CN109075613A - 控制无线电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作无线电力传输系统的方法、系统和装置。一个方面的特征在于包括发射器和接收器的无线能量传输系统。发射器具有发射器IMN，并且被配置为进行包括以下的操作：进行发射器的功率和目标功率的特性之间的第一比较。基于该第一比较来调整发射器IMN的电抗以调整发射器的功率。接收器具有接收器IMN，并且被配置为进行包括以下的操作：基于来自发射器的功率数据来确定第二时间处的无线能量传输系统的效率。进行第二时间处的效率和第一时间处的无线能量传输系统的效率之间的第二比较，其中第一时间在第二时间之前。基于第二比较来调整接收器IMN的电抗。

Description

控制无线电力传输系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年2月2日提交的美国临时专利申请62/290,325和2016年8月25日提交的美国临时专利申请62/379,618的优先权，这些申请的全部内容通过引用而包含于此。
背景技术
无线电力传输系统在各种各样的耦合因数k、负载条件和环境条件下工作。这些参数的变化会影响无线电力传输系统的效率。无线电力传输系统可以包括阻抗匹配网络以提高电力传输能力和效率。在这种各种各样的条件下在无线电力传输系统中获得良好性能对于传统的阻抗匹配网络而言是具有挑战性的。
发明内容
通常，本发明的特征在于同步地对无线电力发射器和接收器进行调谐以适应变化的系统参数、环境参数或这两者的无线电力传输控制系统。本文所述的无线电力传输控制系统可以用在包括可植入装置、蜂窝电话和其它移动计算装置充电器、以及电动车辆用充电器的各种场合中。
在第一方面中，本发明的特征在于一种无线能量发射器，其具有发射器-阻抗匹配网络(IMN)。所述发射器被配置为进行包括以下的操作：进行所述发射器的功率和目标功率的特性之间的第一比较。基于所述第一比较来调整所述发射器-IMN的电抗以调整所述发射器的功率。将表示所述发射器的功率的功率数据发送至无线能量接收器。
在第二方面中，本发明的特征在于一种无线能量接收器，其具有接收器-IMN。所述接收器被配置为进行包括以下的操作：基于来自无线能量发射器的功率数据来确定第二时间处的所述无线能量传输系统的效率。进行所述第二时间处的效率和第一时间处的所述无线电力传输系统的效率之间的第二比较，所述第一时间在所述第二时间之前。基于所述第二比较来调整所述接收器-IMN的电抗。
在第三方面中，本发明的特征在于一种无线能量传输系统，其包括能量发射器和能量接收器。所述发射器具有发射器-IMN。所述发射器被配置为进行包括以下的操作：进行所述发射器的功率和目标功率的特性之间的第一比较。基于所述第一比较来调整所述发射器-IMN的电抗以调整所述发射器的功率。所述接收器具有接收器-IMN。所述接收器被配置为进行包括以下的操作：基于来自所述发射器的功率数据来确定第二时间处的所述无线能量传输系统的效率。进行所述第二时间处的效率和第一时间处的所述无线电力传输系统的效率之间的第二比较，所述第一时间在所述第二时间之前。基于所述第二比较来调整所述接收器-IMN的电抗。
在诸如第三方面的系统等的系统中，第一方面和第二方面可以一起工作。此外，这些方面以及第四方面至第七方面各自可以可选地包括以下特征中的一个或多个特征。
在一些实现中，调整接收器-IMN的电抗包括：利用可变电抗调整值来调整所述接收器-IMN的电抗。
在一些实现中，所述第一比较和对所述发射器IMN的电抗的调整迭代地发生，直到所述功率的特性在所述目标功率的阈值内为止。
在一些实现中，调整所述接收器-IMN的电抗包括：响应于所述第二时间处的效率小于所述第一时间处的效率，使电抗调整值变为负值。调整所述接收器-IMN的电抗包括：利用负的电抗调整值来调整所述接收器-IMN的电抗。
在一些实现中，调整所述发射器-IMN的电抗包括：响应于所述功率小于所述目标功率，利用第一电抗调整值来调整所述发射器-IMN的电抗。响应于所述功率大于所述目标功率，利用不同的第二电抗调整值来调整所述发射器-IMN的电抗。
在一些实现中，所述第一电抗调整值与所述第二电抗调整值大小相等但符号相反。
在一些实现中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间。所述发射器的操作可以包括：在所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较，其中所述第三比较在所述第一比较之后，并且基于所述第三比较来调整所述发射器的母线电压以调整所述发射器的功率。
在一些实现中，所述功率因数由发射器电压和发射器电流之间的相位关系表示。
在一些实现中，所述第一比较和基于所述第一比较对所述发射器IMN的电抗的调整迭代地发生，直到所述功率的功率因数在所述目标功率因数的阈值内为止。
在一些实现中，与用于进行所述第三比较并且调整所述母线电压的步骤相比，用于进行所述第一比较并且调整所述发射器IMN的电抗的步骤以更快的速率迭代。
在一些实现中，所述发射器是电动车辆充电器，以及所述接收器耦接至电动车辆的电力系统。
在一些实现中，所述发射器的操作还包括：通过使所述目标功率减小为零来使所述无线能量传输系统停机。
在一些实现中，所述发射器的操作还包括：使所述发射器中的功率逆变器停机。
在一些实现中，所述发射器的操作还包括：通过将所述发射器IMN的电抗调整为最大值来启动所述发射器。
在一些实现中，所述发射器的操作还包括：通过将逆变器的频率调整为目标频率来启动所述发射器。
在一些实现中，所述接收器的操作还包括：通过将所述接收器IMN的电抗调整为最小值来启动所述接收器。
在一些实现中，所述接收器的操作还包括：通过将所述接收器IMN的电抗从最大值调整为最小值来启动所述接收器。
在一些实现中，所述发射器IMN包括电气连接在逆变器和至少一个固定电抗性元件之间的可调谐电抗性元件，以及调整所述发射器IMN的电抗包括调整所述可调谐电抗性元件。
在一些实现中，所述接收器IMN包括电气连接在整流器和至少一个固定电抗性元件之间的可调谐电抗性元件，以及调整所述接收器IMN的电抗包括调整所述可调谐电抗性元件。
在一些实现中，与用于进行所述第二比较并且调整所述接收器IMN的电抗的步骤相比，用于进行所述第一比较并且调整所述发射器IMN的电抗的步骤以更快的速率迭代。
在一些实现中，确定所述无线能量传输系统的效率包括：接收来自所述发射器的功率数据；确定所述接收器的输出功率；以及基于来自所述发射器的功率数据和所述接收器的输出功率来计算所述无线能量传输系统的效率。
在一些实现中，所述发射器的操作包括：进行多个检查，所述多个检查包括功率的大小的检查、功率的功率因数的检查和所述发射器中的逆变器的频率的检查；以及响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的频率以调整所述发射器的功率。
在一些实现中，所述发射器的操作包括：进行多个检查，所述多个检查包括功率的大小的检查和所述发射器的逆变器的相移的检查；以及响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的相移以调整所述发射器的功率。
在一些实现中，所述发射器的操作包括：在调整所述母线电压之前，验证出所述母线电压大于最小母线电压。
在一些实现中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间。所述发射器的操作包括：进行所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较；以及基于所述第三比较来调整所述发射器IMN的电抗以降低所述发射器的功率。
在一些实现中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间。所述发射器的操作可以包括：进行所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较；以及基于所述第三比较来调整所述发射器的逆变器的频率以降低所述发射器的功率。
在一些实现中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间。所述发射器的操作可以包括：进行所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较；以及基于所述第三比较来调整所述发射器的逆变器的相移以降低所述发射器的功率。
在一些实现中，所述发射器包括电感线圈，所述电感线圈耦接至所述发射器-阻抗匹配网络的至少一部分以形成发射器谐振器。
在一些实现中，所述接收器包括电感线圈，所述电感线圈耦接至所述接收器-阻抗匹配网络的至少一部分以形成接收器谐振器。
在第四方面中，本发明的特征在于，本说明书所描述的主题可以体现在包括以下动作的方法中：利用无线能量发射器来对无线能量发射器的发射器-IMN进行调谐以实现目标发射器功率特性。利用无线电力发射器将表示发射器的功率的功率数据发送至无线能量接收器。利用无线能量接收器并且基于功率数据，对接收-IMN进行调谐以提高无线能量传输系统的效率。
在第五方面中，本发明的特征在于一种无线能量发射器，其具有发射器-IMN。所述发射器被配置为进行包括以下的操作：对所述发射器-IMN进行调谐以实现目标发射器功率特性，并且将表示所述发射器的功率的功率数据发送至无线能量接收器。
在第六方面中，本发明的特征在于一种无线能量接收器，其具有接收器-IMN。所述接收器被配置为进行包括以下的操作：基于从无线能量发射器接收到的功率数据，来对所述接收器-IMN进行调谐以提高所述无线能量传输系统的效率。
在第七方面中，本发明的特征在于一种无线电力传输系统，其包括能量发射器和能量接收器。所述发射器被配置为进行包括以下的操作：对所述发射器-IMN进行调谐以实现目标发射器功率特性；以及将表示所述发射器的功率的功率数据发送至无线能量接收器。所述接收器具有接收器-IMN。所述接收器被配置为进行包括以下的操作：基于从无线能量发射器接收到的功率数据，来对所述接收器-IMN进行调谐以提高所述无线能量传输系统的效率。
在诸如第七方面的系统等的系统中，第五方面和第六方面可以一起工作。此外，这些方面以及第一方面至第三方面各自可以可选地包括以下特征中的一个或多个特征。
在一些实现中，所述目标发射器功率特性是目标功率因数，并且所述目标发射器功率特性是目标功率因数。
在一些实现中，所述功率因数由发射器电压和发射器电流之间的相位差表示，并且所述目标功率因数是目标相位差。
在一些实现中，所述操作包括：利用所述发射器调整逆变器母线电压以实现目标功率大小。
在一些实现中，所述操作包括：利用所述发射器调整逆变器母线电压以实现目标功率大小。
在一些实现中，所述操作包括：在调整所述发射器-IMN之前进行安全检查。在一些实现中，所述安全检查是过电压检查或过电流检查。
在一些实现中，所述操作包括：利用所述发射器进行多个检查，所述多个检查可以包括发射器功率的大小的检查、发射器功率因数的检查、以及所述发射器中的逆变器的频率的检查；以及响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的频率以调整所述发射器的功率。
在一些实现中，所述操作包括：进行多个检查，所述多个检查可以包括发射器功率的大小的检查和所述发射器的逆变器的相移的检查；以及响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的相移以调整所述发射器的功率。
在一些实现中，所述发射器是电动车辆充电器，并且所述接收器耦接至电动车辆的电力系统。
在一些实现中，所述操作包括：在启动所述发射器时，将所述发射器IMN的电抗调整为最大值。
在一些实现中，所述操作包括：在启动所述接收器时，将所述接收器IMN的电抗调整为最小值。
在一些实现中，所述发射器包括电感线圈，所述电感线圈耦接至所述发射器-阻抗匹配网络的至少一部分以形成发射器谐振器。
在一些实现中，所述接收器包括电感线圈，所述电感线圈耦接至所述接收器-阻抗匹配网络的至少一部分以形成接收器谐振器。
在第八方面中，本发明的特征在于一种不进行母线电压控制的无线电力传输系统，其被配置为实现用于对电力传输进行调谐的控制环路，其中所述控制环路包括：第一子环路，用于控制所述无线电力传输系统的发射器的输出功率；以及第二子环路，用于对所述无线电力传输系统的接收器中的用于将谐振电路(tank circuit)耦接至整流器的电感器和电容器的组合电抗进行调谐，其中所述第二子环路通过监视无线电力传输的效率来对所述组合电抗进行调谐。此外，该实现以及其它实现可以各自可选地包括以下特征中的一个或多个。
在一些实现中，所述第二子环路采用扰动和观察策略，以通过对所述无线电力传输系统的接收器中的用于将谐振电路耦接至整流器的电感器和电容器的组合电抗进行调谐来基于先前点提高效率。
在一些实现中，所述第二子环路依赖于在所述控制环路开始时将输出功率与目标功率进行比较的功率比较。
在一些实现中，所述第二子环路以例如40Hz的通信速率工作。
在一些实现中，所述控制环路的特征在于：
其中：Pinv是所述无线电力传输系统的所述发射器的逆变器的功率输出，Vbus是母线电压，Rinv是所述逆变器得到的电阻，以及Xinv是所述逆变器得到的电抗，其中，所述调谐在Xinv＝所述电感器和所述电容器的组合电抗处发生。
在一些实现中，所述第一子环路是不与所述无线电力传输系统的另一部分进行通信的本地环路。
在一些实现中，所述第一子环路(305)比所述第二子环路(303)快，所述第一子环路(305)约为1～10kHz。
在一些实现中，所述控制环路包括准备输入，所述准备输入包括：将发射器电抗设置为最大值；以及将接收器电抗设置为最小值，其中，时间零处的无线电力传输的效率＝0，并且利用恒定值或可变值来改变接收器电抗。
在一些实现中，所述控制环路通过将输出功率与目标功率进行比较而开始。在一些实现中，如果所述输出功率在公差内等于所述目标功率，则：在时间n处测量效率；将时间n处的效率与先前时间n-1处的效率进行比较；在时间n处的效率大于先前时间n-1处的效率的情况下，将接收器电抗的变化与所述接收器电抗相加，并且将所述输出功率与所述目标功率进行比较；然而，在时间n处的效率等于或小于先前时间n-1处的效率的情况下，使接收器电抗的变化变为负值，将负的变化与所述接收器电抗相加，并且将所述输出功率与所述目标功率进行比较。
