CN113167820B

CN113167820B - 用于确定无线电力系统中的线圈电流的系统和方法

Info

Publication number: CN113167820B
Application number: CN201980079650.0A
Authority: CN
Inventors: C·罗克福德; M·达尼洛维奇
Original assignee: WiTricity Corp
Current assignee: WiTricity Corp
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: EP3874281A1; EP3874281B1; WO2020092934A1; US20200143982A1; CN113167820A; US11017942B2

Abstract

本文公开了用于在具有谐振器线圈的无线电力系统的操作期间确定谐振器线圈的电流的系统和方法，其中谐振器线圈耦接到固定电容网络和电抗电路。该系统和方法可以包含确定第一信号，确定第一信号可以包含接收电抗电路的电感器中的电流；将电流转换成电压信号；以及对电压信号进行缩放。该系统和方法可以包含确定第二信号，确定第二信号可以包含在电抗电路的输出端接收输出电压；对输出电压进行分压；以及对经分压的缩放电压进行积分以产生反相的微分电压信号。该方法可以包含对第一信号和第二信号求和以产生经求和的信号；以及基于经求和的信号确定谐振器线圈中的电流。

Description

用于确定无线电力系统中的线圈电流的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§l 19(e)要求题为“用于确定无线电力系统中的线圈电流的系统和方法”的、于2018年11月1日提交的美国临时专利申请第62/754,351号的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

以下公开内容针对用于确定无线电力系统中的线圈电流的方法和系统，并且更具体地，用于确定无需直接测量并且具有高精度的无线电力系统中的线圈电流的方法和系统。

背景技术

电流测量通常可以使用安培计或电流感测电阻器进行。然而，在复杂的电子系统中，不在系统中引入损耗或中断，可能难以精确和/或可靠地测量电流。

发明内容

在无线电力系统(在该无线电力系统中，部件可能对损耗敏感，从而导致电力传输效率低下)中，电流的确定可以是特别重要。在某些情况下，无线电力系统操作的效率和/或安全操作可以取决于系统中的电流的准确确定。例如，电流的确定可以被提供给系统的其他部件和/或用于调节系统的各部分。

本文公开了用于确定无线电力发射器和/或无线电力接收器的谐振器线圈中的电流的示例性系统和方法。如本文所用，对电流的引用可以包含电流的一个或多个特性，例如，直流电流(DC)的电平；交流电流(AC)的幅值、频率、相位、波形、调制等。在一些实施例中，对电流的幅值的引用可以包含峰值幅值、峰间幅值、均方根幅值(RMS)等。在一些情况下，确定电流可以包含测量、计算、感测和/或导出电流。例如，确定电流I₁可以包含确定电流I₁的一个或多个特性；使用电流I₁作为输入可以包含使用电流I₁的一个或多个特性作为输入，等等。

在一些实施例中，确定电流(例如，电流I₁)可以包含确定相关电压(例如，电压V_I1)。例如，通过确定相关电压，可以使用作为时间的函数的欧姆定律：电流I(t)＝电力P(t)/电压(V(t))使用与无线电力系统相关联的电量(例如，由无线电力发射器传输的电量、由无线电力接收器接收的电量、负载处的电量等)来确定电流。在另一示例中，可以使用作为时间的函数的欧姆定律：I(t)＝V(t)/R使用系统中的电阻器的值来确定电流。在另一示例中，处理器(例如，微处理器、控制器等)可以接收相关电压值并输出电流的值。在另一示例中，电压-电流转换器可以用于根据相关电压确定电流。在另一示例中，根据相关电压确定电流将取决于电流是否与电压同相(或异相)。通过确定、接收或测量电流与电压异相的角度，可以使用上述关系和以下等式来确定电流：

θ＝atan2(X,R)

其中V_amp是电压波形的幅值，I_amp是电流波形的幅值，并且θ是相角(rad)(注意“atan2”是有两个自变量的反正切函数)。注意，V(t)是包含电阻R和电抗X的阻抗上的所测量的电压。使用相关电压来确定电流的其他示例包含本领域技术人员已知的常规方法。

在一个方面，本公开的特征在于用于在具有谐振器线圈的无线电力系统的操作期间确定谐振器线圈的电流的方法，其中谐振器线圈耦接到固定电容网络和电抗电路。该方法可以包含确定第一信号。确定第一信号可以包含接收电抗电路的电感器中的电流；将电流转换成电压信号；以及通过与耦接在电抗电路和固定电容网络之间的线缆的特性相关联的缩放项来缩放电压信号。该方法可以包含确定第二信号。确定第二信号可以包含在电抗电路的输出端处接收输出电压；由分压器对输出电压进行分压；以及由积分电路对经分压的缩放电压进行积分以产生反相的微分电压信号。该方法可以包含对第一信号和第二信号求和以产生经求和的信号；以及基于经求和的信号确定谐振器线圈中的电流。

该方法的各种实施例可以包含以下特征中的一个或多个。

可以由电流感测变压器将电流转换成电压信号。与线缆电感相关联的缩放项可以是：1-L_CC₂ω²，其中L_C是线缆电感，以及C₂是固定电容网络的第一组电容器的电容值，其中第一组电容器并联耦接到谐振器线圈。该方法可以包含在确定谐振器线圈中的电流之前对经求和的信号进行滤波。滤波可以通过带通滤波器进行。对求和的信号的滤波可以产生经求和的信号的基频分量。确定第一信号还可以包含通过固定电容网络的第一组电容器的电容值缩放经缩放的电压信号，其中第一组电容器并联耦接到谐振器线圈。通过与线缆的电感相关联的缩放项缩放电压信号还可以包含基于耦接在电抗电路和固定电容网络之间的线缆的电感来调节电压信号的增益。增益的调节可以通过调节电路来进行。调节电路可以包含电位计。

线缆的特性可以是线缆的电感。线缆电感可以是以下中的至少一个的函数：线缆长度、线规、绝缘间距和/或绝缘磁导率。第二信号还可以包含通过固定电容网络的第一组电容器的电容值缩放积分电压信号，其中第一组电容器并联耦接到谐振器线圈。该方法可以包含基于所确定的电流来调节无线电力发射器中的一个或多个可调节部件。可调节部件可以包含电抗电路中的一个或多个晶体管。方法可以包含对电流应用预定的多项式曲线拟合，其中预定的多项式曲线基于在直接测量的线圈电流上收集的数据。

在另一方面，本公开的特征在于用于在具有谐振器线圈的无线电力系统的操作期间确定谐振器线圈的电流的系统，其中谐振器线圈耦接到固定电容网络和电抗电路。系统可以包含第一子电路，该第一子电路包含：电流感测变压器，该电流感测变压器被配置为接收电抗电路中的电流并输出与该电流成比例的电压信号；以及电位计分压器和增益级，其耦接到电流感测变压器并被配置为缩放带有第一增益的输出电压信号以产生第一电压信号，其中第一增益基于耦接在电抗电路和固定电容网络之间的线缆的特性。系统可以包含第二子电路，该第二子电路包含分压器，该分压器被配置为(i)对电抗电路的输出端处的电压进行分压，以及(ii)通过操作频率的平方缩放所述电抗电路的输出电压；积分器，该积分器耦接到分压器并被配置为对经分压的电压信号进行积分以产生反相微分信号；以及求和运算放大器，该求和运算放大器耦接到第一和第二子电路并被配置为产生经求和的电压信号。

