CN116547887A - 无线电力传输系统和方法 - Google Patents
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Abstract
近场空间导体的系统和方法被配置为覆盖相对较大的面积和体积，同时作为移动平台(主要用于运输)的一部分，在发射器和接收器之间保持高电磁(EM)耦合和高功率传输效率和运动)无线供电和充电系统。连续信号导体、连续接地导体(均连接到相同的交流电源)和接收导体之间的恒定和连续EM耦合允许移动平台接收基本恒定的电力流，而沿路径没有谐振和耦合间隔所述导体的布置。
Description
技术领域
本发明总体上涉及无线电力传输(WPT)领域，更具体地，涉及用于移动平台的电磁(EM)近场电力系统领域。
背景技术
利用诸如磁感应、磁共振、RF功率传输、超声功率传输和光功率传输的各种类型的能量传输的无线充电系统和方法在本领域中是已知的。所述系统和方法通常需要发射器和接收器之间的接近度和高度对准，以便在众所周知的、有限的、明确定义的和受限的区域或体积内保持有效的电力传输。
上述已知系统和方法基本上适用于无线充电和为固定平台供电，并且不特别适用于为移动平台供电或充电，例如配置为在陆地、海洋、空中或太空中操作的车辆，并且其特征在于通过他们的运动能力或提供任何形式的交通工具。
本领域已知的一些解决方案(例如US10298058)讨论了一种针对动态运动功率传输的WPT架构，其限于需要一个以上电压容量源的电容性WPT。而其他人(例如US2016/0023557)提供的解决方案在覆盖范围内受到限制并且需要复杂的检测设备来识别运动和操作充电单元。此外，所述解决方案通过使用多个充电垫来提供穿刺和非连续充电，其中，由于物理限制，仅限于在所述充电垫的尺寸边界内发射电场或磁场，因此严格和完全对齐是必需的。
因此，需要一种单一来源且连续的无线供电和充电系统和方法，该系统和方法可以覆盖大面积和体积，不一定对齐，同时保持高、强、安全、均匀和稳定的电磁(EM)信号和接地导体(发射元件)与接收导体(接收元件)之间的耦合，其中接收元件可以相对于信号和接地导体运动。
发明内容
本发明提供了一种新颖的近场空间导体系统和方法，该系统和方法被配置为覆盖相对较大的面积和体积，同时作为一部分保持发射器和接收器之间的高电磁(EM)耦合和高功率传输效率一种移动无线供电和充电系统。根据本发明，连续信号导体、连续接地导体(均连接到相同的交流电源)和接收导体之间的恒定且连续的EM耦合允许移动平台接收基本恒定的电力流而没有谐振间隔以及沿着所述导体的布置的路径耦合。
本发明的另一个优点是接收器和导体之间的关系使得能够在没有谐振和耦合间隔的情况下实现这种不间断的基本恒定的电力流，从而能够实现移动平台(其中所述移动平台可以是任何类型的运动机/车辆)，自主或可控，并配置为可在地面以上或地下、水上或水下、空中、太空等操作)。所述布置也可配置为灵活的，由此移动平台相对于发射导体的位置和接近度不需要与WPT系统组件严格对齐。
本发明的另一个优点是，一个以上的移动平台可以由使用相同连续导体组件的相同WPT系统供电，同时基本上不会降低系统的性能。
与前述现有技术中发射和接收天线或线圈都被设计为在相同频率具有自谐振以实现高能量传输效率的现有技术相反，用于无线电力传输的空间谐振系统根据本发明确定谐振频率，该谐振频率由发射天线(连续导体)和接收天线(接收导体)两者确定和发生。
根据一个方面，提供了一种近场电力系统，包括：至少一个交流电力信号源，至少一个连续信号导体，被配置为接收来自所述电力信号源的电信号并且进一步被配置为被拉伸沿着路径，至少一个连续的接地导体被配置为与所述电力信号源的地线通信并且进一步被配置为沿着所述路径延伸，并且至少一个接收导体被配置为安装在至少一个移动平台上，其中，所述连续信号导体被配置为设置在距所述连续接地导体预定距离处，由此形成指定充电体积并且在所述充电体积内发生谐振。
根据一些实施例，充电体积内的谐振指定所述连续信号导体和接地导体与接收导体之间的恒定且连续的EM耦合。
根据一些实施例，所述至少一个交流功率信号源是被配置为生成这样的信号的发射器。
根据一些实施例，至少一个交流电源信号源与接收导体通信，由此其他导体的功能被相应地修改。
