CN104471821A - 用于无线电力传递系统的调谐电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于无线电力传递且特别是到例如电动车辆等远程系统的无线电力传递的系统、方法和设备。在一个方面中，一种无线电力传递系统包含发射器及接收器。所述发射器包含第一感应元件及电流产生器。所述电流产生器将电流供应到所述第一感应元件以产生电磁场。所述接收器包含第二感应元件、调谐电路及控制器。所述第二感应元件从所述电磁场接收无线电力。所述调谐电路具有电抗且包含连接到所述第二感应元件的多个电容性元件。所述多个电容性元件将输出电流供应到负载。所述控制器在多个配置中选择性地连接所述多个电容性元件。所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。

Description

用于无线电力传递系统的调谐电路及方法

技术领域

本发明大体上涉及无线电力传递，且更具体来说，涉及与到远程系统(例如，包含电池的车辆)的无线电力传递相关的装置、系统及方法及用于在无线电力传递接收器装置中采用开关电容性元件的调谐电路。

背景技术

已引进例如车辆的远程系统，其包含从自例如电池的能量存储装置接收的电得到的移动电力。举例来说，混合无线电力接收器包含使用来自车辆制动的电力的机载充电器及对车辆充电的传统马达。仅为电动的车辆通常从其它源接收电以用于对电池充电。电池型无线电力接收器(无线电力接收器)常常被提议经由某一类型的有线交流电(AC)(例如，家用或商用AC电力)来充电。有线充电连接需要电缆或物理连接到电力供应器的其它类似连接器。电缆及类似连接器可有时不方便或麻烦且具有其它缺点。能够在自由空间中传递电力(例如，经由无线场)以用以对无线电力接收器充电的无线电力充电系统可克服有线充电解决方案的一些不足。因而，需要有效率且安全地传递电力以用于对无线电力接收器充电的无线电力充电系统及方法。

感应电力传递(IPT)系统为用于能量的无线传递的一种装置。在IPT中，初级(或“基础”)电力装置将电力发射到次级(或“拾取”)电力接收器装置。发射器电力装置及接收器电力装置中的每一者包含电感器，其通常为电流传送媒体的线圈或绕组。初级电感器中的交流电产生波动电磁场。当次级电感器经放置成最接近初级电感器时，所述波动电磁场在次级电感器中感应电动势(EMF)，借此将电力传递到次级电力接收器装置。

发明内容

在所附权利要求书的范围内的系统、方法及装置的各种实施方案各自具有若干方面，所述方面中无单一一个方面单独地负责本文中所描述的合乎需要的属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文中描述一些重要特征。

本说明书中所描述的目标物的一或多个实施方案的细节在附图及以下描述中予以阐述。其它特征、方面及优点将从所述描述、所述图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。

本发明的一个方面提供一种包含发射器及接收器的无线电力传递系统。所述发射器包含第一感应性元件及电流产生器。所述电流产生器经配置以将电流供应到所述第一感应性元件以产生用于传递无线电力的电磁场。所述接收器包含第二感应性元件、调谐电路及控制器。所述第二感应性元件经配置以从所述电磁场接收无线电力。所述调谐电路具有电抗且包含连接到所述第二感应性元件的多个电容性元件。所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。所述控制器经配置以在多个配置中选择性地连接所述多个电容性元件。所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。

在另一方面中，本发明提供一种无线电力接收器，其包含感应性元件、调谐电路及控制器。所述感应性元件经配置以从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力。所述调谐电路具有电抗且包含连接到所述感应性元件的多个电容性元件。所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。所述控制器经配置以在多个配置中选择性地连接所述多个电容性元件。所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。

在另一方面中，本发明提供一种用于接收无线电力的方法，其包含：使用感应性元件从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力；在多个配置中的一者中选择性地连接调谐电路的多个电容性元件，所述调谐电路具有电抗且包括连接到所述感应性元件的所述多个电容性元件；所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。

在另一方面中，本发明提供一种无线电力接收器，其包含：用于从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力的装置；及用于在多个配置中的一者中选择性地连接调谐电路的多个电容性元件的装置，所述调谐电路具有电抗且包括连接到所述用于接收无线电力的装置的所述多个电容性元件；所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。

在另一方面中，本发明提供一种非暂时性计算机可读媒体，其包括指令，所述指令在被执行时致使处理器执行以下方法：使用感应性元件从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力；及在多个配置中的一者中选择性地连接调谐电路的多个电容性元件，所述调谐电路具有电抗且包括连接到所述感应性元件的所述多个电容性元件，所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。

附图说明

图1为根据一示范性实施例的用于对无线电力接收器充电的一示范性无线电力传递系统的图。

图2为图1的无线电力传递系统的示范性核心组件的示意图。

图3为展示图1的无线电力传递系统的示范性核心组件及辅助组件的功能框图。

图4是根据示范性实施例的无线电力传递系统的部分的示范性组件的示意图。

图5是等效于图4中展示的无线电力接收电路的电路的示意图。

图6是根据示范性实施例的无线电力接收器充电系统电路的示意图。

图7是根据示范性实施例的无线电力接收器充电系统电路的示意图。

图8是根据示范性实施例的说明配置及操作无线电力传递系统的方法的流程图。

图9是说明示范性无线电力传递系统的特性的图表。

图10是根据示范性实施例的无线电力接收器充电系统电路的示意图。

图11是第一配置中的图10中展示的电路的示意图。

图12是第二配置中的图10中展示的电路的示意图。

图13是用于操作无线电力接收器的示范性方法的流程图。

图14是示范性无线电力接收器的功能框图。

图式中所说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为清楚起见，可任意扩大或缩小各种特征的尺寸。另外，一些图式可能未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后，相似参考数字可用以贯穿本说明书及各图表示相似特征。

具体实施方式

下文结合附图而阐述的详细描述意欲作为示范性实施例的描述，而并不意欲表示可实践的唯一实施例。遍及此描述所使用的术语“示范性”是指“充当实例、例子或说明”，且未必应被解释为比其它示范性实施例优选或有利。为了提供对示范性实施例的透彻理解，详细描述包含特定细节。可在无这些特定细节的情况下实践本发明的示范性实施例。在一些例子中，以框图形式展示众所周知的结构及装置以便避免混淆本文中所呈现的示范性实施例的新颖性。

感应电力传递(IPT)系统可使用谐振感应耦合，其中在经调谐以在某一频率下谐振的感应线圈之间发射电力。可通过与感应线圈串联或并联地添加感应性及/或电容性元件来实现谐振偶合。