该系统的各种实施例可以包含以下特征中的一个或多个。

系统可以包含缩放电路，该缩放电路耦接到增益级的输出端并被配置为用第一缩放项来缩放输出电压信号。系统可以包含缩放电路，该缩放电路耦接到积分器并且被配置为用第二缩放项来缩放反相的微分信号。系统可以包含带通滤波器，该带通滤波器耦接到求和运算放大器并被配置为产生具有经求和的电压信号的基频分量的电压信号。系统可以包含被配置为将经求和的电压信号转换成电流信号的电路。

附图说明

图1A是示例性无线电力系统的框图。图1B是无线电力发射器的示例性部分的示意图。图1C是示出相对于接收器线圈定位的无线电力发射器线圈的示例性实施例的图。

图2A是用于确定线圈电流I₁的控制系统和/或方法的框图。图2B是用于确定线圈电流I₁的图2A的控制系统的示意图。

图3A是用于确定线圈电流I₁的第一示例性系统和/或方法的框图。图3B是用于确定线圈电流I₁的图3A的第一示例性系统的示意图。图3C是作为线缆电感(以亨利H为单位)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图。图3D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图。

图4是用于确定线圈电流I₁的第二示例性系统和/或方法的框图。

图5是用于确定线圈电流I₁的第三示例性系统和/或方法的框图。

图6A是用于确定线圈电流I₁的第四示例性系统和/或方法的框图。图6B是用于确定线圈电流I₁的图6A的第四示例性系统的示意图。图6C是作为线缆电感(H)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图。图6D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图。

图7A是用于确定线圈电流I₁的第五示例性系统和/或方法的框图。图7B是用于确定线圈电流I₁的图7A的第五示例性系统的示意图。图7C是作为线缆电感(H)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图。图7D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图。

图8A是用于确定线圈电流I₁的第六示例性系统和/或方法的框图。图8B是用于确定线圈电流I₁的图8A的第六示例性系统的示意图。图8C是作为线缆电感(H)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图。图8D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图。

图9A是用于确定线圈电流I₁的第七示例性系统和/或方法的框图。图9B-9C是用于确定线圈电流I₁的图9A的第七示例性系统的示意图。图9D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图。图9E是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图。图9F是作为线缆电感(H)和操作点的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图。图9G是作为线缆电感(H)和操作点的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图。图9H是作为线缆电感(H)和操作点后校正的函数的电流感测峰值误差(以安培A为单位)的曲线图。

图10A是用于确定线圈电流I₁的第八示例性系统和/或方法的框图。图10B-10C是用于确定线圈电流I₁的第八示例性系统的示意图。图10D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图。图10E是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图。图10F是作为线缆电感(H)和操作点的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图。图10G是作为线缆电感(H)和操作点的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图。图10H是作为线缆电感(H)和操作点后校正的函数的电流感测峰值误差(以安培A为单位)的曲线图。图10I是用于确定谐振器线圈中的电流I₁的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本文公开了用于在无线电力系统的操作期间无需由电流传感器进行直接测量，精确确定无线电力发射器或无线电力接收器的谐振器线圈电流的系统和方法的示例性实施例。如本文进一步讨论的那样，精确确定无线电力系统的发射器或接收器线圈电流以实现线圈或无线电力系统的低损耗、高效和热稳定操作是重要的。此外，如果线圈电流未知(并且因此不受控制)，无线电力系统中可能会出现高电流。高电流水平可以导致线圈之间的磁场过大，或者导致高电磁干扰(EMI)或电磁兼容性(EMC)辐射。高磁场也可能对无意地位于无线电力发射器线圈和/或接收器线圈之间、之上或附近的劣种金属物体造成危害。示例线圈电流限制可以是78A，以保持磁场异物暴露在3.9mT下。如本文所用，准确度是指在20％至100％额定电流的电流水平下，以小于5％的相对误差测量线圈电流。注意，以下描述提供了用于确定无线电力发射器中的线圈电流的系统和方法的实施例。然而，本文描述的示例性系统和方法可以用于确定无线电力接收器中的线圈电流。

无线电力系统

图1A是示例性无线电力系统100的框图。系统100包含无线电力发射器102和无线电力接收器104。在发射器104中，电源106(例如，AC电源、电池等)向逆变器108供电。附加的部件可以包含逆变器级108之前的电力因数校正(PFC)。逆变器108通过阻抗匹配网络110(具有固定和/或可调网络部件)驱动发射器谐振器线圈和电容部件112(“谐振器”)。谐振器112产生振荡磁场，该振荡磁场在接收器谐振器114中感应出电压。所接收的能量通过阻抗匹配网络116(具有固定和/或可调网络部件)被提供给整流器118。最终，经整流的电力被提供给负载120(例如，电动或混合动力车辆的一个或多个电池)。在一些实施例中，电池电压电平可以影响无线电力系统100的各种参数。因此，可以接收、确定或测量电池电压电平，以将其作为输入提供给无线电力系统。例如，电动车辆的典型电池电压范围包含0-280V、0-350V、0-420V等。

在一些实施例中，发射器102的一个或多个部件可以耦接到控制器122，该控制器可以包含通信模块(例如，Wi-Fi、无线电、蓝牙、带内信号传送机制等)。在一些实施例中，发射器102的一个或多个部件可以耦接到一个或多个传感器124(例如，电流传感器、电压传感器、电力传感器、温度传感器、故障传感器等)。

在一些实施例中，接收器104的一个或多个部件可以耦接到控制器126，该控制器可以包含通信模块(例如，Wi-Fi、无线电、蓝牙、带内信号传送机制等)。在一些实施例中，发射器104的一个或多个部件可以耦接到一个或多个传感器128(例如，电流传感器、电压传感器、电力传感器、温度传感器、故障传感器等)。

无线电力系统的示例可以在2010年6月10日公开的、题为“无线能量传送系统”的美国专利申请公开第2010/0141042号和2012年5月10日公开的、题为“用于车辆的无线能量传输”的美国专利申请公开第2012/0112535号中找到，这两个专利申请整体通过引用结合于此。本文公开的示例性系统和方法可以针对车辆应用进行描述，但是也可以应用于由电力驱动的任何系统或装置，例如机器人、工业机器、电器、消费电子产品、移动设备等。

图1B是无线电力发射器102的示例性部分122的示意图。所示的电路122包含与电容部件C₁串联耦接的发射器谐振器线圈L₁，该电容部件和发射器谐振器线圈与电容部件C₂并联耦接。包含可调电容部件C_TMN的可调匹配网络(TMN)串联耦接到谐振电路124。部件C_TMN串联耦接到电感器L₃和耦接到逆变器108。TMN可以用于调节无线电力发射器102和/或接收器104的阻抗(例如，包含电抗)。在一些实施例中，(多个)可调匹配网络可以被称为“(多个)可调电抗电路”。在一些应用(诸如无线电力传输)中，由无线电力发射器和接收器看到的阻抗可以动态变化。在这种应用中，可能需要接收器谐振器线圈和负载之间以及发射器谐振器线圈和电源之间阻抗的匹配以防止不必要的能量损失和过热。由谐振器线圈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来匹配变化的阻抗，以提高系统的性能。就无线电力系统中的电源来说，由于接收电力的负载(例如，电池或电池充电电路系统)的变化以及发射器和接收器之间的耦接的变化(例如，由发射器和接收器谐振器线圈的相对位置的变化引起)，由电源看到的阻抗可能是高度可变的。类似地，由于接收电力的负载的变化，由接收器谐振器经历的阻抗也可能动态变化。此外，对于不同的耦接条件和/或电源条件，接收器谐振器的期望阻抗匹配可能不同。因此，例如，可能需要通过高谐振无线电力传送来传输和/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保持高效的电力传输。可调匹配网络和可调电容部件C_TMN的示例可以在2017年8月3日公开的、题为“控制无线电力传输系统”的美国专利申请公开第2017/0217325号和2017年8月10日公开的、题为“PWM电容器控制”的美国专利申请公开第2017/0229917号中找到，这两个专利申请整体通过引用结合于此。