根据一些实施例，沿路径分隔连续信号导体和接地导体的指定距离确定充电体积的尺寸。
根据一些实施例，至少一个移动平台被配置为通过产生无线充电体积的恒定EM耦合通过接收导体充电。
根据一些实施例，至少一个移动平台在充电体积内是静止的。
根据一些实施例，至少一个连续的信号导体被配置为放置在至少两个连续的接地导体之间，并且其中所述导体被配置为沿路径间隔指定距离。
根据一些实施例，至少一根连续信号导体和至少一根连续接地导体被配置为安装在地平面上。
根据一些实施例，至少一根连续信号导体和至少一根连续接地导体被配置为安装在地平面下方。
根据一些实施例，至少一根连续信号导体和至少一根连续接地导体被配置为安装在垂直表面上。
根据一些实施例，其中所述至少一个连续信号导体和所述至少一个连续接地导体被配置为安装在移动物体上。
根据一些实施例，至少一个连续信号导体和至少一个连续接地导体被配置为由具有50-150微米厚度的导电材料制成。
根据一些实施例，所述至少一个连续信号导体和/或所述至少一个连续接地导体是细长片状的。
根据一些实施例，至少一根连续信号导体和/或至少一根连续接地导体具有圆形横截面。
根据一些实施例，接收导体安装在移动平台上，并且其中接收导体被配置为在操作或移动期间保持与至少一个连续信号导体和至少一个连续接地导体的连续EM耦合沿着路径。
根据一些实施例，接收导体安装在移动平台上，并且在路径附近移动但不一定与路径对准时，保持与至少一个连续信号导体和至少一个连续接地导体的恒定且连续的EM耦合。
根据一些实施例，只要接收导体保持在充电体积内，接收导体就被配置为与至少一根连续信号导体和至少一根连续接地导体保持恒定且连续的EM耦合。
根据一些实施例，通过高度控制装置与至少一个连续信号导体和至少一个连续接地导体保持操作常数和连续EM耦合。
根据一些实施例，至少一个接收导体可以安装在移动平台的任何部分上。
根据一些实施例，移动平台是被配置为沿着路径移动的自主车辆。
根据一些实施例，自主车辆是被配置为在操作环境内移动的物流车辆。
根据一些实施例，移动平台是被配置为在充电时保持完全可操作性的电动车辆(EV)。
根据一些实施例，至少一根连续信号导体或至少一根连续接地导体被配置为沿它们的长度具有不同的尺寸，以便提供自适应谐振和EM耦合能力。
根据一些实施例，不同尺寸是形成至少一个连续信号导体和/或至少一个连续接地导体的一部分的至少一个非平行部分。
根据一些实施例，连续信号导体和连续接地导体的多个部分沿路径以连续方式放置。
根据一些实施例，仅当具有接收导体的移动平台存在于指定充电体积内时，才可产生EM谐振。
根据一些实施例，为具有接收导体的至少两个移动平台中的每一个创建多个EM谐振并沿路径移动。
根据第二方面，提供了一种用于使用近场电力系统的方法，包括以下步骤：提供由至少一个发射器产生的交流电力信号，将所述交流电力信号传送到至少一个连续信号当至少一个连续的接地导体与发射器接地通信时，两个导体被配置为沿路径伸展并且彼此相隔预定距离，从而提供至少一个接收导体，该接收导体被配置为安装在至少一个移动平台，在至少一个连续信号导体与至少一个连续接地导体和接收导体之间形成电磁(EM)谐振，并在连续信号与接地导体和接收导体之间产生恒定且连续的EM耦合。
附图说明
在此参考附图描述了本发明的一些实施例。该描述与附图一起使本领域普通技术人员清楚可以如何实践一些实施例。附图是为了说明性描述的目的，并且没有试图比对本发明的基本理解所必需的更详细地显示实施例的结构细节。
在图中：
图1A和1B构成根据本发明的一些实施例的形成WPT系统的一部分的连续导体组件的示意图。
图2A-2H构成根据本发明的一些实施例的形成WPT系统的一部分的连续导体组件的各种配置的沿导体轴线看的示意图。
图3A和3B构成根据本发明的一些实施例的形成WPT系统的一部分的连续导体组件的各种配置的示意图。
图4A和4B构成根据本发明的一些实施例的形成WPT系统的一部分的连续导体组件的各种配置的示意图。
图5构成根据本发明的一些实施例的形成WPT系统的一部分的连续导体组件的各种配置的示意图。
图6构成了根据本发明的一些实施例的连续导体组件的各种配置的示意性俯视图，其示意性地示出了形成连续导体组件的连续导体与此类部件的识别之间的各种可能关系。
图7A和7B构成根据本发明的一些实施例的包含形成WPT系统的一部分的接收导体的移动平台的示意图。
