CN117203085A - 用于无线充电的插入式模块 - Google Patents

用于无线充电的插入式模块 Download PDF

Info

Publication number
CN117203085A
CN117203085A CN202180094472.6A CN202180094472A CN117203085A CN 117203085 A CN117203085 A CN 117203085A CN 202180094472 A CN202180094472 A CN 202180094472A CN 117203085 A CN117203085 A CN 117203085A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plug
module
energy
charging
resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180094472.6A
Other languages
English (en)
Inventor
法鲁克·耶尔利
岑吉兹·哈坎·库特卢汗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitore Co ltd
Original Assignee
Vitore Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitore Co ltd filed Critical Vitore Co ltd
Publication of CN117203085A publication Critical patent/CN117203085A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/34—Plug-like or socket-like devices specially adapted for contactless inductive charging of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/006—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to power outlets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342—The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/40—Problem solutions or means not otherwise provided for related to technical updates when adding new parts or software
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于对电子设备中的电池充电的插入式模块，包括：衬垫元件，被配置为接收电磁能量的无线输入；与衬垫元件连接并提供插头连接器的机箱，该插头连接器被配置为插入电子设备的充电插座中，其中该机箱包括集成的能量传输通道和电路板，该能量传输通道和电路板被配置为将来自衬垫元件的电磁能量传输和转换成在插头连接器处提供的充电电流。

Description

用于无线充电的插入式模块
技术领域
本发明涉及无线充电的技术领域，并且具体而言，本发明提供了一种用于对电子设备中的电池充电的插入式模块。虽然本发明是围绕电动车辆(EV)的充电而设计的，但是它不限于该特定的充电应用。例如，它可以用于各种各样的其他应用(例如家庭、工程、工业、医疗和军事环境)，事实上，本发明可以用于需要对电池/电源充电的任何场合。
背景技术
EV的充电虽然听起来很简单，但实际上不仅仅是将车辆插入电源。首先，车辆和充电点/站需要说同一种语言(充电模式，目前有4种不同类型)。然后，车辆和充电点/站之间有物理连接(通过充电电缆)。充电模式基本上决定了对车辆充电的速度，然而当设计充电电缆时有不同的类型(连接器类型)。连接类型进一步取决于特定的车辆制造商、地理区域、充电点/充电站或家庭电力供应。虽然EV越来越流行，并且连接器类型的标准化也在改进，但EV和充电站/充电站之间的物理连接仍然是拥有EV的一个主要缺点。这同样适用于电子设备的其他领域。例如，众所周知，智能设备的充电设备因制造商而异。因此，任何有助于克服这个问题的技术都应该受到欢迎。
发明内容
本发明提供了根据权利要求1的用于对电子设备中的电池充电的插入式模块、权利要求11的系统以及权利要求12的方法。
本发明的插入式模块被配置为连接到电子设备的充电插座。因此，所述插入式模块允许对所述电子设备的电池进行无线充电，即使所述电子设备本身没有被配置为无线充电。所述插入式模块的衬垫元件被配置为从具有用于传输电磁能量的类似衬垫元件的电源或者从本身具有电池的第二电子设备接收所述电子设备，并且允许通过衬垫元件对不同的电子设备充电，所述衬垫元件是例如根据本发明优选实施方式的插入式模块的衬垫元件。根据本发明的另一方面，本发明提供了一种能够在电子设备之间双向无线传输电磁能量的方法。本发明的插入式模块可以用作所述电子设备的外部结构。根据优选实施方式，在所述插入式模块一端的所述衬垫元件可以在轨道系统上来回移动，因此当必要时，所述连接点实际上可以朝着目标移动。这里描述了两种不同的充电原理，即磁共振原理和微波原理。所述系统可以由/通过人工智能(AI)和/或智能设备应用来控制。所述系统可以包含线圈、变压器和能量转换器，使用导电材料可以提高效率。在所述磁共振充电方法的情况下，将通过使用不同配置匹配磁共振耦合电路的互连参数来实现能量的方向。这样，能量将从无线垫元件传输到接收器。智能变压器谐振平衡系统可以集成在所述插入式模块中，能量在一定限度内被引导和转移。作为所述衬垫元件的概念，发射器可以位于圆形区域的中心，而接收器将位于外壳中。因此，所述衬垫元件可以放置在平行的平面中。所述系统可以由人工智能和/或智能设备应用来控制。