在谐振IPT系统中，传递到次级电力接收器装置的可用电力的比例取决于初级与次级电感器之间的耦合程度。耦合越大，传递到次级电感器的电力越多。耦合系数被界定为初级电感器线圈的通量的穿过次级电感器线圈的分数且是系统的几何形状的函数。耦合系数因此取决于初级及次级线圈之间的距离及其对准。

在用于使用IPT对装置充电的无线电力传递系统中，每次对装置充电时在耦合水平中可存在较大变化。初级及次级电感器线圈之间的距离及对准可基于相对于基础电力装置的线圈的位置及其上安装着次级电感器的装置的定位而变化。耦合水平中的此些变化导致难以在将可能遇到的多种情形中配置系统以将最佳电力递送到装置电池。

在用于对装置充电的一些IPT系统中，在基础装置中的电力供应器中执行开关以改变初级线圈中的电流且进而基于耦合的程度来优化效率。在较差耦合的系统中，在实现从次级电感器输出的相同电流的同时，初级电感器中的电流可大体上比紧密耦合的系统中的电流高。

在一些方面中，初级线圈中的电流中的此类变化可向系统中的电力电子组件施加显著应力，从而导致可具有相对昂贵的组件、减小的可靠度及有限操作范围的系统。

图1为根据一示范性实施例的用于对无线电力接收器112(例如，所说明的无线电力接收器)充电的示范性无线电力传递系统100的图。当无线电力接收器112位于基础无线电力充电系统102a附近时，无线电力传递系统100实现无线电力接收器112的充电。在图1中，说明了在停车区中用于待停放于对应的基础无线电力充电系统102a及102b上方的两个无线电力接收器的空间。在一些实施例中，区域分配中心130可连接到电力主干132且经配置以经由电力链路110将交流(AC)或直流(DC)供电提供到基础无线电力充电系统102a。基础无线电力充电系统102a还包含用于无线地传递或接收电力的基本系统感应线圈104a。无线电力接收器112可包含电池单元118、无线电力接收器感应线圈116及无线电力接收器充电系统114。无线电力接收器感应线圈116可(例如)经由由基础系统感应线圈104a所产生的电磁场的区域来与基础系统感应线圈104a相互作用。

在一些示范性实施例中，当无线电力接收器感应线圈116位于由基础系统感应线圈104a所产生的能量场中时，无线电力接收器感应线圈116可接收电力。所述场对应于可由无线电力接收器感应线圈116俘获由基础系统感应线圈104a所输出的能量的区域。在一些状况下，所述场可对应于基础系统感应线圈104a的“近场”。近场可对应于存在由基础系统感应线圈104a中的电流及电荷产生的强反应场的区域，所述强反应场不远离基础系统感应线圈104a辐射电力。在一些状况下，近场可对应于在基础系统感应线圈104a的约1/2π波长内的区域(且对于无线电力接收器感应线圈116来说，反之亦然)。

地区配电网130可经配置以经由通信回程134而与外部源(例如，电网)通信且经由通信链路108而与基础无线电力充电系统102a通信。

在一些实施例中，无线电力接收器感应线圈116可与基础系统感应线圈104a对准且因此仅通过相对于基础系统感应线圈104a正确地定位无线电力接收器112来安置于近场区域内。另外或替代地，可给予用户或司机视觉反馈、听觉反馈或其组合以确定无线电力接收器112何时被恰当地放置以用于无线电力传递。另外或替代地，可通过自动驾驶系统来定位无线电力接收器112，所述自动驾驶系统可来回移动无线电力接收器112(例如，呈Z字形移动)，直至对准错误已达到容许值。此可在无用户或司机干涉的情况下或在具有最小用户或司机干涉的情况下(例如，如果无线电力接收器112配备有伺服方向盘、超声波传感器及智能)由无线电力接收器112自动地及自主地执行。另外或替代地，无线电力接收器感应线圈116、基础系统感应线圈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逐渐形成更有效率的耦合的功能性。

基础无线电力充电系统102a可位于多种位置中。作为实例，一些合适位置包含在无线电力接收器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无线电力接收器无线充电所保留的停车区及在例如购物中心及工作场所的其它位置的停车场。作为额外实例，合适的位置包含家庭或企业的工作台面或墙壁及例如冰箱或洗衣机等大型家电的表面。

在一些方面中，以无线方式对无线电力接收器充电可提供众多益处。举例来说，可在实际上无司机干涉及操纵的情况下自动地执行充电，借此提高用户的方便性。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系统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、插塞或插座，借此提高安全性。还可不存在看得见或可接近的插座、电缆及插头，借此减少对电力充电装置的潜在破坏行为。另外，由于可将无线电力接收器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系统100还可提供美学及非阻碍优点。举例来说，在无线电力接收器的情况下，可不存在可阻碍车辆及/或行人的充电柱及电缆。

虽然无线电力接收器112被标记为接收器，但在一些方面中，无线电力传递系统100的无线电力发射及接收能力可经配置以互逆，以使得基础无线电力充电系统102a将电力传递到无线电力接收器112且无线电力接收器112将电力传递到基础无线电力充电系统102a。举例来说，无线电力接收器112可在能量不足时将电力传递到基础无线电力充电系统102a。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无线电力接收器将电力贡献给整个分配系统来使配电网稳定。

图2为图1的无线电力传递系统100的示范性核心组件的示意图。如图2中所示，无线电力传递系统200可包含基础系统发射电路206，所述基础系统发射电路206包含具有电感L₁的基础系统感应线圈204。无线电力传递系统200进一步包含无线电力接收器接收电路222，所述无线电力接收器接收电路222包含具有电感L₂的无线电力接收器感应线圈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。

谐振频率可基于包含感应线圈(例如，基础系统感应线圈204)的发射电路的电感及电容。如图2中所示，电感可通常为感应线圈的电感，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。作为一实例，可与感应线圈串联或并联地添加电容器以形成产生电磁场的谐振电路(例如，基础系统发射电路206)。因此，对于较大直径感应线圈来说，用于诱发谐振的电容值可随线圈的直径或电感增大而减小。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大，近场的有效能量传递面积可增大。其它谐振电路是可能的。作为另一实例，可将电容器并联地放置于感应线圈的两个端子之间(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)因子以改进感应线圈的谐振。