在一些实现中，如果所述输出功率在公差内不等于所述目标功率，则：判断所述输出功率是否小于所述目标功率；在所述输出功率小于所述目标功率的情况下，将发射器电抗的变化设置为–δ，将所述发射器电抗的变化与所述发射器电抗相加，并且将所述输出功率与所述目标功率进行比较；在所述输出功率大于所述目标功率的情况下，将所述发射器电抗的变化设置为δ，将所述发射器电抗的变化与所述发射器电抗相加，并且将所述输出功率与所述目标功率进行比较。
在第九方面，本发明的特征在于一种进行母线电压控制的无线电力传输系统，其被配置为实现用于对电力传输进行调谐的控制环路，其中，所述控制环路包括：第一子环路，用于控制所定义的相位；第二子环路，用于控制输出功率；以及第三子环路，用于通过监视效率，来对所述无线电力传输系统的接收器中的用于将谐振电路耦接至整流器的电感器和电容器的组合电抗进行调谐。
在一些实现中，所述第三子环路采用扰动和观察策略，以通过对电感器和电容器的组合电抗进行调谐来基于先前点提高效率。
在一些实现中，所述第三子环路依赖于功率比较，由此依赖于所述第二子环路。
在一些实现中，所述第三子环路以例如作为WiFi的速度的40Hz的通信速率工作。
在一些实现中，所述控制环路的特征在于：
其中：Pinv是从所述无线电力传输系统的发射器的逆变器输出的功率，Vbus是母线电压，Rinv是所述逆变器得到的电阻，以及Xinv是所述逆变器得到的电抗，其中，所述调谐在Vbus和X3＝Xinv这两者处发生。
在一些实现中，首先调整所述第一子环路，然后调整所述第二子环路，之后再调整所述第三子环路。
在一些实现中，所述第一子环路以约1～10kHz运行。
在一些实现中，所述第一子环路是本地环路，并且不与所述无线电力传输系统的另一部分进行通信。
在一些实现中，所述第二子环路是本地环路，并且不与所述无线电力传输系统的另一部分进行通信。
在一些实现中，所述第二子环路以约1～10kHz运行。
在一些实现中，所述控制环路包括准备输入，所述准备输入包括：将发射器电抗设置为最大值；以及将接收器电抗设置为最小值，其中，时间零处的无线电力传输的效率＝0，要增大所述接收器电抗，要增大所述发射器电抗，要增大所述母线电压，并且要增大相位。
在一些实现中，所述控制环路包括：将在逆变器处测量到的相位与目标相位进行比较；在所述逆变器处测量到的相位等于所述目标相位的情况下，将输出功率与目标功率进行比较。
在一些实现中，在所述输出功率等于目标功率的情况下发生所述第三子环路，所述第三子环路包括：在时间n处测量效率；将时间n处的效率与先前时间n-1处的效率进行比较；在时间n处的效率大于先前时间n-1处的效率的情况下，使接收器电抗增大，而在时间n处的效率小于或等于先前时间n-1处的效率的情况下，使所述接收器电抗的变化变为负值，并且将负的值与所述接收器电抗相加。
在一些实现中，在所述输出功率不等于目标功率的情况下发生所述第二子环路所述第二子环路包括：在所述输出功率小于所述目标功率的情况下，增大所述母线电压，以及在所述输出功率大于所述目标功率的情况下，减小所述母线电压。
在一些实现中，在逆变器处测量到的相位不等于目标相位的情况下发生所述第一子环路，所述第一子环路包括：在所述逆变器处测量到的相位大于所述目标相位的情况下，将接收器电抗与最小接收器电抗进行比较，并且如果所述接收器电抗等于所述最小接收器电抗，则将所述输出功率与目标功率进行比较，而如果所述接收器电抗不等于所述最小接收器电抗，则减小发射器电抗；以及在所述逆变器处测量到的相位小于所述目标相位的情况下，将所述接收器电抗与最大接收器电抗进行比较，并且如果所述接收器电抗等于最大接收器电抗，则将所述输出功率与所述目标功率进行比较，而如果所述接收器电抗不等于所述最大接收器电抗，则增大所述发射器电抗。
可以实现在本说明书中描述的主题的特定实现以实现以下优点中的一个或多个。这些实现可以提高操作无线电力传输系统的效率。这些实现可以改善无线电力传输系统的可靠性。这些实现可以改善无线电力传输系统在许多条件下工作的鲁棒性。这些实现可以提高在许多条件下实现更高水平的电力传输的能力。
所公开的装置、电路和系统的实施例还可以包括本文所公开的任何其它特征，包括与不同实施例相组合或者以任何适当的组合所公开的特征。
在以下附图和说明书中阐述了本说明书中所描述的主题的一个或多个实现的详情。通过说明书、附图和权利要求书，该主题的其它特征、方面和优点将显而易见。
附图说明
图1A和1B示出示例性无线电力传输系统的图。
图2A～2D示出与示例性无线电力传输系统中的接收器X3调谐的效果有关的标绘图。
图3示出用于操作无线电力传输系统的示例性控制过程的流程图。
图4示出用于操作无线电力传输系统的另一示例性控制过程的流程图。
图5A～5C示出用于操作用于对无线电力传输系统进行调谐的控制环路的示例性控制过程的更详细流程图。
图6A示出无线电力传输控制系统的示例性启动过程的流程图。
图6B示出无线电力传输控制系统的示例性停机过程的流程图。
在各个附图中相同的附图标记和指定表示相同的元件。
具体实施方式
本文所述的无线能量传输系统可以使用各种各样的谐振器和谐振对象来实现。如本领域技术人员将认识到，对于基于谐振器的电力传输的重要考虑包括谐振器品质因数和谐振器耦接。例如在2012年7月19日公布为US 2012/0184338的美国专利申请13/428,142、2013年2月7日公布为US 2013/0033118的美国专利申请13/567,893、以及2014年4月24日公布为US 2014/0111019的美国专利申请14/059,094中提供了这些问题的广泛讨论(例如，耦合模理论(CMT)、耦合系数和因数、品质因数(也称为Q因数)、以及阻抗匹配等)。这些申请各自的全部内容通过引用而包含于此。
在诸如无线电力传输等的一些应用中，无线供电源和装置得到的阻抗可能动态地改变。在这样的应用中，可能需要装置谐振器线圈和负载以及源谐振器线圈和电源之间的阻抗匹配来防止不必要的能量损耗和过热。谐振器线圈所经历的阻抗可能是动态的，在这种情况下，可以提供动态阻抗匹配网络以匹配变化的阻抗，从而改善系统的性能。在无线电力系统中的电源的情况下，由于负载接收功率(例如，电池或电池充电电路)的变化以及(例如由源谐振器和装置谐振器的相对位置的变化引起的)源和装置之间的耦接的变化，电源得到的阻抗可能是高度可变的。同样，由于负载接收功率的变化，装置谐振器所经历的阻抗也可能动态地改变。另外，针对不同的耦接条件和/或电源条件，装置谐振器的期望阻抗匹配可能不同。因此，可能需要例如用于经由高谐振无线能量传输来传输和/或接收电力的电力传输系统来配置或修改阻抗匹配网络，以维持高效的电力传输。本发明的实现提供允许在例如高功率车辆充电系统等的高谐振无线电力传输系统(HRWPT)中遇到的整个条件范围内进行高效操作的启动、停机和稳态操作过程。
图1A和1B示出示例性无线电力传输系统100的图。首先参考图1A，系统100包括无线电力发射器102和无线电力接收器104。无线被供电或无线被充电装置112耦接至接收器104。无线被供电或无线被充电装置112可以包括例如高功率装置，诸如电动车辆或者通常放置在桌面、台面、吧台以及其它类型的表面上的电子装置(诸如膝上型电脑、智能手机、平板电脑以及其它移动电子装置等)等。
为了例示的目的，将在用于电动车辆的无线充电系统的背景下论述无线电力传输系统100。例如，系统100可以是HRWPT系统，该HRWPT系统需要在各种各样的耦合因数k、负载条件(诸如电池电压等)和(例如，由于空间变化和干扰物体而导致)使谐振器的电感失谐的环境条件下工作。此外，为了进行电动车辆的无线充电，系统100可能需要以高电压(例如，在360V和800V之间)和高电流(例如，在26A和40A之间)工作以实现合适的功率范围(例如，0～3.7kW、0～7.7kW、0～11kW或0～22kW)。
无线电力发射器102将来自外部电源(例如，电网或发电机)的电力转换成电池能量，该电池能量在谐振器108T和108R之间被发送至无线电力接收器104。接收器104将谐振器108R所接收到的振荡能量转换成供装置112使用(例如，对电动车辆电池进行充电)的适当形式。更具体地，接收器电力和控制电路110可以将来自谐振器108R的AC(交流)电压和电流转换成供装置112用的适当电压和电流参数内的DC电力。
发射器电力和控制电路106可以包括用以将源电子器件与电源隔离开的电路和组件，使得任何反射功率或信号都不会通过源输入端子耦接输出。源电力和控制电路106可以利用交流(诸如具有大于10kHz且小于100MHz的频率(例如，85kHz))来驱动源谐振器108S。源电力和控制电路106可以包括例如功率因数校正(PFC)电路、发射器控制器、阻抗匹配电路、功率逆变器、DC-DC转换器、AC-DC转换器、功率放大器、或者它们的任何组合。
接收器电力和控制电路110可以被设计为将来自接收器谐振器108R的交流电力变换为适合对一个或多个装置112进行供电或充电的稳定直流电力。例如，接收器电力和控制电路110可以被设计为将来自谐振器108R的一个频率(例如，85kHz)的交流电力变换为适合对一个或多个装置112进行供电或充电的不同频率的交流电力。接收器电力和控制电路110可以包括例如接收器控制器、阻抗匹配电路、整流电路、限压电路、限流电路、AC-DC转换器电路、DC-DC转换器电路、DC-AC转换器电路、AC-AC转换器电路、以及电池充电控制电路。
发射器102和接收器104可以具有调谐能力(例如，动态阻抗匹配电路)，其中该调谐能力允许调整工作点以对可能影响源谐振器和装置谐振器的操作以及能量传输的效率的变化的环境条件、扰动和负载条件进行补偿。可以自动控制调谐能力，并且可以连续地、定期地、间歇地、或者以安排的时间或间隔进行调谐能力。在一些实现中，如以下更详细地所述，可以在发射器102和接收器104之间同步地进行调谐。
图1B更详细地示出发射器102和接收器104的电力和控制电路106和110。参考图1A和1B这两者，发射器102包括：逆变器122，用于向发射器阻抗匹配网络(IMN)124供电；以及控制器125，用于控制逆变器122的操作并对发射器IMN 124进行调谐。发射器IMN 124耦接至谐振器线圈108T。接收器104包括：接收器IMN 126，其耦接至谐振器108R；整流器128；以及控制器129，其可以对接收器IMN 126进行调谐。在操作中，逆变器122经由发射器IMN124向谐振器108T提供电力。谐振器108T利用耦合常数k使振荡电磁能耦接至谐振器108R。谐振器108R所接收到的能量经由接收器IMN 126被传送至整流器108，该整流器108将该能量转换成供装置112使用的适当形式。
发射器控制器125和接收器控制器129可被实现为处理器或微控制器。在一些实现中，发射器控制器125和接收器控制器129可被实现为ASIC或FPGA控制器。发射器控制器125和接收器控制器129无需以相同的形式实现。例如，发射器控制器125可被实现为微控制器，并且接收器控制器129可被实现为ASIC控制器。
发射器102还包括诸如电压传感器、电流传感器和功率传感器等的多个传感器以测量发射器操作参数。发射器控制器125可以使用来自这些传感器的测量结果来控制发射器102的操作并对发射器IMN 124进行调谐。这些传感器所测量到的发射器操作参数可以包括但不限于逆变器母线电压(Vbus)、发射器输入功率、逆变器AC电压(VAC)、逆变器AC电流(IAC)、发射器功率因数(pf)、以及安全检查所需的其它电压和电流。在一些实现中，在向发射器PFC电路的AC输入处测量发射器输入功率。在一些实现中，如图1B所示，发射器输入功率被测量为逆变器功率(Pin)。在一些实现中，在逆变器122的DC输入处测量逆变器功率(Pin)。在一些实现中，在逆变器122的AC输出处测量逆变器功率(Pin)。发射器功率因数可被测量为逆变器AC电压(VAC)和逆变器AC电流(IAC)之间的相位差其中功率因数是相位差的余弦。在一些实现中，可以使用相位差作为功率因数的代理。也就是说，代替计算实际功率因数值，发射器控制器125可以基于相位差来进行操作。在一些实现中，可以基于逆变器的输出处得到的等效电阻和电抗值来计算发射器功率因数(pf)。例如，可以通过以下来表示相位差
接收器104还包括诸如电压传感器、电流传感器和功率传感器等的多个传感器以测量接收器操作参数。接收器控制器129可以使用来自这些传感器的测量结果来控制接收器104的操作并对接收器IMN 126进行调谐。这些传感器所测量到的接收器操作参数可以包括但不限于接收器输出功率(Pout)、整流器AC电压、整流器AC电流、整流器DC电压、整流器DC电流、以及安全检查所需的其它电压和电流。
发射器IMN 124和接收器IMN 126各自可以包括多个固定和可变的阻抗匹配组件，诸如电阻器、电容器、电感器或它们的组合等。可变阻抗元件可以是包括但不限于以下器件的可调谐电抗性阻抗组件：PWM开关电容器、射频(RF)处的有效电容被DC偏场控制的RF控制电容器、温度控制电容器、PWM开关电感器、有效电感被偏置DC场(例如，饱和芯)控制的DC控制电感器、温度控制电感器、通过开关来对进出电路进行切换的电抗性元件阵列、或者它们的组合。
在例示示例中，发射器IMN 124包括串联电容器132、并联电容器134、以及在逆变器122的输出处的电容器136和电感器138的组合。电容器136是可变电容器并且可以包括一个或多个可变电容器。晶体管谐振器线圈108T的电阻组件由电阻器140表示。
接收器IMN 126包括串联电容器144、并联电容器146、以及在整流器128的输入处的电容器148和电感器150的组合。电容器148是可变电容器并且可以包括一个或多个可变电容器。接收器谐振器线圈108R的电阻组件由电阻器152表示。
IMN 124和126可以包括具有阻抗满足特定应用的需求的各种组件的各种各样的电路实现。例如，通过引用而全部包含于此的Kesler等人的美国专利8,461,719公开了各种可调谐阻抗网络配置，诸如图28a～37b中的等。在一些实现中，图1B所示的各个组件可以表示组件的网络或组。