根据本发明的实施方式，所述衬垫元件进一步被配置为传输电磁能量的无线输出，并且所述能量传输通道和所述电路板进一步被配置为将电能从所述充电插座传输和转换到所述衬垫元件，使得所述插入式模块能够进行电能的双向无线传输。在该实施方式中，电子设备的充电可以通过使用根据本发明的两个插入式模块来进行，一个用于所述目标电子设备，一个用于电源。此外，在进一步的实施方式中，所述电源可以具有集成的衬垫元件，所述衬垫元件被配置为类似于所述插入式模块的衬垫元件，但是被固定地安装在所述电源中，并且被设计用于将电磁能量传输到所述插入式模块的衬垫元件，所述插入式模块被插在要被充电的电子设备的充电插座中。
根据优选实施方式，所述机箱包括铰合部，铰合部被配置为调节所述衬垫元件和所述插头连接器之间的角度，其中，所述铰合部的轴线位于平行于所述衬垫元件的平坦传输表面的平面中。所述铰合部允许平行于电源的类似的衬垫元件调节所述衬垫元件，所述电源传输电磁能量以给所述电子设备充电。通过布置彼此平行的所述衬垫元件，可以优化传输效率。此外或可选地，所述插入式模块还可以包括轨道系统，用于调节所述插头连接器和所述衬垫元件之间的距离。根据该实施方式，所述衬垫元件相对于发射器的距离可以进一步调整，以便提高发射效率。
根据优选实施方式，衬垫元件包括LC谐振器，被配置为从电源接收电磁能量，所述电源具有与所述衬垫元件的LC谐振器谐振的LC谐振器。特别地，参考能够双向无线传输电能的优选实施方式，所述插入式模块的所述LC谐振器还被配置为将电磁能传输到接收器，所述接收器具有与所述衬垫元件的LC谐振器谐振的LC谐振器。例如，所述谐振频率可以在100kHz和13.6MHz之间。根据这些实施方式，传输效率非常高。
根据优选实施方式，所述LC谐振器包括串联或并联的电阻器、电感器和电容器电路，这些电路包括至少一个线圈和一个电容器。此外，更优选地，所述LC谐振器包括具有可变阻抗的电子元件，该电子元件被配置用于调谐所述LC谐振器的谐振频率。根据这些实施方式，可以调整所述发射器(电源)和所述接收器(要充电的电子设备)的LC谐振器的谐振频率。如果所述LC谐振器的谐振频率相同或者至少非常相似(例如±20％)，则传输效率非常高，即使所述发射器和接收器之间的所述衬垫元件的中心稍微错位，例如，如果所述发射器和所述接收器的衬垫元件的传输表面的平面不平行，或者如果衬垫元件的中心不在垂直于发射器或接收器的衬垫元件的传输表面的同一条线上。
根据替代实施方式，所述衬垫元件包括天线阵列，该天线阵列被配置为接收微波频谱中的电磁能量。此外，参考所述能够双向无线传输电能的实施方式，所述衬垫元件和所述机箱的电路可以被配置为通过天线阵列接收和传输微波。如果发射器和接收器之间的距离变得相对较大，那么通过微波能量发射电磁能量是特别有用的。
本发明的其他方面涉及一种系统，包括具有电池和根据上述任一实施方式的插入式模块的电子设备。此外，本发明的一个方面还涉及一种用于双向传输电磁能量的方法。这个实施方式允许通过另一个电子设备对所述电子设备充电，例如在两个电动车辆之间或者在两个智能设备之间的能量转移。此外，甚至不同种类的电子设备之间的双向能量转移也是可能的。
附图说明
从下面结合附图给出的优选实施方式的说明书中，本发明进一步的技术特征和优点将变得清楚。附图显示了以下内容：
图1示出了根据本发明实施方式的具有插入式模块的电动车辆。
图2a示出了根据本发明实施方式的插入式模块。
图2b示出了图2a的插入式模块的机箱。
图2c示出了图2b的机箱的分解图。
图2d示出了具有不同前端插头系统和电源连接器的图2b的机箱。
图3示出了根据本发明实施方式的配置为用于双向能量传递的两个电动车辆。
图4示出了对本发明的实施方式有用的充电站的示意图。
图5示出了包括阻抗匹配的本发明实施方式的插入式模块的电路。
图6示出了可以在本发明的实施方式中使用的谐振电路。
图7示出了根据本发明实施方式的用于无线充电的发射器和接收器的电路。
图8示出了根据本发明实施方式的基于共振磁耦合的充电系统的框图。
图9示出了根据本发明实施方式的使用充电系统的功率转换器的充电系统的电路。
图10示出了根据本发明实施方式的基于微波功率传输的插入式模块的天线阵列。
图11示出了用于本发明实施方式的电源的电路。
图12示出了用于本发明的充电系统的示意图。
图13示出了用于本发明实施方式的充电设备的电路。
图14示出了用于本发明实施方式的发射器和心脏植入物的电路。
图15示出了用于本发明实施方式的为EV充电的电路。
图16示出了用于本发明实施方式的EV的充电装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请中的技术方案进行说明，以帮助任意本领域技术人员实施和使用本发明。众所周知的结构和过程没有详细说明，以避免用冗余的细节模糊了说明书。
以下实施方式描述了一种方法和新颖的组件，主要是内部模块和插入式系统，在本说明书中称为插入式模块，其能够实现电能的双向无线传输。此概念主要在对电动车辆(EV)充电的情境下进行探索，然而不限于该范围，并且可以用于例如家庭、工程、工业、医疗和军事环境中的充电设备。
如上所述，公开了一种用于给电子设备的电池充电的插入式模块。它包括用作无线电磁能量输入的接收器的衬垫元件、连接到衬垫元件的机箱和插头连接器，其中机箱包括集成的能量传输通道和电路板，用于将电磁能量从衬垫元件传递和转换成到插头连接器的充电电流。后者被配置为插入电子设备的充电插座中。
图1示出了根据这里给出的公开内容，电动车辆如何被配置到本发明。插入式模块1以分开的方式示出，表示其三个主要方面，即衬垫元件、机箱和插头连接器。介绍了EV能量管理系统的主要方面，包括以下内容。充电器2启动负责能量存储的电池组3的充电过程。电动机4将电能转换成机械能，从而为车轮提供牵引力，逆变器5负责将电力从一种形式转换成另一种形式，以及DC/DC转换器将直流(DC)源从一个电压电平转换成另一个电压电平。