图1C是示出相对于接收器线圈132定位的无线电力发射器线圈130的示例性实施例的图。具体地，该图示出接收器线圈132可以通过x偏移134x、y偏移134y和/或z偏移134z从发射器线圈130偏移。例如，配备有无线电力接收器线圈132的车辆可以在任何轴上以零或一些偏移停在无线电力发射器线圈130上。因此，典型地，当车辆被停放为使得接收器线圈132的中心不与发射器线圈130的中心对齐时，非零x偏移134x和/或非零y偏移134y可以出现。对于车辆，示例z偏移134z可以包含140mm(例如，对于跑车、低座驾车辆等)、175mm(例如，轿车、掀背式车辆等)或210mm(例如，运动型多用途车(SUV)、卡车等)。

确定无线电力系统中的电流

无线电力系统100的各种实施例可能要求部分124和126由线缆128分离。例如，在汽车应用中，谐振电路124可以直接被定位在车辆下方，以通过振荡电磁场向耦接到车辆的底部的接收器传输电力。发射器102的其他部分(包含部分126、逆变器108和/或逆变器108和电源106之间的其他部件(例如，PFC级))可以分离地封装和/或被定位成与谐振电路124隔开。在这种情况下，可能需要线缆128将电力从发射器102的部分126运送到部分124。示例性线缆128可以是电力传输线缆，该电力传输线缆具有长度A并且其特性在于固有电感L_C、固有电容C_C和/或固有电阻R_C。线缆128上的电压差是V_C。示例性线缆128的电感L_C可以是以下中的一个或多个的函数：线缆长度、线规、绝缘间距和/或绝缘磁导率。

在一些实施例中，无线电力发射器102的(多个)部件可以被配置为感测或确定线缆128的一个或多个特性(例如，电感L_C、电容C_C和/或电阻R_C)。(多个)部件可能能够向本文描述的用于确定线圈电流I₁的系统和方法中的一个或多个提供反馈(例如，线缆128的(多个)特性、基于线缆的(多个)特性的(多个)参数等)。例如，用于确定电流I₁的示例性系统可以包含被配置为控制调节电路的微控制器，例如数字电位计(例如，低寄生64位数字电位计)或可编程增益运算放大器。反馈可以用于自动调节被配置为确定线圈电流I₁的系统的一个或多个增益级或缩放级(例如，参见图9中的906和908或图10中的1004和1006)。在一些实施例中，数字电位计或可编程增益运算放大器可以在传输电力之前进行调节，以考虑线缆特性(例如，电感L_C、电容C_C和/或电阻R_C)。

在一些实施例中，发射器102的一个或多个可调节部件可以具有线圈电流I₁(或其特性)作为输入和/或可以根据线圈电流I₁进行调节。在一些实施例中，一个或多个可调节部件可以调节与无线电力发射器102的电力传输路径相关的参数。例如，(多个)可调节部件可以包含被配置为调节TMN的电抗的TMN场效应晶体管(FET)、被配置为调节输入到IMN的电压的逆变器FET和/或被配置为调节输入到逆变器108的总线电压的PFC FET。(多个)这种部件可能需要谐振器线圈L₁中的电流I₁的输入，以实现最大和/或高效的电力传输，同时保持无线电力发射器102的安全操作。在一些实施例中，如果谐振器线圈电流I₁超过由热或磁场限制规定的阈值，则谐振器线圈电流I₁的确定可用于限制电力传输路径中的可调节部件(例如，TMN电抗、逆变器FET相移和/或PFC FET占空比)。可调匹配网络和可调电容部件C_TMN的示例可以在2017年8月3日公开的、题为“控制无线电力传输系统”的美国专利申请公开第2017/0217325号和2017年8月10日公开的、题为“PWM电容器控制”的美国专利申请公开第2017/0229917号中找到，这两个专利申请整体通过引用结合于此。

例如，如果发射器谐振器和接收器谐振器相对于彼此处于较差的耦接位置，使得无线电力传输达到全电力的尝试可能导致谐振器线圈电流I₁超过极限，使得超过特定的安全和/或结构限制(例如，使得无线电力系统的(多个)部件或封装的热极限和/或异物场暴露超过它们的最大值)，则具有线圈电流I₁作为输入的电力传输路径中的一个或多个可调节部件可以进行调节，以防止超过谐振器线圈电流限制。这通常可以导致所传输的电力的降低，但是保持对无线电力系统的一个或多个部分(例如，谐振器封装、谐振器线圈等)中的潜在异物的场暴露和/或过热风险的安全限制。而且，线圈电流I₁确定越精确，在电力传输减少方面所需的余量就越少，以保持磁场低于异物可以暴露的最大磁场和系统可以安全承受的最高温度。

实际上，线缆128的长度A可以随安装的不同而不同。例如，与安装在可能需要具有更大长度的线缆128的大型公共车库中相比，对于安装在小型家庭车库中的无线电力系统，谐振电路124和发射器102的剩余部分之间的长度A可能需要相对较短。例如，线缆128的长度可以在1.5米至7.5米的范围内。为了适应线缆长度的变化，可以使用一个或多个部件。如下文进一步讨论的那样，通过包含可调节部件，无线电力系统的安装过程可以通过使技术人员能够容易且快速地调节系统的(多个)可调节部件(例如，数字电位计或可编程增益运算放大器)用于现场确定谐振器线圈电流来改进。

至少由于上述原因，以高精度确定谐振器线圈L₁中的电流I₁是有益的。本文提供了用于确定无线电力系统100(例如，包含发射器102和/或接收器104)中的电流I₁的示例性系统和方法。而且，提供了用于调节系统中的被配置为确定线圈电流I₁以考虑线缆长度A的一个或多个部件的示例性系统和方法。应当理解的是，虽然本文描述的中示例性实施例中一些与发射器102相关联，但是示例性实施例可以应用于和/或适用于无线电力接收器104中电流的确定。

注意，图1B是简化示意图，其中电路122的每个代表性部件可以各自包含一个或多个部件。因此，例如，部件L₁、L_C和/或L₃可以包含一个或多个电感器或具有感抗的一个或多个部件，而部件C₁、C₂和/或C_TMN可以包含一个或多个电容器或具有容抗的一个或多个部件。应当理解的是，电路122旨在示出本文讨论的概念，并且不旨在是限制性的。进一步地，可以有图1B中未示出的附加部件(例如，电感器、电容器、晶体管、二极管等)。

