CN110073572A - 无线电力发射器,无线电力传输系统和用于驱动无线电力传输系统的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了无线电力发射器、对应的电力传输系统和用于驱动这样的系统的方法。电力发射器允许高的传输效率并且保持允许的工作频率。因此,发射器包括两个传输线圈、切换电路以及阻抗电路。有效的传输线圈和阻抗电路建立谐振电路,其谐振频率可以经由切换电路来调节。

Description

无线电力发射器,无线电力传输系统和用于驱动无线电力传 输系统的方法
本发明涉及无线电力发射器,例如可以在无线电力传输系统中利用的发射器,以及用于驱动无线电力传输系统的两种方法。特别是,本发明涉及用于改进的去往无线电力接收器的电力传输的无线电力发射器。
无线电力发射器和无线电力传输系统可以被利用于在不需要物理连接的情况下将电气电力朝向设备传递。例如,诸如移动通信设备的手持设备或者汽车可能被经由这样的发射器和传输系统而提供有电气电力。
无线电力传输系统的固有问题是电力发射器相对于电力接收器的一般不可重现的布置。例如,如果利用电力发射器将电气电力传输到具有电力接收器的汽车,则那么在横向距离和水平距离上的以及在定向上的偏差实际上是不可避免的。然而,发射器和接收器之间在距离上的偏差引起传输系统的电感的改变,导致耗散电流和降低的效率。
从US2012/0025623A1已知感应电力接收器。从WO2009/114671A1已知感应电源系统。
然而,仍然存在针对如下的电力发射器和电力传输系统的需求:具有降低的耗散电流和增加的效率以及改进可靠性而不需要附加的空间,以及具有容易地可执行的控制系统。进一步地,存在针对支持互用性的系统的需求,所述互用性即为不同的电力发射器与不同的电力接收器在多个不同的环境中以及在发射器和接收器之间的多个不同的相对布置下的协作。
为此,提供了根据独立权利要求1所述的无线电力发射器、无线电力传输系统、以及用于驱动无线电力传输系统的方法。从属权利要求提供了优选的实施例。
无线电力发射器包括逆变器、阻抗电路、具有第一传输线圈和第二传输线圈的电感电路。进一步地,无线电力发射器包括切换电路。阻抗电路和电感电路建立谐振电路。逆变器向谐振电路提供AC电力。切换电路可以直接和/或经由第二传输线圈将第一传输线圈耦合到阻抗电路,以改变谐振电路的谐振频率并且将AC电力的频率保持在规定范围内。
无线电力发射器的逆变器充当电力源。逆变器从外部电路环境接收电气电力。从环境接收的电力可以是被提供有例如50Hz或60Hz的常规频率的电气电力。需要满足的规范可以是将逆变器的工作频率限制到可以包括81kHz和90kHz之间的频率的特定频率范围。逆变器可以包括H桥以用于将低频电气电力(例如DC电力)转换为上面提到的频率范围的电气电力。用于生成AC电力的H桥电路是其工作频率被改变以将频率保持在上面提到的频率范围内的元件。
电感电路可以包括进一步的传输线圈。电感电路的传输线圈可以是不同类型的。例如,第一传输线圈和第二传输线圈以及可能的进一步的传输线圈中的每个可以是螺旋型线圈或双D型线圈(DD线圈)。DD线圈包括被彼此挨着地布置的两个线圈分段。DD线圈的两个线圈分段可以被串联地电连接并且一起工作以对耦合磁场给出在不希望的位置处具有降低的场强的优选形状。
因此,可能的是电感电路的传输线圈是从DD线圈和螺旋线圈选择的。