图2a示出了图1中公开的插入式模块1。该描述的突出特征是衬垫元件11。在本发明的情境中，该组件充当电磁能量的无线接收器和发射器。插入式模块能够双向无线传输电能。能量传输通道和电路板被配置为当衬垫元件充当发射器时，也将能量从充电插座传递和转换到衬垫元件。
图2b示出了机箱12，在前面的图中，机箱12被视为连接到衬垫元件11，并且容纳电子系统插槽13。后者作为电子系统将被放置的主要区域。电子系统插槽13被示出具有附接到机箱12的旋转铰合部，由圆形箭头表示旋转能力。旋转轴平行于衬垫元件11的平坦表面，其用于调节衬垫元件11和插头连接器之间的角度，插头连接器是稍后将讨论的部件。此目标进一步通过附加特征来实现，该附加特征赋予了在轨道系统(图中未示出)上来回移动衬垫元件的能力，因此在必要时连接点可以向目标移动。
图2c以分解图示出了图2b的机箱12。显示出它还容纳集成能量传输电路14和电子电路板15，它们起到如前所述的功率放大和转换的作用。
图2d再次示出了机箱12部件，可选地增加了前端插头系统，称为插头连接器16，用于调节输出电压和频率。此外，图2d示出了电源连接17。机箱12位于插头连接器16和电源连接17之间。
图3描绘了根据本发明的特性的被配置为用于双向能量传递的两个EV。可以清楚地看到每个插入式模块1的衬垫元件11位于每辆车的前灯之间。
在一种可能的实施方式中，插入式模块被设计成EV的内部部件。根据替代方案，当所需部件被安装时，该模块可以被配备用于外部结构中，在这种情况下，图4描绘了充电站的电路图，其包含的目的是强调其在本发明的情境中的有用性，因为插入式模块1可以被制造成与充电站的插座兼容。因此，通过将第二插入式模块安装到充电站，对内部有集成插入式模块的车辆充电是可能的。
这里描述并可以使用两种不同的充电原理，即磁共振原理和微波原理。该系统将由/通过人工智能(AI)和/或智能设备应用来控制。该系统将包含线圈、变压器和能量转换器，使用导电材料可以提高效率。首先介绍实施每种方法所需的主要部件，然后介绍两种情况下的管理原则。
在磁共振充电方法的情况下，能量的方向将通过使用不同配置匹配磁共振耦合电路的互连参数来实现。通过这种方式，能量将从无线衬垫转移到接收器。
在这种情境下，智能变压器谐振平衡系统位于中间，能量在一定范围内被引导和转移。作为衬垫元件的概念，发射器将位于圆形区域的中心，并且接收器将位于外壳中。因此，收发器将被放置在同一平面上。
涉及磁共振充电原理的方面包括以下部件：功率振荡器、RF(射频)功率放大器(E型)、收发器天线、双向AC/DC整流器、电压放大器、电流转换器、阻抗适配装置、电子器件和电子电路板。下面给出了每个的更多细节和目的。
功率振荡器是反馈放大器，其生成要达到的频率和波长的形式的电振动，用于调整来自电源的频率和波长。射频(RF)功率放大器(E型)用于通过空气长距离传输调制波，其功能是提高和移除输入。收发器天线是接收电能并将能量导向目标源的传导系统。双向AC/DC整流器是将AC电压转换为DC电压的电力电子电路。
插入式模块中使用电压放大器来放大小幅度的电信号，从而捕获所需的信号。它们是一种电子设备，其将DC电流源从一个电压电平转换到另一个电压电平，并通过消除任何可能出现的不规则来增加电压。变流器用于控制电能并将任何电流形式的能量转换成其他电流形式。
使用阻抗适配设备来允许阻抗配对，以便即使在阻抗不同时也能在某个电平和谐地工作。它用于平衡电阻(阻抗)与系统在线圈输出端产生的交流电流。电子电路板是由不同绝缘材料制成的板组成的元件，在表面上具有导电路径和岛以控制电子电路元件。它还将包括表面之间的焊料涂层孔。
对于采用微波充电原理的方面，主要部件及其功能如下所示。
小的低容量磁控管被用作生成相互垂直的电场和磁场的能源。当能量不足时，这会产生高频振荡和功率。具有开关特性的晶体管电路元件用于通过放大信号来增加电压和电流。
需要由半导体材料制成的4个二极管排布、2个端子的电路元件，其在电路中提供电流的传输和方向。系统中4直角定位的目的是允许流体在两个方向上流动。根据输入方向，2个二极管将关闭并允许另一个方向的传输。也就是说，它将作为接收器和发射器二极管工作。
导电阵列整流天线系统利用电磁波将能量或电流从源引导到目标源。镍钛复合材料已经被认为是优选的材料。电压调节器用于稳定输出电压。频率稳定器用作电压调节器的补充元件。它是一种在振荡中产生平衡状态的装置，以保持输出电压的频率恒定。还需要具有与磁共振场景中相同规格功能的电子电路板。
在两种充电方法中，衬垫元件将被定位为允许在两个方向上的能量转移过渡。然而，当能量转移发生在线圈中时(其中提供了过渡)，4个二极管切换到2个二极管，并且因此能量转移变为定向的。这种定向切换功能将由本发明的人工智能(AI)集成元件提供。
下面提供了对这两种充电策略的进一步了解。
一个方面遵循磁共振方法，其中使用具有磁共振的电容系统。将开发一种升压变压器系统将来自线圈或电源的能量引导到感应电流，以提高其效率。为了这样做，使用了先进的频率调节器模块。共振稳定器用于从电池中吸取能量，这意味着即使不能从电网中吸取能量，能量仍然可以被吸入磁共振产生的场中。先进的变压器模块还用于将能量转移到另一个电场，并且因此能量不仅仅来从电源被馈入。最后，电源之间的相互作用将包括单元对车辆、车辆对车辆和车辆对单元。
图5公开了插入式模块1的内部电路，并且已经被设计用于高频电路，这确保了高效的操作性能和最小的损耗。接收器和发射器部件中的阻抗匹配将大大提高系统的效率。此外，印刷电路板(PCB)的几何形状和走线在降低损耗方面起着重要作用；与弯曲设计相反，本发明使用接近直角的走线设计，这提高了效率，导致了更好的性能特征。
衬垫元件11进一步包括配置为从电源接收电磁能量的LC谐振器，其中LC谐振器与接收器的LC谐振器谐振，因为该LC谐振器也被配置为传输电磁能量。
LC谐振器包括由线圈和电容器组成的串联或并联电阻器、电感器和电容器(RLC)电路，每种电路至少有一个。这些电路允许能量在电场和磁场之间振荡，并以期望的频率和波形输出。此外，AC/DC整流器、升压器和减流器将用于高频能量。