在本文讨论的各种实施例中，为了确定谐振器线圈电流I₁，可以参考以下电路参数中的任何一个或多个：

(i)TMN的输出电压V_TMNO；

(ii)部件C_TMN、电感器L₃或线缆128中的任何一个或多个中的电流I₃；

(iii)线缆128中的电压V_C；

(iv)部分124中的电压V₂；和/或

(v)部分124中的电流I₂。

在以下实施例中的至少一些中，每个示例性系统和/或方法的性能可以与“控制系统和/或方法”相比较。控制系统和/或方法用于使用电流I₃和TMN输出电压V_TMNO来确定线圈电流I₁。在这个控制系统中，当确定线圈电流I₁时，不考虑线缆128的一个或多个特性(例如，线缆电感L_C)。因此，线缆128上的电压差V_C没有被考虑到线圈电流I₁的确定中。进一步地，控制系统和/或方法包含输出电压信号V_TMNO的微分(dV_TMNO)，由于线缆128上的电压差V_C的较大的不连续阶跃的微分，这可以导致线圈电流测量的较大的错误尖峰。为了解决这个问题，本文描述的示例性实施例中的一个或多个包含(i)对目标信号进行滤波(例如，通过带通滤波器)；(ii)“消隐”或掩蔽尖峰被预设在其中的目标信号；和/或(iii)用反相积分器和固定增益代替微分器，以防止较大的错误尖峰。这些信号的带通滤波提取其基频分量，用于确定线圈电流I₁，并使系统能够用逆变器积分器代替微分器。

注意，因为由于匹配网络110的选择性滤波，线圈电流I₁主要是正弦的，所以下面的推导中的至少一些解答了电流的基频分量而没有产生太多误差(在相关术语中由“M”表示-例如，“I_1M”、“I_3M”、“V_2M”等)。在一些实施例中，基频分量的解可以用作用于输入的可接受近似值。例如，电流I₁的基本分量I_1M可以用来代替电流I₁。

控制方法和系统

用于确定线圈电流I₁的系统和/或方法的控制实施例可以使用以下推导：

I₁＝I₃-I₂ (0.1)

图2A是用于确定线圈电流I₁的控制系统和/或方法的框图。示例性系统和/或方法200利用电子信号和/或部件(例如，在硬件和/或软件中)实施以上导出的步骤0.3。具体而言，在上支路中，电流感测变压器202接收电流I₃并产生与电流I₃成比例的输出电压V_I3CS。在框204中，电压信号V_I3CS被缩放1/(ωC₂)。在下支路中，微分器206接收输出电压V_TMNO以产生微分信号

微分信号

利用到单端运算放大器框208的差分从差分信号转换成单端信号。单端微分信号

在低通运算放大器框210中被滤波。然后在框212中对经滤波的信号

进行缩放，以便从电流I₂直到减法框214的负输入的总增益匹配从电流I₃直到减法框214的正输入的总增益。经由运算放大器214减去来自框204和212的经缩放的信号。被减去的信号V_I1可以被输入到峰值检测器和/或模数转换器(ADC)，以便微控制器用作算法和故障检测机制的输入。电流信号I₁可以根据电压信号V_I1确定(例如，使用上述技术中的一种或多种)。电流信号I₁可以用于调节无线电力系统的一个或多个部件，如上所述(例如，参见题为“确定无线电力系统中的电流”的章节)。

图2B是用于确定线圈电流I₁的控制系统200的示意图。

第一实施例

用于确定线圈电流I₁的系统和/或方法的第一示例性实施例可以使用以下推导：

图3A是用于确定线圈电流I₁的第一示例性系统和/或方法的框图。示例性系统和/或方法300利用电子信号和/或部件(例如，在硬件和/或软件中)实施以上导出的步骤1.7。具体而言，在上支路中，电流感测变压器302接收电流I₃并产生与电流I₃成比例的输出电压V_I3CS。这个电压信号V_I3CS然后在带通滤波器304中被滤波，以产生具有电压信号V_I3CS的基频分量的电压信号V_I3M。在框306中，电压信号V_I3M被缩放L_CC₂ω²。电压信号V_I3M也由框308进行缩放，以便从电流I₃直到减法框320的正输入的总增益匹配从电流I₂直到减法框320的负输入的总增益。在下支路中，微分器和去耦放大器310接收输出电压V_TMNO以产生微分信号

微分信号

在带通滤波器312中被滤波，以产生具有

的基频分量的微分信号

在框314中，微分信号

被缩放(多个)部件C₂的电容值。来自框306和314的经缩放的信号与求和运算放大器316相加。然后在框318中对经求和的信号V_I2M进行缩放，以便从电流I₂直到减法框320的负输入的总增益匹配从电流I₃直到减法框320的正输入的总增益。来自框308和318的信号通过减法运算放大器320被减去，以产生电压信号V_I1M，该电压信号可以被输入到峰值检测器和/或模数转换器(ADC)，以便微控制器用作算法和故障检测机制的输入。电流信号I_1M可以根据电压信号V_I1M确定(例如，使用上述技术中的一种或多种)。电流信号I_1M可以用于调节无线电力系统的一个或多个部件，如上所述(例如，参见题为“确定无线电力系统中的电流”的以上内容)。

图3B是用于确定线圈电流I₁的第一示例性系统300的示意图。图3A-3B的图示出了系统300可以确定线圈电流I_1M，而无需在发射器谐振器线圈L₁处进行直接测量。换句话说，系统300可以使用电流I₃和输出电压V_TMNO作为输入，以最终确定线圈电流I₁。

图3C是作为线缆电感(以亨利H为单位)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图322。图3D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图324。具体而言，曲线图322和324示出了在确定线圈电流I₁时，与如上所述的控制系统和/或方法200(实心黑条)相比，系统和/或方法300(带有黑色轮廓的白条)的改进的性能。值得注意的是，在系统和方法300中，与控制系统和/或方法200相比，在线缆电感1×10^-7H-5×10^-6H的范围内，曲线图322的电流感测RMS误差被减小到小于1.4A。

第二实施例

用于确定线圈电流I₁的系统和/或方法的第二示例性实施例可以使用以下推导：

图4是用于确定线圈电流I₁的第二示例性系统和/或方法的框图。示例性系统和/或方法400利用电子信号和/或部件(例如，在硬件和/或软件中)实施以上导出的步骤2.4。具体而言，在上支路中，电流感测变压器402接收电流I₃并产生与电流I₃成比例的输出电压V_I3CS。这个电压信号V_I3CS然后在带通滤波器404中被滤波，以产生具有电压信号V_I3CS的基频分量的电压信号V_I3M。在框406中，电压信号V_I3M被微分并被L_C缩放。电压信号V_I3M也在框408进行缩放，以便从电流I₃直到减法框420的正输入的总增益匹配从电流I₂直到减法框420的负输入的总增益。在下支路中，电容分压器和去耦放大器410接收输出电压V_TMNO以产生电压信号V_TMNOSNS。电压信号V_TMNOSNS在带通滤波器412中被滤波，以产生具有V_TMNOSNS的基频分量的电压信号V_TMNOM。电压信号V_TMNOM被缩放到框414，以便从V_TMNO到减法框416的正输入的总增益匹配从V_C直到减法框416的负输入的总增益。利用运算放大器416减去来自框406和414的经缩放的信号。在框418中，信号V_2M被缩放(多个)部件C₂的值并被微分。来自框408和418的信号通过运算放大器420被减去，以产生电压信号V_I1M，该电压信号可以被输入到峰值检测器和/或模数转换器(ADC)，以便微控制器用作算法和故障检测机制的输入。电流信号I_1M可以根据电压信号V_I1M确定(例如，使用上述技术中的一种或多种)。电流信号I_1M可以用于调节无线电力系统的一个或多个部件，如上所述(例如，参见题为“确定无线电力系统中的电流”的章节)。

第三实施例

用于确定线圈电流I₁的系统和/或方法的第三示例性实施例可以使用以下推导：

I₁＝I₃-I₂ (3.1)