发现的是,无线电力发射器和无线电力接收器之间的距离上的变化或者电力接收器相对于无线电力发射器的定向上的变化不仅导致降低的电力传递效率而且还导致谐振电路的谐振频率的改变。虽然传输效率上的降低一般是不希望的但是是可接受的(如果效率没有降低太多的话),使逆变器的工作频率偏移出上面提到的频率范围的频率变化则可能并非是可接受的。上面提到的无线电力发射器具有将工作频率保持在上面提到的频率范围内的能力,因为发射器具有至少两个传输线圈并且具有改变谐振电路的谐振频率的能力。切换电路可以将第一传输线圈耦合到阻抗电路,造成具有第一谐振频率的谐振电路。进一步地,切换电路可以将第二传输线圈串联地耦合在第一传输线圈和阻抗电路之间,以提供具有第二谐振频率的谐振电路。第二谐振频率可以与第一谐振频率不同。如果发现利用第一传输线圈工作的逆变器的工作频率不能将频率保持在允许的频率范围内,则那么除了第一传输线圈之外,还可以使用第二传输线圈以使工作频率朝向允许的频率范围偏移。简言之,第二传输线圈是附加的线圈。
因此,利用本无线电力发射器提供如下的谐振电路:其允许改变谐振频率以便符合频率需求。
切换电路可以提供其中仅第一传输线圈被电连接到阻抗电路的工作模式。进一步地,切换电路可以提供其中两个传输线圈都被电连接到阻抗电路的工作模式。无线电力发射器可以包括进一步的传输线圈,并且针对每个传输线圈,切换电路可以提供其中相应的传输线圈被排它地连接到阻抗电路以获得具有最佳谐振频率的谐振电路的工作模式。
然而,切换电路可以是以如下这样的方式提供的:它同时将两个或更多个传输线圈连接到阻抗电路。于是工作模式的数量大大增加。
阻抗电路包括阻抗元件,阻抗元件可以是从如下选择的:一个或多个电容元件和/或从一个或多个电感元件;或者包括电容电路元件和电感电路元件的网络。可以选取阻抗电路的电路元件,以使得它们的阻抗连同感应电路的有效传输线圈一起建立具有适当的谐振频率的谐振电路。
可能的是切换电路可以将第一传输线圈与第二传输线圈并联地或串联地耦合。
由于如下事实而进一步增加了当存在若干个传输线圈时的很大数目的不同工作模式:传输线圈或一组传输线圈可以被串联地电连接到另一个传输线圈或另一组传输线圈。
可能的是切换电路可以将一个传输线圈耦合到阻抗电路,而相应的另一个传输线圈与阻抗电路分离。例如,如果第一传输线圈电连接到阻抗电路,则那么第二传输线圈—以及相应的其它传输线圈(如果存在的话)—被从阻抗电路去耦。
其中只有一个从感应电路的传输线圈中选择的传输线圈是谐振电路的一部分的工作模式是优选的,因为减少了不同的有效传输线圈之间的电磁相互作用。
可能的是切换电路包括第一开关。这样的切换电路可以使第一开关电连接到第一传输线圈的第一电极、第二传输线圈的第一电极和阻抗电路的一个端口。第一开关可以选择性地将阻抗电路的第一端口连接到第一传输线圈的第一电极或第二传输线圈的第一电极。当然,如果无线电力发射器具有多于两个的传输线圈,则那么相应的切换电路可以包括多个端口,所述多个端口是如下的端口:其选择性地将阻抗电路中的相应的端口连接到相应的传输线圈的第一电极或第二电极。
切换电路可以改变第一传输线圈和第二传输线圈的连接。当切换电路将第一传输线圈与第二传输线圈分离时,仅第一传输线圈被连接到阻抗电路。当切换电路将第一传输线圈串联地连接到第二传输线圈时,第一传输线圈和第二传输线圈的串联电路被连接到阻抗电路。
进一步地,切换电路可以包括进一步的开关以在不同的传输线圈之间建立电连接,以提供其中多于两个的传输线圈被串联连接的工作模式。
可能的是阻抗电路包括第一电容元件和第二电容元件。
特别是,可能的是第一电容元件可以被电连接在阻抗电路的第一端口和逆变器之间。第二电容元件可以被电连接在阻抗电路的第二端口和逆变器之间。于是无线电力发射器可以提供如下的工作模式:其中第一传输线圈或串联电路(其包括第一传输线圈和串联地连接于第一传输线圈的第二传输线圈)被串联地电连接在两个电容元件之间。
如果无线电力发射器包括一个主传输线圈(例如第一传输线圈)和多于一个的附加传输线圈,则主传输线圈或组合(其包括主传输线圈和串联地连接于主传输线圈的一个或多个附加线圈)被串联地电连接在第一电容元件和第二电容元件之间。