在中间相交的双边绕组结构用于电力传输——绕组与中心等距。基于理论方法，然后实验研究表明，在100kHz和13.56MHz之间的传输频率的谐振频率已经导致；
MIT：≥1MHz
Qi：～190kHz-230kHz
Biomed：13.56MHz
图6示出了LC谐振器的电路。串联和并联布置都被示出了。LC谐振器可以表示用于调谐谐振频率的具有可变阻抗的电子元件。它们的目标是在环境和电路之间提供阻抗匹配，并以尽可能小的损耗提供能量传输。在文献中，主要使用环形和螺旋天线或带状和PCB天线，但这取决于应用。
通过在高频(振荡)进行切换，发射器线圈上产生的可变电流生成磁场。通过在接收器电路的线圈上产生电流来提供电力传输，该接收器电路与在磁场中的电路(发射器电路)具有相同的谐振频率。优选地，线圈和电容器对(在接收器和发射器中)电路的谐振频率相同。
图7描绘了根据上文所述的本发明的情境中用于无线充电的发射器和接收器的电路。这里，电流通过一些分立的电容器；这将潜在有害的电场从磁场分离。因此，腔室的谐振频率显著降低，使得场进入深亚波长模式。在深亚波长范围内操作的间隙产生比所生成的电场更强的磁场。因此，该方法成功地防止了大电场的有害影响，而不损害传输功率。
无线能量传输的主要目的是将能量储存在线圈(用于磁共振电路)中，并将储存的能量传输到电路中的另一个线圈。
市电电压被转换成高频交流电，以在发射器线圈中产生磁场感应。然后，相邻的接收线圈被磁场感应并产生电流。以这种方式，能量转移发生在两个线圈之间，这两个线圈位于图7的中间部分，在发射器和接收器的相邻侧。
图8是根据本发明的基于磁共振充电的充电系统的框图，示出了在磁共振耦合中采用的基本部件。公开的图从左上排开始，并从左向右移动，因此在发射器(左)和接收器(右)之间提供了流。可以对图7和9的电路图进行直接关联，图7和9描绘了无线能量传输中涉及的双方。在图8中间发现，根据前面段落的细节的能量转移发生共振磁耦合部分中。系统的输入功率通常由AC电源、AC/DC整流器块提供，或者由EV电池或另一个DC电源直接提供DC电压。在高功率应用中，功率因数校正阶段也可以包含在该块中。高效切换转换器将DC电压转换成RF电压波。然后这个电压波被用来驱动电源谐振器。为了有效地将换能器的输出与电源谐振器匹配，使用了阻抗匹配连接。这种连接确保了开关模式转换器的高效操作；然而，为了实现最高效率，通常需要感性负载阻抗。
阻抗捕获连接确保电源谐振器的阻抗、设备谐振器的阻抗和作用于其上的输出负载被耦合到电源转换器的适当阻抗。
电源谐振器产生的磁场导致能量在设备谐振器和发射器谐振器对中聚集。当这种能量连接到设备的谐振器时，它可以直接为负载供电或用于为电池充电。这里，第二阻抗捕获连接可以用于从谐振器到负载的有效能量连接。它还可以将实际负载阻抗转换为器件谐振器看到的有效负载阻抗，然后可以与负载更加匹配，以获得最佳效率。对于需要DC电压的负载，整流器将接收到的AC电力转换为DC电力。
初级侧的功率转换器的目的是在初级绕组中产生高频电流，而次级侧的转换器用于整流。由逆变器电路产生的方波电压然后被施加到补偿电路。次级侧的整流器中使用的两个开关允许控制功率流，而无需第二个转换器。图9示出了当使用磁共振充电方法时，在本发明的情境中使用根据上述功率转换器的充电系统的电路。
关于潜在的属性，高质量的移动EV充电电缆，配有车辆连接器类型2母头和带有U型锁和保护帽的锁定选项(32A，480V(AC))的开口端(电缆只有一个连接器)。
产品定义
类型：C型线
标准/规则：IEC 62196-2
充电标准：2型
充电模式：模式3，情况B
充电电流类型：1相或3相交流电
环境条件
环境温度(工作温度)：-30℃至50℃
环境温度(储存/运输)：-40℃至80℃
最高海拔：5000米(高于海平面)
防护等级：IP44(插电)
防护等级：IP54(保护帽)
电特性
最大充电功率：7.4至22kW
相数：1或3
电源触点数：3或5(L1、L2、L3、N、PE)
电源触点的额定电流：32A
电源触点的额定电压：480伏AC
信号触点数：2(CP，PP)
信号触点的额定电流：2A
信号触点的额定电压：交流30V
信号传输类型：脉宽调制
电阻编码：220Ω(PE和PP之间)
机械性能
插入/取出循环：>10，000次
插入力：<100N
拔出力：<100N
材料
外壳材料：塑料
材料连接轮廓：塑料
材料处理区域：软塑料
材料保护帽：软塑料
触点材料表面：银
电缆
电缆结构：3/5x 6.0mm2+1x 0.5mm2(prEN 50620，VDE第8789条例第5类)
外部电缆直径：17mm±0.4mm
导体类型：直线
外护套材料：TPE-U
外护套颜色：黑色
最小弯曲半径：255mm(15倍直径)
另一种方法涉及微波充电原理。EV中的电池和传输介质必须是能够携带波的物质或材料——波介质只能将波从其源带到其他地方。众所周知，当介质中的粒子变得不规则并因此引起搅动时，并且当每个粒子移动以取代相邻粒子的过程连续进行时，搅动/无序在环境中进行。
在本发明的情境中，在插入式模块1中产生的磁场将导致粒子的不规则性，并且这将通过用插入式模块1中的变压器将它们转换成微波来确保能量的输送和传输。
由于叠加原理，光谱的每一个波都以相速度携带能量。在这种情况下，来自微波的周期性脉冲序列被允许从发生器移动到接收器(该序列的频谱是离散的，并且其中该频谱由一系列单色波组成)。即使存在正态分布，它也随着所有单色分量的相速度向一个方向移动。
能量转移
一级：1.4至3.3千瓦时
二级：7.2千瓦时
三级：350千瓦时
兼容性
SAE J1772
SAE J1772 CCSDC Combo 1ConnectorType 1
SAE CCSDC Combo 2Connector EU Type 2
Tesla超级充电器
Tesla充电器
CCS
CHAdeMO
IEC 62196
AC：SAE J1772，IEC 62196，Tesla充电器
DC：CCS,CHAdeMO,TESLA超级充电器