IMN 124和126各自包括三个电抗：串联电抗X1(例如，电容器132或144)、并联电抗X2(例如，电容器134或146)、以及逆变器输出/整流器输入电抗X3(电感器138或150分别与电容器136或148的组合电抗)。接收器IMN 126的电抗X1～X3反映发射器IMN 124的相应电抗X1～X3。尽管电抗X3是被例示为包括可调谐电抗组件的唯一电抗(即，电容器136和148)，但在其它实现中，电抗X1和X2可以包括代替电抗X3中的可调谐电抗组件的可调谐电抗组件，或者除电抗X3中的可调谐电抗组件之外，还包括可调谐电抗组件。换句话说，可以通过对任一个或多个电抗X1～X3进行调谐来对IMN 124和126进行调谐。在一些实现中，可以平衡构成电抗X1和X3的组件。
虽然可以对电抗X1、X2、X3中的任意电抗或者它们的组合进行调谐，但在一些实现中，对电抗X3进行调谐可以是有利的。例如，通过对电抗X3进行调谐，如果对IMN中的单个组件进行调谐就足够了，则可以降低系统复杂性和成本。通过对电抗X3进行调谐，通过X3元件的电流可以显著低于通过由X1、X2和谐振器线圈形成的谐振电路的电流。该较低电流可以通过例如降低可调谐组件可能需要的电流额定值来使这些组件的实现更具成本效益。另外，较低电流可以通过对X3处的元件进行调谐来减少损耗。
在一些实现中，可调谐电抗性元件(例如，PWM控制电容器)可以将谐波噪声注入到HRWPT系统中。为了有助于EMI兼容性，可以优选使该谐波噪声远离主HRWPT谐振器线圈(例如，108T和108R)。由X3处的可调谐元件注入的高次谐波与逆变器和整流器所产生的高次谐波相比可以被抑制得更多，并且在到达谐振器线圈108T或108R之前可以被HRWPT电路的其余部分显著抑制。
在X3处具有可调谐元件(例如，PWM控制电容器)的一些实现中，在系统的其余部分的整体效率最低时，可调谐元件消耗最少量的功率(理论上为零)，并且在系统的其余部分的整体效率最高时，可调谐元件消耗最大量的功率。这具有在仅略微影响最大效率的情况下优化系统的最小效率和平均效率的期望效果。然而，X1或X2处的调谐元件可以具有相反的不太理想的效果。
可以选择X1和X2的固定电抗以及X3的电抗基值以实现在图2A～2D中示出和以下论述的结果。例如，可以通过以下来确定X1和X2的值：1)基于流经包含X3的电路支路的最大电流以及在可调谐电抗性元件的实现中使用的组件的电流额定值和电压额定值来确定可以实现的电抗性调谐的最大范围。例如，可以得出如下结论：单级电抗性元件可以影响20Ω的电抗性调谐。2)针对接收器侧IMN、X1、X2、以及X3的基值进行优化，以优化谐振器的相对位置(和负载条件)的范围内的线圈到线圈的效率、以及/或者确保谐振器中所消耗的功率量保持低于基于步骤1中确定的电抗性范围的指定限制。3)针对发射器侧IMN、X1、X2、以及X3的基值进行优化，以向逆变器呈现期望的有效阻抗(例如，具有足以在D类逆变器中实现零电压切换的电感性，但不会导致存在有过大的电抗性电流(reactive current)的过大的电感性，其大小落在可以实际实现的母线电压的范围内)。
图2A～2D示出与调谐接收器X3的效果有关的标绘图。图2A示出作为品质因数比和优值系数的函数的源(发射器)谐振器功率损耗(至负载的以W/kW为单位)，其中：是空载装置(接收器)谐振器的品质因数，并且是加载装置谐振器的品质因数(加载包括剩余装置电路和负载的加载)。图2A示出优值系数在发射器谐振器处的损耗中起主导作用。
图2B示出作为品质因数比和优值系数的函数的装置谐振器功率损耗(至负载的以W/kW为单位)，其中：是空载装置谐振器的品质因数，并且是加载装置谐振器的品质因数(加载包括剩余装置电路和负载)。图2B示出品质因数比在接收器谐振器处的损耗中起主导作用。
图2C示出作为位置X3处的电抗dX(以Ω为单位)和负载电阻RL(以Ω为单位)的变化的函数的、工作频率84kHz处的装置优值系数Ud。通过下式定义优值系数Ud：
其中：RL,eq是装置谐振器的(由于诸如整流器等的电子器件以及电池而产生的)加载等效串联电阻(ESR)，并且Rd是装置谐振器的空载ESR。在将Rd设置成等于系统的优值系数U时，则可以使线圈到线圈效率最大化。
图2D示出作为电抗(以Ω为单位)和负载电阻(以Ω为单位)的函数的、工作频率84kHz处的相位ψ(以度为单位)。通过下式来定义相位ψ：
其中：ΔXL是该工作频率处的加载装置谐振器的残余电抗。相位ψ＝0意味着加载装置谐振器处于谐振。
图2C和2D中的梯形虚线轮廓202示出无线电力传输接收器的操作范围。图2D中的轮廓202示出对于按11kW输出工作的无线电力传输系统将会得到的RL的范围。例如，对于RL＝10Ω，如在图2C中利用RL＝10Ω处的dX的范围所示，对X3进行调谐的能力明显，并且如在图2D中通过使ψ＝0曲线接近近似RL＝10Ω所示，维持了近谐振(或者避免使谐振器失谐)。
再次参考图1B，控制器125和129可以分别同步地对IMN 124和126进行调谐，以使系统100的操作维持在诸如轮廓202等的期望操作范围内。在例示实现中，控制器125和129进行以下所述的过程以同步地对发射器IMN 124和接收器IMN 126的电抗X3进行调谐，从而安全且高效地向诸如电动车辆等的装置112传输电力。为了同步地控制IMN 124和126，发射器102和接收器104可以在彼此之间通信控制数据。例如，控制器125和129可以包括无线通信接口以在带外通信信道中进行电子通信。控制器125和129之间的通信可以包括但不限于RF通信(例如，WiFI、Bluetooth(蓝牙)、Zigbee)、光通信、红外通信、超声通信、或者它们的组合。
例如，如以下参考图3～5C更详细地所述，控制器125可以对发射器IMN 124进行调谐以实现发射器102的目标功率特性，而控制器129可以对接收器IMN 126进行调谐以实现目标系统效率。发射器控制器125调整IMN 124以实现并维持发射器102的目标功率特性。发射器控制器125将输入功率数据发送至接收器控制器129。接收器控制器129测量接收器104的输出功率，并且连同输入功率数据一起计算系统100的效率。接收器控制器129对接收器IMN 126进行调谐以使系统效率最大化。例如，接收器控制器129可以基于比较两个不同时间的计算效率值来确定对接收器IMN 126的适当调整。
在一些实现中，发射器控制器125与接收器控制器129相比以更快的速率工作。也就是说，与接收器控制器129可以对接收器IMN 126进行调谐相比，发射器控制器125可以以更快的速率对发射器IMN 124进行调谐。例如，可以仅允许接收器控制器129以与其从发射器控制器125接收新输入功率数据一样快的速率对接收器IMN 126进行调谐。
图3示出用于操作无线电力传输系统的示例性控制过程300的流程图。在一些示例中，可以将示例过程300作为使用一个或多个处理装置(例如，处理器或微控制器)或者计算装置所执行的计算机可执行指令来提供。在一些示例中，可以通过例如硬连线电气回路作为ASIC或FPGA控制器来执行过程300。
过程300的一部分由无线电力发射器102(例如，发射器控制器125)进行，并且过程300的一部分由无线电力接收器104(例如，接收器控制器129)进行。过程300包括两个控制环路303和305。环路303由发射器102进行，以通过调整电抗X3来对发射器IMN 124进行调谐从而控制发射器功率。在一些实现中，环路303是不需要进行与其它装置(例如，接收器104)的通信的本地环路。在一些实现中，环路303由发射器在1～10kHz之间执行。环路303的特征在于：
其中：Pin是逆变器的功率，Vbus是逆变器122的DC母线电压，Rinv是逆变器得到的有效电阻，并且Xinv是逆变器得到的有效电抗。
环路305由接收器104进行，以基于系统效率来对接收器IMN 126进行调谐。例如，环路305可以采用“扰动观察”策略以通过调整接收器IMN 126的电抗X3来提高效率，从而在连续迭代中不断提高效率。环路305依赖于来自发射器102的输入功率数据以计算各迭代的系统效率。在一些实现中，环路305按发射器102和接收器104之间的通信速率(例如，40Hz)工作。
块302列出过程300的输入和初始条件，这些输入和初始条件包括：可变发射器电抗Xtx(例如，发射器IMN 124的X3)，其被设置为最大电抗值Xtx,max；可变接收器电抗Xrx(例如，接收器IMN 126的X3)，其被设置为最小电抗值Xrx,min；系统效率η，其初始设置为零；发射器电抗步长ΔXtx，其被设置为调整值δ；以及接收器电抗步长ΔXrx，其被设置为调整值ε。在一些实现中，电抗步长ΔXtx和ΔXrx是恒定值。在一些实现中，电抗步长ΔXtx和ΔXrx可以是可变的。例如，控制器125或控制器129可以在过程300期间动态地增大或减小各个步长的大小。
过程300从步骤304开始。在步骤306中，测量发射器102的功率。发射器控制器125测量输入功率Pin，并且在步骤306中，将输入功率Pin与目标功率水平Ptarget进行比较。如果Pin等于Ptarget，则过程300进入环路305的步骤308。如果Pin不等于Ptarget，则过程300进入环路303的步骤316。在一些实现或一些操作模式中，目标功率水平由发射器102设置。在一些实现或一些操作模式中，目标功率水平由接收器104设置。例如，在处于稳态操作(例如，除启动或停机序列以外的正常操作)时，系统100可以作为基于需求的系统而工作。例如，接收器104可以从发射器102请求功率水平。发射器控制器125可以基于来自接收器104的要求功率水平来计算目标输入功率水平。例如，发射器控制器125可以通过考虑发射器中的预期损耗(例如，IMN损耗和逆变器损耗)来将要求功率转换为对于发送要求功率水平所需的目标输入功率水平。
首先参考发射器侧环路即环路303，如果发射器的输入功率(例如，逆变器功率)不等于目标功率，则在步骤316中，发射器控制器125将输入功率与目标功率水平进行比较，以判断输入功率是否小于目标功率水平。如果Pin小于Ptarget，则在步骤318中，发射器控制器125将发射器电抗步长ΔXtx设置为负的调整值，以在步骤320中减小可变发射器电抗Xtx。如果Pin不小于Ptarget，则在步骤322中，发射器控制器125将发射器电抗步长ΔXtx设置为正的调整值，以在步骤320中增大可变发射器电抗Xtx。在一些实现中，可以改变电抗调整值δ的大小。例如，如果Pin和Ptarget之间的差大、例如大于粗调阈值，则发射器控制器125可以增大电抗调整值δ的大小。相应地，如果Pin和Ptarget的差小、例如小于微调阈值，则发射器控制器125可以减小电抗调整值δ的大小。在步骤320中调整了可变发射器电抗Xtx之后，环路303返回至步骤306，在该步骤306中再次将输入功率与目标功率水平进行比较。
参考接收器侧环路即环路305，如果发射器的输入功率等于目标功率，则在步骤308中，接收器控制器129测量系统100的效率。例如，在Pin等于Ptarget时，发射器可以将表示Pin的测量值的数据发送至接收器104。(应当注意，所测量到的发射器功率可以由浮点数表示，因此可能不完全等于目标功率，但在预定公差内是可以是等价的。)接收器控制器129测量接收器的输出功率，并且基于所接收到的发射器功率数据和所测量到的接收器输出功率值来计算时间n处的系统效率η(n)。
在步骤310中，接收器控制器129将在时间n处计算出的系统效率与在先前时间n-1处计算出的系统效率进行比较。如果时间n处的效率大于时间n-1处的效率，则在步骤312中，利用接收器电抗步长ΔXrx来调整可变接收器电抗Xrx。例如，将接收器的电抗的变化ΔXrx与可变接收器电抗Xrx相加。如果时间n处的效率不大于时间n-1处的效率，则在步骤314中，接收器控制器129在步骤312中调整可变接收器电抗Xrx之前改变接收器电抗步长ΔXrx的符号。例如，可以使接收器电抗的变化值ε变为负值。例如，在环路305的后续迭代之间效率不再增加时，交换可变接收器电抗Xrx的调整方向。如通过环路305所示，然后在环路305的后续迭代中将保留针对可变接收器电抗Xrx的调整方向，直到效率再次下降为止，由此维持接近最大的系统效率。
在一些实现中，可以改变电抗调整值ε的大小。例如，如果时间n处的效率小于粗调阈值(例如，在系统启动之后不久)，则接收器控制器129可以增大电抗调整值ε的大小。相应地，如果时间n处的效率接近估计最大值、例如在估计最大值的微调阈值内，则接收器控制器129可以减小电抗调整值ε的大小。
图4示出用于操作无线电力传输系统的示例性控制过程400的流程图。在一些示例中，可以将示例过程400作为使用一个或多个处理装置(例如，处理器或微控制器)或计算装置所执行的计算机可执行指令来提供。在一些示例中，可以通过例如硬连线电气回路作为ASIC或FPGA控制器来执行过程400。
过程400类似于过程300，但包括控制逆变器母线电压Vbus以调整发射器功率Pin、以及测量并使用逆变器功率因数(例如，逆变器AC电压VAC和逆变器AC电流IAC相位差)以对发射器IMN 124进行调谐。
过程400的一部分由无线电力发射器102(例如，发射器控制器125)进行，并且过程400的一部分由无线电力接收器104(例如，接收器控制器129)进行。过程400包括三个控制环路401、403和405。环路401和403由发射器102进行以对发射器IMN 124进行调谐并且控制发射器功率。环路401是如下的相位环路：通过调整电抗X3来对发射器IMN124进行调谐，以实现逆变器AC输出电压和逆变器AC输出电流之间的目标相位关系(例如，逆变器功率因数)，以下称为“逆变器输出相位”和“目标逆变器输出相位”。环路403是通过调整逆变器母线电压Vbus来控制并维持发射器功率大小Pin处于或接近目标功率Ptarget的功率控制环路。在一些实现中，环路401和403是不需要进行与其它装置(例如，接收器104)的通信的本地环路。在一些实现中，环路401和403由发射器在1～10kHz之间执行。环路401和403的特征可以在于：
其中：Pin是逆变器的功率，Vbus是逆变器122的DC母线电压，Rinv是逆变器得到的有效电阻，并且Xinv是逆变器得到的有效电抗。