图5是用于确定线圈电流I₁的第三示例性系统和/或方法的框图。示例性系统和/或方法500利用电子信号和/或部件(例如，在硬件和/或软件中)实施以上导出的步骤3.4。具体而言，在上支路中，电流感测变压器502接收电流I₃并产生与I₃成比例的输出电压V_I3CS。在框504中，这个电压信号V_I3CS被微分并且被L_C缩放。电压信号V_I3M在框506也被缩放，以便从I₃直到减法框518的正输入的总增益匹配从I₂直到减法框518的负输入的总增益。在下支路中，电容分压器508接收输出电压V_TMNO以产生电压信号V_TMNOSNS。电压信号V_TMNOSNS被输入到框510，以利用到单端运算放大器的微分被转换成单端信号。这个单端信号然后由框512进行缩放，以便从V_TMNO到减法框514的正输入的总增益匹配从V_C到减法框514的负输入的总增益。利用运算放大器514减去来自框504和512的经缩放的信号。在框516中，信号V_2SNS被微分并且被缩放(多个)部件C₂的电容值。经由运算放大器518减去来自框506和516的信号，以产生电压信号V_I1。这个信号V_I1在驱动逆变器108中的FET的脉宽调制信号的空载时间期间被消隐，以掩蔽信号V_I1中存在的任何电压尖峰。这些尖峰是由于线缆128上的感应电压降V_C方面的阶跃。在这种情况下，消隐信号V_I1被用作带通滤波的替代性方案，以防止尖峰传播到这个系统和/或方法的输出。

消隐框520产生“经消隐的”信号V_I1BLK，该信号可以被输入到峰值检测器和/或模数转换器，以便微控制器用作算法和故障检测机制的输入。电流信号I₁可以根据电压信号V_I1BLK确定(例如，使用上述技术中的一种或多种)。电流信号I₁可以用于调节无线电力系统的一个或多个部件，如上所述(例如，参见题为“确定无线电力系统中的电流”的章节)。

第四实施例

用于确定线圈电流I₁的系统和/或方法的第四示例性实施例可以使用以下推导：

图6A是用于确定线圈电流I₁的第四示例性系统和/或方法的框图。示例性系统和/或方法600利用电子信号和/或部件(例如，在硬件和/或软件中)实施以上导出的步骤4.8。具体而言，在上支路中，电流感测变压器602接收电流I₃并产生与I₃成比例的输出电压V_I3CS。这个电压信号V_I3CS然后在带通滤波器604中被滤波，以产生具有V_I3CS的基频分量的电压信号V_I3M。在框606中，电压信号V_13M被缩放(1-L_CC₂ω²)，以考虑线缆128的长度上的电压降V_C。这是可行的，因为线缆中的压降V_CM的基本分量与-L_CC₂ω²I_3M成比例，如等式4.3至4.6所示。在下支路中，微分器和去耦放大器框608接收输出电压V_TMNO以产生微分信号

微分信号

在带通滤波器610中被滤波，以产生具有

的基频分量的微分信号

在框612中，微分信号

被缩放(多个)部件C₂的电容值。利用运算放大器614减去来自框606和612的经缩放的信号，以产生电压信号V_I1M，该电压信号可以被输入到峰值检测器和/或模数转换器，以便微控制器用作算法和故障检测机制的输入。电流信号I_1M可以根据电压信号V_I1M确定(例如，使用上述技术中的一种或多种)。电流信号I_1M可以用于调节无线电力系统的一个或多个部件，如上所述(例如，参见题为“确定无线电力系统中的电流”的章节)。注意，通过考虑框606的增益中的线缆压降V_C，这个第四实施例减少了所使用的求和和/或减法运算放大器的数量(与一些其他实施例相比)，从而降低了发射器102中的部件成本。

图6B是用于确定线圈电流I₁的第四示例性系统600的示意图。图6A-6B的图示出了系统600可以确定线圈电流I_1M，而无需在发射器谐振器线圈L₁处进行直接测量。换句话说，系统600可以使用电流I₃和输出电压V_TMNO作为输入，以最终确定线圈电流I₁。

图6C是作为线缆电感(以亨利H为单位)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图616。图6D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图618。具体而言，曲线图616和618示出了在确定线圈电流I₁时，与如上所述的控制系统和/或方法200(实心黑条)相比，系统和/或方法600(带有黑色轮廓的虚线条)的改进的性能。值得注意的是，在系统和/或方法600中，与控制系统和/或方法200相比，在线缆电感1×10^-7H-5×10^-6H的范围内，曲线图616的电流感测RMS误差被减小到小于1.3A。

第五实施例

用于确定线圈电流I₁的系统和/或方法的第五示例性实施例可以使用以下推导：

图7A是用于确定线圈电流I₁的第五示例性系统和/或方法的框图。示例性系统和/或方法700利用电子信号和/或部件(例如，在硬件和/或软件中)实施以上导出的步骤5.8。具体而言，在上支路中，电流感测变压器702接收电流I₃并产生与电流I₃成比例的输出电压V_I3CS。这个电压信号V_I3CS然后在带通滤波器704中被滤波，以产生具有V_I3CS的基频分量的电压信号V_I3M。在框706中，电压信号V_I3M被缩放(1-L_CC₂ω²)，以考虑线缆128的长度。这是可行的，因为线缆中的压降V_CM的基本分量与-L_CC₂ω²I_3M成比例，如等式5.3至5.6所示。在下支路中，积分器和去耦放大器框708接收输出电压V_TMNO，以产生反相的微分信号

当使用信号的基频分量时，用积分器级代替微分器级是可能的，因为正弦波形的积分和微分之间的关系与等于-ω²的缩放项成比例，其中ω是正弦波的角频率。电压信号

在带通滤波器710中被滤波，以产生具有

的基频分量的电压信号

通过对电压信号V_TMNO进行积分(而不是微分)，来自线缆上感应电压降V_C的V_TMNO中的不连续阶跃分量被进一步衰减。对电压信号V_TMNO进行积分还会产生反相的微分信号

使得最终将其与来自706的输出求和(而不是从706的输出中减去)。在框712中，信号

被缩放(多个)部件C₂的电容值。来自框706和712的经缩放的信号与求和运算放大器714相加，从而产生电压信号V_I1M，该电压信号可以被输入到峰值检测器和/或模数转换器(ADS)，以便微控制器用作算法和故障检测机制的输入。电流信号I_1M可以根据电压信号V_I1M确定(例如，使用上述技术中的一种或多种)。电流信号I_1M可以用于调节无线电力系统的一个或多个部件，如上所述(例如，参见题为“确定无线电力系统中的电流”的章节)。

图7B是用于确定线圈电流I₁的第五示例性系统700的示意图。图7A-7B的图示出了系统700可以确定线圈电流I_1M，而无需在发射器谐振器线圈L₁处进行直接测量。换句话说，系统700可以使用电流I₃和输出电压V_TMNO作为输入，以最终确定线圈电流I₁。

图7C是作为线缆电感(以亨利H为单位)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图716。图7D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图718。具体而言，曲线图716和718示出了在确定线圈电流I₁时，与如上所述的控制系统和/或方法200(实心黑条)相比，系统和/或方法700(带有黑色轮廓的对角斜条)的改进的性能。值得注意的是，在系统和/或方法700中，与控制系统和方法200相比，在线缆电感1×10^-7H-5×10^-6H的范围内，曲线图716的电流感测RMS误差被减小到小于0.4A。

