一線圈移位所述第二線圈。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中根據(jù)第一配置，所述第一線圈和所述第二線圈大體上共面。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述無源電路包括自諧振線圈。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述無源電路是第一無源電路，且其中無線地發(fā)射電力包括經(jīng)由所述第一無源電 路將電力無線地發(fā)射到所述接收電路的第二無源電路。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其進(jìn)一步包括檢測(cè)所述第一線圈與所述接收電路的第三線圈之間的未對(duì)準(zhǔn)，且其中移位包括響應(yīng)于所述檢測(cè)而進(jìn)行移位。
36.一種用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其包括: 用于無線地發(fā)射電力的裝置； 經(jīng)配置以從所述用于無線地發(fā)射電力的裝置無線地接收電力的用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置，所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置進(jìn)一步經(jīng)配置以將從所述用于無線地發(fā)射電力的裝置接收到的電力無線地再發(fā)射到用于無線地接收電力的裝置，所述用于無線地接收電力的裝置經(jīng)配置以提供電力以便對(duì)所述電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電；以及 經(jīng)配置以從所述用于無線地發(fā)射電力的裝置移位所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置的用于控制的裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中根據(jù)第一配置，所述用于無線地發(fā)射電力的裝置和所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置大體上共面。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置包括自諧振線圈。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置是第一用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置，所述用于無線地接收電力的裝置進(jìn)一步包括第二用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置，所述第二用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置經(jīng)配置以從所述第一用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置無線地接收電力。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中控制器經(jīng)配置以響應(yīng)于檢測(cè)到所述用于無線地發(fā)射電力的裝置與所述用于無線地接收電力的裝置之間的未對(duì)準(zhǔn)而移位所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中所述用于無線地發(fā)射電力的裝置包括具有第一線圈的發(fā)射電路，其中所述用于無源地?zé)o線地中繼電力的裝置包括具有第二線圈的無源電路，且其中所述用于無線地接收電力的裝置包括接收電路。
42. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的無線電力發(fā)射器設(shè)備，其中所述用于控制的裝置包括控制器。
全文摘要
本發(fā)明提供用于使用寄生諧振器無線地傳遞電力的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。在一個(gè)方面中，提供一種用于對(duì)電動(dòng)車輛(2412)進(jìn)行供電或充電的無線電力接收器設(shè)備。所述無線電力接收器設(shè)備包含接收電路，所述接收電路包含第一線圈(2416)。所述接收電路經(jīng)配置以無線地接收電力以便對(duì)所述電動(dòng)車輛進(jìn)行供電或充電。所述無線電力接收器設(shè)備進(jìn)一步包含無源電路，所述無源電路包含第二線圈(2403)。所述無源電路經(jīng)配置以從包含第三線圈(2404)的發(fā)射電路無線地接收電力。所述無源電路進(jìn)一步經(jīng)配置以將從所述發(fā)射電路接收到的電力無線地再發(fā)射到所述接收電路。所述無線電力接收器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以從所述第一線圈(2416)移位所述第二線圈(2403)的控制器(2444，2454)。
文檔編號(hào)H02J5/00GK103249592SQ201180058927
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者奈杰爾·P·庫克, 漢斯彼得·威德默, 盧卡斯·西貝爾 申請(qǐng)人:高通股份有限公司