可将线圈用于无线电力接收器感应线圈216及基础系统感应线圈204。将谐振结构用于耦合能量可被称为“磁耦合谐振”、“电磁耦合谐振”及/或“谐振感应”。将基于从基础无线电力充电系统202到无线电力接收器112的无线电力接收器充电系统214的电力传递来描述无线电力传递系统200的操作，但所述操作并不限于此。举例来说，无线电力接收器112可将电力传递到基础无线电力充电系统202。

参看图2，电力供应器208(例如，AC或DC)将电力P_SDC供应到基础无线电力充电系统202以将能量传递到无线电力接收器112。基础无线电力充电系统202包含基础充电系统电力转换器236。所述基础充电系统电力转换器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；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。基础充电系统电力转换器236将电力P₁供应到包含基本充电系统调谐电路205的基础系统发射电路206，所述基础充电系统调谐电路205可由与基础系统感应线圈204呈串联或并联配置或串联与并联两者的组合的电抗性调谐组件组成以在所要的频率下发射电磁场。可提供电容器C₁以与基础系统感应线圈204形成在所要的频率下谐振的谐振电路。

包含基础系统感应线圈204的基础系统发射电路206与包含无线电力接收器感应线圈216的无线电力接收器接收电路222两者可被调谐到实质上相同的频率且可定位于由基础系统感应线圈204及无线电力接收器感应线圈216中的一者所发射的电磁场的近场内。在此状况下，基础系统感应线圈204及无线电力接收器感应线圈216可变得彼此耦合，使得电力可传递到包含无线电力接收器充电系统调谐电路221及无线电力接收器感应线圈216的无线电力接收器接收电路222。可提供无线电力接收器充电系统调谐电路221以与无线电力接收器感应线圈216形成在所要的频率下谐振的谐振电路。在线圈分离时产生的互耦系数由元素k(d)表示。等效电阻R_eq，1及R_eq，2表示可为感应线圈204及216以及任何抗电抗电容器所固有的损耗，在一些实施例中，所述抗电抗电容器可分别提供于基础充电系统调谐电路205及无线电力接收器充电系统调谐电路221中。包含无线电力接收器感应线圈216及无线电力接收器充电系统调谐电路221的无线电力接收器接收电路222接收电力P₂且将电力P₂提供到无线电力接收器充电系统214的无线电力接收器电力转换器238。

无线电力接收器电力转换器238可包含(例如)LF/DC转换器，所述LF/DC转换器经配置以按操作频率将电力转换回到处于与无线电力接收器电池单元218的电压电平匹配的电压电平的DC电力。无线电力接收器电力转换器238可提供经转换的电力P_LDC以对无线电力接收器电池单元218充电。电力供应器208、基础充电系统电力转换器236及基础系统感应线圈204可为固定的且位于多种位置处，如在本发明中所论述。电池单元218、无线电力接收器电力转换器238及无线电力接收器感应线圈216可包含于作为无线电力接收器112的部分或电池组(未图示)的部分的无线电力接收器充电系统214中。无线电力接收器充电系统214还可经配置以经由无线电力接收器感应线圈216将电力以无线方式提供到基础无线电力充电系统202，以将电反馈到电网。无线电力接收器感应线圈216及基础系统感应线圈204中的每一者可基于操作模式而充当发射感应线圈或接收感应线圈。

虽未图示，但无线电力传递系统200可包含负载断开单元(LDU)以使无线电力接收器电池单元218或电力供应器208从无线电力传递系统200安全地断开。举例来说，在发生紧急情况或系统故障的情况下，可触发LDU以使负载与无线电力传递系统200断开。可提供LDU以作为对用于管理对电池的充电的电池管理系统的补充，或LDU可为电池管理系统的部分。

另外，无线电力接收器充电系统214可包含开关电路(未图示)以用于选择性地将无线电力接收器感应线圈216连接到无线电力接收器电力转换器238及断开无线电力接收器感应线圈216。断开无线电力接收器感应线圈216可暂停充电且还可调整如由基础无线电力充电系统202(充当发射器)“看到”的“负载”，其可用以使无线电力接收器充电系统214(充当接收器)从基础无线电力充电系统202去耦。如果发射器包含负载感测电路，则可检测到负载改变。因此，发射器(例如，基础无线电力充电系统202)可具有用于确定接收器(例如，无线电力接收器充电系统214)何时存在于基础系统感应线圈204的近场中的机构。

在操作中，假定能量朝车辆或电池传递，提供来自电力供应器208的输入电力使得基础系统感应线圈204产生用于提供能量传递的场。无线电力接收器感应线圈216耦合到辐射场且产生输出电力以供由无线电力接收器112的无线电力接收器充电系统214或无线电力接收器电池单元218存储或消耗。如上文所描述，在一些实施例中，基础系统感应线圈204及无线电力接收器感应线圈216是根据互谐振关系配置，使得当无线电力接收器感应线圈216的谐振频率与基础系统感应线圈204的谐振频率非常接近或实质上相同时。当无线电力接收器感应线圈216位于基础系统感应线圈204的近场中时，基础无线电力充电系统202与无线电力接收器充电系统214之间的发射损耗最小。

可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电磁波中的多数能量传播到远场而发生有效率的能量传递。当在近场中时，可在发射感应线圈与接收感应线圈之间建立耦合模式。本文中可将可发生此近场耦合的在感应线圈周围的区称作近场耦合模式区域。

虽未图示，但基础充电系统电力转换器236及无线电力接收器电力转换器238两者可包含振荡器、驱动器电路(例如，功率放大器)、滤波器及用于与无线电力感应线圈有效率地耦合的匹配电路。所述振荡器可经配置以产生所要的频率，所述所要的频率可响应于调整信号而调整。振荡器信号可由功率放大器按响应于控制信号的放大量放大。可包含所述滤波器及所述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无线电力感应线圈。电力转换器236及238还可包含整流器及开关电路以产生合适的电力输出，以对一或多个电池充电。

可将无线电力接收器感应线圈216及基础系统感应线圈204称作或配置为“循环”天线，且更具体来说，多匝循环天线。本文中还可将所述感应线圈204及216称作或配置为“磁性”天线。术语“线圈”意欲指代可无线地输出或接收四次耦合到另一“线圈”的能量的组件。还可将线圈称作经配置以无线地输出或接收电力的类型的“天线”。循环(例如，多匝循环)天线可经配置以包含空气芯或物理芯(例如，铁氧体芯)。空气芯循环天线可允许将其它组件放置于芯区域内。包含铁磁或亚铁磁材料的物理芯天线可允许产生较强的电磁场及提高的耦合。