随着小磁控管的使用，必要时将提供能量转移。然而，该系统将相对被动地工作，例如在能量从车辆转移到车辆的情况下。通常，高频能量由磁控管环提供，通过在低于10GHz的频率下弯曲同轴电缆的中间导体形成该环，并且电缆的外部导体焊接到阳极。然后，以这种方式创建的环被放置在任意间隙内。当在较高频率下从环上取下时，环更高效，这是为了避免功率不受控制地增加。当环彼此远离时，它们不会烧坏相反电源的电路，因为它们之间的相互作用和电压会相对地降低。因此，能量流将更加稳定。
RF/DC转换是通过设计和表征由天线(PCB)和相应整流电路组成的元件来进行的，通常称为整流天线。它的设计使用了简单而廉价的电路，该电路由四个微带贴片天线、一些零偏置肖特基二极管、威尔金森功分器和一些其他无源部件组成。该电路由50密尔RO4350B衬底和铜线制成。其目的是以高效率从RF源中无线地提取能量，并将其转化为可用于EV充电的DC功率。
四个微带贴片天线具有5-6dBi的增益，并且用于实现所需的功率并在场中提供效率。天线被设计为工作在频率为f＝3.00GHz下。耦合器可采用多种替代方案。
微控制器是射频识别(RFID)标签的重要组成部分，其设置所需的DC电压和功率。在低功耗RFID应用中，大多数微控制器的DC工作电压在1到3.5V之间，并且电流消耗在0.5μA到100μA之间(峰值功率工作期间)。电压灵敏度β是电流灵敏度，其理论值为20A/W。
根据上面提供的描述，图10示出了当本发明用于微波功率传输的情境中时，插入式模块1的天线阵列示意图。下面公开了具有示例天线规格的表格。
如前所述，RF/DC转换需要整流电路的贡献来确定其效率。后者使用两种不同的零偏置肖特基二极管。肖特基二极管是金属和n掺杂或p掺杂半导体之间的金属-半导体接触。在金属半导体中，自由电子从半导体流过结，并且在金属中填充自由能态。当施加的偏置超过传输电位时，随着中间/接口频率IF和正向压降VF的增加，正向电流将迅速增加。可以使用由硅或锗制成的二极管。
下面公开了二极管示例的样本表。
参数 单位 HSMS-286C HSMS-8202
Bv V 7 7.3
Cj0 pF 0.18 0.18
EG eV 0.69 0.69
IBV A 1E-5 10E-5
IS A 5E-8 4.6E-8
N - 1.08 1.09
RS Ω 6 6
PB(VJ) V 0.65 0.5
PT(XTI) - 2 N/A
M - 0.5 0.5
肖特基二极管可以放在倍压系统中。与输入端的功率相比，倍压器增加了输出端的功率，并且还优化了阻抗匹配网络。为了减小整流器的尺寸，可以通过移除芯片电容器来使用开路分流螺柱(open circuit shunt stud)。
图11公开了整流器的电路。在该布置中，所示的四个二极管(D1-4)中只有两个允许电流在任意给定时刻通过。肖特基二极管中的电流由电子携带。通常，二极管的载流子寿命小于100ps。这种极快的开关时间使肖特基二极管成为50GHz及以上频率的理想整流器。
其中
在T＝293K，Vt＝25mV，
IS＝二极管的饱和电流
n＝理想因子，取值在1和2之间
这取决于二极管的材料和物理结构。例如，对于点接触二极管n＝2，而对于肖特基势垒二极管n＝1.2
二极管阻抗
首先导出结电阻和容抗的阻抗，
其中ω＝2πf
因此，二极管总阻抗可以计算如下：
Zdiode＝Zd3+jωLpKg
为了获得更高的灵敏度，我们应该选择具有低饱和电流的二极管。
应该在天线和整流天线(整流电路)的输入端之间实施良好的阻抗匹配网络，以减少反射损耗，并提供具有最大功率传输的更有效的系统。二极管的等效阻抗预计在1.90到3.00GHz之间。
输入功率在-20dBm和10dBm之间选择。通过使用ADS Momentum(用于无源电路分析的3D平面电磁(EM)模拟器)，将获得元件之间的良好传输现象。为了容纳二极管，短的串行线段和一系列电感器将二极管对的阻抗返回到通过史密斯图原点的恒定灵敏度线，史密斯图是一种图形计算器或诺模图，其专为电气和电子工程师设计的用于帮助解决传输线路和匹配电路问题，用于同时显示多个参数。该设计使用两级电荷泵，使用Dickson的公式，但可以升级为多级整流器。DC-DC转换器广泛用于不同的应用和目的。降压升压转换器和冷转换器的实际功率效率可以达到90％左右。
由大电容器组成的DC通过/输出滤波器是本发明的另一个重要方面。它有效地缩短了微波能量，并通过DC功率。二极管和输出电容之间的距离用于谐振二极管的容抗。只要二极管关断，输入和输出电容器都用来存储微波能量。最后，电容器将RF与电路的视频端隔离开来。
注意：二极管必须提供良好的射频短路，以确保所有射频电压都出现在二极管端子上。然而，视频频率应该是低的，这样就不会给视频电路带来负载。
下面公开了另外一组天线参数。
图12以简单的方式示出了对本发明有用的充电系统。在所描述的三种情况中的两种情况下，由于电力输入的性质，需要AC/DC转换器，在一种情况下，电力输入直接来自电网。由于输入是超级电容器，所以第三种情况采用DC/DC转换器。在所有情况下，DC/DC转换器紧随其后以调整电压，从而为插入式电动车辆提供电池。
下表包含相应的参数及其基于目前考虑因素的等级。
参数 评级
输入电压 230V
输出电压 12V
初级侧整流器：输入电压 12V
输出电压 12V
电容器 1mF
升压转换器：输入电压 12V
电感器 500μH
电容器 200μF
开关频率 25000赫兹
占空比 50％
输出电压 23V
单相PWM逆变器： 0.7
载波频率 1050赫兹
电感器 30小时
电容器 220μF
图13示出了在EV情境下的标准充电插座的电路。这是基本示意图，用于在一些基本方面与本文给出的插入式模块1进行比较，并且不应该超出读者所关心的范围。
除了EV无线充电的主要开发目标之外，下面给出了本发明的其他可能的应用途径。该插入式模块可用于需要对电池/电源充电的任意环境中，从家庭环境到军事环境等等。一些例子包括：
· 用于医疗产品的无线能量传输系统
· 充电植入系统
· 无线能量传输至患者支持系统
· 汽车和工业系统中的无线高能传输
· 动态和静态车辆充电系统
· 使用电缆有问题的工业条件
· 军事应用中的无线电传输系统
· 满足无人驾驶车辆的能源需求
· 向军用便携式设备转移能量