第六实施例

用于确定线圈电流I₁的系统和/或方法的第六示例性实施例可以使用以下推导：

图8A是用于确定线圈电流I₁的第六示例性系统和/或方法的框图。示例性系统和/或方法800利用电子信号和/或部件(例如，在硬件和/或软件中)实施以上导出的步骤6.8。具体而言，在上支路中，电流感测变压器802接收电流I₃并产生与电流I₃成比例的输出电压V_I3CS。这个电压信号V_I3CS然后在带通滤波器804中被滤波，以产生具有电压信号V_I3CS的基频分量的电压信号V_I3M。在框806中，电压信号V_I3M被缩放(1-L_CC₂ω²)，以考虑线缆128的长度。这是可行的，因为线缆中的压降V_CM的基本分量与-L_CC₂ω²I_3M成比例，如等式6.3至6.6所示。

在下支路中，分压器808接收输出电压V_TMNO以产生经分压的电压信号V_TMNOSNS。积分器框810接收信号V_TMNOSNS并产生负微分信号

电压信号

在带通滤波器810中被滤波，以产生具有

的基频分量的电压信号

使得最终将其与来自806的输出求和(而不是从806的输出中减去)。在框814中，信号

被缩放(多个)部件C₂的电容值。来自框806和814的经缩放的信号与求和运算放大器816相加，从而产生经求和的电压信号V_I1M，该电压信号可以被输入到峰值检测器和/或模数转换器(ADC)，以便微控制器用作算法和故障检测机制的输入。电流信号I_1M可以根据电压信号V_I1M确定(例如，使用上述技术中的一种或多种)。电流信号I_1M可以用于调节无线电力系统的一个或多个部件，如上所述(例如，参见题为“确定无线电力系统中的电流”的章节)。

图8B是用于确定线圈电流I₁的第六示例性系统800的示意图。图8A-8B的图示出了系统800可以确定线圈电流I_1M，而无需在发射器谐振器线圈L₁处进行直接测量。换句话说，系统800可以使用电流I₃和输出电压V_TMNO作为输入，以最终确定线圈电流I₁。

图8C是作为线缆电感(以亨利H为单位)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图818。图8D是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图820。具体而言，曲线图818和820示出了在确定线圈电流I₁时，与如上所述的控制系统和/或方法200(实心黑条)相比，系统和/或方法800(带有黑色轮廓的竖直斜条)的改进的性能。值得注意的是，在系统和/或方法800中，与控制系统和/或方法200相比，在线缆电感1×10^- ⁷H-5×10^-6H的范围内，曲线图818的电流感测RMS误差被减小到小于0.3A。

第七实施例

用于确定线圈电流I₁的系统和/或方法的第七示例性实施例可以使用以下推导：

图9A是用于确定线圈电流I₁的第七示例性系统和/或方法的框图。示例性系统和/或方法900利用电子信号和/或部件(例如，在硬件和/或软件中)实施以上导出的步骤7.8。具体而言，在上支路中，电流感测变压器902接收电流I₃并产生与电流I₃成比例的输出电压V_I3CS。这个电压信号V_I3CS然后在带通滤波器904中被滤波，以产生具有电压信号V_I3CS的基频分量的电压信号V_I3M。电压信号V_I3M利用调节电路(例如电位计分压器)906和增益级908缩放(1-L_CC₂ω²)，以考虑线缆128的长度。这是可行的，因为线缆中的压降V_CM的基本分量与-L_CC₂ω²I_3M成比例，如等式7.3至7.6所示。接下来，电压信号进入框910以被缩放，以便从

到求和框920的上正输入的总增益匹配从

直到求和框920的上正输入的总增益。这是有益的步骤，因为求和框920的输入是等式7.8中的项的模拟缩放表示，并且如果从

到求和框920的上输入的总增益与从

到求和框920的下输入的总增益不匹配，则求和输出将不能有效地表示等式7.8中的和。

在下支路中，分压器912接收输出电压V_TMNO以产生经分压的电压信号V_TMNOSNS。积分器框914接收信号V_TMNOSNS并产生负微分信号

电压信号

在带通滤波器916中被滤波，以产生具有

的基频分量的电压信号

使得最终将其与来自910的输出求和(而不是从910的输出中减去)。在框918中，信号

被缩放(多个)部件C₂的电容值。来自框910和918的经缩放的信号与求和运算放大器920相加，从而产生经求和的电压信号V_I1M。

电压信号V_I1M可以被输入到峰值检测器和/或模数转换器(ADC)，以便微控制器用作算法和故障检测机制的输入。电流信号I_1M可以根据电压信号V_I1M确定(例如，使用上述技术中的一种或多种)。电流信号I_1M可以用于调节无线电力系统的一个或多个部件，如上所述(例如，参见题为“确定无线电力系统中的电流”的章节)。

图9B-9C是用于确定线圈电流I₁的第七示例性系统900的示意图。图9A-9B的图示出了系统900可以确定线圈电流I_1M，而无需在发射器谐振器线圈L₁处进行直接测量。换句话说，系统900可以使用电流I₃和输出电压V_TMNO作为输入，以最终确定线圈电流I₁。

图9D是作为线缆电感(以亨利H为单位)的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图922。图9E是作为线缆电感(H)的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图924。具体而言，曲线图922和924示出了在确定线圈电流I₁时，与如上所述的控制系统和/或方法200(实心黑条)相比，系统和/或方法900(浅灰色条)的改进的性能。值得注意的是，在系统和/或方法900中，与控制系统和/或方法200相比，在线缆电感1×10^-7H-5×10^-6H的范围内，曲线图922的电流感测RMS误差被减小到小于0.1A。

图9F是作为线缆电感(分别为L_C＝1μH、3μH和5μH)和操作点的函数的电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)的曲线图926。图9G是作为线缆电感(分别为L_C＝1μH、3μH和5μH)和操作点的函数电流感测峰值误差(A)的曲线图928。图9H是作为线缆电感(分别为L_C＝1μH、3μH和5μH)和操作点后校正的函数的电流感测峰值误差(以安培A为单位)的曲线图930。图9F-9H的x轴的操作点被表示为具有元素x偏移、y偏移、z偏移和电池电压的元组(例如，(0，0，140，280))。x偏移、y偏移和z偏移指的是接收器谐振器线圈132相对于发射器谐振器线圈130的定位(参考图1C和上面的相关描述)。从左到右，操作点包含：(0，0，140，280)；(0，0，140，350)；(0，0，140，420)；(0，0，175，280)；(0，0，175，350)；(0，0，175，420)；(75，100，210，280)；(75，100，210，350)；以及(75，100，210，420)。

用于创建图9H的校正过程包含作为实际线圈电流的函数对线圈电流确定系统输出应用一阶多项式曲线拟合，然后将线圈电流确定系统输出输入到来自曲线拟合过程的等式中，以创建具有图9H中显示的减小误差的输出(与图9F-9G中提供的相同系统和/或方法900的未校正误差相比)。微控制器可以将类似的曲线拟合等式应用于线圈电流确定系统输出，以得到减少的误差，如图9H所示。在一些实施例中，校正有利于消除与线缆电感L_C相关联的误差。在一些实施例中，校正有利于移除传感器误差和/或放大器误差(例如，偏移、非线性误差等)。

如图9F所示，随着操作点在x、y和z轴上从较小的偏移(例如，(0，0，140，280)到较大的偏移(例如，(0，0，175，280)或(75，100，210，280))，控制系统和/或方法200存在线圈电流I₁的RMS误差的绝对值的显著增加。相反，对于系统和/或方法900电流I₁ RMS误差的绝对值随着偏移方面的增加而稳定或减小。而且，对于大多数操作点，系统和/或方法900的误差远低于控制系统和/或方法200的误差。

图9G示出了与控制系统和/或方法200相比(例如，大于4A)，对于大多数操作点，系统和/或方法900的误差的绝对值较低(例如，小于3A)。

第八实施例

用于确定线圈电流I₁的系统和/或方法的第八示例性实施例可以使用以下推导：

图10A是用于确定线圈电流I₁的第八示例性系统和/或方法的框图。示例性系统和/或方法1000利用电子信号和/或部件(例如，在硬件和/或软件中)实施以上导出的步骤8.8。图10I是用于确定谐振器线圈中的电流I₁的示例性方法的流程图1000。具体地，在上支路中，在步骤1030中确定第一信号时，电流感测变压器1002接收电流I₃(在步骤1032中)，并产生与电流I₃成比例的输出电压V_I3CS(在步骤1034中)。在步骤1036中，电压信号V_I3CS利用调节电路(例如电位计分压器)1004和增益级1006缩放(1-L_CC₂ω²)，以考虑线缆128的长度。这是可行的，因为线缆128中的压降V_CM的基本分量与-L_CC₂ω²I_3M成比例，如等式8.3至8.6所示。接下来，经缩放的信号进入框1008以被缩放，以便从

到求和框1016的上正输入的总增益匹配从

直到求和框1016的上正输入的总增益。因为求和框1016的输入是等式8.8中的项的模拟缩放表示，并且如果从

到求和框1016的上输入的总增益与从

到求和框1016的下输入的总增益不匹配，则求和输出将不能有效地表示等式8.8中的和。

在下支路中，在步骤1038中确定第二信号时，分压器1010接收输出电压V_TMNO(步骤1040中)，以产生经分压的电压信号V_TMNOSNS(步骤1042中)。在步骤1044，积分器框1012接收信号V_TMNOSNS并产生负微分信号

通过对电压信号V_TMNO进行积分(而不是微分)，来自线缆128上的感应电压降V_C的V_TMNO中的不连续阶跃分量被进一步衰减。对电压信号V_TMNO进行积分还会产生反相的微分信号

使得最终将其与来自1008的输出求和(而不是从1008的输出中减去)。在框1014中，信号

被缩放(多个)部件C₂的电容值。在步骤1046，来自框1008和1014的经缩放的信号与求和运算放大器1016相加，从而产生经求和的电压信号V_I1。

电压信号V_I1在带通滤波器1018中被滤波，以产生具有电压信号V_I1的基频分量的电压信号V_I1M。电压信号V_I1M可以被输入到峰值检测器和/或模数转换器(ADC)，以便微控制器用作算法和故障检测机制的输入。在步骤1048中，电流信号I_1M可以根据电压信号V_I1M确定(例如，使用上述技术中的一种或多种)。电流信号I_1M可以用于调节无线电力系统的一个或多个部件，如上所述(例如，参见题为“确定无线电力系统中的电流”的章节)。

图10B-10C是用于确定线圈电流I₁的第八示例性系统的示意图。图10A-10B的图示出了系统1000可以确定线圈电流I_1M，而无需在发射器谐振器线圈L₁处进行直接测量。换句话说，系统1000可以使用电流I₃和输出电压V_TMNO作为输入，以最终确定线圈电流I₁。

图10D是电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)作为线缆电感(以亨利H为单位)的函数的曲线图1020。图10E是电流感测峰值误差(A)作为线缆电感(H)的函数的曲线图1022。具体而言，曲线图1020和1022示出了在确定线圈电流I₁时，与如上所述的控制系统和/或方法200(实心黑条)相比，系统和/或方法1000(深灰色条)的改进的性能。值得注意的是，在系统和/或方法1000中，与控制系统和/或方法200相比，在线缆电感1×10^-7H-5×10^- ⁶H的范围内，曲线图1020的电流感测RMS误差被减小到小于0.1A。

图10F是电流感测均方根(RMS)误差(以安培A为单位)作为线缆电感(分别为L_C＝1μH、3μH和5μH)和操作点的函数的曲线图1024。图10G是作为线缆电感(分别为LC＝1μH、3μH和5μH)和操作点的函数的电流感测峰值误差(A)的曲线图1026。图10H是作为线缆电感(分别为LC＝1μH、3μH和5μH)和操作点后校正的函数的电流感测峰值误差(以安培A为单位)的曲线图1028。沿着图10F-10H的x轴的操作点被表示为具有元素x偏移、y偏移、z偏移和电池电压的元组(例如，(0，0，140，280))。x偏移、y偏移和z偏移指的是接收器谐振器线圈132相对于发射器谐振器线圈130的定位(参考图1C和上面的相关描述)。从左到右，操作点包含：(0，0，140，280)；(0，0，140，350)；(0，0，140，420)；(0，0，175，280)；(0，0，175，350)；(0，0，175，420)；(75，100，210，280)；(75，100，210，350)；以及(75，100，210，420)。

用于创建图10H的校正过程包含作为实际线圈电流的函数对线圈电流确定系统输出应用一阶多项式曲线拟合，然后将线圈电流确定系统输出输入到来自曲线拟合过程的等式中，以创建具有图10H中显示的减小误差的输出(与图10F-10G中提供的相同系统和/或方法的未校正误差相比)。微控制器可以将类似的曲线拟合等式应用于线圈电流确定系统输出，以得到减少的误差，如图10H所示。

如图10F所示，随着操作点在x、y和z轴上从较小的偏移(例如，(0，0，140，280)到较大的偏移(例如，(0，0，175，280)或(75，100，210，280))，控制系统和/或方法200存在线圈电流I₁的RMS误差的绝对值显著增加。相反，对于系统和/或方法1000电流I₁ RMS误差的绝对值随着偏移方面的增加而稳定或减小。而且，对于大多数操作点，系统和/或方法1000的误差远低于控制系统和/或方法200的误差。

图10G示出了与控制系统和/或方法200相比(例如，大于4A)，对于大多数操作点，系统和/或方法1000的误差的绝对值较低(例如，小于3A)。

术语

本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被视为是限制性的。

在说明书和权利要求书中使用的术语“大约”、短语“大约等于”以及其他类似的短语(例如，“X具有大约为Y的值”或“X大约等于Y”)应该被理解为意味着一个值(X)在另一值(Y)的预定范围内。除非另有说明，预定范围可以是正负20％、10％、5％、3％、1％、0.1％或小于0.1％。

说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”，除非有相反的明确表示，应被理解为“至少一个”。在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为是指“任一或两者”这样结合的要素，即在一些情况下联合存在而在其它情况下分离存在的要素。用“和/或”列出的多个要素应当以相同的方式解释，即“一个或多个”这样结合的要素。除了由“和/或”子句具体指明的要素之外，其他要素可任选地存在，无论与具体指明的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，当与开放性语言诸如“包括”结合使用时，对“A和/或B”的提及在一个实施例中可仅指A(任选地包含除B以外的要素)；在另一个实施例中，仅指B(任选地包含除A以外的要素)；在又一个实施例中，指A和B两者(任选地包含其他要素)；等。