可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有效率的能量传递。另外，甚至当发射器与接收器之间的谐振未匹配时，仍可以较低效率来传递能量。能量传递的发生是通过将能量从发射感应线圈的近场耦合到驻留于建立有此近场的区域内(例如，在谐振频率的预定频率范围内，或在近场区域的预定距离内)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。

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。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。近场耦合模式区域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。此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，偶极及单极)或磁天线及电天线的组合。

图3为展示图1的无线电力传递系统100的示范性核心组件及辅助组件的功能框图。无线电力转移系统300说明用于基础系统感应线圈304及无线电力接收器感应线圈316的通信链路376、导引链路366，及对准系统352、354。如上文参看图2所描述且假定能量朝向无线电力接收器流动，在图3中，基础充电系统电力接口334可经配置以将电力从例如AC或DC电力供应器等电源提供到充电系统电力转换器336。基础充电系统电力转换器336可从基础充电系统电力接口334接收AC或DC电力，以在基础系统感应线圈304的谐振频率处或附近激发基础系统感应线圈304。无线电力接收器感应线圈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在接近谐振频率下振荡。无线电力接收器电力转换器338将来自无线电力接收器感应线圈316的振荡信号转换为适合于经由无线电力接收器电力接口340对电池充电的电力信号。

基础无线电力充电系统302包含基本充电系统控制器342且无线电力接收器充电系统314包含无线电力接收器控制器344。基础充电系统控制器342可包含到其它系统(例如，计算机及配电中心或智能电网)的基础充电系统通信接口360。无线电力接收器控制器344可包含到其它系统(例如，无线电力接收器上的机载计算机、一或多个其它电池充电控制器、无线电力接收器内的其它电子系统及远程电子系统)的无线电力接收器通信接口368。

基础充电系统控制器342及无线电力接收器控制器344可包含用于具有单独通信信道的特定应用的子系统或模块。这些通信信道可为单独的物理信道或单独的逻辑信道。作为实例，基础充电对准系统352可经由通信链路376而与无线电力接收器对准系统354通信，以提供用于自主地及/或在操作者辅助下更紧密地对准基础系统感应线圈304与无线电力接收器感应线圈316的反馈机制。类似地，基础充电导引系统362可经由导引链路366而与无线电力接收器导引系统364通信以提供反馈机制，以导引操作者对准基本系统感应线圈304与无线电力接收器感应线圈316。另外，可存在由基础充电通信系统372及无线电力接收器通信系统374支持的单独通用通信链路(例如，信道)，以用于在基础无线电力充电系统302与无线电力接收器充电系统314之间传达其它信息。此信息可包含关于无线电力接收器特性、电池特性、充电状态及基础无线电力充电系统302与无线电力接收器充电系统314两者的电力能力的信息以及无线电力接收器的维修及诊断数据。这些通信信道可为单独物理通信信道(例如，蓝牙、zigbee、蜂窝式及类似者)。

为在基础无线电力充电系统302与无线电力接收器充电系统314之间进行通信，无线电力传递系统300可使用频带内信令与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。频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/拥有者。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频带内信令系统。

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及316还可经配置以充当无线通信发射器。因此，基础无线电力充电系统302的一些实施例可包含用于实现在无线电力路径上的键控型协议的控制器(未图示)。通过以预先界定的时间间隔用预先界定的协议来键控发射电力电平(幅移键控)，接收器可检测来自发射器的串行通信。基础充电系统电力转换器336可包含负载感测电路(未图示)以用于检测在由基础系统感应线圈304所产生的近场附近的作用中无线电力接收器接收器的存在或不存在。举例来说，负载感测电路监控流到功率放大器的电流，其受在由基础系统感应线圈304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基础充电系统控制器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。此低频耦合可允许使用固态装置的高度有效的电力转换。另外，与其它频带相比，可在此频带下存在较少的共存问题。

图4是根据示范性实施例的例如图2中展示的无线电力传递系统200的无线电力传递系统的部分的示范性组件的示意图。基础系统发射电路410包含具有电感L₁的感应元件401，基础或跟踪电流I₁穿过所述感应元件。基础系统感应元件401能够感应地耦合到无线电力接收电路411中的具有电感L₂的感应元件402。无线电力发射器与接收器装置之间的耦合水平通过耦合系数k来表示。在交流电穿过电感器401时，在无线电力接收电路411中感应电压，从而产生穿过电感器402的电流I₂。

无线电力接收电路411包含调谐电路，其中电容性元件403及404分别具有电容C₁及C₂。电容性元件403及404进一步与电感器402并联及串联地连接。电容性元件403及404可包含一或多个电容器。可跨越电容器403汲取输出电流I_R以供应负载405，所述负载表示无线电力接收电路411的下游的无线电力接收器充电系统中的组件，包含无线电力接收器电池单元(现在展示)。一股在图4中展示的实施例中通过具有电阻R的电阻性负载描绘负载405。在其它实施例中，所述负载可具有包含电抗性部分以及电阻性部分的阻抗。为简单起见，在图4中表示且可在整个本发明中表示纯电阻性负载。

图5是等效于图4中展示的无线电力接收电路411的电路500的示意图。通过无线电力发射器410与接收器电路411之间的感应耦合，电压V_oc感应到感应元件402中。此电压由图5中的电压源501表示。

在具有频率ω的交流电I₁存在于基础电路410中时，通过等式1给出无线电力接收电路500中的感应电压。

$V_{\mathrm{oc}}=\mathrm{j\ω}{I}_{1}k\sqrt{L_1{L}_2}$    等式1

C₁及C₂的值可经选择以使得通过感应元件402在交替的基础电路电流I₁的频率下形成调谐谐振电路。为了实现图5中展示的电路中的调谐，C₁、C₂及L₂的值可根据等式2相关。

$\mathrm{\ω}{L}_2=\left(\frac{C_1+C_2}{\mathrm{\ω}{C}_1{C}_2}\right)$    等式2

可通过等式3给出供应到负载405的输出电流I_R。

I_R＝V_ocωC₁   等式₃

应注意，本文中所用的公式假设图中呈现的完美的调谐及理想组件。实际上，可存在导致真实值不同于理想情况的损耗或较小残余效应。然而，所述公式提供近似实际值的值且有用地说明变量之间的关系