· 军事通信系统电池充电
此处讨论了插入式模块1在患者体内放置起搏器的情境下的价值。在更换心脏起搏器期间需要进行一些外科手术。通过将能量的频率和值与目标源中植入物的容量相匹配，插入式模块1允许以非常低的频率进行能量传递。通过这种方式，其目的是从远程电源给皮下的植入物充电。这里，在能量输出的部分中，振荡电路将能量密度发送到目标源中的植入物，并且当能量转移达到定义的容量时，停止能量转移。在这个过程中不需要提高能量电压或转换能量电压。仅设想了能量的无线传输的原理。
图14示出了涉及传输能量从而为医疗器械(特别是部署在心脏处的医疗器械)充电的电路。发射器和植入物都被描述了。虽然植入物本身不符合已经讨论过的插入式模块1的细节，但是发射器设备是本发明应用的例子。
回到无线EV充电的主要目标，开发能够在EV之间传输能量的插头连接器16将被做到。然而，本发明的范围旨在还包括工业设备和消费电子产品。
在本发明中描述的能够进行无线能量传输的插头连接器16使用谐振电路进行无线电力传输，这部分涉及与用于能量传输的电子电路板15和主板的准备相关的特征。
此时，将使用现成的openEVSE套件。最终产品中的EVSE单元将被开发为具有电子设备，其可在车辆间以及车辆和单元间传输能量，但单向传输除外。
使用OpenEVSE为许多最常见的充电站提供了许多现成的现成部分。此外，其中许多部件已经通过了UL和CE测试。因此，商业客户可以节省大量的开发时间来使用这些部件。此外，OpenEVSE为通过WiFi的能源监控安装和控制、消息队列遥测传输(MQTT)的自动化以及开源API和应用编程接口的开发提供了机会，所有这些对于产品的成功都至关重要。因此，电路不会从头开始开发，只会引入新功能。一旦原型发布，就没有义务坚持openEVSE。必要的部分可以以更便宜的方式获得和组装。
这里，读者可了解电动车辆车主用于充电的3种不同类型的能量传输。根据能量传输类型、容量和充电时间，这些被分为逐级的类别1、2和3。
1级交流充电类型有一个120伏、20安培的电路和1.4千瓦的充电容量。根据诸如EV的类型、热效率、电池技术和其他技术特征的因素，使用1级系统为一辆行驶100英里范围的EV充电需要17至25小时。图15示出了1级EV充电所涉及的电路。只有最左边的部分与本说明书的目的直接相关(线圈接口的左边)，因为那是本发明可以用来代替所公开的电路的地方。
在具有208至240伏、40安培的电路和6.2至7.6千瓦充电容量的2级快速AC充电类型的情况下，100英里范围的EV可以在4至5小时内充电。当然，这确实取决于EV的类型、热效率、电池技术和其他技术特征。
最后，对于具有典型的50至350KW充电容量的3级快速DC充电类型，充电可以在低至-30℃至高达50℃的温度下进行而不会出现问题。使用3级快速DC充电系统，在50KW充电容量下，100英里里程范围的EV的通常充电时间平均仅为35分钟。这当然取决于EV的类型、热效率、电池技术和其他技术特征。
图16比较和对比了1级和3级充电类型的基本方面。左侧示出了较慢的交流充电方法，其中示出了通过合适的插座将EV的车载充电器与电网互连的电缆。右边是更快的DC充电方法。DC快速充电站被示出用作车辆电池和电网之间的中间步骤。这种类型的基础设施将由多个用户共享，并能够直接整合例如太阳能的可再生能源。在任一种情况下，电池管理系统(BSM)是车辆的一部分。
本发明的插入式模块1的另一个方面是插座软件开发。EV硬件系统中的关键组部将通过智能设备与应用“对话”，从而确保各种电路元件的正确操作。
通过电动车辆硬件系统中的微芯片以及与相关车辆的电池管理系统(BMS)的通信，将实现在充电过程中从车辆到车辆的情况中提取能量的计划。Arduino软件将从头开始开发；这是为了避免使用旧的源代码。一旦硬件准备就绪，电动车辆硬件系统和智能设备之间的通信将由Blynk提供。
此外，将使用特殊的代理服务器，以减少EVHS中的硬件在与其智能设备通信期间使用的总能量，从而确保有效带宽。这里使用的技术包括优化数据包大小、消除不必要的流量和屏蔽无线数据包丢失。
已经讨论的是一种用于在两个电子设备之间无线传输能量的方法，每个电子设备都具有充电插座。该方法包括：将具有上述实施方式的插入式模块1连接到两个设备中的每一个。能量转移发生在两个插入式模块1的衬垫元件11之间，因此对一个电子设备的电池放电并对另一个电子设备的电池充电。该方法不应限于上述可能，而是可以应用于涉及对电子设备的电池充电的任意情况。
已经结合本文的各种实施方式描述了各种方面和实施方式。然而，本领域技术人员在实践所要求保护的主题时，通过研究附图、公开和所附权利要求，可以理解和实施所公开实施方式的其他变型。这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围以权利要求的保护范围为准。
参考符号
1 插入式模块
2 充电器
3 电池组
4 电动机
5 逆变器
6 DC/DC转换器
11 衬垫元件
12 机箱
13 铰合部
14 集成能量传输电路
15 电子电路板
16 插头连接器
17 电源连接

Claims (12)

1.一种用于对电子设备中的电池进行充电的插入式模块(1)，其特征在于，包括：
衬垫元件(11)，被配置为接收电磁能量的无线输入；
与所述衬垫元件(11)连接并提供有插头连接器的机箱(12)，所述插头连接器被配置为插入所述电子设备的充电插座中，其中，所述机箱(12)包括集成的能量传输通道(5)和电路板(7)，所述能量传输通道(5)和所述电路板(7)被配置为将来自所述衬垫元件(11)的所述电磁能量传输和转换为在所述插头连接器处提供的充电电流。
2.根据权利要求1所述的插入式模块(1)，其特征在于，所述衬垫元件(11)进一步被配置为传输电磁能量的无线输出，并且所述能量传输通道和所述电路板进一步被配置为将电能从所述充电插座传输和转换到所述衬垫元件，使得所述插入式模块(1)能够进行电能的双向无线传输。