因此,可能的是无线电力发射器具有切换电路以及阻抗电路中的第一电容器和第二电容器。第一传输线圈被串联地连接在第一电容元件和第二电容元件之间。切换电路可以将第二传输线圈串联地电连接在第一传输线圈和第二电容元件之间。
由于各传输线圈需要被相对于对应的无线电力接收器对准并且布置,因此用于集成传输线圈的空间是受限的,因为所有的传输线圈都应当被定位在类似的位置处以高效地作用在接收器上。因此,虽然更多数量的传输线圈允许很大数目的不同的工作模式,但是传输线圈的数量不能被任意选取。本发明人的详细分析得出如下结果:仅包括两个传输线圈的无线电力发射器已经允许在其中存在足够大的发射器至接收器距离或对准角度的偏差的状况下限制于优选的频率范围。
可能的是阻抗电路被电连接在切换电路和逆变器之间。切换电路被电连接在电感电路和阻抗电路之间。
因此,切换电路和阻抗电路被电连接在包括传输线圈的电感电路和逆变器之间。经由切换电路,阻抗电路的元件和电感电路的元件(特别是传输线圈)建立了如下的谐振电路:其谐振频率可以响应于状况而被容易地偏移。
无线电力发射器可以包括控制电路,控制电路具有IC芯片,IC芯片被电耦合到切换电路。进一步地,无线电力发射器可以包括如下的电路元件:所述电路元件用于监控中央电力传输参数,诸如施加到感应电路的电压、提供给电感电路的电流、发射的信号和反射的信号之间的相位角、以及当然还有诸如工作频率之类的频率。无线电力发射器可以在控制回路中具有监控电路和IC电路以自适应地将工作频率偏移回到允许的频率范围。
可能的是第一传输线圈和第二传输线圈被共心地卷绕。特别是,可能的是两个线圈在实质上同一平面内共心地卷绕。
如上面已经说明那样,用于布置传输线圈的空间很少,并且共心绕组允许有不明显偏离于常规电力传输线圈的直径尺寸的直径尺寸。
特别是,可能的是传输线圈的绕组是交错的。
可能的是第一传输线圈(主传输线圈)的匝数大于第二传输线圈(附加传输线圈)的匝数。
于是第一传输线圈(主传输线圈)将通常具有更大的电感。
如果传输线圈被排它地耦合到阻抗电路并且被以一定的工作模式排它地驱动,则具有不同电感的不同的传输线圈是优选的。如果是以多于一个的有效传输电路来利用工作模式,则那么相等的电感(提供简单的控制算法)或者其中下一更大的电感在数值上加倍的各电感可以是优选的。
可能的是第二传输线圈的匝数为1、2或3。
可能的是将第二传输线圈耦合到电感电路改变第一传输线圈和第二传输线圈之间的磁耦合。
可能的是第一传输线圈和/或第二传输线圈的布线是绞合线。在绞合线中各自彼此隔离的多个隔离的布线束被组合以降低由趋肤效应引起的损耗。
可能的是无线电力发射器进一步包括具有铁氧体材料的片材。该铁氧体片材可以被布置在包括电感电路的第一传输线圈和第二传输线圈的线圈层的下方。
该铁氧体片材可以被用于形成由发射器发射的磁场的形状。为了获得高的传输效率,磁场应当被朝向可以被布置在收发器下方或上方的接收器定向。如果接收器被布置在发射器上方,则那么优选的是将在发射器下方的方向上发射的磁场的量降低至最小。因此铁氧体片材可以通过防止在距接收器太远的位置处的磁场分布来有助于增加发射器的效率。
进一步地,可能的是无线电力发射器具有包括电介质材料的电介质片材。如果存在的话,电介质片材可以被布置在线圈层和铁氧体片材之间。
进一步可能的是电感电路具有包括金属的金属片材。金属片材可以被布置在铁氧体片材的下方。
金属片材可以包括铝。
进一步地,可能的是无线电力发射器具有包括电介质材料的附加的电介质片材。附加的电介质片材可以被布置在铁氧体片材和金属片材之间。
铁氧体片材可以被布置在铁氧体层中。电介质片材可以被布置在电介质层中。金属片材可以被布置在金属层中。
无线电力传输系统包括如上面描述的无线电力发射器。进一步地,传输系统包括具有接收线圈的无线电力接收器。即使电感电路的接收线圈和传输线圈没有被相对于彼此完美地布置,接收线圈也可以接收电力。
当然,电力接收器还可以包括整流器,其对由接收线圈接收的所传输的电能进行整流并且提供可以被用于对电池充电的DC电力。