在无线电力接收器充电情形中，发射器与接收器电路之间的耦合水平可确定针对给定基础电流I₁的输出电流I_R。所述耦合水平由耦合系数k指示，所述耦合系数可至少部分由几何因素来确定，所述几何因素例如为发射器及接收器电路中的电感器的对准及电感器之间的距离。这些因素可在充电事件之间变化，其(例如)取决于无线电力接收器的定位。因此，耦合系数k也可在充电事件之间变化。

可能需要获得特定输出电流I_R以供应给定无线电力接收器充电系统的负载405。所述特定输出电流可适合特定无线电力接收器电池单元的充电特性且可增加所述系统的效率。所述特定输出电流可为在最佳输出电流的给定公差水平内的某一范围的电流值。

可实现特定输出电流的一种方式是通过改变穿过如图4中展示的初级感应元件401的基础电流I₁。然而，在紧密耦合情形(对应于具有高耦合系数k的情形)与不良耦合情形(对应于具有低耦合系数k的情形)之间的耦合水平上的差异可较显著。此可意味着基础电流I₁中的较大变化将用于在各种耦合情形中实现调谐电路500中的特定输出电流。此外，最大可实现的基础电流可限制系统可容忍的对准情形范围。在一些方面中，初级线圈中的电流中的变化可向系统中的电力电子组件施加显著应力，从而导致昂贵的组件的使用、减小的可靠度及有限操作范围的系统，且可因此在一些情况下是不合意的。

在图4及5中展示的电路中，电容C₁及C₂的值可变化以便针对给定基础电流及给定耦合水平改变输出电流。然而，改变C₁及C₂可进一步影响电路的调谐，其可降低在谐振频率下的电力传递的效率。因此在保持电路被调谐的同时改变部分串联或并联电容可为合意的。

本发明的示范性实施例包含控制器，所述控制器经配置以选择性地连接无线电力接收器的无线电力接收器电路中的电容性元件，以使得输出电流能够针对给定耦合水平而变化，因此使得电路能够选择性地递送特定输出电流，同时调谐感应元件401所处的谐振频率对于电容性元件的不同配置保持大体上相同。

图6是根据示范性实施例的无线电力接收器充电系统电路600的示意图。电路600包含具有电感L₂的感应元件601，其中通过从无线电力传递发射器电路(未图示)的感应元件的谐振感应耦合而感应电压V_oc。感应电压被展示为等效电压源602。电路600进一步包括呈分别具有电容C₁、C₂及C₃的电容器603、604及605的形式的电容性元件。电路600还包含开关元件606及607。跨越电容器603汲取输出电流I_R以供应负载608，所述负载表示无线电力接收器充电系统的其它部分，包含电池单元，且所述负载被描绘为电阻R的电阻性负载。在其它实施例中，可供应电流I_R以直接向负载供电，或可用于对电池单元充电且向负载供电。

电容器603、604和605及开关元件606及607经连接以使得开关元件606及607串联连接，且电容器603及604(分别具有电容C₁及C₂)串联连接，其中两个开关元件606、607与两个电容器603、604并联连接。电容器605(具有电容C₃)连接到从两个开关元件之间到电容器603及604之间的桥接器。

开关606及607可断开及闭合以配置电容器603、604及605的连接及呈现给电感器601的电抗，且进而改变输出电流I_R。在其中开关606闭合且切换607断开的配置中，电容器604及605彼此并联连接且与电容器603串联连接。在此配置中，可通过等式4给出输出电流。

I_R＝V_ocωC₁   等式4

在另一配置中，开关606可断开且开关607可闭合。在此情况下，电容器603及605彼此并联连接且与电容器604串联连接。在此配置中，可通过等式5给出输出电流。

I_R＝V_ocω(C₁+C₃)   等式5

在前一配置中，调谐电路的串联电抗较低，且输出电流较低。在后一配置中，串联电抗较高，且输出电流较高。

为了在上文所论述的两个配置中维持无线电力接收电路的调谐，两个电路的电抗可大体上相等。可通过等式6给出其中开关606闭合且开关607断开的电路的电抗。

$X_{\mathrm{high\; k}}=\left(\frac{C_1+C_2+C_3}{\mathrm{\ω}(C_2+C_3)C_1}\right)$    等式6

可通过等式7给出其中开关606断开且开关607闭合的电路的电抗。

$X_{\mathrm{low\; k}}=\left(\frac{C_1+C_2+C_3}{\mathrm{\ω}(C_1+C_3)C_2}\right)$    等式7

为了使电抗的这些值相等，C₁与C₂之间的关系可通过等式8给出。

C₁＝C₂   等式8

在一些实施例中，电容器603及604的电容可大体上相等，以便能够在高及低电流模式之间开关无线电力接收器充电系统电路600，同时在两个配置中维持调谐电路的相同电抗。因此，电路可有利地保持被调谐且能量传递可得到改进。

在图6中说明的电路中，可通过等式9给出高及低电流模式中的输出电流之间的规格化差异。

$\mathrm{\ΔI}=(1+\frac{C_3}{C_1}).$    等式9

在另一实施例中，可通过等式10给出高及低电流模式中的输出电流之间的差异。

$\mathrm{\ΔI}=V_{\mathrm{oc}}(1+\frac{C_3}{C_1})$    等式10

因此，电容器605及603的电容的比率可给出无线电力接收器充电系统电路600中可实现的输出电流中的百分比增加。

在一些实施例中，可重复由两个开关元件606及607及电容器603、604及605组成的子电路，其中其它子电路并联连接。图7是根据示范性实施例的此无线电力接收器充电系统电路700的示意图。在电路700中，图6中展示的开关元件及电容器的子电路701已重复n次，每一者与另一者连接并联。因此，电路700包含2×n个开关元件及3×n个电容器。电容器的电容可在子电路之间变化。由负载702汲取的输出电流I_R是子电路中的每一者的输出电流的总和。

为了在2×n个开关元件的一或多个配置中维持无线电力接收器充电系统电路700的调谐，子电路中串联连接的电容器可具有相等的电容，以使得C₁＝C₂、C₄＝C₅、C_(3n-2)＝C_(3n-1)等。

由电路700通过针对给定感应电压V_oc的断开及闭合的开关的不同组合可实现的不同输出电流的数目可由2ⁿ给出。因此，电路可经配置以针对给定感应电压提供许多不同水平的输出电流I_R。另外，子电路701中的每一者中的电容的值可经选择以裁定每一水平的输出电流之间的间距。举例来说，电容可经选择以线性地分隔可实现的输出电流水平，或在合意的情况下更紧密地分隔可实现的输出电流水平。作为另一实例，对于特定水平处的小改变而损失效率，那么可制作更多的电容配置以实现所述水平周围的输出电流。通过使用此水平的配置，无线电力传递系统可选择提供对于无线电力传递系统的参数及充电事件的情形(例如，影响耦合系数的电感器之间的对准或距离)给出最佳效率的输出电流的电容器的配置。

在一些实施例中，无线电力接收器充电系统包含用于测量所述系统的一或多个参数的装置及用于选择将实现输出电流的电容性元件的配置的装置。

举例来说，无线电力接收器充电系统电路600及700可包含用于测量跨越接收器或次级感应元件601或703的短路电流的装置。此可通过选择性地闭合子电路中的最接近感应元件的两个开关(例如，闭合电路600中的开关606及607)从而将所述电路短路来测量。对于初级电感器中的给定基础电流，跨越次级电感器的短路电流可指示电感器之间的耦合水平，且可用于确定电容器的哪一配置可实现输出电流。可使用测量短路电流的任何适当的手段。

可通过控制器(例如图6中说明的控制器610)来控制无线电力接收器充电系统电路中的开关元件的断开及闭合。开关控制器可包含于控制无线电力接收器充电系统的其它方面的无线电力接收器控制器中，例如图3中说明的无线电力接收器控制器344。控制器可闭合开关以使得能够测量短路电流，且随后将所述开关切换到经选择以最佳地提供所需的输出电流的配置。在一些实施例中，所述开关是中继器或其它电操作开关。控制器可使用下文描述的示范性逻辑来决定不同情形中的适当的开关配置。所述控制器可包括适当的存储装置及用于在给定所测量的系统参数的情况下确定开关元件的配置的处理器装置。

除了由针对给定感应电压裁定输出电流的电容器的可切换配置提供的灵活性之外，可通过改变初级电感器(例如，图4的电感器401)中的基础电流来提供进一步的灵活性。改变初级电感器中的基础电流可使得输出电流能够针对给定耦合水平而变化。通过调整基础电流及电容器的配置两者，与在一些方面中单独地调整每一者相比，更大程度的优化可为可实现的。

因此，本发明的一些实施例除了用于选择无线电力接收器电路中的电容性元件的配置的装置之外还包含用于测量或调整穿过基础或初级线圈中的感应元件的电流的装置。在一些实施例中，可通过基础充电系统中的控制器(例如，图3中说明的基础充电系统控制器342)来测量及/或调整基础线圈中的感应元件中的电流。此外，基础充电系统控制器342(例如)通过通信链路376与无线电力接收器控制器344的通信可使得一个或两个控制器能够调整基础线圈电流及电容性元件配置以实现输出电流且优化所述系统的效率。

图8是根据示范性实施例的说明配置及操作无线电力传递系统的方法800的流程图。(例如)每次对无线电力接收器充电时可执行方法800以使得能够针对特定充电事件优化所述系统。

在框801处，可(例如)通过用户或司机操作且任选地通过使用对准系统(例如关于图3所论述)来进行无线电力接收器的初始对准。

可随后在起始充电之前确定系统的最佳配置以优化电力到无线电力接收器电池单元的传递。在框802处，测量系统的一或多个参数，其使得能够确定最佳地递送电力的配置。可测量任何参数或参数的组合，其使得能够确定初级及次级电感器之间的耦合水平。举例来说，可测量跨越次级电感器的短路电流，其可允许针对初级电感器中的给定电流来确定耦合水平。初级电感器中的电流可在其可能未知的情况下例如通过系统中的默认设定来另外或替代地测量。还可或替代地测量指示初级及次级线圈之间的耦合的其它参数。将所测量的参数发送到控制器或其它合适的处理装置，例如，如图3中所展示的无线电力接收器控制器344。

在框803处，所测量的参数用于针对目前的充电事件确定无线电力传递系统的配置。在示范性实施例中，无线电力接收器充电系统电路中的电容性元件的配置经选择以便将所需的输出电流递送到负载。在一些实施例中，这是结合基础电感器中的最佳电流的确定来确定的，以使得最有效地传递电力。举例来说，鉴于与一或多个预定阈值相比之下的系统的所测量的参数的值，可使用适当的逻辑来确定系统的配置。

在图6的实例中，存在可用于选择的维持调谐电路的电抗的两个开关配置，每一者产生不同的输出电流。如果系统参数的测量值确定初级及次级电感器之间的耦合水平大于预定阈值，那么开关606可闭合且开关607断开。此致使电路采取产生较低可选择输出电流的配置。由于耦合处于高水平，所以此使得能够以相对低的基础电流递送所需的输出电流。如果系统参数的测量值确定初级及次级电感器之间的耦合水平小于预定阈值，那么开关606可断开且开关607闭合。此致使电路采取产生较高可选择输出电流的配置。在此情况下，耦合处于低水平，因此使得与接收器电路在较低的当前配置中操作(其可产生处于可对系统及其效率不利的水平的基础电流)的情况下所需的基础电流相比，能够以相对较低的基础电流递送所需的输出电流。

在框804处，系统根据在框803处的确定而被配置。在一些实施例中，如图3中所展示的无线电力接收器控制器344可操作以在框804a处配置无线电力接收器充电系统电路中的开关。基础充电系统控制器342还可在适当时(例如)通过在框804b处的适当的开关来配置基础充电系统以获得所选择的基础电感器电流。

在框805处，一旦已设定系统的配置，便将电力递送到无线电力接收器电池单元。

在一些实施例中，在开始充电事件时实行方法800，其中在充电的持续时间内设定所述配置。此方法可假设在充电事件的过程中相同的配置保持最佳。在其它实施例中，可(例如)通过周期性地或响应于触发事件(例如，来自基础充电系统控制器342的消息)而运行方法800来执行重复的配置检查。通过图8中的虚线806来说明从框805到框802的转变。

在一些实施例中，可与递送电力同时地动态地执行例如图8中说明的配置检查。可针对电力的最佳递送而连续地检查所述配置。在此类实施例中，例如MOSFET或IGBT等中继器或其它开关元件可用作开关元件。

图9是说明示范性无线电力传递系统的特性的图表900。线901说明例如图4中说明的无线电力传递系统中的初级及次级电感器之间的耦合水平与两个电感器的偏移之间的关系。在偏移是零时，电感器被完美地对准。线902说明次级电感器的电感与两个电感器的偏移之间的关系。

如可从图表900看出，在两个电感器较不对准(且偏移变得较大)时，电感器之间的耦合减少且次级电感器的电感减小。在电感器被完美地对准时，耦合水平及次级电感器的电感两者都是最佳的。如果界定耦合水平阈值(通过图9中的线903展示)，那么可以看出，在耦合在其处降低到此阈值以下的偏移处，存在在所述偏移处的次级电感器的电感与在完美对准处的次级电感器的电感之间的电感上的差ΔL。在一些实施例中，电容器开关电路可经设计以考虑到电感上的此差。

图10是根据示范性实施例的无线电力接收器充电系统电路1000的示意图。电路1000类似于图6的电路，不同之处是，电容器1001具有电容C₂+ΔC而不是C₂，其中C₁＝C₂其ΔC≠0。跨越其汲取输出电流I_R的电容器1002的电容是C₁。在电容器1001及1002的电容之间的较小差异的情况下，可针对次级电感器1003的不同电感来调谐电路，其取决于开关1004及1005是断开还是闭合。可通过类似于图6中说明的控制器610的控制器(未图示)来控制开关1004及1005。

图11是在开关1004断开且开关1005闭合的情况下的图10中展示的电路1000的示意图。此对应于以下情形：初级及次级电感器与耦合系数低于用于将电路1000设定到较高输出电流模式中的阈值的点失准。因此，控制器可断开开关1004且闭合开关1005。在此实例中，次级电感器1003具有电感L₂。可通过等式11给出图11中展示的电容器开关电路的电抗。

$X_{\mathrm{low\; k}}=\left(\frac{C_1+C_2+\mathrm{\ΔC}+C_3}{\mathrm{\ω}(C_1+C_3)(C_2+\mathrm{\ΔC})}\right)$    等式11

图12是在开关1004闭合且开关1005断开的情况下的图10中展示的电路1000的示意图。此对应于以下情形：初级及次级电感器经良好对准，因此耦合系数高于用于将电路1000设定到较高输出电流模式中的阈值。在此实例中，根据图9中的图表中展示的趋势，次级电感器1003具有电感L₂+ΔL，其高于图11中所描绘的情形中的相同电感器的电感。可通过等式12给出图12中展示的电容器开关电路的电抗。

$X_{\mathrm{high\; k}}=\left(\frac{C_1+C_2+\mathrm{\ΔC}+C_3}{\mathrm{\ω}(C_2+\mathrm{\ΔC}+C_3)C_1}\right)$    等式12

可通过等式13给出两个电抗之间的差。

ΔX_c＝X_high k--X_low k   等式13

在一些实施例中，ΔC的值可经选择以在初级及次级电感器之间的对准变化时调谐出次级电感器1003的电感中的变化。在一些实施例中，ΔC的值基于给定系统电感的测量值及预期的操作范围而被预先配置。可设定ΔC的值以在可能将遇到的耦合水平的范围内的所要的点处改进调谐。在一些实施例中，ΔC可能够在合适的控制装置的控制下实时地变化。

其中电容器1001及1002具有相差值ΔC的电容的电路1000可被一股化为与图7中展示的电路700类似的包含并联连接的多个所述子电路的电路。更多个子电路可提供用以在电感器之间的偏移变化时根据次级电感的变化性来裁定电路的调谐的更大的能力。

图13是操作无线电力接收器的示范性方法1300的流程图。可使用(例如)图6的无线电力接收器充电系统电路600来执行方法1300。虽然下文相对于无线电力接收器充电系统电路600的元件来描述方法1300，但其它组件可用于实施步骤中的一或多者。

在框1305处，使用感应元件从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力。感应元件601可对应于所述感应元件。

在框1310处，在多个配置中的一者中选择性地连接调谐电路的电容性元件。所述电容性元件电连接到所述感应元件。在一些方面中，调谐电路可在多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。所述电容性元件可经配置以将输出电流供应到负载。控制器610可经配置以在多个配置中选择性地连接所述电容性元件。

图14是示范性无线电力接收器1400的功能框图。无线电力接收器1400包含感应元件1405及控制器1410。感应元件1405可经配置以执行关于图13的框1305所论述的功能中的一或多者。举例来说，感应元件1405可对应于图6的感应元件601。控制器1410可经配置以执行关于图13的框1310所论述的功能中的一或多者。举例来说，控制器1410可对应于图6的控制器610。

此外，在一个方面中，用于从电磁场接收无线电力的装置可包括感应元件1405。在另一方面中，用于在多个配置中选择性地连接多个电容性元件的装置可包括控制器1410。

无线地传递电力可指代在不使用物理电导体的情况下将与电场、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(例如，可经由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。

本文中使用无线电力接收器来描述远程系统，所述远程系统的实例为包含(作为其移动能力的部分)从可充电的能量存储装置(例如，一或多个可再充电电化学电池或其它类型的电池)得到的电力的车辆。作为实例，一些无线电力接收器可为混合无线电力接收器，其包含用于直接移动或对车辆的电池充电的传统内燃机。其它无线电力接收器可从电力取得所有移动能力。无线电力接收器并不限于汽车，且可包含摩托车、搬运车、小型摩托车及类似者。举例来说且非限制，本文中以无线电力接收器(EV)的形式来描述远程系统。此外，还预料到可使用可充电的能量存储装置至少部分地供电的其它远程系统(例如，例如个人计算装置及类似者的电子装置)。

上文所描述的方法的各种操作可由能够执行所述操作的任何合适装置(例如，各种硬件及/或软件元件、电路及/或模块)来执行。通常，各图中所说明的任何操作可由能够执行所述操作的对应的功能装置来执行。

可使用多种不同技艺及技术中的任一者来表示信息及信号。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可贯穿以上描述所提及的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。

结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤可被实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此可互换性，上文已通常在功能性方面描述了各种说明性元件、块、模块、电路及步骤。将此功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束而定。可针对每一特定应用以变化的方式来实施所描述的功能性，但这些实施决策不应解释为造成脱离所述实施例的范围。

可通过通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或经设计以执行本文中所描述的功能的其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件元件或其任何组合来实施或执行结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块及电路。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可经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核心的联合或任一其它此配置。