3.根据前述权利要求中任一项所述的插入式模块(1)，其特征在于，所述机箱(12)包括铰合部(13)，所述铰合部(13)被配置为调节所述衬垫元件(11)和所述插头连接器之间的角度，其中，所述铰合部(13)的轴线位于平行于所述衬垫元件的平坦传输表面的平面中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的插入式模块(1)，其特征在于，所述衬垫元件(11)包括LC谐振器，所述LC谐振器被配置为从电源接收电磁能量，所述电源具有与所述衬垫元件的所述LC谐振器谐振的LC谐振器。
5.根据权利要求4所述的插入式模块(1)，当从属于权利要求2时，其特征在于，所述LC谐振器还被配置为将电磁能量传输到接收器，所述接收器具有与所述衬垫元件的所述LC谐振器谐振的LC谐振器。
6.根据权利要求4或5所述的插入式模块(1)，其特征在于，所述LC谐振器的谐振频率在100KHz和13.6MHz之间。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的插入式模块(1)，其特征在于，所述LC谐振器包括串联或并联的电阻器、电感器和电容器电路，所述电路包括至少一个线圈和一个电容器。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的插入式模块(1)，其特征在于，所述LC谐振器包括具有可变阻抗的电子元件，所述电子元件被配置为用于调谐所述LC谐振器的所述谐振频率。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的插入式模块(1)，其特征在于，所述衬垫元件(11)包括天线阵列，所述天线阵列被配置为接收所述微波频谱中的电磁能量。
10.根据权利要求9所述的插入式模块(1)，当从属于权利要求2时，其特征在于，所述衬垫元件(11)和所述机箱(12)中的所述电路被配置为通过所述天线阵列接收和发射微波能量。
11.一种电子设备的系统，特别是电动车辆或智能设备的系统，其特征在于，具有前述权利要求中任一项所述的充电插座和插入式模块(1)。
12.一种用于在各自具有充电插座的两个电子设备之间传输能量的方法，其特征在于，包括：
将权利要求1至10中任一项所述的插入式模块(1)与所述第一设备的充电插座连接；
将权利要求1至10中任一项所述的插入式模块(1)与所述第二电子设备的充电插座连接；以及
通过在所述两个插入式设备的所述衬垫元件之间转移能量来启动从所述第一电子设备到所述第二电子设备的充电过程，从而对所述第一电子设备的电池进行放电并对所述第二电子设备的电池进行充电。
CN202180094472.6A 2021-04-01 2021-04-01 用于无线充电的插入式模块 Pending CN117203085A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2021/058702 WO2022207116A1 (en) 2021-04-01 2021-04-01 A plug-in module for wireless charging

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117203085A true CN117203085A (zh) 2023-12-08

Family

ID=75426597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180094472.6A Pending CN117203085A (zh) 2021-04-01 2021-04-01 用于无线充电的插入式模块

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230211684A1 (zh)
EP (1) EP4313668A1 (zh)
CN (1) CN117203085A (zh)
WO (1) WO2022207116A1 (zh)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7522878B2 (en) * 1999-06-21 2009-04-21 Access Business Group International Llc Adaptive inductive power supply with communication
US20070072474A1 (en) * 2005-04-27 2007-03-29 Nigel Beasley Flexible power adapter systems and methods
JP5810291B2 (ja) * 2010-03-30 2015-11-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 無線電力伝送システム
US10343535B2 (en) * 2010-04-08 2019-07-09 Witricity Corporation Wireless power antenna alignment adjustment system for vehicles
US11058326B1 (en) * 2012-09-25 2021-07-13 Micro Mobio Corporation Cloud communication antenna panel system and method
JP6020220B2 (ja) * 2013-02-06 2016-11-02 トヨタ自動車株式会社 充電装置、電力出力装置および変換ユニット
US20150002088A1 (en) * 2013-06-29 2015-01-01 Daniel Michael D'Agostino Wireless charging device
JP6236193B2 (ja) * 2014-03-26 2017-11-22 Ｉｈｉ運搬機械株式会社 非接触給電システムと対象物給電装置