如说明书和权利要求书中所使用的那样，“或”应该被理解为具有与上面定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或“和/或”应被解释为包含性的，即，包含多个要素或要素列表中的至少一个，但也包含多于一个，以及任选地，另外的未列出的项目。仅有清楚地相反指示的术语，诸如“仅一”或“恰好一”或，当在权利要求中使用时，“由……组成”将指的是包含多个要素或要素列表中的恰好一个要素。一般而言，当前面有排他性的术语(如“任一”、“其中之一”、“仅其中之一”或“恰好其中之一”)时术语“或”仅应被解释为指示排他性的替代性方案(等等，“一个或另一个，但不是两个”)。当在权利要求中使用时，“基本上由……组成”应具有其在专利法领域中使用的普通含义。

如说明书和权利要求书中所用，关于一个或多个要素的列表的短语“至少一”应理解为意指选自要素列表中的任何一个或多个要素的至少一个要素，但不必包含在要素列表内具体列出的每个要素和每个要素中的至少一个，并且不排除在要素列表中的要素的任何组合。该定义还允许除了短语“至少一”所涉及的要素列表中具体指明的要素之外的要素可任选地存在，无论与具体指明的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，“A和B中的至少一个”(或，等效地，“A或B中的至少一个”，或，等效地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施例中可以是指至少一个，可任选地包含多于一个，A，其中不存在B(并且可任选地包含除B以外的要素)；在另一个实施例中，至少一个，任选地包含多于一个，B，其中不存在A(并且任选地包含除A以外的要素)；在又一个实施例中，至少一个，任选地包含多于一个，A，和至少一个，任选地包含多于一个，B(并且可任选地包含其他要素)；等。

使用“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变形意味着涵括其后列出的项和附加项。

在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等顺序术语以修改权利要求元素，其本身并不意味着一个权利要求元素相对于另一权利要求元素的任何优先级、优先次序或顺序或者方法的动作被执行的时间顺序。序数术语仅用作标签来区分具有特定名称的一个权利要求元素和具有相同名称的另一元素(但是为了使用序数术语)，以区分权利要求元素。

虽然本说明书包含许多具体的实施细节，但是这些不应被解释为对所要求保护的内容的范围的限制，而是被解释为对特定于特殊实施例的特性的描述。本说明书中在分离的实施例的上下文中描述的某些特性也可以在单个实施例中以组合的方式实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特性也可以在多个实施例中单独实现或者在任何合适的子组合中实现。而且，尽管特性可以在上文中被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初被如此要求保护，但是在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或多个特性可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。

类似地，尽管在附图中以特定顺序描述了操作，但这不应被理解为要求以所示的特定顺序或按次序执行这样的操作，或者要求执行所有示出的操作以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。而且，上述实施例中的各种系统部件的分离不应该理解为在所有实施例中都需要这种分离，并且应该理解的是，所描述的部件和系统通常可以在单个产品中集成在一起或者被包装成多个产品。

已经描述了主题的特定实施例。其他实施例在以下权利要求的范围内。例如，权利要求中列举的动作可以以不同的顺序执行，并且仍然获得期望的结果。作为一个示例，附图中描绘的过程不一定需要所示的特定顺序或先后顺序来实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务和并行处理可能是有利的。从所描述的过程中，可以提供其他步骤或阶段，或者可以取消步骤或阶段。因此，其他实施方式在以下权利要求的范围内。

Claims

1.一种用于在具有谐振器线圈的无线电力系统的操作期间确定所述谐振器线圈的电流的方法，所述谐振器线圈耦接到固定电容网络和电抗电路，所述方法包括：

确定第一信号，包括：

接收所述电抗电路的电感器中的电流；

将所述电流转换成电压信号；以及

通过与耦接在所述电抗电路和所述固定电容网络之间的线缆的特性相关联的缩放项来缩放所述电压信号；

确定第二信号，包括：

在所述电抗电路的输出端接收输出电压；

由分压器对所述输出电压进行分压；以及

由积分电路对经分压的输出电压进行积分，以产生反相的微分电压信号；

对所述第一信号和所述第二信号求和以产生经求和的信号；以及

基于经求和的信号确定所述谐振器线圈中的所述电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中通过电流感测变压器将所述电流转换成电压信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中与所述线缆的电感相关联的所述缩放项是：

1-L_CC₂ω²

其中L_C是所述线缆的电感，以及C₂是所述固定电容网络的第一组电容器的电容值，所述第一组电容器并联耦接到所述谐振器线圈。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

在确定所述谐振器线圈中的所述电流之前对所述经求和的信号进行滤波。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述滤波是通过带通滤波器进行的。

6.根据权利要求4所述的方法，其中对所述经求和的信号进行的所述滤波产生所述经求和的信号的基频分量。

7.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一信号还包括：

通过所述固定电容网络的第一组电容器的电容值缩放所述经缩放的电压信号，所述第一组电容器并联耦接到所述谐振器线圈。

8.根据权利要求1所述的方法，其中通过与所述线缆的特性相关联的缩放项来缩放所述电压信号还包括：

基于耦接在所述电抗电路和所述固定电容网络之间的所述线缆的电感来调节所述电压信号的增益。

9.根据权利要求8所述的方法，其中对所述增益的所述调节是通过调节电路提供的。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述线缆的特性是所述线缆的电感。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述线缆电感是以下中的至少一个的函数：线缆长度、线规、绝缘间距或绝缘磁导率。

12.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二信号还包括：

通过所述固定电容网络的第一组电容器的电容值缩放积分电压信号，所述第一组电容器并联耦接到所述谐振器线圈。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：

基于所确定的电流来调节无线电力发射器中的一个或多个可调节部件。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述可调节部件包括电抗电路中的一个或多个晶体管。

15.根据权利要求1所述的方法，还包括：

对所述谐振器线圈中的所确定的电流应用预定的多项式曲线拟合，所述预定的多项式曲线基于在直接测量的线圈电流上收集的数据。

16.一种用于在具有谐振器线圈的无线电力系统的操作期间确定所述谐振器线圈的电流的系统，所述谐振器线圈耦接到固定电容网络和电抗电路，所述系统包括：

第一子电路，包括：

电流感测变压器，所述电流感测变压器被配置为接收所述电抗电路中的电流并输出与所述电流成比例的电压信号；以及

电位计分压器和增益级，其耦接到所述电流感测变压器并被配置为用第一增益缩放所述输出电压信号以产生第一电压信号，所述第一增益基于耦接在所述电抗电路和所述固定电容网络之间的线缆的特性；第二子电路，包括：

分压器，所述分压器被配置为对所述电抗电路的输出端处的电压进行分压；以及

积分器，所述积分器耦接到所述分压器并被配置为对所述经分压的电压信号进行积分以产生反相微分信号；以及

求和运算放大器，所述求和运算放大器耦接到所述第一和第二子电路并被配置为产生经求和的电压信号。

17.根据权利要求16所述的系统，还包括：

缩放电路，所述缩放电路耦接到所述增益级的输出端并被配置为用第一缩放项来缩放所述第一电压信号。

18.根据权利要求17所述的系统，还包括：

缩放电路，所述缩放电路耦接到所述积分器并且被配置为用第二缩放项来缩放反相的微分信号。

19.根据权利要求16所述的系统，还包括：

带通滤波器，所述带通滤波器耦接到所述求和运算放大器并被配置为产生具有所述经求和的电压信号的基频分量的电压信号。

20.根据权利要求16所述的系统，还包括：

电路，所述电路被配置为将所述经求和的电压信号转换成电流信号。