可能的是发射器的电感电路的传输线圈和电力接收器的接收线圈是从DD线圈和螺旋线圈中选择的。于是,由于发射器和接收器可以利用螺旋线圈和/或DD线圈进行工作,因此改进了互用性。
这样的电力发射器、接收器和传输系统可以被用于传递对移动通信系统或汽车进行充电的电力水平的电力或者介于其间的电力水平的电力。因此电力水平可以在从1W至10kW的范围内。
由于改进的互用性,不必要发射器和接收器来自同一制造商或者来自相同的制造日期。可切换的线圈可以在发射器侧上以及在接收器侧上。所得到的增加的灵活性使得如下是可能的:较旧的接收器可以被提供有来自更现代的发射器的电力并且反之亦然。
接收器还可以包括铁氧体片材、金属片材以及第一电介质片材和/或第二电介质片材。可能的是电力发射器的铁氧体片材具有矩形形状以及600mm的长度和500mm的宽度。接收器的铁氧体片材也可以具有矩形形状以及300mm的长度和290mm的宽度。
第一传输线圈可以具有14匝。第二传输线圈可以具有1匝。第一传输线圈的电感可以在150μH和156μH之间的范围内。第一传输线圈和连接到第一传输线圈的第二传输线圈的电感可以在180μH和190μH之间的范围内。上面描述的无线电力传输系统可以在允许的频率范围内(例如在SAE频率范围内)工作,在多于150mm的传输线圈和接收线圈之间的距离处具有90%的电力效率。
一种用于驱动无线电力传输系统的方法,包括以下步骤:
-将第一传输线圈耦合到阻抗电路,
-传输第一量的电力,
-确定从电压、电流、相位角、谐振频率中选择的至少一个传输参数,
-将第一传输线圈和耦合到第一传输线圈的第二传输线圈串联地耦合到阻抗电路,
-传输第二量的电力,
-确定从电压、电流、相位角、谐振频率中选择的至少一个传输参数,
-利用具有更好的传输参数的传输线圈的组合来传输大于第一量和第二量的电力量。
相关的传输参数可以是传输的电力、传输效率和工作频率。
在随附附图中示出了基本工作原理和示意性的等效电路图以及非限制性实施例。特别是:
图1示出逆变器、阻抗电路、切换电路和电感电路的可能的布置。
图2示出无线电力传输系统的基本电路元件的等效电路框。
图3示出具有两个传输线圈和一个开关的一个实施例的等效电路图。
图4示出开关的另一种可能的开关状态。
图5示出包括发射器的线圈和片材的层的可能的布置。
图6示出在发射器侧的阻抗电路中具有两个电容器以及在接收器侧的阻抗电路中具有三个电容器的传输系统的可能的等效电路图。
图7展示无线电力传递系统中固有的失准问题。
图8示出另一失准的系统,其中发射器具有附加的电介质片材。
图9示出DD线圈的各分段的可能的布置。
图10示出针对不同的发射器—接收器布置以及针对切换电路的不同配置的磁耦合系数。
图11示出电感电路的针对不同的发射器—接收器布置以及针对不同的开关配置的最大线圈电流。
图12示出针对不同的发射器—接收器布置以及针对不同的开关配置的可能的各种工作频率。
图13示出针对由有效切换电路获得的不同的发射器—接收器布置的降低的谱。
图14示出改变针对不同的发射器—接收器布置的开关状态对最大线圈电流的影响。
图15示出改变针对不同的发射器—接收器布置的开关状态对线圈效率的影响。
图1示出无线电力发射器WPT的基本构造,无线电力发射器WPT包括逆变器INV、阻抗电路Z、切换电路SWC和电感电路INC。逆变器INV从外部电路环境接收电气电力并且提供要被传输到接收器的电气电力。逆变器INV以可以为85kHz左右的工作频率提供电气电力。电力被传输到阻抗电路Z。切换电路SWC将电感电路INC电连接到阻抗电路Z。电感电路INC包括第一传输线圈TC1和第二传输线圈TC2。电感电路可以包括图1中未示出的进一步的传输线圈。传输线圈可以被共心地卷绕。电感电路INC的传输线圈和阻抗电路Z中的电路元件建立谐振电路,从逆变器INV向该谐振电路提供AC电力。逆变器INV控制AC电力的工作频率。由于电感电路INC具有至少两个传输线圈,并且由于切换电路SWC包括将阻抗电路Z连接到电感电路INC的不同电感的切换可能性,因此可以操纵谐振电路的谐振频率。逆变器INV响应于谐振电路的谐振频率上的改变来控制工作频率,但是当改变太大时,逆变器INV不能将工作频率控制在允许的频率范围内。因此,为了减少来自发射器的环境的影响,切换电路SWC改变电感电路的电感。作为结果,工作频率将确保符合频率要求。