EP3386070A1 (en) * 2017-04-07 2018-10-10 Continental Automotive GmbH Charging system for charging an accumulator of an electric bicycle, bicycle rack and method for charging an accumulator
KR101947263B1 (ko) * 2017-04-19 2019-02-12 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 송신기 및 수신기 사이에서 무선 충전을 중계하는 무선 충전 중계 모듈
NO345281B1 (en) * 2017-08-24 2020-11-30 Geir Olav Gyland Cable reel assembly

Also Published As

Publication number Publication date
US20230211684A1 (en) 2023-07-06
EP4313668A1 (en) 2024-02-07
WO2022207116A1 (en) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10141979B2 (en) Apparatus and method for using near field communication and wireless power transmission
US10103581B2 (en) Wireless power transmission system
Kim et al. Free-positioning wireless charging system for small electronic devices using a bowl-shaped transmitting coil
Chen et al. A study of loosely coupled coils for wireless power transfer
Rao et al. Categories, standards and recent trends in wireless power transfer: A survey
Hui Past, present and future trends of non-radiative wireless power transfer
Liou et al. Wireless-power-transfer system using near-field capacitively coupled resonators
Iqteit et al. Wireless power charging in electrical vehicles
Kim et al. Design of wireless power and information transfer systems considering figure of merit for information
US11605976B2 (en) System and method for wireless transmission of power
US9531196B2 (en) Wireless power transmission system and method for designing the same
Banerji et al. Wireless transfer of power: Status and challenges
CN117203085A (zh) 用于无线充电的插入式模块
Marinescu et al. Achievements and perspectives in contactless power transmission
Sukma et al. Design and simulation of 145 kHz wireless power transfer for low power application
Khan et al. A proposed optimized solution for wireless power transfer using magnetic resonance coupling
TR2023006869T2 (tr) Kablosuz şarj i̇çi̇n bi̇r fi̇şli̇ modül
Kim et al. Wireless charging technology using magnetically coupled resonators
CN117559672B (zh) 一种全向局域网微波无线能量传输装置
Joshi et al. Implementation of Wireless Charging for Electronic Gadgets
Burlaka et al. Analysis of Approaches to the Efficiency Improvement of Wireless Power Transmission Systems Using Low-Frequency Magnetic Fields
JP2006345637A (ja) 整流回路
Li et al. Systematic analysis of advanced wireless charging technology for electric vehicles
Yang et al. Research on Coupling Mechanism of High-power Wireless Power Transfer System
Rhodes Oscillating driving circuit for a wireless power transfer system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination