CN102089952B - 无线功率传输系统 - Google Patents

Abstract

一种无线功率传输系统，其包括具有多个磁场发生器电路的基本单元(1)，以及与所述基本单元(1)分离的具有接收感应器的设备(10)，当所述设备(10)接近所述发生器电路中的一个发生器电路时，该接收感应器适合于感应地接收功率，其中所述基本单元(1)包括控制器(3)，其被配置为当所述接收感应器接近传输电路(2’)时从所述发生器电路中确定所述传输电路(2’)，于是操作所述传输电路(2’)以产生具有第一相位的第一磁场(8)，以便在所述接收感应器中感应出电流，并且将剩余发生器电路中的至少一个发生器电路操作为补偿电路(2”、52、82)以产生具有与所述第一相位相反的相位的第二磁场(21)。

Description

无线功率传输系统

技术领域

本发明涉及一种无线功率传输系统以及一种用于操作该系统的方法。

背景技术

如今为各种商业或个人应用使用“移动”或便携式电子设备。这种设备的实例包括移动电话、笔记本计算机、个人数字助理(PDA)或便携式音乐播放器。通常用可再充电电池为上述设备提供能量，而可再充电电池必须周期地进行重新充电以保持设备操作。为了再充电或为了提供外部功率，每个设备通常都具有专门的电源单元，该电源单元必须连接到该设备并且连接到墙上的电源出口。由于大多数设备彼此并不兼容，所以需要为每个设备提供专门的电源单元。

由于所使用的这种设备的总数量增加的事实，已经开发出无线功率源，其减少了再充电过程的时间和工作量。US 2007/0182367A1公开了这种无线功率源和充电系统。提供基本单元，其具有用于容纳一个或多个要被再充电的移动设备的表面。在该表面下面提供若干用于产生磁场的感应线圈，该磁场在每个移动设备的相应线圈中感应出电流。利用该电流，能够容易地为移动设备中的可再充电电池进行再充电，而无需将定制的电源单元连接到每个要被再充电的设备的过程。

尽管该已知的系统允许无线地为这种设备进行再充电，但在该基本单元中的感应线圈产生相当大的杂散磁场，这会在EMC敏感的环境中引起问题并且可能会引起不需要的与其他电子设备的干扰。

因此，本发明的目的在于提供无线功率传输系统以及用于操作这种系统的方法，其中减少了杂散磁场。

发明内容

根据本发明，通过根据权利要求1的无线功率传输系统和根据权利要求13的用于操作无线功率传输系统的方法来解决所述目的。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。

本发明的基本思想是提供一种无线的电功率传输系统，其允许利用磁场产生的感应将功率传递到设备，其中磁场集中在靠近该设备的区域(即在近磁场中)而通过第二磁场来抵消远磁场，这有利地减少了杂散磁场，从而增强了系统的电磁兼容性(EMC)。

该无线功率传输系统包括具有多个磁场发生器电路的基本单元以及至少一个设备，该设备可以与所述基本单元分离并且具有接收感应器，当所述设备接近所述发生器电路中的一个发生器电路时，该接收感应器适合于感应地接收功率。

为了传递功率，操作至少一个磁场发生器电路以产生磁场，该磁场在所述设备的接收感应器中感应出电流，在下文中称其为“传输电路”。为了获得有效的能量传递，该设备进而以及该接收感应器必须物理地接近该传输电路，即在该传输电路的磁场的近场区域中。在将发生器电路提供为导线圈或绕组的情况下，接收感应器与传输电路之间的距离优选地应当处于直到该线圈或绕组的直径的1/4的范围内。

所述基本单元还包括控制器，其被配置为当所述接收感应器接近所述传输电路时从所述发生器电路中确定该传输电路。从而，该控制器单独地确定具有接收感应器的设备是否靠近发生器电路中的一个发生器电路，从而需要无线功率传输。

所述控制器可以是用于控制基本单元的任何适当的类型，例如微控制器或计算机。尽管该控制器可以为有线和/或无线地连接到该基本单元的外部单元(例如分离的计算机)，但该控制器可以优选地为该基本单元的组成部分。

随后，操作传输电路以产生用于在所述接收感应器中感应出电流的具有第一相位的第一磁场，即具有第一相位的磁通量的第一磁场。随后，该电流可以例如被提供在该设备中，用于为该设备的电气或电子部件提供能量或者用于对可再充电电池进行充电。

将剩余发生器电路中的至少一个发生器电路操作为补偿电路以产生具有与所述第一相位相反的相位的第二磁场，即具有与所述第一相位相反的第二相位的磁通量的第二磁场。在本发明的上下文中，对于术语“相反的相位”，应当理解为对于所述第一相位的180°的相位差。由于该相反的相位，不论什么时候第一磁场的磁通量与第二磁场的磁通量都在相反的方向上。从而，第二磁场用于补偿远磁场区域中的第一磁场，这有利地减少由该系统发射的杂散场，同时在近场区域中允许到所述设备的有效的功率传递。

除了远场补偿效果之外，将发生器电路中的至少一个发生器电路操作为补偿电路以获取与所述第一磁场反相的第二磁场可以在近场区域中增强传输电路的磁通量幅度，并因此进一步改进到所述设备的感应功率传递。在补偿电路位于与各个传输电路接近或相邻的位置的情况下，这个效果尤其明显，因此其为优选的。

自然地，在多于一个设备接近相应传输电路以便向多个设备进行并行功率传递的情况下，可以同时操作多于一个的传输电路。在此情况下，操作补偿电路，使得第二磁场的相位与所述多个传输电路的磁场的总和的相位相反。

此外，为了增强的补偿效率，可以将多于一个的发生器电路操作为补偿电路。优选地，没有被操作为传输电路或补偿电路的本系统的剩余发生器电路可以被操作成只产生弱磁场，以进一步减少本系统的杂散场。最优选地，断开剩余的发生器电路。

如上所述，第二磁场具有与所述第一相位相反的相位，以在远场区域中获得磁场的抵消。为了获得具有相反相位的所述第二磁场，可以使用本领域已知的任何方法。优选地，使用与为传输电路提供的信号相对应但与该信号相位相反(即相位移动180°)的电信号来操作补偿电路。

所述基本单元可以包括连接到磁场发生器电路的另外的部件(诸如另外的控制电路或者一个或多个信号发生器)，用于为所述磁场发生器电路提供用于产生各个磁场的电流。

为了在远磁场区域中获得具有增强效率的场的抵消，优选地操作传输电路和至少一个补偿电路，从而使得基于传输电路的通量密度和表面面积的第一磁场的磁通量幅度对应于基于补偿电路的通量密度和表面面积的第二磁场的磁通量幅度。在此情况下，所述第一和第二磁场的磁偶极矩之和以增强的效率在远磁场中彼此抵消。在将传输电路和至少一个补偿电路提供为线圈的情况下，基于各个线圈的通量密度和横截面面积，第一磁场的磁通量优选地与第二磁场的磁通量相对应。

在本发明的上下文中，涉及磁通量的术语“对应”应当理解为包括所述第一和第二磁场的磁通量的相等的幅度，但是也包括±50％的偏差，优选地为±20％的偏差，最优选地为±10％和±5％的偏差。在上述范围内选择磁通量导致了远磁场的仍然合理的减少。

在操作多于一个传输电路或者多于一个补偿电路的情况下，操作传输电路和补偿电路，从而使得由所有传输电路产生的第一磁场的磁通量(即磁通量的幅度)优选地对应于由所有补偿电路产生的第二磁场的磁通量幅度(即磁通量的总和)。如上所述，基于各个传输电路和补偿电路的通量密度和表面面积，所述第一磁场的磁通量对应于所述第二磁场的磁通量。

所述磁场发生器电路可以是能够有效地产生磁场的任何适当类型，例如简单的导线圈或者这种导线的一个或多个绕组。优选地，所述发生器电路每个都包括具有用于产生磁场的多个绕组的线圈。使用线圈，可以有效地产生所述磁场，并且可以为到所述设备的有效功率传递提供适当的场密度。根据本发明的一个发展，在印刷电路板(PCB)中，在所述PCB的一个或多个层中提供该线圈。优选地，该线圈是平面线圈，即在PCB的单一层中提供的线圈，这使得能够节省成本地进行制造。

所述接收感应器可以是能够感应地接收功率的任何类型的导线，诸如在PCB上提供的简单的线环或者电路。优选地，该接收感应器为线圈。

如上所述，当第二磁场的磁通量的幅度与第一磁场的磁通量的幅度接近或相等时，有利地进一步增强所述系统的效率。因此，优选地，施加到传输电路的电压与施加到补偿电路的电压相对应。附加地或可替换地，并且在所述发生器电路每个都包括具有多个绕组的线圈的情况下，传输电路的绕组数量优选地与补偿电路的绕组数量相对应。如果操作多于一个的传输电路或者多于一个的绕组电路，则所有传输电路的绕组总数应当最优选地与所有补偿电路的绕组总数匹配。

所述设备可以是其操作需要电功率的任何类型的电气或电子设备。优选地，所述设备是移动设备(即便携式设备)或者是例如在医学应用领域中的不能够与市电电源直接连接的设备。最优选地，所述设备是包括与所述接收感应器相连的能量存储装置的移动设备，所述接收感应器用于为所述能量存储装置进行充电。该能量存储装置可以是任何适当的类型，例如可再充电电池或电容器(例如“超级电容(supercap)”电容器)。

为了检测所述设备与传输电路的接近性，可以采用本领域已知的任何方法。例如，控制器可以为每个发生器电路提供小电流，并且可以通过监测每个电路的情况来检测设备的存在。

根据本发明的优选实施例，每个发生器电路都具有连接到控制器用于检测接收感应器与对应的发生器电路的接近性的关联检测器。这种设置允许有效地确定设备与传输电路的接近性。

所述检测器可以是检测所述设备的接近性的任何适当的类型，例如使用压力检测器借助于重量的改变、使用场检测器借助于电场或磁场的改变、借助于超声波或通过光学检测来检测所述设备的接近性。优选地，该检测器是场检测器并且包括并联谐振电路。在此情况下，所述设备提供有磁部件，例如软磁片。当使得所述设备接近该谐振电路时，增加所述谐振电路的感应率。随后可以检测该谐振电路的阻抗或谐振频率的变化，从而允许检测所述设备的接近性。

最优选地，所述检测器是RFID检测器并且所述设备包括RFID标签。本实施例有利地允许检测一个设备，并且在该设备与基本单元之间传递附加数据，例如设备类型、所需电流、功率传递的时间或者用于允许增强系统效率的任何其他信息。控制器可以优选地使用包括在RFID标签中的信息来相应地操作传输电路和补偿电路。例如，RFID标签可以包括被传递到控制器的充电时间信息，随后控制器在特定的持续时间操作传输电路和补偿电路。

根据本发明的优选实施例，将发生器电路布置在形成传输区域的平面中。该设置允许有效地制造基本单元并因此有效地制造功率传输系统。此外，该设置允许形成用于容纳一个或多个设备的平面表面。

为了有效地抵消远磁场，所述补偿电路优选地包括布置在所述传输区域周围以产生所述第二磁场的至少一个导线绕组。最优选地，该至少一个导线绕组形成为围绕该传输区域(即，布置传输电路和剩余的发生器电路的区域)的实质上闭合的回路。本设置允许有效地抵消远磁场，同时为向所述设备传输功率而保持足够的近磁场。确定地，这种补偿电路可以包括多于一个的导线绕组或者可以优选地包括多个具有中间抽头的导线绕组，使得可以改变被操作的导线绕组数量，并因此无需在该设置中进行任何改变而允许改变所述第二磁场的磁通量。当例如被操作的传输电路的数量改变并因此相应地改变要被补偿的传输电路的总磁通量时，这种设计是有用的。

可替换地，可以配置所述控制器从所述多个发生器电路中确定至少一个补偿电路，使得所述传输电路与所述补偿电路彼此相邻。在本发明的上下文中，术语“彼此相邻”意味着补偿电路与传输电路直接邻接，在其之间没有其他发生器电路。还通过此设置，有效地减少远磁场。除此之外并如前所述，本实施例还有利地增强到所述设备的功率传递。

自然地，可以配置所述控制器来确定按照下列方式与传输电路相邻的多于一个的补偿电路，所述多个补偿电路至少部分地围绕该传输电路。

相邻发生器电路可以优选地重叠布置。最优选地，该场发生器电路可以布置在多个层中。例如，可以提供在其中布置传输电路的第一层，并且可以提供在其中布置至少一个补偿电路的至少第二层。除此之外，可以优选地将传输电路和/或补偿电路布置为在垂直于第一和/或第二层的方向上至少部分地重叠。

如前所述，可以使用与为传输电路提供的信号相对应但与该信号相位相反的信号来操作补偿电路。为了获得远磁场的有效减少，通过一个或多个补偿电路的总电流优选地与通过一个或多个传输电路的电流相对应。

在一个可替换实施例中，优选地，所述基本单元包括连接到控制器的传感器，其用于感测磁场(即磁通量)。从而可以主动地控制一个或多个补偿电路根据所感测的磁场使得传输电路的远磁场最小化。可以通过改变补偿电路的电压获得这种主动控制(或“闭合环路”控制)。在此情况下该补偿电路为线圈，替换于或附加于电压控制，可以改变导线绕组的数量来控制或设置所述第二磁场的磁通量。典型地，所述传感器可以是霍尔传感器或者是具有适当的场检测电路的简单线圈。

为了能够更精确地测量远场并因此进一步增强远磁场的减少，最优选地将所述传感器提供在到传输电路的限定的距离中。例如，可以将该传感器布置在所述传输区域周围或基本单元周围，或者甚至可以在连接到基本单元的分离的单元中提供该传感器，而该分离的单元可以放置在到基本单元的限定的距离中。

通过下面对优选实施例的说明，本发明的上述和其他目的、特征和优点将得以呈现。

附图说明

图1以三维透视图示出了根据本发明的无线功率传输系统的第一实施例，

图2a示出了在操作状态中的本发明的第二实施例的示意平面图，

图2b示出了在第二操作状态中的图2a的实施例的示意平面图，

图2c示出了在其他操作状态中的图2a的实施例的示意平面图，

图3a和图3b示出了图2a的实施例的示意电路图，

图4a示出了在操作状态中的第三实施例的示意平面图，

图4b和图4c示出了图4a的实施例的示意电路图，

图5以示意平面图示出了根据本发明的无线功率传输系统的第四实施例，

图6a和图6b示出了图5的实施例的示意电路图，

图7a和图7b示出了第五实施例的示意电路图，以及

图8a和图8b示出了第六实施例的示意电路图。

具体实施方式

根据图1，提供具有多个磁场发生器电路(即平面螺旋形线圈2)的基本单元1，所述多个磁场发生器电路布置在基本单元1的印刷电路板的单一层中。线圈2连接到例如可以是微控制器的控制器3。该连接(未示出)可以例如被提供在多层印刷电路板的其他层中或者被适当地布线。控制器3连接到电源单元5，以便为线圈2提供用于产生交变磁场的限定的ac电压。在基本单元1的低侧提供软磁片6以减少杂散磁场。每个线圈2都具有连接到控制器3并且被布置在每个关联线圈2的中央的关联检测器4(例如RFID检测器)。配置这些检测器4以检测设备10的接近性，在图1中为了说明的目的将设备10以透视图示出。

设备10包括提供在印刷电路板的层13中的接收感应器(即平面螺旋形接收线圈11)。软磁片12布置在平面线圈11的顶部以便为设备10的其余部件屏蔽线圈2的磁场，如下面所说明的那样。接收线圈11连接到整流器14，该整流器14将接收线圈11连接到可再充电电池15。提供电容器16与整流器14串联以增强磁场的耦合效率。为了允许检测设备10与线圈2中的一个线圈的接近性，该设备10包括RFID标签17，当接近时该RFID标签17可由检测器4检测。RFID标签17还包括设备10的充电信息。这种充电信息可以包括关于所需电压、充电时间或者任何其他参数的信息，控制器3可以利用这些信息来增强到设备10的功率传递。

当设备10接近线圈2中的一个线圈时，线圈2的关联检测器4检测到RFID标签17的存在并因此检测到设备10的存在。然后，控制器3为该线圈2提供由电源单元5产生的ac电压，使得将该线圈2操作为传输电路2’。因此，该传输电路2’产生第一交变磁场8，该第一交变磁场8在接收线圈11中感应出用于对电池15再充电的电流。为了减少杂散磁场，控制器3为剩余线圈2中的至少一个提供相反相位的ac电压，从而使得产生具有与所述第一相位相反的相位的第二磁场。从而，有效地减少远磁场。如可以从图中看出的那样，可以对基本单元1进行缩放，并且不将其限于特定数量的线圈2，该数量可以根据应用而发生变化，例如在需要同时为多个设备10提供能量的情况下，可以使用具有高数量的线圈2的相当大的基本单元1。

参考图2a到图2c进一步说明本发明的细节，图2a到图2c示出了在多个操作状态中的无线功率传输系统的第二实施例的示意平面图。由于交变场被用来在接收线圈11中感应电流，图2a到图2c示出了处于给定时刻的所述系统的“快照”，以阐明所述系统的操作。

根据图2a的实施例，为将功率无线地传递到一个或多个设备10(未示出)，提供了具有3×4个线圈2的阵列的基本单元1。控制器3将线圈2中的一个线圈操作为传输电路2’，以便将功率传递到布置在该传输电路2’顶部的设备10(未示出)。因此，控制器3向该传输电路2’提供具有第一相位的第一信号(即依照图2的“快照”处于箭头7所指示的第一方向)，并因此产生具有第一相位(即第一方向)的第一磁场8。

将与传输电路2’相邻的四个线圈2操作为补偿电路2”。控制器3向补偿电路2”提供与第一信号相对应但具有相反相位(即总是相反方向，如箭头9所指示)的信号。因此，补偿电路2”产生具有与所述第一磁场8相反的相位的第二磁场21。因此，第一磁场8在远场区域中通过所述第二磁场21进行补偿。除了远场补偿效果以外，补偿电路2”与传输电路2’相邻的这种布置增强了第一磁场8并因此增强了到设备10的功率传输。图2b和图2c示出了在其他操作状态中的图2a的实施例，其中将两个线圈2操作为传输电路2”并且将多个补偿电路2”布置成与这两个传输电路2”相邻。因此，可以同时向放置在相应传输电路2’顶部的多于一个的设备10(未示出)传递功率。

图3a和图3b示出了图2a的实施例的示意电路图。如从图中可以看出的那样，每个线圈2都通过开关31连接到电源单元5，由控制器2控制开关31。从而，每个线圈2都可以按照正向或反向连接到电源ac电压。图3a示出了“断开”状态中的布置，所有的开关31都被打开。图3b中示出的操作状态对应于图2c的状态。线圈2中的两个被连接为用于产生第一磁场8的传输电路2’，并且两个邻近的线圈(即相邻的线圈)以反相连接，即依照图3b的“快照”处于与补偿电路2”相反的方向(如图3b中的箭头所指示)，以便补偿第一磁场8的远磁场。相应地设置开关31，将各个线圈2以相反的方向连接到电源单元5。

为了在远场区域中增强第一磁场8的补偿，由补偿电路2”产生的第二磁场的磁通量之和(在此表示为Ф_C)应当总是与由功率传输电路2’产生的磁通量(表示为

)在幅度上相等但在方向上相反：

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Tx}}=-{\mathrm{\φ}}_C---\left(1\right)$

通常，由线圈2产生的磁通量Ф与施加到线圈2的电压U相关：

$U=N\·\frac{d}{\mathrm{dt}}\mathrm{\φ}---\left(2\right)$

其中，N为线圈2的匝数。线圈2的直径没有相关性。

对于正弦曲线的磁通量和电压，该等式可以表示为使用复数的频率f的函数：

U＝j·2π·f·N·φ.              (3)

对于具有操作于相同频率f的一个传输电路2’和一个补偿电路2”的两个线圈2的系统，远场补偿的条件可以简单地表示为：

$\frac{U_{\mathrm{Tx}}}{N_{\mathrm{Tx}}}=\frac{-U_C}{N_C}---\left(4\right)$

其中脚标Tx与传输电路2’相关而脚标C与补偿电路2”相关。如果存在多个有源传输电路2’

和多个补偿电路2”(n_C)，则各传输电路2’的所有磁通量贡献之和应当等于所有补偿电路2”的通量之和。由如下等式所表示：

$\underset{i=1}{\overset{n_{\mathrm{Tx}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Tx}}\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{n_C}{\mathrm{\Σ}}}-{\mathrm{\φ}}_C\left(k\right).---\left(5\right)$

如果线圈2没有在近场中非常好地耦合，则可以应用等式(4)并且可以如下表达用于技术实现的规则：

$\underset{i=1}{\overset{n_{\mathrm{Tx}}}{\mathrm{\Σ}}}\frac{U_{\mathrm{Tx}}\left(i\right)}{N_{\mathrm{Tx}}\left(i\right)}=\underset{k=1}{\overset{n_C}{\mathrm{\Σ}}}\frac{-U_C\left(k\right)}{N_C\left(k\right)}.---\left(6\right)$

在为功率传输(即作为传输电路2’)和场补偿(即作为补偿电路2”)使用具有对应数量的绕组的相同线圈2的情况下，如图2c和图3b所示，一种简单的控制方法是，为了功率传输，将相同数量的线圈2连接为导通作为补偿电路，但是处于相反方向。

为了进一步增强补偿效率，如图4a到图4c所示，可以提供分离的可控补偿电源单元45。图4a示出了在操作状态中的第三实施例的示意平面图。根据图4a的实施例的功率传输系统的基本设置与图2a的实施例相对应，特别是线圈2的布置。

每个线圈2都可以连接到电源单元5或可控补偿电源45，其中电源单元5为传输线圈2’提供用于功率传输的ac电压(Ugen)，而可控补偿电源45用于使用开关31向补偿电路2”提供补偿电压(Uc)，如从图4b可以看出的那样，其示出了根据图4a的实施例的示意电路图。如上所述，根据激活的传输电路2’与补偿电路2”的数量及其属性，控制器3根据等式(6)设置补偿电压。

图4c示出了在根据图4a的操作状态中的第三实施例的“快照”，其中一些线圈2被激活。只激活一个传输电路2’，而将两个邻近的线圈2连接到ac补偿电压作为补偿电路2”。在此实例中，所有的线圈2都具有相同的属性(即绕组的数量)，从而控制器3将补偿电压Uc的绝对值设置为1/2Ugen。

可替换地将线圈2操作为传输电路2’或补偿电路2”，如图5所示，可以提供专门的补偿电路52。

图5以示意平面图示出了在操作状态中的根据本发明的无线功率传输系统的第四实施例。与图2a的实施例相反，在基本单元1周围提供专门的补偿电路52，形成传输区域，线圈2布置在传输区域中。由具有用于产生第二磁场21的多个绕组形成补偿电路52，第二磁场21为由一个或多个传输电路2’产生的第一磁场8在远磁场中提供补偿。补偿电路52具有与每个线圈2相同的匝数。由电源单元5向线圈2和补偿电路52提供ac电压。

图6a和图6b示出了图5的实施例的示意电路图。每个线圈2都可以被切换到由电源单元5提供的ac电源电压。补偿电路52连接到相同的电源单元5，但是方向相反。当设备10(未示出)接近各线圈2时，控制器3控制开关31以激活线圈2作为传输电路2’。图6a示出了“断开”状态中的布置；同时图6b示出了根据图5的“快照”，其中激活一个传输电路2’和补偿电路52。箭头指示所施加的电压的方向。为了补偿远磁场，根据图6b的“快照”，施加到补偿电路52的ac电压与施加到传输电路2’的ac电压相位相反(即相反的方向)，如图中箭头所示。