图7C构成根据本发明的一些实施例的形成WPT系统的一部分的接收导体的示意图。
图8A和8B构成根据本发明一些实施例的WPT系统的示意图。
图9A和9B构成根据本发明的一些实施例的WPT系统的示意性透视图。
图10-13描绘了根据本发明的一些实施例的在WPT系统的各种参数和关系中产生的EM场的横截面高频仿真软件(HFSS)。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、程序和组件、模块、单元和/或电路，以免混淆本发明。关于一个实施例描述的一些特征或元素可以与关于其他实施例描述的特征或元素组合。为了清楚起见，可能不再重复对相同或相似特征或元件的讨论。
尽管本发明的实施例在这方面不受限制，但使用诸如“控制”、“处理、除非明确说明，本文描述的方法实施例不限于特定顺序或顺序。另外，所描述的方法实施例或其元素中的一些可以同时、在相同时间点或同时发生或执行。
如本文所用，术语“控制器”是指任何类型的计算平台或组件，其可以配备中央处理单元(CPU)或微处理器，并且可以配备多个输入/输出(I/O)端口，例如通用计算机，例如个人计算机、笔记本电脑、平板电脑、移动蜂窝电话、控制器芯片、SoC或云计算系统。
如本文所用，术语“充电量”是指两个导体之间的EM谐振的潜在程度。例如，充电量可以是EM谐振可能导致发射和接收导体之间的EM耦合的潜在程度。
如本文所用，术语“连续信号导体”是指被配置为与发射器输出通信并接收连续且基本不间断的交流电力信号的导体。
如本文所用，术语“连续接地导体”是指被配置为与发射器的地线通信的导体。
现在参考图1A和1B，其示意性地示出了形成WPT系统30(在图8和9中示出)的一部分的连续导体组件10。如图所示，至少一个连续信号导体101被配置为辐射电磁场并且进一步被配置为沿着路径P分散。根据一些实施例，连续信号导体101被配置为连接到发射器104，该发射器104可以位于沿信号导体101长度的任何位置。
根据一些实施例，至少一个连续接地导体102被配置为靠近连续信号导体101放置并且还连接到发射器104的地。根据一些实施例，至少一个连续接地导体102被配置为与连续信号导体101平行放置。
根据一些实施例，连续信号导体101和连续接地导体102被配置为连接到产生交流电力信号的发射器104，并且进一步被配置为产生指定为在两个信号之间产生恒定和连续EM耦合的谐振。连续信号导体101连同连续接地导体102和接收导体(如图8和9所示)。
根据一些实施例，所述能力允许移动平台接收基本恒定的无线功率传输，而没有谐振变化的间隔，这可能导致导体组件10和接收导体之间的非耦合状态(如图8所示和9)。根据一些实施例，连续信号导体101和连续接地导体102与发射器104的所述连接可以是任何形式的辐射通信。
根据一些实施例，至少两个连续接地导体102A和102B被配置为靠近连续信号导体101放置并且还被配置为产生指定为在连续信号之间产生恒定和连续EM耦合的信号导体101、至少两个连续的接地导体102A和102B以及接收导体(如图7所示)，允许移动平台接收恒定的电力流，而不会出现可能导致导体之间的非耦合状态的谐振变化间隔'组件10和接收导体。
根据一些实施例，至少一个连续接地导体102被配置为与连续信号导体101平行放置。根据一些实施例，连续接地导体102A和102B可以通过导电连接106依次连接以在由连续导体组件10形成的电路中提供相同的参考电平。根据一些实施例，所述参考点通过电接地装置获得。
根据一些实施例，连续导体的组件10被配置为限定WPT系统30的覆盖体积，并且还被配置为在指定体积内的任何点保持相同的谐振和耦合性能，用于预定的频率，具有WPT系统30的接收导体。
现在参考图2A-2H，其示意性地示出了形成WPT系统30的一部分的连续导体组件10的各种配置。如图所示，连续信号导体101和/或连续接地导体102和/或至少两个连续接地导体102A和102B可以具有各种尺寸、横截面、高度和形式。例如，所述导体可以是薄片的形式，优选地具有50-150微米的厚度。在另一个例子中，
根据一些实施例，形成WPT系统30的一部分的连续导体组件10的各种配置可能发生共振的潜在指定充电体积的创建代表了形成WPT系统30的各种导体的EM场的电势分布。导体组件10。电势EM场分布设置电势充电体积相对于导体组件10的形成的尺寸。