图2示出无线电力传输系统WPTS的基本电路元件。该系统具有无线电力收发器WPT和无线电力接收器WPR。收发器WPT的电感电路INC的传输线圈生成磁场M,该磁场M由包括接收线圈的电感电路INC接收。可以通过整流器RECT将所接收的电力转换为DC电力。可以利用该DC电力来对电池充电。
图3示出第一传输线圈TC1和第二传输线圈TC2的可能的布置。两个传输线圈可以被共心地布置在载体上。第一传输线圈TC1可以具有四匝。第二传输线圈TC2可以具有一匝。切换电路SWC可以包括具有两个开关状态的单个开关。阻抗电路Z的第一感应元件可以连接到第一传输线圈TC1的第一连接电极。阻抗电路Z的第二电容元件可以连接到第二传输线圈TC2的第一连接电极。切换电路SWC的开关可以连接到第一传输线圈TC1的第二连接电极。切换电路SWC的开关可以将第一传输线圈TC1的第二连接电极电连接到第二传输线圈TC2的第一连接电极(在图3中示出)。然而,在另一个开关状态下,切换电路SWC的开关将第一传输线圈的第二连接电极电连接到第二传输线圈TC2的第二连接电极(图3中未示出,但是在图4中示出)。在图3中示出的开关配置中,第一传输线圈的第二连接电极电连接到第二电容元件CE2,而第二传输线圈TC2的第二连接电极浮置。于是,第二传输线圈TC2处于无效状态,并且主要只有第一传输线圈TC1是有效的。
相反,在图4中,第一传输线圈TC1的第二连接电极连接到传输线圈TC2的第二连接电极,建立了第二传输线圈TC2的输入。两个传输线圈被串联地电连接,并且两个传输线圈都是有效的。
因此,经由切换电路SWC的开关,第二传输线圈TC2可以被合并在电感电路INC中或者被从电感电路INC排除。
图5示出到电感电路INC上的顶视图,电感电路INC包括线圈层CL、铁氧体片材FL和金属片材ML(图5的顶部部分),并且通过电感电路INC的横截面示出了被一个在另一个之上地布置的相同的上述各层(图5的底部部分)。线圈层CL包括可以被共心地卷绕的至少两个传输线圈。铁氧体片材FL被布置在线圈层CL和金属片材ML之间,以如下这样的方式对磁场的密度构形:只有少量的磁场被放置在其中未期望有接收器的位置处。
图6示出传输系统的可能的等效电路图,其中在逆变器INV和电感电路INC之间的阻抗电路Z包括第一电容元件CE1和第二电容元件CE2。进一步地,在接收器侧上,布置有在接收器侧的电感电路和整流器RECT之间的阻抗电路ZR。接收器侧阻抗电路ZR包括两个电容元件,建立了朝向整流器RECT的端口。进一步地,接收器侧阻抗电路ZR包括在两个信号分支之间的分流路径中的附加电容元件。整流器RECT电连接到电池并且向电池BAT提供DC电流。
图7示出无线电力传递的基本固有问题,即接收器(顶部部分)相对于发射器(底部部分)在定向上的可能的失准。这样的非完美对准将造成工作频率的强烈频移。然而,凭借切换能力以及不同的工作模式这一事实,即使从完美对准相当强烈地偏离,也可以保持在允许的频率范围内的高的电力传输效率。
图8示出另一个失准系统,其中电力发射器的天线模块具有布置在线圈层CL和铁氧体片材FL之间的进一步的电介质片材DL。可以在铁氧体片材FL和金属片材ML之间布置附加的电介质片材(图7中未示出)。