环路405由接收器104进行，以基于系统效率来对接收器IMN 126进行调谐。环路405类似于过程300的环路305。例如，环路405可以采用“扰动和观察”策略以通过调整接收器IMN 126的电抗X3来提高效率，从而在连续迭代内不断提高效率。环路405依赖于来自发射器102的输入功率数据以计算各迭代的系统效率。在一些实现中，环路405按发射器102和接收器104之间的通信速率(例如，40Hz)工作。
块402列出过程400的输入和初始条件，这些输入和初始条件包括：可变发射器电抗Xtx(例如，发射器IMN 124的X3)，其被设置为最大电抗值Xtx,max；可变接收器电抗Xrx(例如，接收器IMN 126的X3)，其被设置为最小电抗值Xrx,min；系统效率η，其初始设置为零；发射器电抗步长ΔXtx，其被设置为大于零的调整值；接收器电抗步长ΔXrx，其被设置为大于零的调整值；以及母线电压步长ΔVbus，其被设置为大于零的调整值。在一些实现中，电抗补偿ΔXtx和ΔXrx以及母线电压步长ΔVbus是恒定值。在一些实现中，电抗补偿ΔXtx和ΔXrx以及母线电压步长ΔVbus可以是可变的。例如，控制器125或控制器129可以在过程400期间动态地增大或减小各个步长的大小。
过程400从步骤404开始。在步骤406中，发射器控制器125测量逆变器输出相位并且将所测量到的逆变器输出相位与目标逆变器输出相位进行比较。如果等于则过程400进入环路403的步骤408。如果不等于则过程400进入环路401的424。在一些实现中，略大于0，因此逆变器仍得到微感应负载。
首先参考相位环路即环路401，如果在步骤406中逆变器输出相位不等于目标逆变器输出相位，则在步骤424中发射器控制器125将逆变器输出相位与目标逆变器输出相位进行比较，以判断逆变器输出相位是否大于目标逆变器输出相位。如果大于则在步骤426中，发射器控制器125检查可变发射器电抗Xtx是否已处于最小值Xtx,min。如果可变发射器电抗Xtx已处于最小值Xtx,min，则环路401在未对可变发射器电抗Xtx进行调整的情况下进入步骤408。如果可变发射器电抗Xtx不是处于最小值Xtx,min，则在步骤332中，发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx减少了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路401返回到步骤406以重新评价逆变器输出相位。
如果在步骤424中不大于则在步骤430中，发射器控制器125检查可变发射器电抗Xtx是否已处于最大值Xtx,max。如果可变发射器电抗Xtx已处于最大值Xtx,max，则环路401在未对可变发射器电抗Xtx进行调整的情况下进入步骤408。如果可变发射器电抗Xtx不是处于最大值Xtx,max，则在步骤420中，发射器控制器使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路401返回到步骤406以重新评价逆变器输出相位。
参考功率环路即环路403，在步骤408中，发射器控制器125测量输入功率Pin，并且将所测量到的输入功率Pin与目标功率水平Ptarget进行比较。如果Pin等于Ptarget，则过程400回到环路401的步骤406。另外，发射器控制器125可以将表示Pin的测量值的数据发送至接收器104。如果Pin不等于Ptarget，则过程400进入步骤418。在一些实现或一些操作模式中，目标功率水平由发射器102设置。在一些实现或一些操作模式中，目标功率水平由接收器104设置。例如，在处于稳态操作(例如，除启动或停机序列以外的正常操作)时，系统100可以作为基于需求的系统而工作。例如，接收器104可以从发射器102请求功率水平。发射器控制器125可以基于来自接收器104的要求功率水平来计算目标输入功率水平。例如，发射器控制器125可以通过考虑发射器中的预期损耗(例如，IMN损耗和逆变器损耗)来将要求功率转换为对于发送要求功率水平所需的目标输入功率水平。
如果发射器的功率不等于目标功率，则在步骤418中，发射器控制器125将输入功率与目标功率水平进行比较以判断输入功率是否小于目标功率水平。如果Pin小于Ptarget，则在步骤420中，发射器控制器125使逆变器母线电压Vbus增加了母线电压步长ΔVbus，并且循环403返回到步骤408以重新评价发射器的功率。如果Pin不小于Ptarget，则在步骤422中，发射器控制器125使逆变器母线电压Vbus减少了母线电压步长ΔVbus，并且环路403返回到步骤408以重新评价发射器的功率。
在一些实现中，可以改变发射器电抗步长ΔXtx的大小。例如，如果和之间的差大、例如大于粗调阈值，则发射器控制器125可以增大发射器电抗步长ΔXtx。相应地，如果和之间的差小，例如小于微调阈值，则发射器控制器125可以减小发射器电抗步长ΔXtx的大小。
在一些实现中，可以改变母线电压步长ΔVbus的大小。例如，如果Pin和Ptarget之间的差大、例如大于粗调阈值，则发射器控制器125可以增大母线电压步长ΔVbus。相应地，如果Pin和Ptarget之间的差小，例如小于微调整阈值，则发射器控制器125可以减小母线电压步长ΔVbus的大小。
参考接收器侧环路即环路405，在步骤409中，接收器104接收发射器功率数据。例如，在步骤408中Pin等于Ptarget时，发射器102可以将表示Pin的测量值的数据发送至接收器104。在步骤410中，接收器控制器129测量系统100的效率。接收器控制器129测量接收器104的输出功率，并且基于所接收到的发射器功率数据和所测量到的接收器输出功率值来计算时间n处的系统效率η(n)。
在步骤412中，接收器控制器129将在时间n处计算出的系统效率与在先前时间n-1处计算出的系统效率进行比较。如果时间n处的效率大于时间n-1处的效率，则在步骤414中，利用接收器电抗步长ΔXrx来调整可变接收器电抗Xrx。例如，将接收器的电抗的变化ΔXrx与可变接收器电抗Xrx相加。如果时间n处的效率不大于时间n-1处的效率，则在步骤416中，接收器控制器129在步骤414中调整可变接收器电抗Xrx之前改变接收器电抗步长ΔXrx的符号。例如，可以使接收器电抗步长ΔXrx的值变为负值。例如，在环路405的后续迭代之间效率不再增加时，交换可变接收器电抗Xrx的调整方向。如通过环路405所示，然后在环路405的后续迭代中将保留可变接收器电抗Xrx的调整方向，直到效率再次下降为止，由此维持接近最大的系统效率。
在一些实现中，可以改变接收器电抗步长ΔXrx的大小。例如，如果时间n处的效率小于粗调阈值(例如，在系统启动之后不久)，则接收器控制器129可以增大接收器电抗步长ΔXrx的大小。相应地，如果时间n处的效率接近估计最大值、例如在估计最大值的微调阈值内，则接收器控制器129可以减小接收器电抗步长ΔXrx的大小。
图5A～5C示出用于操作无线电力传输系统的示例性控制过程500a、500b和500c的流程图。在一些示例中，可以将过程500a、500b和500c作为使用一个或多个处理装置(例如，处理器或微控制器)或计算装置所执行的计算机可执行指令来提供。在一些示例中，可以通过例如硬连线电气回路作为ASIC或FPGA控制器来执行过程500a、500b和500c。过程500a、500b和500c与过程300和400相关，但包括评价并控制附加系统参数以操作无线电力传输系统的附加步骤。
参考图5A，过程500a包括由无线电力发射器102(例如，发射器控制器125)进行的部分和由无线电力接收器104(例如，接收器控制器129)进行的部分。过程500a包括三个控制环路501a、503a和505。环路501a和503a由发射器102进行以对发射器IMN 124进行调谐并且控制发射器功率。环路501a是通过调整电抗X3来对发射器IMN 124进行调谐以实现目标逆变器输出相位的相位环路。环路501a还包括用以确保不超过电流、电压或其它装置限制的安全检查。环路503a是通过调整逆变器母线电压Vbus来控制并维持发射器功率大小Pin处于或接近目标功率Ptarget的功率控制环路。环路503a还包含对逆变器频率finv的调整以控制发射器功率。在一些实现中，环路501a和503a是不需要进行与其它装置(例如，接收器104)的通信的本地环路。在一些实现中，环路501a和503a由发射器在1～10kHz之间执行。
环路505由接收器104进行以基于系统效率来对接收器IMN 126进行调谐。环路505与过程400的以上说明了操作的环路405相同。
块502列出过程500a的输入和初始条件，这些输入和初始条件包括：可变发射器电抗Xtx(例如，发射器IMN 124的X3)，其被设置为最大电抗值Xtx,max；可变接收器电抗Xrx(例如，接收器IMN 126的X3)，其被设置为最小电抗值Xrx,min；逆变器频率finv，其被设置为最大频率finv,max；系统效率η，其初始设置为零；发射器电抗步长ΔXtx，其被设置为大于零的调整值；接收器电抗步长ΔXrx，其被设置为大于零的调整值；逆变器频率步长Δfinc，其被设置为大于零的调整值；以及母线电压步长ΔVbus，其被设置为大于零的调整值。在一些实现中，电抗步长ΔXtx和ΔXrx、母线电压步长ΔVbus、以及逆变器频率步长Δfinv是恒定值。在一些实现中，电抗步长ΔXtx和ΔXrx、母线电压步长ΔVbus、以及逆变器频率步长Δfinv可以是可变的。例如，控制器125或控制器129可以在过程500a期间动态地增大或减小各个步长的大小。
过程500a从步骤504开始。在步骤506中，发射器控制器125进行多个检查，并且在步骤508中对逆变器频率进行调谐。发射器控制器125将所测量到的输入功率Pin与目标功率水平Ptarget进行比较，将所测量到的逆变器输出相位与逆变器输出相位极限(例如，45度)进行比较，并且将逆变器频率finv与最小逆变器频率finv,min进行比较。在步骤506中的所有比较都为真的情况下，在步骤508中，发射器控制器125使逆变器频率finv减少了逆变器频率步长Δfinv。如果任何比较为假，则过程500a进入环路501a的步骤510。
参考相位环路即环路501a，如果在步骤510中逆变器输出相位不等于目标逆变器输出相位，则在步骤536中发射器控制器125将逆变器输出相位与目标逆变器输出相位进行比较，以判断逆变器输出相位是否大于目标逆变器输出相位。如果大于则在步骤538中，发射器控制器125进行多个附加检查。在步骤538中，发射器控制器125检查：可变发射器电抗Xtx是否已处于最小值Xtx,min；Pin是否大于Ptarget；或者安全检查是否失败。安全检查可以是例如过电压或过电流检查。如果任何检查为真，则环路501a进入步骤540的附加安全检查。例如，步骤540的安全检查可以是与在步骤538中进行的安全检查相同的安全检查，以判断步骤538的安全检查是否是引起发射器控制器125进入步骤540的检查。如果判断为“是”，则发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501a返回到步骤506。如果判断为“否”，则环路501a进入环路503a的步骤512以调整发射器功率。如果步骤538的所有检查都为假，则发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx减少了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501a返回到步骤506。
返回参考步骤536，如果不大于则在步骤546中，发射器控制器125检查可变发射器电抗Xtx是否已处于最大值Xtx,max。如果可变发射器电抗Xtx已处于最大值Xtx,max，则环路501a发出故障状态548。如果可变发射器电抗Xtx不是处于最大值Xtx,max，则在步骤550中，发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501a返回到步骤506。
参考功率环路即环路503a，在步骤512中，发射器控制器125测量输入功率Pin，并且将所测量到的输入功率Pin与目标功率水平Ptarget进行比较。如果Pin等于Ptarget，则过程500a返回到步骤506。另外，发射器控制器125可以将表示Pin的测量值的数据发送至接收器104。如果Pin不等于Ptarget，则过程500a进入步骤522。在步骤522中，发射器控制器125将输入功率与目标功率水平进行比较，以判断输入功率是否大于目标功率水平。如果Pin不大于Ptarget，则在步骤534中，发射器控制器125使逆变器母线电压Vbus增加了母线电压步长ΔVbus，并且环路503a返回到步骤506。如果Pin大于Ptarget，则在步骤524中，发射器控制器125检查母线电压。如果母线电压Vbus大于最小母线电压Vbus,min，则在步骤532中，发射器控制器125使逆变器母线电压Vbus减少了母线电压步长ΔVbus，并且环路503a返回到步骤506。
如果在步骤524中母线电压Vbus处于最小母线电压Vbus,min，则发射器控制器125通过调整可变发射器电抗Xtx或逆变器频率finv来降低发射器功率。在步骤526中，发射器控制器125检查可变发射器电抗Xtx是否已处于最大值Xtx,max。如果可变发射器电抗Xtx不是处于最大值Xtx,max，则在步骤530中，发射器控制器使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501返回到步骤506。如果可变发射器电抗Xtx已处于最大值Xtx,max，则在步骤527中，发射器控制器125检查逆变器频率finv是否小于最大逆变器频率finv,max。如果逆变器频率finv已处于最大逆变器频率finv,max，则环路503a在未对母线电压Vbus、可变发射器电抗Xtx或逆变器频率finv进行调整的情况下回到步骤506。如果逆变器频率finv尚未处于最大值finv,max，则在步骤528中，发射器控制器125使逆变器频率finv增加了频率步长Δfinv，并且环路503a返回到步骤506。