根据一些实施例，连续导体组件10的各种配置和形状对在连续导体之间产生的EM谐振的充电量有影响，并且作为结果，对在连续导体之间产生的EM耦合有影响。导体组件10和接收导体。根据一些实施例，可以优化连续导体组件10的配置、布置、高度和形状，以实现优化的EM耦合并因此实现优化的无线电力传输。根据一些实施例，指定的充电体积可以超过导体组件10的成型尺寸。
现在参考图3A和3B，其示意性地示出了形成WPT系统30的一部分的连续导体组件10的各种配置。如图所示，连续信号导体101和/或连续接地导体102可以是被配置为通常沿路径P布置。然而，并且根据一些实施例，所述导体的布置/布置可以适应各种约束或关注点。例如，所述导体在沿路径的某些点的放置/布置可能相对于路径P未对准或垂直。根据一些实施例，所述位移灵活性允许将所述导体布置在诸如弯曲或多风的不同地形中道路等
根据一些实施例，所述位移柔性还允许维持导体组件10和接收导体之间的连续谐振和耦合能力。根据一些实施例，位移灵活性可以改变沿路径P在WPT系统30的指定体积内的某个点或区域中的耦合和共振性能。
现在参考图4A和4B，其示意性地示出了形成WPT系统30的一部分的连续导体组件10的各种配置。如图所示，连续信号导体101和/或连续接地导体102和/或至少两个连续的接地导体102A和102B可以被配置为通常沿着路径P设置，然而，根据一些实施例，所述导体的宽度和形状可以根据各种约束或关注点而变化。例如，所述导体可以沿着它们的轴更宽或更窄等。根据一些实施例，所述变化的宽度可以影响WPT系统30的指定体积内更大和连续区域上的耦合和谐振性能。
现在参考图5，图5示意性地示出了形成WPT系统30的一部分的连续导体组件10的各种配置。如图所示，连续信号导体101和/或连续接地导体102的多个部分可以沿着路径P以连续的方式设置。例如，所述导体可以设置在若干部分中，这些部分被配置为沿着路径P作为连续的一个单元连接和操作。根据一些实施例，每个部分可以包括单独的发射器104，该发射器104被配置为沿着路径P向每个部分单独地提供交流电力信号。根据一些实施例，根据各种需要和约束，连续的部分可以是串行的或者可以彼此不同。
现在参考图6，其示意性地示出了形成连续导体组件10的导体之间的各种可能的关系以及这些部件的标识，其中：
·Wf-连续信号导体101的宽度。
·Lf-连续信号导体101长度。
·Tf—连续信号导体101的厚度。
·Wgl-连续接地导体102A宽度。
·Lgl-102A长度的连续接地导体。
·Tgl-连续接地导体102A的厚度。
·Wg2-连续接地导体102B宽度。
·Lg2-连续接地导体102B长度。
·Tg2-连续接地导体102B厚度。
·D1.1；D1.N-连续信号导体101和连续接地导体102A之间的距离。
·D2.1；D2.N-连续信号导体101和连续接地导体102B之间的距离。
·Hrel1.1；Hrel1.N-连续信号导体101和连续接地导体102A之间的相对高度。
·Hrel2.1；Hrel2.N-连续信号导体101和连续接地导体102B之间的相对高度。
·Zl.l-Zl.N-连续信号导体101和连续接地导体102A之间的阻抗，这可以通过使用块状元件、短截线、不同介质(材料)等来实现。
·Z2.1-Z2.N-连续信号导体101和连续接地导体102B之间的阻抗，这可以通过使用块状元件、短截线、不同介质(材料)等来实现。
根据一些实施例，形成连续导体组件10的各种导体之间的关系可以设置和定义指定的充电体积边界以及确定WPT系统30的操作所需的频率和恒定的空间电磁共振性能。(更多示例图10-13)广泛披露和描述了上述关系及其影响。
现在参考图7A和7B，其示意性地示出了接收导体20和形成WPT系统30的一部分的移动平台108。如图所示，接收导体20可以被配置为安装在移动平台108上根据一些实施例，移动平台108可以是任何类型的运动机和/或车辆，用于在任何类型的介质内进行任何类型的运输或移动，无论是在地面上/地下、在水上/水下、空气或空间等，被配置为沿着路径P(未示出)移动。