图9示出DD线圈的元件的可能的布置。DD线圈是用于传输线圈TC的可能的线圈类型。DD线圈类型的传输线圈TC具有第一线圈分段TCA和第二线圈分段TCB。两个线圈分段TCA,TCB被电连接,优选地被串联连接。相反,图3和图4中示出的两个传输线圈TC1,TC2则是螺旋类型的线圈。
图10示出对于发送方和接收线圈之间的不同距离(GC=离地间隙)而言以及对于在水平方向(x,y)上的不同偏移而言,针对如图3和图4中示出的系统的磁耦合系数。磁耦合系数的变化是相对地大的,这在实际应用中是有问题的。
图11对应地示出对于不同的垂直(GC) 距离和水平(x,y)距离而言在电感电路INC中的传输线圈系统的最大线圈电流。
图12示出针对上面提到的几何布置的对应的工作频率。尤其是五种配置导致超过90kHz的上频率范围的高工作频率。
图13示出包括被通过选取适当的切换配置而偏移到允许的频率范围内的上面提到的五个临界值的对应的工作频率。也就是,通过增加电感电路的电感,例如通过将第二传输线圈串联连接到第一传输线圈,降低了与该五个临界值对应的工作频率。
图14示出切换对于最大线圈电流的直接影响,对于上面提到的五种(以及附加的)配置而言最大线圈电流急剧减小。
对应地,图15示出当上面提到的五种几何配置获得改进的开关状态时在线圈效率上的增加。
无线电力发射器、无线传输系统和用于驱动这样的系统的方法并不限制于上面描述并且在各图中示出的设备和电路。还包括如下的发射器和系统,其包括:进一步的电路元件,例如在感应电路中的进一步的电感元件或电容元件;进一步的传输线圈;进一步的开关或者用于自适应地控制工作频率的附加组件。对应地,还包括如下的用于驱动这样的系统的方法:其包括进一步的步骤,例如用于测试进一步的传输线圈配置的步骤。
参考符号列表:
CE1:第一电容元件
CE2:第二电容元件
CL:线圈层
DL:电介质片材
FL:铁氧体片材
GC:发射器和接收器之间的离地间隙/距离
INC:电感电路
INV:逆变器
M:磁场
ML:金属片材
RECT:整流器
SWC:切换电路
TC:传输线圈
TC1:第一传输线圈
TC2:第二传输线圈
TCA:DD线圈的第一分段
TCB:DD线圈的第二分段
WPR:无线电力接收器
WPT:无线电力发射器
WPTS:无线电力传输系统
Z:阻抗电路
ZR:接收器侧上的阻抗电路。

Claims (19)

1.一种无线电力发射器(WPT),包括:
-逆变器(INV),
-阻抗电路(Z),
-具有第一传输线圈(TC1)和第二传输线圈(TC2)的电感电路(INC),以及
-切换电路(SWC),
其中:
-阻抗电路(Z)和电感电路(INC)建立谐振电路,
-逆变器(INV)将AC电力提供到谐振电路,以及
-切换电路(SWC)能够直接和/或经由第二传输线圈(TC2)将第一传输线圈(TC1)耦合到阻抗电路(Z),以改变谐振电路的谐振频率并且将AC电力的频率保持在规定范围内。
2.根据前述权利要求所述的无线电力发射器,其中电感电路(Z)的传输线圈(TC1,TC2)是从DD线圈和螺旋线圈选择的。
3.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中切换电路(SWC)能够将第一传输(TC1)线圈并联地耦合到第二传输(TC2)线圈或者将第一传输(TC1)线圈与第二传输(TC2)线圈串联地耦合。
4.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中切换电路(SWC)能够将从第一传输线圈(TC1)和第二传输线圈(TC2)中选择的一个传输线圈耦合到阻抗电路(Z),而相应的另一个传输线圈被与阻抗电路(Z)分离。
5.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中切换电路(SWC)包括第一开关。