可替换地，为了进一步增强补偿效率，可以提供分离的可控补偿电源单元75，如图7a和7b所示，其示出了本发明第五实施例的示意电路图。根据7a和7b的实施例的功率传输系统的基本设置与图5的实施例相对应，特别是线圈2和补偿电路52的布置。

控制器3控制补偿电源单元75。根据激活的传输电路2’的数量和补偿电路52的属性，控制器3依照等式(6)设置补偿ac电压。图7b示出了在操作状态中的图7a的实施例的“快照”，其中激活了两个传输电路2’。如果补偿电路52具有相同的绕组数量，则补偿电压(Uc)的绝对值必须为Uc＝2×Ugen(提供到传输电路2’的电压)，如图中箭头所示。作为这个解决方案的优势，补偿电路52可以具有与线圈2不同的绕组数量，因此更加灵活。

图8a和图8b示出了具有单个补偿电路82的本发明的又一实施例的示意电路图。根据8a和8b的实施例的功率传输系统的基本设置与图5的实施例相对应，特别是线圈2和补偿电路82的布置。

该解决方案通过调整补偿电路82的绕组数量使用等式(6)。完整的补偿电路82具有与所有线圈2相同数量的匝81。然而，如图8a所示，附加的开关80允许只将补偿绕组的一部分连接到电源单元5的发生器ac电压。例如，如果激活两个传输电路2’，则只激活补偿匝81的1/2。如果激活三个传输电路2’，则只激活补偿匝81的1/3等等。补偿电路82的各匝紧密耦合，如在单独的补偿感应器下面的粗线所示，其表示绕组的各部分。图8b示出了在操作状态中的图8a的实施例的“快照”，其中激活了两个传输电路2’。如图所示，开关80’将补偿电路82的匝81的一半连接到电源单元5，并因此连接到ac发生器电压。

虽然在附图和前面的说明书中详细地对本发明进行了说明和描述，但是这种说明和描述应当被看作是说明性的或示例性的，而不应被看作是限制性的。可以不受限制地对所有实施例或一些实施例或者单个实施例的特征进行组合。不将本发明限于所公开的实施例。

例如，可以根据上述实施例操作本发明，其中

将控制器3提供为外部单元，例如微控制器或计算机，

检测器4为压力检测器、场检测器、超声波接近性检测器或光学检测器，并使设备10适应它们，

在印刷电路板的多个层中提供线圈2或者将线圈2提供为不连续的线圈，

软磁片6、12包括塑性铁氧体复合材料或者由导磁合金、金属玻璃非晶态金属或纳米晶铁(nanocristalline iron)制成的结构化高渗透性金属箔，

将软磁片6、12提供为印刷电路板的层，

设备10不包括电池15，或者替代电池15，包括替代的能量存储装置，例如“超级电容”电容器，

开关31、80和80’提供为继电器或晶体管，例如FET或MOSFET，和/或

在多个层中布置发生器电路。

另外，可以根据上述实施例操作本发明，其中不由等式(6)确定提供到补偿电路2”、52或82的ac补偿电压。替代地，在校准运行期间(例如在工厂或在实验室中)，为每个被激活的传输电路2’的补偿确定最优的ac补偿电压。在控制器3中存储该最优配置并在操作期间使用该最优配置。使用位于远场中的磁场传感器确定该最优设置。ac补偿电压一直被改变，直到测量到最小磁场为止。

可替换地或附加地，在闭合回路或主动操作中确定提供到补偿电路2”、52或82的ac补偿电压，其中使用连接到控制器3的适当传感器(例如霍尔传感器)感测远磁场。可以将该传感器布置在距离线圈2足够远的地方(例如在基本单元1或传输区域的外边界处)，或者可以将其提供在有线地或者无线地连接到控制器3的分离的单元中。控制器3改变ac补偿电压，直到获得了最优的抵消为止。