结合本文中所揭示的实施例而描述的方法或算法的框或步骤及功能可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以所述两者的组合来体现。如果以软件实施，则所述功能可作为一或多个指令或程序代码而存储于有形、非暂时性计算机可读媒体上或经由有形、非暂时性计算机可读媒体传输。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)、缓冲器、硬盘、可移除式磁盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。将存储媒体耦合到处理器使得所述处理器可从所述存储媒体读取信息及将信息写入到所述存储媒体。在替代方案中，存储媒体可整合到处理器。如本文中所使用，磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘通过激光以光学方式再现数据。以上各者的组合也应包含于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。所述ASIC可驻留于用户终端中。在替代方案中，处理器及存储媒体可作为离散元件而驻留于用户终端中。

出于概括本发明的目的，已在本文中描述本发明的某些方面、优点及新颖特征。应了解，根据本发明的任何特定实施例未必可实现所有这些优点。因此，可以实现或优化如本文中所教示的一个优点或一群优点而不必须实现如本文中可能教示或提出的其它优点的方式来体现或进行本发明。

上文所描述的实施例的各种修改将容易显而易见，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下将本文中所界定的一股原理应用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文中所展示的实施例，而是将被赋予与本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最广范围。

Claims (24)

1.一种无线电力接收器，其包括：

感应元件，其经配置以从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力；

调谐电路，其具有电抗且包括连接到所述感应元件的多个电容性元件，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载；及

控制器，其经配置以在多个配置中选择性地连接所述多个电容性元件，所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。

2.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述控制器进一步经配置以在所述多个配置中选择性地连接所述多个电容性元件以便改变到所述负载的所述输出电流。

3.根据权利要求1或2所述的无线电力接收器，其中所述调谐电路包括一或多个子电路，每一子电路包括可在至少两个配置中选择性地连接的所述多个电容性元件的子集，所述子电路彼此并联连接。

4.根据权利要求3所述的无线电力接收器，其中每一子电路包括：

第一、第二和第三电容性元件；及

第一和第二开关元件，

其中所述第一及第三电容性元件在第一开关配置中彼此并联连接且与所述第二电容性元件串联连接，且所述第二及第三电容性元件在第二开关配置中彼此并联连接且与所述第一电容性元件串联连接。

5.根据权利要求4所述的无线电力接收器，其中所述第一和第二电容性元件的电容大体上相同。

6.根据权利要求4所述的无线电力接收器，其中所述第一电容性元件的所述电容大于所述第二电容性元件的所述电容。

7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的无线电力接收器，其进一步包括经配置以测量无线电力传递参数的参数测量器，其中所述控制器进一步经配置以基于所述所测量的无线电力传递参数来确定所述多个电容性元件的第一配置，且在所述第一配置中连接所述多个电容性元件。

8.根据权利要求7所述的无线电力接收器，其中所述参数测量器经配置以测量所述感应元件与第二感应元件之间的耦合水平，所述第二感应元件经配置以产生所述电磁场。

9.根据权利要求7所述的无线电力接收器，其中所述参数测量器经配置以测量跨越所述感应元件的短路电流。

10.一种用于接收无线电力的方法，其包括：

使用感应元件从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力；及

在多个配置中的一者中选择性地连接调谐电路的多个电容性元件，所述调谐电路具有电抗且包括连接到所述感应性元件的所述多个电容性元件，所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述输出电流经配置成在所述多个配置中的每一者中是不同的。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述多个电容性元件包括一或多个子电路，每一子电路包括可在至少两个配置中选择性地连接的所述多个电容性元件的子集，所述子电路彼此并联连接。

13.根据权利要求12所述的方法，其中每一子电路包括：

第一、第二和第三电容性元件；及

第一和第二开关元件，

其中所述第一及第三电容性元件在第一开关配置中彼此并联连接且与所述第二电容性元件串联连接，且所述第二及第三电容性元件在第二开关配置中彼此并联连接且与所述第一电容性元件串联连接。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一和第二电容性元件的电容大体上相同。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一电容性元件的所述电容大于所述第二电容性元件的所述电容。

16.根据权利要求10到15中任一权利要求所述的方法，其进一步包括：

测量无线电力传递参数；

基于所述所测量的无线电力传递参数来确定所述多个电容性元件的第一配置；及

在所述第一配置中连接所述多个电容性元件。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述测量所述无线电力传递参数包括测量所述感应元件与第二感应元件之间的耦合水平，所述第二感应元件经配置以产生所述电磁场。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述测量所述无线电力传递参数包括测量跨越所述感应元件的短路电流。

19.一种无线电力接收器，其包括：

用于从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力的装置；及

用于在多个配置中的一者中选择性地连接调谐电路的多个电容性元件的装置，所述调谐电路具有电抗且包括连接到所述用于接收无线电力的装置的所述多个电容性元件，所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。

20.根据权利要求19所述的无线电力接收器，其中所述调谐电路包括一或多个子电路，每一子电路包括可在至少两个配置中选择性地连接的所述多个电容性元件的子集，所述子电路彼此并联连接。

21.根据权利要求20所述的无线电力接收器，其中每一子电路包括：

第一、第二和第三电容性元件；及

第一和第二开关元件，

其中所述第一及第三电容性元件在第一开关配置中彼此并联连接且与所述第二电容性元件串联连接，且所述第二及第三电容性元件在第二开关配置中彼此并联连接且与所述第一电容性元件串联连接。

22.根据权利要求19到21中任一权利要求所述的无线电力接收器，其进一步包括：

用于测量无线电力传递参数的装置，及

用于基于所述所测量的无线电力传递参数来确定所述多个电容性元件的第一配置的装置。

23.一种包括指令的非暂时性计算机可读媒体，所述指令在被执行时致使处理器执行包括以下操作的方法：

使用感应元件从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力；及

在多个配置中的一者中选择性地连接调谐电路的多个电容性元件，所述调谐电路具有电抗且包括连接到所述感应性元件的所述多个电容性元件，所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。

24.一种无线电力传递系统，其包括：

发射器，其包括

第一感应元件，及

电流产生器，其经配置以将电流供应到所述第一感应元件以产生用于传递无线电力的电磁场；及

接收器，其包括

第二感应元件，其经配置以从所述电磁场接收无线电力，

调谐电路，其具有电抗且包括连接到所述第二感应元件的多个电容性元件，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载，及

控制器，其经配置以在多个配置中选择性地连接所述多个电容性元件，所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。