根据一些实施例，接收导体20被配置为用作导体组件10的互补子系统，由此接收导体20和导体组件10被布置成产生连续的空间谐振器，其中接收导体20位于指定的空间内。由导体组件10指定的体积。根据一些实施例，接收导体20可以安装在移动平台108的任何表面上，例如，接收导体20可以安装在移动平台的后表面、前表面、腹表面或背表面上，移动平台108等。根据一些实施例，这样的安装可能会影响图6中阐明的参数的一些值。应当理解，根据一些实施例，虽然发射器104可以与导体组件10通信，但它可以替代地与接收导体20通信，从而获得类似的系统操作。
根据一些实施例，接收导体20可以进一步连接到接收单元，该接收单元用于将接收功率整流为可用于移动平台108(未示出)的各种用途的DC功率。根据一些实施例，恒定接收和整流的EM功率可以被配置为对移动平台108的移动电源充电，例如，恒定接收和整流的EM功率可以被配置为对诸如锂离子的电池充电
根据一些实施例，恒定接收和整流的EM功率可以被配置为直接推进和控制移动平台108而不需要使用电池。
根据一些实施例，移动平台108被配置为在沿着路径P移动时完全可操作，例如，移动平台108可以是被配置为承载乘客、货物等的电动车辆。
现在参考图7C，其示意性地示出了形成WPT系统30的一部分的接收导体20的可能配置。如图所示，接收导体20可以形成为各种形状和尺寸，或者可以包括各种内部/外部导体，例如接收导体20可以形成为梯状导体，其被配置为提供增强的EM耦合能力。根据一些实施例，接收导体20可以形成为薄型导体。
现在参考图8A和8B，其示意性地示出了WPT系统30。如图所示，接收导体20可以被配置为安装在移动平台108上，该移动平台108进一步被配置为沿着连续导体组件10移动根据一些实施例，移动平台108可以是运动机，例如被指定用于运送乘客/货物或执行特定任务的自主机器人。根据一些实施例，与接收导体20耦合的移动平台108被指定在预定充电体积内行进/定位。
根据一些实施例，表示高EM耦合的EM场分布400在包括接收导体20的车辆108进入指定充电容积时发生，其中由导体组件10产生的电磁场被接收导体接收20，由于空间共振条件的发生。根据一些实施例，距离D3可以从移动平台108的高度导出。
现在参考图9A和9B，其示意性地示出了WPT系统30。如图所示，接收导体20可以被配置为安装在移动平台110上，该移动平台110进一步被配置为沿着连续导体组件10移动。根据一些实施例，移动平台110可以是指定用于运送乘客或货物的车辆。根据一些实施例，与接收导体20耦合的移动平台110被指定在预定充电体积的范围内行进/定位。根据一些实施例，当包括接收导体20的车辆108进入指定充电体积时，发生EM耦合400。
根据一些实施例，距离D4可以从移动平台110的高度导出。根据一些实施例，与接收导体20耦合的移动平台110可以具有自适应高度能力，以便实现优化的EM耦合400，代表高电磁耦合。
现在参考图10A-10E，图10A-10E示意性地说明了EM耦合400，表示高EM耦合、截面高频仿真软件导致WPT系统30的各种参数和关系。如图所示，移动平台108/110与接收导体20(未示出)在指定充电体积内的多个位置进行采样，同时沿(作为沿X轴的移动)前进，导体组件10沿路径P移动，同时保持空间共振和连续的电磁耦合。根据一些实施例，空间共振的发生导致恒定和连续的高EM耦合条件和高功率传输效率，并且可以通过变化的EM耦合400观察到，表示高EM耦合，跟随接收导体20在指定充电体积内的位置。
根据一些实施例，在图10A中，装配有接收导体20的移动平台108/110与被测导体组件10的起点相距0mm的距离。在图10B中，装配有接收导体20的移动平台108/110接收导体20与被测导体组件10的起点相距1000mm，在图10C中，装有接收导体20的移动平台108/110与被测导体组件10的起点相距2000mm，在图10C中在图10D中，装配有接收导体20的移动平台108/110与被测导体组件10的起点相距3000mm，并且在图10E中，装配有接收导体20的移动平台108/110距被测导体组件10的距离为4000mm。被测导体的组装开始10.如图所示，高EM耦合和高功率传输效率在路径P上的任何位置都是恒定的和连续的。
现在参考图10F-10H，图10F-10H示意性地示出了EM场分布400，表示高EM耦合、截面高频仿真软件导致WPT系统的各种参数和关系。如图所示，装配有接收导体20(未示出)的移动平台108/110在指定充电体积内的多个位置被采样，同时不与导体组件10的中心线对齐(表示为沿Y轴的偏移))，同时保持空间共振和连续的电磁耦合。
根据一些实施例，图10F描绘了装配有接收导体20并设置在导体组件10的中心线上方的移动平台108/110。(即，Y轴距离＝0mm)。根据一些实施例，图10G描绘了装配有接收导体20并且布置在导体组件10的中心线的左侧的移动平台108/110(即，Y轴距离＝250mm)。根据一些实施例，图10H描绘了装配有接收导体20并且布置在导体组件10的中心线的右侧(即Y轴距离＝-250mm)的移动平台108/110。
根据一些实施例，装配有接收导体20的移动平台108/110被配置为设置在由导体组件10创建的指定体积内，WPT系统30被配置为以指定频率开始谐振，这导致EM场分布400的出现从导体组件10辐射并被接收导体20接收，从而产生高EM耦合。应当理解，具有接收导体20的这种WPT系统30布置有助于对由系统20界定的辐射的散射的包容和控制。
从图10A-10H中可以看出，WPT系统30能够保持足够和连续的EM谐振和耦合，而不管接收导体20相对于导体组件10的位置如何。根据一些实施例，并且可以从在附图中，从导体组件10出现的EM场分布400主要分布并且大部分被接收导体20接收。
现在参考图11A-11D，图11A-11D示意性地示出了EM场分布400，表示高EM耦合，截面高频仿真软件导致WPT系统30的各种参数和关系。如图所示，
根据一些实施例，图11A描绘了不存在接收导体20的导体组件10。如图所示，由于指定体积内不存在接收导体20，导体组件10不谐振。
根据一些实施例，图11B描绘了在导体组件10上方大约35mm高度的接收导体20。根据一些实施例，所述高度是操作机器人移动平台离地面的大约高度。
根据一些实施例，图11C描绘了在导体组件10上方大约100mm高度的接收导体20。根据一些实施例，所述高度是自主叉车移动平台离地面的大约高度。
根据一些实施例，图11D描绘了在导体组件10上方大约200mm高度的接收导体20。根据一些实施例，所述高度是电动车辆离地面的大约高度。
如图11A-11D所示，WPT系统30能够保持足够和连续的EM谐振和耦合，而不管接收导体20相对于导体组件10的高度(Z轴)如何。根据一些实施例，并且作为从图中可以看出，从导体组件10发出的EM场分布400主要并且大部分被接收导体20接收。
现在参考图12A-12D，图12A-12D示意性地说明了EM场分布400，表示高EM耦合，截面高频仿真软件导致WPT系统30的各种参数和关系。如图所示，EM耦合是在导体组件10和装配有沿路径P移动的接收导体20的每个移动平台108/110之间产生的频率差，同时每个接收导体20以相同频率与导体组件10谐振。根据一些实施例，多个移动平台108/110可以沿着路径P移动并且同时耦合到导体组件10。根据一些实施例，多个移动平台108/110以相同的频率均匀地耦合到导体组件10，这意味着从导体组件10传递的总电磁功率在移动平台108/110之间均等地分配，而无论位于指定体积内的附加移动平台108/110的数量如何，每个移动平台108/110之间的功率传递效率都保持较高。
现在参考图13A和13B，图13A和13B示意性地说明了EM场分布400，表示EM耦合，截面高频模拟软件导致WPT系统30的各种参数和关系。如图所示，图13A描绘了模拟耦合导体组件10和接收导体20优选安装在移动平台上的结果。根据一些实施例，导体组件10和接收导体20在Z轴上的距离为300mm。因此，与图13B中发生的强耦合相比，发生了减少的耦合，图13B还描绘了导体组件10和接收导体20之间在Z轴上300mm的距离。根据一些实施例，图13B描绘了具有从更接近200mm的宽度(Wf)的导体组件10，导致充电体积尺寸的延伸并由此保持更高的耦合条件，其中图13A中描绘的导体组件10的宽度(Wf)为接近50毫米，从而导致较低的耦合。结果，接收导体20的位置超过充电体积尺寸，如图13A所示。
根据一些实施例，导体组件10的模拟设置数字是：连续信号导体101-Lf(长度)＝4500mm；Wf(宽度)＝50mm；Tf(厚度)＝0.1mm；材料＝铜。连续接地导体102-Lgl(长度)＝4500mm；Wgl(宽度)＝50mm；Tgl
(厚度)＝0.1mm；材料＝铜。距离DI为170mm，Hrell(连续信号导体101与连续接地导体102之间的相对高度)为0mm。
根据一些实施例，接收导体20的模拟设置数字是：
主杆长度＝500mm；宽度(边杆长度)＝350mm；厚度＝10mm材料＝铜。根据一些实施例，模拟的WPT系统30被配置为在13.56MHz的频率中谐振(所有的模拟结果在相同的频率)。
根据一些实施例，导体组件10和接收导体20的存在或不存在可影响回波损耗。换言之，导体组件10将仅在系统30的期望谐振频率与指定充电体积内存在接收单元20的情况下谐振，反之亦然。
根据一些实施例，导体组件10可以被配置为组装在道路、路径、人行道、仓库、过道、内部和外部地板等之上、内部或之下。
根据一些实施例，导体组件10可以被配置为组装在竖直表面上，例如在墙壁、存储架子上以及在内部或外部结构上、在任何运输介质等中。
根据一些实施例，导体组件10可以沿路径P具有不同的阻抗水平。
根据一些实施例，WPT系统30是非辐射系统，这意味着向周围环境辐射最小的辐射，由于导体组件10和接收导体20之间的强EM耦合。
尽管已经参考特定实施例描述了本发明，但是该描述并不意味着以有限的意义来解释。参照本发明的描述，本领域技术人员将清楚公开的实施例的各种修改以及本发明的替代实施例。因此，预期所附权利要求将涵盖落入本发明范围内的这些修改。
Claims (29)
1.一种近场电力系统,其特征在于，包括：
(i)至少一个交流电源信号源，
(ii)至少一个连续信号导体，其被配置为接收来自所述交流电源信号源的电信号并且进一步被配置为沿路径延伸，
(iii)至少一个连续的接地导体，其被配置为与所述电力信号源的地线连通并且进一步被配置为沿所述路径延伸，
(iv)至少一个接收导体被配置为安装在至少一个移动平台上，其中连续信号导体被配置为设置在距连续接地导体预定距离处，由此形成指定充电体积并在其中发生共振表示充电量。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中充电体积内的谐振指定所述连续信号和接地导体与所述接收导体之间的恒定且连续的EM耦合。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个交流电源信号源是被配置为产生这种信号的发射器。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个交流电源信号源与所述接收导体通信，由此相应地修改其他导体的功能。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，沿所述路径分隔所述连续信号导体和接地导体的指定距离确定所述充电体积的尺寸。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述至少一个移动平台被配置为通过所述接收导体通过恒定EM耦合来充电，从而产生无线充电体积。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个移动平台在所述充电空间内是静止的。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个连续信号导体被配置成放置在至少两个连续接地导体之间，并且其中，所述导体被配置成沿着所述路径间隔指定距离。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个连续信号导体和所述至少一个连续接地导体被配置为安装在地平面上。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个连续信号导体和所述至少一个连续接地导体被配置为安装在地平面之下。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个连续信号导体和所述至少一个连续接地导体被配置为安装在垂直表面上。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个连续信号导体和所述至少一个连续接地导体被配置为安装在移动物体上。