6.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中阻抗电路(Z)包括第一电容元件(CE1)和第二电容元件(CE2)。
7.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,
-具有在切换电路(SWC)中的第一开关和在阻抗电路(Z)中的第一(CE1)电容器和第二(CE2)电容器,
其中:
-第一传输线圈(TC1)被串联连接在第一电容元件(CE1)和第二电容元件(CE2)之间,以及
-切换电路(SWC)能够将第二传输线圈(TC2)串联地电连接在第一传输线圈(TC1)和第二电容元件(CE2)之间。
8.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中:
-阻抗电路(Z)电连接在切换电路(SWC)和逆变器(INV)之间,并且
-切换电路(SWC)电连接在电感电路(INC)和阻抗电路(Z)之间。
9.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中第一(TC1) 传输线圈和第二(TC2)传输线圈被共心地卷绕在实质上相同的平面中。
10.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中第一传输线圈(TC1)的匝数大于第二传输线圈(TC2)的匝数。
11.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中第二传输(TC2)线圈的匝数是1、2或3。
12.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中将第二传输线圈(TC2)耦合到电感电路(INC)改变了第一传输线圈(TC1)和第二传输线圈(TC2)之间的磁耦合。
13.根据前述权利要求之一的所述无线电力发射器,其中第一传输线圈(TC1)和/或第二传输线圈(TC2)的布线是绞合线。
14.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器,其中包括铁氧体材料的铁氧体片材(FL)被布置在包括第一传输线圈(TC1)和第二传输线圈(TC2)的线圈层(CL)下方。
15.根据前述权利要求所述的无线电力发射器,其中包括电介质材料的电介质片材(DL)被布置在线圈层(CL)和铁氧体片材(FL)之间。
16.根据前述权利要求所述的无线电力发射器,其中包括金属的金属片材(ML)被布置在铁氧体片材(FL)下方。
17.根据前述权利要求所述的无线电力发射器,其中包括电介质材料的附加电介质片材(DL)被布置在铁氧体片材(FL)和金属片材(ML)之间。
18.一种无线电力传输系统(WPTS),包括根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器(WPT)和电力接收器(WPR),电力接收器(WPR)具有如下的接收线圈:即使在接收线圈和电感电路(INC)未被相对于彼此完美地布置该接收线圈也能够接收电力。
19.一种用于驱动无线电力传输系统(WPTS)的方法,包括以下步骤:
-将第一传输线圈(TC1)耦合到阻抗电路(Z),
-传输第一量的电力,
-确定从电压、电流、相位角、谐振频率中选择的至少一个传输参数,
-将第一传输线圈(TC1)和耦合到第一传输线圈(TC1)的第二传输线圈(TC2)串联地耦合到阻抗电路(Z),
-传输第二量的电力,
-确定从电压、电流、相位角、谐振频率中选择的至少一个传输参数,
-在规定范围内的频率下利用传输线圈(TC1,TC2)的组合来传输大于第一量和第二量的电力量。
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