参考图5B，过程500b与过程500a的不同之处在于监视和控制逆变器相移θinv而不是逆变器频率finv。例如，在一些实现中，可以通过调整逆变器中的桥接电路之间的内部相移θinv来控制逆变器功率。在这样的实现中，针对给定的母线电压Vbus，0度的相移θinv可以产生最小(例如，零)逆变器功率，并且180度的相移θinv可以产生最大逆变器功率。更具体地，在过程500b中，步骤560、562、564、566和568分别替换过程500a的步骤502、506、508、527和528。
过程500b包括由无线电力发射器102(例如，发射器控制器125)进行的部分和由无线电力接收器104(例如，接收器控制器129)进行的部分。过程500b包括三个控制环路501b、503b和505。环路501b和503b由发射器102进行，以对发射器IMN 124进行调谐并且控制发射器功率。环路501b是通过调整电抗X3来对发射器IMN124进行调谐以实现目标逆变器输出相位的相位环路。环路501b还包括用以确保不超过电流、电压或其它装置限制的安全检查。环路503b是通过调整逆变器母线电压Vbus来控制并维持发射器功率大小Pin处于或接近目标功率Ptarget的功率控制环路。环路503b还包含对逆变器相移θinv的调整以控制发射器功率。在一些实现中，环路501b和503b是不需要进行与其它装置(例如，接收器104)的通信的本地环路。在一些实现中，环路501b和503b由发射器在1～10kHz之间执行。
环路505由接收器104进行，以基于系统效率来对接收器IMN 126进行调谐。环路505与过程400的以上说明了操作的环路405相同。
块560列出过程500b的输入和初始条件，这些输入和初始条件包括：可变发射器电抗Xtx(例如，发射器IMN 124的X3)，其被设置为最大电抗值Xtx,max；可变接收器电抗Xrx(例如，接收器IMN 126的X3)，其被设置为最小电抗值Xrx,min；逆变器相移θinv，其被设置为最小相移θinv,min；系统效率η，其初始设置为零；发射器电抗步长ΔXtx，其被设置为大于零的调整值；接收器电抗步长ΔXrx，其被设置为大于零的调整值；逆变器相移步长Δθinv，其被设置为大于零的调整值；以及母线电压步长ΔVbus，其被设置为大于零的调整值。在一些实现中，电抗步长ΔXtx和ΔXrx、母线电压步长ΔVbus、以及逆变器相移步长Δθinv是恒定值。在一些实现中，电抗步长ΔXtx和ΔXrx、母线电压步长ΔVbus、以及逆变器相移步长Δθinv可以是可变的。例如，控制器125或控制器129可以在过程500b期间动态地增大或减小各个步长的大小。
过程500b从步骤504开始。在步骤562中，发射器控制器125进行多个检查，并且在步骤564中对逆变器相移进行调谐。发射器控制器125将所测量到的输入功率Pin与目标功率水平Ptarget进行比较，并且将逆变器相移θinv与相移极限θlimit(例如，180度)进行比较。在步骤564中的所有比较都为真的情况下，在步骤564中，发射器控制器125将逆变器相移θinv增加了逆变器相移步长Δθinv。如果任何比较为假，则在步骤582中，发射器控制器125检查逆变器相移θinv是否小于相移极限θlimit。如果判断为“是”，则过程500b进入步骤566。如果判断为“否”，则过程500b进入环路501b的步骤510。
参考相位环路即环路501b，如果在步骤510中逆变器输出相位不等于目标逆变器输出相位，则在步骤536中发射器控制器125将逆变器输出相位与目标逆变器输出相位进行比较，以判断逆变器输出相位是否大于目标逆变器输出相位。如果大于则在步骤538中，发射器控制器125进行多个附加检查。在步骤538中，发射器控制器125检查：可变发射器电抗Xtx是否已处于最小值Xtx,min；Pin是否大于Ptarget；或者安全检查是否失败。安全检查可以是例如过电压或过电流检查。如果任何检查为真，则环路501b进入步骤540的附加安全检查。例如，步骤540的安全检查可以是与在步骤538中进行的安全检查相同的安全检查，以判断步骤538的安全检查是否是引起发射器控制器125进入步骤540的检查。如果判断为“是”，则发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501b返回到步骤562。如果判断为“否”，则环路501b进入环路503b的步骤512以调整发射器功率。如果步骤538的所有检查都为假，则发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx减少了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501b返回到步骤562。
返回参考步骤536，如果不大于则在步骤546中，发射器控制器125检查可变发射器电抗Xtx是否已处于最大值Xtx,max。如果可变发射器电抗Xtx已处于最大值Xtx,max，则环路501b发出故障状态548。如果可变发射器电抗Xtx不是处于最大值Xtx,max，则在步骤550中，发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501b返回到步骤562。
参考功率环路即环路503b，在步骤512中，发射器控制器125测量输入功率Pin，并且将所测量到的输入功率Pin与目标功率水平Ptarget进行比较。如果Pin等于Ptarget，则过程500b返回到步骤562。另外，发射器控制器125可以将表示Pin的测量值的数据发送至接收器104。如果Pin不等于Ptarget，则过程500b进入步骤522。在步骤522中，发射器控制器125将输入功率与目标功率水平进行比较，以判断输入功率是否大于目标功率水平。如果Pin不大于Ptarget，则在步骤534中，发射器控制器125使逆变器母线电压Vbus增加了母线电压步长ΔVbus，并且环路503b返回到步骤562。如果Pin大于Ptarget，则在步骤524中，发射器控制器125检查母线电压。如果母线电压Vbus大于最小母线电压Vbus,min，则在步骤532中，发射器控制器125使逆变器母线电压Vbus减少了母线电压步长ΔVbus，并且环路503b返回到步骤562。
如果在步骤524中母线电压Vbus处于最小母线电压Vbus,min，则发射器控制器125通过调整可变发射器电抗Xtx或逆变器相移θinv来降低发射器功率。在步骤526中，发射器控制器125检查可变发射器电抗Xtx是否已处于最大值Xtx,max。如果可变发射器电抗Xtx不是处于最大值Xtx,max，则在步骤530中，发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501b返回到步骤562。如果可变发射器电抗Xtx已处于最大值Xtx,max，则在步骤566中，发射器控制器125检查逆变器相移θinv是否大于最小逆变器相移θinv,min。如果逆变器相移θinv已处于最小值θinv,min，则环路503b在未对母线电压Vbus、可变发射器电抗Xtx或逆变器相移θinv进行调整的情况下回到步骤562。如果逆变器相移θinv尚未处于最小值θinv,min，则在步骤568中，发射器控制器125使逆变器相移θinv减少了相移步长Δθinv，并且环路503b返回到步骤562。
参考图5C，过程500c组合过程500a和500b的方面。过程500c包括由无线电力发射器102(例如，发射器控制器125)进行的部分和由无线电力接收器104(例如，接收器控制器129)进行的部分。过程500c包括三个控制环路501c、503c和505。环路501c和503c由发射器102进行，以对发射器IMN 124进行调谐并且控制发射器功率。环路501c是通过调整电抗X3来对发射器IMN124进行调谐以实现目标逆变器输出相位的相位环路。环路501c还包括用以确保不超过电流、电压或其它装置限制的安全检查。环路503c是通过调整逆变器母线电压Vbus来控制并维持发射器功率大小Pin处于或接近目标功率Ptarget的功率控制环路。环路503c还包含对逆变器频率finv和逆变器相移θinv这两者的调整以控制发射器功率。在一些实现中，环路501c和503c是不需要进行与其它装置(例如，接收器104)的通信的本地环路。在一些实现中，环路501c和503c由发射器在1～10kHz之间执行。
环路505由接收器104进行，以基于系统效率来对接收器IMN 126进行调谐。环路505与过程400的以上说明了操作的环路405相同。
块580表示过程500c的输入和初始条件，这些输入和初始条件包括：可变发射器电抗Xtx(例如，发射器IMN 124的X3)，其被设置为最大电抗值Xtx,max；可变接收器电抗Xrx(例如，接收器IMN 126的X3)，其被设置为最小电抗值Xrx,min；逆变器频率finv，其被设置为最大频率finv,max；逆变器相移θinv，其被设置为最小相移θinv,min；系统效率η，其初始设置为零；发射器电抗步长ΔXtx，其被设置为大于零的调整值；接收器电抗步长ΔXrx，其被设置为大于零的调整值；逆变器频率步长Δfinv，其被设置为大于零的调整值；逆变器相移步长Δθinv，其被设置为大于零的调整值；以及母线电压步长ΔVbus，其被设置为大于零的调整值。在一些实现中，电抗步长ΔXtx和ΔXrx、母线电压步长ΔVbus、逆变器频率步长Δfinv、以及逆变器相移步长Δθinv是恒定值。在一些实现中，电抗步长ΔXtx和ΔXrx、母线电压步长ΔVbus、逆变器频率步长Δfinv、以及逆变器相移步长Δθinv可以是可变的。例如，控制器125或控制器129可以在过程500c期间动态地增大或减小各个步长的大小。
过程500c从步骤504开始。在步骤562中，发射器控制器125进行多个检查，并且在步骤564中对逆变器相移进行调谐。发射器控制器125将所测量到的输入功率Pin与目标功率水平Ptarget进行比较，并且将逆变器相移θinv与相移极限θlimit(例如，180度)进行比较。在步骤562中的所有比较都为真的情况下，在步骤564中，发射器控制器125将逆变器相移θinv增加了逆变器相移步长Δθinv。如果任何比较为假，则在步骤582中，发射器控制器125检查逆变器相移θinv是否小于相移极限θlimit。如果判断为“是”，则过程500b进入步骤566。如果判断为“否”，则过程500c进入步骤506。
在步骤506中，发射器控制器125进行多个检查，并且在步骤508中对逆变器频率进行调谐。发射器控制器125将所测量到的输入功率Pin与目标功率水平Ptarget进行比较，将所测量到的逆变器输出相位与逆变器输出相位极限(例如，45度)进行比较，并且将逆变器频率finv与最小逆变器频率finv,min进行比较。在步骤506中的所有比较都为真的情况下，在步骤508中，发射器控制器125使逆变器频率finv减少了逆变器频率步长Δfinv。如果任何比较为假，则过程500a进入环路501c的步骤510。
参考相位环路即环路501c，如果在步骤510中逆变器输出相位不等于目标逆变器输出相位，则在步骤536中发射器控制器125将逆变器输出相位与目标逆变器输出相位进行比较，以判断逆变器输出相位是否大于目标逆变器输出相位。如果大于则在步骤538中，发射器控制器125进行多个附加检查。在步骤538中，发射器控制器125检查：可变发射器电抗Xtx是否已处于最小值Xtx,min；Pin是否大于Ptarget；或者安全检查是否失败。安全检查可以是例如过电压或过电流检查。如果任何检查为真，则环路501c进入步骤540的附加安全检查。例如，步骤540的安全检查可以是与在步骤538中进行的安全检查相同的安全检查，以判断步骤538的安全检查是否是引起发射器控制器125进入步骤540的检查。如果判断为“是”，则发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501c返回到步骤562。如果判断为“否”，则环路501c进入环路503c的步骤512以调整发射器功率。如果步骤538的所有检查都为假，则发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx减少了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501c返回到步骤562。
返回参考步骤536，如果不大于则在步骤546中，发射器控制器125检查可变发射器电抗Xtx是否已处于最大值Xtx,max。如果可变发射器电抗Xtx已处于最大值Xtx,max，则环路501c发出故障状态548。如果可变发射器电抗Xtx不是处于最大值Xtx,max，则在步骤550中，发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501c返回到步骤562。
参考功率环路即环路503b，在步骤512中，发射器控制器125测量输入功率Pin，并且将所测量到的输入功率Pin与目标功率水平Ptarget进行比较。如果Pin等于Ptarget，则过程500c返回到步骤562。另外，发射器控制器125可以将表示Pin的测量值的数据发送至接收器104。如果Pin不等于Ptarget，则过程500c进入步骤522。在步骤522中，发射器控制器125将输入功率与目标功率水平进行比较，以判断输入功率是否大于目标功率水平。如果Pin不大于Ptarget，则在步骤534中，发射器控制器125使逆变器母线电压Vbus增加了母线电压步长ΔVbus，并且环路503c返回到步骤562。如果Pin大于Ptarget，则在步骤524中，发射器控制器125检查母线电压。如果母线电压Vbus大于最小母线电压Vbus,min，则在步骤532中，发射器控制器125使逆变器母线电压Vbus减少了母线电压步长ΔVbus，并且环路503c返回到步骤562。
如果在步骤524中母线电压Vbus处于最小母线电压Vbus,min，则发射器控制器125通过调整可变发射器电抗Xtx、逆变器频率finv或逆变器相移θinv来降低发射器功率。在步骤526中，发射器控制器125检查可变发射器电抗Xtx是否已处于最大值Xtx,max。如果可变发射器电抗Xtx不是处于最大值Xtx,max，则在步骤530中，发射器控制器125使可变发射器电抗Xtx增加了发射器电抗步长ΔXtx，并且环路501c返回到步骤562。
如果可变发射器电抗Xtx已处于最大值Xtx,max，则在步骤527中，发射器控制器125检查逆变器频率finv是否小于最大逆变器频率finv,max。如果逆变器频率finv尚未处于最大值finv,max，则在步骤528中，发射器控制器125使逆变器频率finv增加了频率步长Δfinv，并且环路503c返回到步骤562。如果逆变器频率finv已处于最大逆变器频率finv,max，则在步骤566中，发射器控制器125检查逆变器相移θinv是否大于最小逆变器相移θinv,min。如果逆变器相移θinv已处于最小值θinv,min，则环路503c在未对母线电压Vbus、可变发射器电抗Xtx或逆变器相移θinv进行调整的情况下回到步骤562。如果逆变器相移θinv尚未处于最小值θinv,min，则在步骤568中，发射器控制器125使逆变器相移θinv减少了相移步长Δθinv，并且环路503c返回到步骤562。
在一些实现中，可以改变发射器电抗步长ΔXtx的大小。例如，如果和之间的差大、例如大于粗调阈值，则发射器控制器125可以增大发射器电抗步长ΔXtx。相应地，如果和之间的差小，例如小于微调阈值，则发射器控制器125可以减小发射器电抗步长ΔXtx的大小。
在一些实现中，可以改变母线电压步长ΔVbus的大小。例如，如果Pin和Ptarget之间的差大、例如大于粗调阈值，则发射器控制器125可以增大母线电压步长ΔVbus。相应地，如果Pin和Ptarget之间的差小，例如小于微调整阈值，则发射器控制器125可以减小母线电压步长ΔVbus的大小。
在一些实现中，可以改变逆变器频率步长Δfinv的大小。例如，如果在步骤506中Pin和Ptarget之间的差大、例如大于粗调阈值，则发射器控制器125可以增大逆变器频率步长Δfinv。相应地，如果Pin和Ptarget之间的差小，例如小于微调整阈值，则发射器控制器125可以减小逆变器频率步长Δfinv的大小。
在一些实现中，可以改变逆变器相移步长Δθinv的大小。例如，如果在步骤562中Pin和Ptarget之间的差大、例如大于粗调阈值，则发射器控制器125可以增大逆变器相移步长Δθinv。相应地，如果Pin和Ptarget之间的差小，例如小于微调整阈值，则发射器控制器125可以减小逆变器相移步长Δθinv的大小。
下表(表1)示出用于根据本文所述的过程工作的对电动车辆进行充电的无线电力发射器和接收器的相对位置之间的变化的输出电压和效率(Eff.)的实验测量值。位置X是沿着X轴的接收器谐振器线圈相对于发射器谐振器线圈的位置，其中：X轴沿着车辆的宽度(例如，驾驶员门到乘客门)延伸，并且X＝0是发射器谐振器线圈的中心。位置Y是沿着Y轴的接收器谐振器线圈相对于发射器谐振器线圈的位置，其中：Y轴沿着车辆的长度(例如，车辆的前部到车辆的后部)延伸，并且Y＝0是发射器谐振器线圈的中心。位置Z是沿着垂直Z轴的接收器谐振器线圈和发射器谐振器线圈之间的分离距离。
表1
Z(mm) X(mm) Y(mm) Vout(V) Eff(％)
160 0 0 280 94.01
160 0 0 350 94.46
160 0 0 420 94.42
160 100 75 280 94.03
160 100 75 350 94.32
160 100 75 420 93.84
160 150 75 280 93.74
160 150 75 350 94.08
160 150 75 420 93.56
190 0 0 280 94.14
190 0 0 350 94.50
190 0 0 420 94.19
190 100 75 280 93.81
190 100 75 350 93.75
190 100 75 420 93.11
190 150 75 280 93.10
190 150 75 350 93.10
190 150 75 420 91.86
220 0 0 280 93.97
220 0 0 350 94.03
220 0 0 420 93.27
220 100 75 280 92.82
220 100 75 350 92.52
图6A示出用于无线电力传输控制系统的示例性启动过程600的流程图。在一些示例中，可以将过程600作为使用一个或多个处理装置(例如，处理器或微控制器)或者计算装置所执行的计算机可执行指令来提供。在一些示例中，可以通过例如硬连线电气回路作为ASIC或FPGA控制器来执行过程600。过程600的一些部分可以由无线电力发射器102(例如，发射器控制器125)进行，并且过程600的一些部分可以由无线电力接收器104(例如，接收器控制器129)进行。
块602列出系统启动过程600的输入和初始条件，这些输入和初始条件包括：功率因数校正(PFC)级，其被设置为OFF(关闭)；逆变器脉冲宽度调制(PWM)，其被设置为OFF；逆变器频率finv，其被设置为最大频率finv,max；可变发射器电抗Xtx(例如，发射器IMN 124的X3)，其被设置为最大电抗值Xtx,max；以及可变接收器电抗Xrx(例如，接收器IMN 126的X3)，其被设置为最大电抗值Xrx,max。启动过程600从步骤604开始，PFC变为ON(开启)，并且使母线电压Vbus达到最小母线电压Vbus,min。在步骤606中，逆变器PWM变为ON。在步骤608中，将可变接收器电抗Xrx调整为最小接收器电抗Xrx,min。在步骤610中，将逆变器频率finv调整为目标逆变器频率finv,target。在步骤612中，系统例如根据过程300、400、500a、500b和500c其中之一开始稳态操作。
图6B示出用于无线电力传输控制系统的示例性停机过程601的流程图。在一些示例中，可以将过程601作为使用一个或多个处理装置(例如，处理器或微控制器)或计算装置所执行的计算机可执行指令来提供。在一些示例中，可以通过例如硬连线电气回路作为ASIC或FPGA控制器来执行过程601。过程601的一些部分可以由无线电力发射器102(例如，发射器控制器125)进行，并且过程601的一些部分可以由无线电力接收器104(例如，接收器控制器129)进行。
停机过程601从步骤612开始，其中系统例如根据过程300、400、500a、500b和500c其中之一处于稳态操作。在步骤614中，使可变接收器电抗Xrx达到最小接收器电抗Xrx,min。在步骤616中，使可变发射器电抗Xtx达到最大发射器电抗Xtx,max，并且在步骤618中，使母线电压Vbus达到最小母线电压Vbus,min。在一些实现中，步骤616和618可以由发射器直接进行。在一些实现中，可以间接地进行步骤616和618。例如，仅仅通过在步骤615中将目标功率Ptarget调整为停机值Pshutdown，步骤616和618将作为过程500a、500b和500c的稳态操作的一部分(步骤524、532、526和530)而自动进行。例如，Pshutdown可以为零或接近零。在Ptarget减小时，通过稳态发射器操作过程，使可变发射器电抗Xtx达到最大发射器电抗Xtx,max并且使母线电压Vbus达到最小母线电压Vbus,min。在步骤620中，PFC变为OFF并且使Vbus达到0V。在步骤622中，关闭逆变器PWM。在一些实现中，在确保了电力传输之后，接收器和发射器之间的无线通信可以保持开启或关闭。
虽然已经结合特定优选实施例描述了所公开的技术，但本领域普通技术人员将理解其它实施例，并且这些其它实施例意图落在本发明的范围内。例如，以上已经描述了与传输无线电力有关的设计、方法、组件配置等、以及它们的各种具体应用和示例。本领域技术人员将理解，可以组合地或互换地使用本文所述的设计、组件、组件配置，并且以上描述没有将组件的这种可互换性或组合局限于仅本文所述的内容。
为了说明性目的，前面的描述集中于高功率无线电力传输应用(例如，用于对电动车辆进行充电的电力传输)中的装置、组件和方法的使用。
然而，更一般地，应当理解，可以使用这里所公开的装置、组件和方法来接收电力的装置可以包括各种各样的电气装置，并且不限于为了说明性目的而在这里进行描述的装置。一般来说，诸如手机、键盘、鼠标、收音机、照相机、移动手持终端、头戴式耳机、手表、耳机、加密狗、多功能卡、食品和饮料辅料等的任何便携式电子装置、以及诸如打印机、时钟、灯、耳机、外部驱动器、投影仪、数字相框和附加显示器等的任何工作区电子装置可以使用这里所公开的装置、组件和方法来无线地接收电力。此外，诸如电动车辆或混合电动车辆、机动轮椅、轻便摩托车和电动工具等的任何电气装置可以使用这里所公开的装置、组件和方法来无线地接收电力。另外，这里所公开的装置、组件和方法可以用于无线电力传输以外的应用。
在本发明中，诸如电容器、电感器、电阻器等的某些电路或系统组件被称为电路“组件”或“元件”。本发明还将这些组件或元件的串联或并联组合称为元件、网络、拓扑和电路等。然而，更一般地，在这里描述单个组件或组件的特定网络的情况下，应当理解，替代实施例可以包括元件的网络和/或替代网络等。
如本文所使用的，在参考发射器或接收器操作参数之间的比较时的等式和不等式并不旨在要求值的精确相等，而是指在彼此的阈值或公差内的值的相等。例如，可以表示诸如功率、电压、电流和相位等的测量值并将这些测量值存储为浮点数。如此，精确相等可能不太可能加深测量的精度。因此，这些数字和目标值之间的相等是指阈值范围内的相等，例如在目标值的±1％、±2％、±5％或±10％的公差内的相等。同样，不等式可以要求测量值比目标值大了或小了目标值的额外的±1％、±2％、±5％或±10％。
如这里所使用的，在参考电路或系统组件时，术语“耦接”用于描述一个或多个组件之间的、信息或信号可从一个组件传递至另一组件所经由的适当的、有线的或无线的、直接的或间接的连接。
如这里所使用的，术语“直接连接”是指两个元件之间的直接连接，其中元件之间未连接有介于中间的有源元件。术语“电气连接”是指两个元件之间电气连接，其中元件被连接为使得元件具有公共电位。另外，第一组件和第二组件的端子之间的连接意味着在该第一组件和该端子之间存在不经过第二组件的路径。
本说明书所述的主题和操作的实现可以在数字电子电路中、或者在(包括本说明书所公开的结构及其结构等同物的)计算机软件、固件或硬件中、或者在它们中的一个或多个的组合中实现。本说明书所述的主题的实现可以使用编码在计算机存储介质上以由数据处理设备执行或者控制数据处理设备的操作的一个或多个计算机程序、即计算机程序指令的一个或多个模块来实现。可选地或附加地，可以将程序指令编码在人工生成的传播信号(例如为了对传输至适当的接收器设备的信息进行编码所生成的机器生成电、光或电磁信号)上，以由数据处理设备执行。计算机存储介质可以是或者可以包括于计算机可读存储装置、计算机可读存储板、随机或串行存取存储器阵列或装置、或者它们中的一个或多个的组合。此外，尽管计算机存储介质不是传播信号，但计算机存储介质可以是在人工生成的传播信号中编码的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质还可以是或者包括于一个或多个单独的物理组件或介质(例如，多个CD、盘或其它存储装置)内。
本说明书所描述的操作可被实现为由数据处理设备对一个或多个可读存储装置上所存储的或者从其它源接收到的数据进行的操作。
术语“数据处理设备”包括用于处理数据的所有类型的设备、装置和机器，包括例如可编程处理器、计算机、片上系统、或者多个可编程处理器、多个计算机、多个片上系统、或者前述的组合。该设备可以包括专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除硬件外，该设备还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。设备和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础架构，诸如web服务、分布式计算基础架构和网格计算基础架构等。
可以以包括编译语言或解释语言、声明语言或过程语言的编程语言的任何形式来编写计算机程序(还称为程序、软件、软件应用程序、脚本或代码)，并且可以以包括适合用在计算环境中的组件、子例程、对象或其它单元作为单机程序或作为模块的任何形式来运用该计算机程序。计算机程序可以但并非必须与文件系统中的文件相对应。可以将程序存储于如下文件中：保持其它程序或数据的文件的一部分(例如，在标记语言文档中存储的一个或多个脚本)、所讨论的程序专用的单个文件、或者多个协同文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)。可以使计算机程序在位于一个站点或分布在多个站点之间并且经由通信网络互连的一个计算机或多个计算机上执行。
本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器进行，以通过对输入数据进行操作并生成输出来进行动作。过程和逻辑流程也可以由例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)的专用逻辑电路实现，并且设备也可被实现为该专用逻辑电路。
适合计算机程序的执行的处理器例如包括通用微处理器和专用微处理器这两者、以及任意种类的数字计算机的任一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或者这两者接收指令和数据。计算机的元件包括用于根据指令进行动作的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。通常，计算机还将包括例如磁盘、磁光盘或光盘的用于存储数据的一个或多个大容量存储装置，或者在操作上连接以与该一个或多个大容量存储装置进行数据的接收或传送或者接收和传送这两者。然而，计算机并非必须具有这些装置。此外，计算机可以嵌入另一装置中，例如，无线电力发射器或接收器或无线被充电或被供电装置中，诸如车辆、移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏控制台、或全球定位系统(GPS)接收器等，上述仅为其中一些例子。适合存储计算机程序指令和数据的装置包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置，例如包含以下：例如EPROM、EEPROM和闪速存储器装置的半导体存储器装置；例如内部硬盘或可移除盘的磁盘；磁光盘；以及CD-ROM盘和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来补充或者并入专用逻辑电路内。
尽管本说明书包含许多具体实现细节，但这些不应当被解释为针对本发明或可能要求保护的任何实现的范围的限制，而是作为对示例实现特有的特征的说明。本说明书在分开实现的情况下所描述的特定特征还可以在单一实现中进行组合。相反，在单一实现的情况下所描述的各种特征还可以在多个实现中单独或以任意适当的子组合来实现。此外，尽管以上可能将特征描述为在特定组合中起作用并且甚至最初的权利要求也如此，但在一些情况下，可以从要求保护的组合中实施来自该组合的一个或多个特征，并且要求保护的组合可以针对子组合或者子组合的变形。
同样，尽管按特定顺序在附图中示出了这些操作，但这不应当被理解为为了实现期望结果就需按所示特定顺序或顺次进行这些操作、或者进行所有例示操作。在特定情形下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，以上所述的实现中的各种系统组件的分离不应当被理解为所有实现中均需要这些分离，并且应当理解，所述的程序组件和系统通常可以集成到单个软件产品中或者封装到多个软件产品中。

Claims (95)

1.一种无线能量传输系统，包括：
能量发射器，其包括发射器IMN，其中IMN是阻抗匹配网络，所述发射器被配置为进行包括以下步骤的操作：
进行所述发射器的功率和目标功率的特性之间的第一比较，以及
基于所述第一比较来调整所述发射器IMN的电抗以调整所述发射器的功率；以及
能量接收器，其包括接收器IMN，所述接收器被配置为进行包括以下步骤的操作：
基于来自所述发射器的功率数据来确定第二时间处的所述无线能量传输系统的效率，
进行所述第二时间处的效率和第一时间处的所述无线能量传输系统的效率之间的第二比较，其中所述第一时间在所述第二时间之前，以及
基于所述第二比较来调整所述接收器IMN的电抗。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，调整所述接收器IMN的电抗包括：利用可变电抗调整值来调整所述接收器IMN的电抗。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述第一比较和对所述发射器IMN的电抗的调整迭代地发生，直到所述功率的特性在所述目标功率的阈值内为止。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，
调整所述接收器IMN的电抗包括：响应于所述第二时间处的效率小于所述第一时间处的效率，使电抗调整值变为负值，以及
调整所述接收器IMN的电抗包括：利用负的电抗调整值来调整所述接收器IMN的电抗。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，调整所述发射器IMN的电抗包括：响应于所述功率小于所述目标功率，利用第一电抗调整值来调整所述发射器IMN的电抗，以及响应于所述功率大于所述目标功率，利用不同的第二电抗调整值来调整所述发射器IMN的电抗。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第一电抗调整值与所述第二电抗调整值大小相等但符号相反。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间，以及所述发射器的操作还包括：
在所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较，其中所述第三比较在所述第一比较之后；以及
基于所述第三比较来调整所述发射器的母线电压以调整所述发射器的功率。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述功率因数由发射器电压和发射器电流之间的相位关系表示。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述第一比较和基于所述第一比较对所述发射器IMN的电抗的调整迭代地发生，直到所述功率的功率因数在所述目标功率因数的阈值内为止。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的系统，其中，与用于进行所述第三比较并且调整所述母线电压的步骤相比，用于进行所述第一比较并且调整所述发射器IMN的电抗的步骤以更快的速率迭代。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述发射器是电动车辆充电器，以及所述接收器耦接至电动车辆的电力系统。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述发射器的操作还包括：通过使所述目标功率减小为零来使所述无线能量传输系统停机。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述发射器的操作还包括：使所述发射器中的功率逆变器停机。
14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述发射器的操作还包括：通过将所述发射器IMN的电抗调整为最大值来启动所述发射器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述发射器的操作还包括：通过将逆变器的频率调整为目标频率来启动所述发射器。
16.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述接收器的操作还包括：通过将所述接收器IMN的电抗调整为最小值来启动所述接收器。
17.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述接收器的操作还包括：通过将所述接收器IMN的电抗从最大值调整为最小值来启动所述接收器。
18.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述发射器IMN包括电气连接在逆变器和至少一个固定电抗性元件之间的可调谐电抗性元件，以及调整所述发射器IMN的电抗包括调整所述可调谐电抗性元件。
19.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述接收器IMN包括电气连接在整流器和至少一个固定电抗性元件之间的可调谐电抗性元件，以及调整所述接收器IMN的电抗包括调整所述可调谐电抗性元件。
20.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，与用于进行所述第二比较并且调整所述接收器IMN的电抗的步骤相比，用于进行所述第一比较并且调整所述发射器IMN的电抗的步骤以更快的速率迭代。
21.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，确定所述无线能量传输系统的效率包括：
接收来自所述发射器的功率数据；
确定所述接收器的输出功率；以及
基于来自所述发射器的功率数据和所述接收器的输出功率来计算所述无线能量传输系统的效率。
22.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述发射器的操作还包括：
进行多个检查，所述多个检查包括功率的大小的检查、功率的功率因数的检查和所述发射器中的逆变器的频率的检查；以及
响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的频率以调整所述发射器的功率。
23.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述发射器的操作还包括：
进行多个检查，所述多个检查包括功率的大小的检查和所述发射器的逆变器的相移的检查；以及
响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的相移以调整所述发射器的功率。
24.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中，所述发射器的操作还包括：在调整所述母线电压之前，验证出所述母线电压大于最小母线电压。
25.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间，以及所述发射器的操作还包括：
进行所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较；以及
基于所述第三比较来调整所述发射器IMN的电抗以降低所述发射器的功率。
26.根据权利要求1至24中任一项所述的系统，其中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间，以及所述发射器的操作还包括：
进行所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较；以及
基于所述第三比较来调整所述发射器的逆变器的频率以降低所述发射器的功率。
27.根据权利要求1至24中任一项所述的系统，其中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间，以及所述发射器的操作还包括：
进行所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较；以及
基于所述第三比较来调整所述发射器的逆变器的相移以降低所述发射器的功率。
28.一种无线能量发射器，包括发射器IMN，其中IMN是阻抗匹配网络，所述发射器被配置为进行包括以下步骤的操作：
进行所述发射器的功率和目标功率的特性之间的第一比较；
基于所述第一比较来调整所述发射器IMN的电抗以调整所述发射器的功率；以及
将表示所述发射器的功率的功率数据发送至无线能量接收器。
29.根据权利要求28所述的发射器，其中，所述第一比较和对所述发射器IMN的电抗的调整迭代地发生，直到所述功率的特性在所述目标功率的阈值内为止。
30.根据权利要求28或29所述的发射器，其中，调整所述发射器IMN的电抗包括：响应于所述功率小于所述目标功率，利用第一电抗调整值来调整所述发射器IMN的电抗，以及响应于所述功率大于所述目标功率，利用不同的第二电抗调整值来调整所述发射器IMN的电抗。
31.根据权利要求30所述的发射器，其中，所述第一电抗调整值与所述第二电抗调整值大小相等但符号相反。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的发射器，其中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间，以及所述发射器的操作还包括：
在所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较，其中所述第三比较在所述第一比较之后；以及
基于所述第三比较来调整所述发射器的母线电压以调整所述发射器的功率。
33.根据权利要求32所述的发射器，其中，所述功率因数由发射器电压和发射器电流之间的相位关系表示。
34.根据权利要求32或33所述的发射器，其中，所述第一比较和基于所述第一比较对所述发射器IMN的电抗的调整迭代地发生，直到所述功率的功率因数在所述目标功率因数的阈值内为止。
35.根据权利要求32至34中任一项所述的发射器，其中，与用于进行所述第三比较并且调整所述母线电压的步骤相比，用于进行所述第一比较并且调整所述发射器IMN的电抗的步骤以更快的速率迭代。
36.根据权利要求28至35中任一项所述的发射器，其中，所述发射器是电动车辆充电器。
37.根据权利要求28至36中任一项所述的发射器，其中，所述发射器的操作还包括：通过使所述目标功率减小为零来使无线能量传输系统停机。
38.根据权利要求28至37中任一项所述的发射器，其中，所述发射器的操作还包括：使所述发射器中的功率逆变器停机。
39.根据权利要求28至38中任一项所述的发射器，其中，所述发射器的操作还包括：通过将所述发射器IMN的电抗调整为最大值来启动所述发射器。
40.根据权利要求28至39中任一项所述的发射器，其中，所述发射器的操作还包括：通过将逆变器的频率调整为目标频率来启动所述发射器。
41.根据权利要求28至40中任一项所述的发射器，其中，所述发射器IMN包括电气连接在逆变器和至少一个固定电抗性元件之间的可调谐电抗性元件，以及调整所述发射器IMN的电抗包括调整所述可调谐电抗性元件。
42.根据权利要求28至41中任一项所述的发射器，其中，所述发射器还包括电感线圈，所述电感线圈耦接至所述发射器IMN的至少一部分以形成发射器谐振器。
43.根据权利要求28至42中任一项所述的发射器，其中，所述发射器的操作还包括：
进行多个检查，所述多个检查包括功率的大小的检查、功率的功率因数的检查和所述发射器中的逆变器的频率的检查；以及
响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的频率以调整所述发射器的功率。
44.根据权利要求28至43中任一项所述的发射器，其中，所述发射器的操作还包括：
进行多个检查，所述多个检查包括功率的大小的检查和所述发射器的逆变器的相移的检查；以及
响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的相移以调整所述发射器的功率。
45.根据权利要求32至35中任一项所述的发射器，其中，所述发射器的操作还包括：在调整所述母线电压之前，验证出所述母线电压大于最小母线电压。
46.根据权利要求28至45中任一项所述的发射器，其中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间，以及所述发射器的操作还包括：
所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较；以及
基于所述第三比较来调整所述发射器IMN的电抗以降低所述发射器的功率。
47.根据权利要求28至45中任一项所述的发射器，其中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间，以及所述发射器的操作还包括：
所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较；以及
基于所述第三比较来调整所述发射器的逆变器的频率以降低所述发射器的功率。
48.根据权利要求28至45中任一项所述的发射器，其中，所述第一比较是在所述发射器的功率的功率因数和目标功率因数之间，以及所述发射器的操作还包括：
所述功率的大小和目标功率大小之间的第三比较；以及
基于所述第三比较来调整所述发射器的逆变器的相移以降低所述发射器的功率。
49.一种无线能量接收器，包括接收器IMN，其中IMN是阻抗匹配网络，所述接收器被配置为进行包括以下步骤的操作：
基于来自无线能量发射器的功率数据来确定第二时间处的无线能量传输系统的效率；
进行所述第二时间处的效率和第一时间处的所述无线能量传输系统的效率之间的第二比较，其中所述第一时间在所述第二时间之前；以及
基于所述第二比较来调整所述接收器IMN的电抗。
50.根据权利要求49所述的接收器，其中，调整所述接收器IMN的电抗包括：利用可变电抗调整值来调整所述接收器IMN的电抗。
51.根据权利要求49或50所述的接收器，其中，
调整所述接收器IMN的电抗包括：响应于所述第二时间处的效率小于所述第一时间处的效率，使电抗调整值变为负值，以及
调整所述接收器IMN的电抗包括：利用负的电抗调整值来调整所述接收器IMN的电抗。
52.根据权利要求49或551所述的接收器，其中，所述接收器耦接至电动车辆的电力系统。
53.根据权利要求49或53所述的接收器，其中，所述接收器的操作还包括：通过将所述接收器IMN的电抗调整为最小值来启动所述接收器。
54.根据权利要求49或53所述的接收器，其中，所述接收器的操作还包括：通过将所述接收器IMN的电抗从最大值调整为最小值来启动所述接收器。
55.根据权利要求49或54所述的接收器，其中，所述接收器IMN包括电气连接在整流器和至少一个固定电抗性元件之间的可调谐电抗性元件，以及调整所述接收器IMN的电抗包括调整所述可调谐电抗性元件。
56.根据权利要求49或55所述的接收器，其中，确定所述无线能量传输系统的效率包括：
接收来自所述发射器的功率数据；
确定所述接收器的输出功率；以及
基于来自所述发射器的功率数据和所述接收器的输出功率来计算所述无线能量传输系统的效率。
57.根据权利要求49或56所述的接收器，其中，所述接收器还包括电感线圈，所述电感线圈耦接至所述接收器IMN的至少一部分以形成接收器谐振器。
58.一种操作无线能量传输系统的方法，包括：
利用无线能量发射器，对所述无线能量发射器的发射器IMN进行调谐以实现目标发射器功率特性，其中IMN是阻抗匹配网络；
利用所述无线能量发射器，将表示所述发射器的功率的功率数据发送至无线能量接收器；以及
利用所述无线能量接收器并且基于所述功率数据，对接收器IMN进行调谐以提高所述无线能量传输系统的效率。
59.根据权利要求58所述的方法，其中，所述目标发射器功率特性是目标功率因数，并且所述目标发射器功率特性是目标功率因数。
60.根据权利要求59所述的方法，其中，功率因数由发射器电压和发射器电流之间的相位差表示，以及所述目标功率因数是目标相位差。
61.根据权利要求58至60中任一项所述的方法，还包括：调整逆变器母线电压以实现目标功率大小。
62.根据权利要求58至61中任一项所述的方法，还包括：调整逆变器母线电压以实现目标功率大小。
63.根据权利要求58至62中任一项所述的方法，还包括：在调整所述发射器IMN之前进行安全检查。
64.根据权利要求63所述的方法，其中，所述安全检查是过电压检查或过电流检查。
65.根据权利要求58至64中任一项所述的方法，还包括：
利用所述发射器进行多个检查，所述多个检查包括发射器功率的大小的检查、发射器功率因数的检查、以及所述发射器中的逆变器的频率的检查；以及
响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的频率以调整所述发射器的功率。
66.根据权利要求58至65中任一项所述的方法，还包括：
进行多个检查，所述多个检查包括发射器功率的大小的检查和所述发射器的逆变器的相移的检查；以及
响应于所述多个检查，选择性地调整所述逆变器的相移以调整所述发射器的功率。
67.根据权利要求58至66中任一项所述的方法，其中，所述发射器是电动车辆充电器，以及所述接收器耦接至电动车辆的电力系统。
68.根据权利要求58至67中任一项所述的方法，还包括：在启动所述发射器时，将所述发射器IMN的电抗调整为最大值。
69.根据权利要求58至68中任一项所述的方法，还包括：在启动所述接收器时，将所述接收器IMN的电抗调整为最小值。
70.一种无线电力传输系统，其不进行母线电压控制，并且其被配置为实现用于对电力传输进行调谐的控制环路，其中所述控制环路包括：
第一子环路(305)，用于控制所述无线电力传输系统的发射器的输出功率；以及
第二子环路(303)，用于对所述无线电力传输系统的接收器中的用于将谐振电路耦接至整流器的电感器(L3d)和电容器(C3d)的组合电抗进行调谐，其中所述第二子环路(303)通过监视无线电力传输的效率来对所述组合电抗进行调谐。
71.根据权利要求70所述的无线电力传输系统，其中，所述第二子环路(303)采用扰动和观察策略，以通过对所述无线电力传输系统的接收器中的用于将谐振电路耦接至整流器的电感器(L3d 150)和电容器(C3d 148)的组合电抗进行调谐来基于先前点提高效率。
72.根据权利要求70或71所述的无线电力传输系统，其中，所述第二子环路(303)依赖于在所述控制环路开始时将输出功率与目标功率进行比较的功率比较(A06)。
73.根据权利要求70至72中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述第二子环路(303)以例如40Hz的通信速率工作。
74.根据权利要求70至73中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述控制环路的特征在于：
其中：Pinv是所述无线电力传输系统的所述发射器的逆变器的功率输出，
Vbus是母线电压，
Rinv是所述逆变器得到的电阻，以及
Xinv是所述逆变器得到的电抗，
其中，所述调谐在Xinv＝所述电感器(L3d 150)和所述电容器(C3d 148)的组合电抗处发生。
75.根据权利要求70至74中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述第一子环路(305)是不与所述无线电力传输系统的另一部分进行通信的本地环路。
76.根据权利要求70至75中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述第一子环路(305)比所述第二子环路(303)快，例如，所述第一子环路(305)约为1～10kHz。
77.根据权利要求70至76中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述控制环路包括准备输入(302)，所述准备输入包括：
将发射器电抗设置为最大值；以及
将接收器电抗设置为最小值，
其中，时间零处的无线电力传输的效率＝0，并且利用恒定值或可变值来改变接收器电抗。
78.根据权利要求70至77中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述控制环路通过将输出功率与目标功率进行比较(306)而开始。
79.根据权利要求78所述的无线电力传输系统，其中，如果所述输出功率在公差内等于所述目标功率，则：
在时间n处测量(308)效率；
将时间n处的效率与先前时间n-1处的效率进行比较(310)；
在时间n处的效率大于先前时间n-1处的效率的情况下，将接收器电抗的变化与所述接收器电抗相加(312)，并且将所述输出功率与所述目标功率进行比较；以及
在时间n处的效率等于或小于先前时间n-1处的效率的情况下，使接收器电抗的变化变为负值(314)，将负的变化与所述接收器电抗相加(312)，并且将所述输出功率与所述目标功率进行比较(306)。
80.根据权利要求78所述的无线电力传输系统，其中，如果所述输出功率在公差内不等于所述目标功率，则：
判断(316)所述输出功率是否小于所述目标功率；
在所述输出功率小于所述目标功率的情况下，将发射器电抗的变化设置(318)为–δ，将所述发射器电抗的变化与所述发射器电抗相加(320)，并且将所述输出功率与所述目标功率进行比较(306)；
在所述输出功率大于所述目标功率的情况下，将所述发射器电抗的变化设置(322)为δ，将所述发射器电抗的变化与所述发射器电抗相加(320)，并且将所述输出功率与所述目标功率进行比较(306)。
81.一种无线电力传输系统，其进行母线电压控制，并且其被配置为实现用于对电力传输进行调谐的控制环路，其中，所述控制环路包括：
第一子环路(401)，用于控制如所定义的相位：
第二子环路(403)，用于控制输出功率；以及
第三子环路(405)，用于通过监视效率，来对所述无线电力传输系统的接收器中的用于将谐振电路耦接至整流器的电感器(L3d 150)和电容器(C3d 148)的组合电抗进行调谐。
82.根据权利要求81所述的无线电力传输系统，其中，所述第三子环路(405)采用扰动和观察策略，以通过对电感器(L3d)和电容器(C3d)的组合电抗进行调谐来基于先前点提高效率。
83.根据权利要求81或82所述的无线电力传输系统，其中，所述第三子环路(405)依赖于功率比较(408)，由此依赖于所述第二子环路(403)。
84.根据权利要求81至83中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述第三子环路(405)以例如作为WiFi的速度的40Hz的通信速率工作。
85.根据权利要求81至84中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述控制环路(400)的特征在于：
其中：
Pinv是从所述无线电力传输系统的发射器的逆变器输出的功率，
Vbus是母线电压，
Rinv是所述逆变器得到的电阻，以及
Xinv是所述逆变器得到的电抗，
其中，所述调谐在Vbus和X3＝Xinv这两者处发生。
86.根据权利要求81至85中任一项所述的无线电力传输系统，其中，首先调整所述第一子环路(401)，然后调整所述第二子环路(403)，之后再调整所述第三子环路(405)。
87.根据权利要求81至86中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述第一子环路(401)以约1～10kHz运行。
88.根据权利要求81至87中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述第一子环路(401)是本地环路，并且不与所述无线电力传输系统的另一部分进行通信。
89.根据权利要求81至88中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述第二子环路(403)是本地环路，并且不与所述无线电力传输系统的另一部分进行通信。
90.根据权利要求81至89中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述第二子环路(403)以约1～10kHz运行。
91.根据权利要求81至90中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述控制环路包括准备输入(402)，所述准备输入包括：
将发射器电抗设置为最大值；以及
将接收器电抗设置为最小值，
其中，时间零处的无线电力传输的效率＝0，要增大所述接收器电抗，要增大所述发射器电抗，要增大所述母线电压，并且要增大相位。
92.根据权利要求81至91中任一项所述的无线电力传输系统，其中，所述控制环路包括：
将在逆变器处测量到的相位与目标相位进行比较；
在所述逆变器处测量到的相位等于所述目标相位的情况下，将输出功率与目标功率进行比较。
93.根据权利要求81至92中任一项所述的无线电力传输系统，其中，在所述输出功率等于目标功率的情况下发生所述第三子环路(405)，所述第三子环路(405)包括：
在时间n处测量(410)效率；
将时间n处的效率与先前时间n-1处的效率进行比较(412)；
在时间n处的效率大于先前时间n-1处的效率的情况下，使接收器电抗增大(414)，而在时间n处的效率小于或等于先前时间n-1处的效率的情况下，使所述接收器电抗的变化变为负值(416)，并且将负的值与所述接收器电抗相加(414)。
94.根据权利要求81至93中任一项所述的无线电力传输系统，其中，在所述输出功率不等于目标功率的情况下发生所述第二子环路(403)，所述第二子环路(403)包括：
在所述输出功率小于所述目标功率的情况下，增大(420)所述母线电压，以及在所述输出功率大于所述目标功率的情况下，减小(422)所述母线电压。
95.根据权利要求81至94中任一项所述的无线电力传输系统，其中，在逆变器处测量到的相位不等于目标相位的情况下发生所述第一子环路(401)，所述第一子环路(401)包括：
在所述逆变器处测量到的相位大于所述目标相位的情况下，将接收器电抗与最小接收器电抗进行比较(426)，并且如果所述接收器电抗等于所述最小接收器电抗，则将所述输出功率与目标功率进行比较(408)，而如果所述接收器电抗不等于所述最小接收器电抗，则减小(438)发射器电抗；以及
在所述逆变器处测量到的相位小于所述目标相位的情况下，将所述接收器电抗与最大接收器电抗进行比较(430)，并且如果所述接收器电抗等于最大接收器电抗，则将所述输出功率与所述目标功率进行比较(408)，而如果所述接收器电抗不等于所述最大接收器电抗，则增大(432)所述发射器电抗。
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