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个连续信号导体和所述至少一个连续接地导体被配置为由具有50-150微米厚度的导电材料制成。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一根连续信号导体和/或所述至少一根连续接地导体为细长片状。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一根连续信号导体和/或所述至少一根连续接地导体具有圆形横截面。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收导体安装在移动平台上，并且其中，所述接收导体被配置为在操作或沿移动的过程中保持与所述至少一个连续信号导体和所述至少一个连续接地导体的连续EM耦合路径。
17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收导体安装在移动平台上，并且在靠近所述路径移动但不一定对齐时与所述至少一个连续信号导体和所述至少一个连续接地导体保持恒定且连续的EM耦合与路径。
18.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，接收导体被配置为只要保持在充电体积内，就与至少一根连续信号导体和至少一根连续接地导体保持恒定且连续的EM耦合。
19.根据权利要求16、17或18中任一项所述的系统，其特征在于，操作常数和连续EM耦合通过高度控制装置与所述至少一根连续信号导体和所述至少一根连续接地导体保持。
20.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个接收导体可以安装在所述移动平台的任何部分上。
21.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动平台是被配置为沿着所述路径移动的自主车辆。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述自主车辆是被配置为在操作环境内移动的物流车辆。
23.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动平台是被配置为在充电时保持完全可操作性的电动车辆(EV)。
24.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个连续信号导体或所述至少一个连续接地导体被配置为沿它们的长度具有不同的尺寸，以便提供自适应谐振和EM耦合能力。
25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述不同尺寸是形成所述至少一个连续信号导体和/或所述至少一个连续接地导体的一部分的至少一个非平行部分。
26.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，连续信号导体和连续接地导体的多个部分沿所述路径以连续方式放置。
27.如权利要求1所述的系统，其特征在于，仅当具有接收导体的移动平台存在于指定充电容积内时，才能产生EM谐振。
28.根据权利要求1或27中任一项所述的系统，其特征在于，为具有接收导体的至少两个移动平台中的每一个创建多个EM谐振并且沿着所述路径移动。
29.一种使用近场电力系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(i)提供由至少一个发射器产生的交流电源信号，
(ii)在至少一个连续接地导体与发射器接地通信的同时将所述交流电力信号传送到至少一个连续信号导体，其中两个导体被配置为沿路径伸展并且被布置在距每个导体的预定距离处其他，
(iii)提供至少一个接收导体，该接收导体被配置为安装在至少一个移动平台上，
(iv)在至少一根连续信号导体与至少一根连续接地导体和接收导体之间形成电磁(EM)谐振，
(v)在连续信号与接地导体和接收导体之间产生恒定且连续的电磁耦合。
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