本领域技术人员通过学习附图、公开的内容以及所附权利要求书，在实践所要求保护的本发明时能够理解并实现所公开的各实施例的其他变化。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足权利要求书中所记载的多个项目的功能。在相互不同的各从属权利要求中记载特定的措施这一起码事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。可以在适当的介质(诸如光存储介质或者与其他硬件一起提供或作为其一部分的固态介质)上存储/分布计算机程序，但是也可以按照其他形式(诸如经由因特网或者其他有线的或无线的电信系统)分布计算机程序。权利要求书中的任何附图标记不应被看作对范围进行限制。

Claims (10)

1.无线功率传输系统，其包括：

基本单元(1)，其具有多个磁场发生器电路，所述发生器电路被布置在平面中，形成传输区域，以及

设备(10)，其可与所述基本单元(1)分离，具有接收感应器，当所述设备(10)接近所述发生器电路中的一个发生器电路时，该接收感应器适合于感应地接收功率，

其中所述基本单元(1)包括控制器(3)，其被配置为当所述接收感应器接近传输电路(2’)时从所述发生器电路中确定所述传输电路(2’)，于是操作所述传输电路(2’)以产生具有第一相位的第一磁场(8)，以便在所述接收感应器中感应出电流，并且将剩余发生器电路中的至少一个发生器电路操作为补偿电路(2”、52、82)以产生具有与所述第一相位相反的相位的第二磁场(21)，以及

其中所述补偿电路(2”、52、82)包括至少一个导线绕组，其被布置在所述传输区域周围以产生所述第二磁场(21)。

2.根据权利要求1的系统，其中操作所述传输电路(2’)和所述至少一个补偿电路(2”、52、82)，从而使得所述第一磁场(8)的磁通量幅度对应于所述第二磁场(21)的磁通量幅度。

3.根据权利要求1的系统，其中所述发生器电路每一个都包括用于产生所述磁场(8、21)的具有多个绕组的线圈(2)。

4.根据权利要求3的系统，其中传输电路(2’)的绕组数量对应于至少一个补偿电路(2”、52、82)的绕组数量。

5.根据权利要求1-4中任意一项的系统，其中每个发生器电路都具有连接到控制器(3)的关联检测器(4)，其用于检测接收感应器与对应的发生器电路的接近性。

6.根据权利要求5的系统，其中所述检测器(4)为RFID检测器并且所述设备包括RFID标签(17)。

7.根据权利要求1-4中任意一项的系统，其中所述基本单元(1)包括连接到控制器(3)的传感器，其用于感测磁场，以便操作所述补偿电路(2”、52、82)以使得所述传输电路(2’)的远磁场最小。

8.用在根据任一项在前权利要求的系统中的设备(10)。

9.用在无线功率传输系统中的基本单元(1)，其包括多个磁场发生器电路和控制器(3)，所述发生器电路被布置在平面中，形成传输区域，该控制器(3)被配置为当接收感应器接近传输电路(2’)时从所述发生器电路中确定所述传输电路(2’)，于是操作所述传输电路(2’)以产生具有第一相位的第一磁场(8)，以便在所述接收感应器中感应出电流，并且将剩余发生器电路中的至少一个发生器电路操作为补偿电路(2”、52、82)以产生具有与所述第一相位相反的相位的第二磁场(21)，其中所述补偿电路(2”、52、82)包括至少一个导线绕组，其被布置在所述传输区域周围以产生所述第二磁场(21)。

10.用于操作无线功率传输系统的方法，该无线功率传输系统包括具有多个磁场发生器电路的基本单元(1)以及可与所述基本单元(1)分离的具有接收感应器的设备(10)，所述发生器电路被布置在平面中，形成传输区域，当所述设备(10)接近所述发生器电路中的一个发生器电路时，该接收感应器适合于感应地接收功率，其中

确定该接收感应器与所述发生器电路的传输电路(2’)的接近性，

操作所述传输电路(2’)以产生第一磁场(8)，以便在所述接收感应器中感应出电流，并且

将剩余发生器电路中的至少一个发生器电路操作为补偿电路(2”、52、82)以产生与所述第一磁场(8)相位相反的第二磁场(21)，

其中所述补偿电路(2”、52、82)包括至少一个导线绕组，其被布置在所述传输区域周围以产生所述第二磁场(21)。

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