CN206180709U - 无线功率传输系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及无线功率传输系统。要解决的一个技术问题是提供改进的无线功率传输系统。该无线功率传输系统包括：电源，与第一无线功率传输系统耦接；负载，与包括感测电路的第二无线功率传输系统耦接；其中使用感测电路，第二无线功率传输系统被配置成将第二无线功率传输系统与第一无线功率传输系统的谐振动态调谐为期望的谐振频率值，以允许将期望的电压或期望的功率之一传送到负载；其中期望的谐振频率值小于最大可能谐振频率值；并且其中第一无线功率传输系统能够比第二无线功率传输系统传输更多电压或更多功率之一，并且负载可以在不对第二无线功率传输系统或负载造成损坏的情况下进行接收。通过本实用新型，可以获得改进的无线功率传输系统。

Description

无线功率传输系统
技术领域
本实用新型的各个方面整体涉及功率传输系统，诸如无线功率传输和/或无线电池充电系统。
背景技术
采用磁性耦合线圈的无线功率传送是使用松散耦合线圈和紧密耦合线圈两者(即，在变压器中)来完成的。松散耦合线圈没有共用磁芯，并且因此使用连接到电源的线圈产生的磁通量在其他连接到负载的磁性耦合线圈中感应地感生出电流。常规无线功率传送系统的示例可见于以下参考文献，每个参考文献中的公开内容全文据此以引用方式并入本文：Chen等人所著论文“A Study of Loosely Coupled Coils for Wireless PowerTransfer，”IEEE Transactions on Circuits and Systems-II：Express Briefs，V.57，No.7，pp.536-540(July 2010)(“用于无线功率传送的松散耦合线圈的研究”，IEEE电路与系统学报-II：快报，第57卷，第7期，第536-540页(2010年7月))；Water等人所著论文“Adaptive Impedance Matching for Magnetically Coupled Resonators，”PIERSProceedings，Moscow，Russia，pp.694-701(August 19-23，2012)(“用于磁性耦合谐振器的自适应阻抗匹配”，俄国莫斯科市电磁研究进展国际研讨会刊，第694-701页(2012年8月19-23日))；Cannon等人所著论文“Magnetic Resonant Coupling as a Potential Means forWireless Power Transfer to Multiple Small Receivers，”IEEE Transactions onPower Electronics，V.24，No.7，pp.1819-1825(July 2009)(“作为用于至多个小接收器的无线功率传送的可能手段的磁性谐振耦合”，IEEE功率电子学学报，第24卷，第7期，第1819-1825页(2009年7月))。
实用新型内容
本实用新型要解决的一个技术问题是提供改进的无线功率传输系统。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种无线功率传输系统，该无线功率传输系统包括：电源，所述电源与第一无线功率传输系统耦接；负载，所述负载与包括感测电路的第二无线功率传输系统耦接；其中使用所述感测电路，所述第二无线功率传输系统被配置成将所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振动态调谐为期望的谐振频率值，以允许将期望的电压和期望的功率中的一个传送到所述负载；其中所述期望的谐振频率值小于最大可能谐振频率值；并且其中所述第一无线功率传输系统能够比所述第二无线功率传输系统传输更多电压和更多功率中的一者，并且所述负载能够在不对所述第二无线功率传输系统和所述负载中的一者造成损坏的情况下进行接收。
在一个实施例中，所述感测电路被配置成通过调整所述第一无线功率传输系统所传输的频率和所述第二无线功率传输系统所接收的频率中的一者，来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
在一个实施例中，所述感测电路被配置成通过调整所述第二无线功率传输系统的电容来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
在一个实施例中，所述感测电路被配置成通过使用所述感测电路调整所述第二无线功率传输系统中包括的电压依赖的电容器的偏压来调整所述第二无线功率传输系统的电容。
在一个实施例中，所述第二无线功率传输系统包括至少一级，所述至少一级包括至少第一线圈，并且所述感测电路被配置成通过将所述至少第一线圈解调至所述期望的谐振频率值，来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
在一个实施例中，所述第二无线功率传输系统包括两级式谐振器，所述两级式谐振器包括第一线圈和第二线圈，所述两级式谐振器被配置成通过将所述第一线圈和所述第二线圈中的一者解调至所述期望的谐振频率值，来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
在一个实施例中，所述第二无线功率传输系统包括单级式谐振器，所述单级式谐振器包括第一线圈，所述单级式谐振器被配置成通过将所述第一线圈解调至所述期望的谐振频率值，来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
在一个实施例中，动态调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的所述谐振还包括：在完成初始无线功率传输后通过将反馈信号从所述第二无线功率传输系统传输到所述第一无线功率传输系统以调谐所述第一无线功率传输系统的谐振，从而进行调谐。
在一个实施例中，所述系统还被配置成响应于接收来自于所述第二无线功率传输系统的所述反馈信号，通过调整所述第一无线功率传输系统所传输的频率进行调谐。
在一个实施例中，动态调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振还包括：在完成初始无线功率传输后，通过使用所述第二无线功率传输系统中包括的感测电路调谐所述第二无线功率传输系统的谐振，从而进行调谐，其中所述感测电路调整所述第二无线功率传输系统所接收的频率、所述第二无线功率传输系统的电容中的一者；和它们的任何组合。
本实用新型的一个技术效果是提供了改进的无线功率传输系统。
对于本领域的普通技术人员而言，通过具体实施方式和附图以及通过权利要求，上述以及其他方面、特征和优点将显而易见。
附图说明
将在下文中结合附图来描述各实施方式，其中类似标号表示类似元件，并且：
图1为无线功率传输系统的方框图；
图2为无线功率传输系统(WPT)的线圈的磁场的曲线图；
图3为WPT的第一实施方式的一部分的电路与方框图；
图4为WPT的第二实施方式的一部分的电路与方框图；
图5为示出常规谐振器的频率响应的示意图，其中峰值谐振处于6.78MHz；
图6A、图6B和图6C为用于调整WPT系统电容的感测电路和电容器阵列的第一实施方式的组件的电路图；
图7为用于调整施加到电压依赖的电容器的偏压的感测电路和系统的组件的电路图，该电压依赖的电容器用于调整WPT系统的电容。
具体实施方式
本公开、其各方面以及实施方式并不限于本文所公开的具体组件、组装工序或方法元素。显然，本领域已知的符合预期无线功率传输系统(WPT)的许多附加组件、组装工序和/或方法元素将可与本公开的特定实施方式一起使用。因此，例如，尽管本实用新型公开了特定实施方式，但是此类实施方式和实施组件可包括符合预期操作和方法的本领域已知的针对此类WPT系统的任何形状、尺寸、样式、类型、模型、版本、量度、浓度、材料、数量、方法元素、步骤等，以及实施组件和方法。
WPT系统的各种实施方式以及WPT系统实施所使用的无线功率传输方法在本文献中公开。这些系统和方法可使用或包括以引用方式并入本文的参考文献中概述的系统的各种组件和功能中的一者、全部或任一者。本文所公开的系统可为近场无线充电系统。
参见图1，示出WPT系统2的实施方式。如图所示，系统2包括传输(Tx)侧4(第一WPT系统)和接收(Rx)侧6(第二WPT系统)。Tx谐振器用于将功率传输到松散地磁性耦合的对应Rx谐振器，所述Rx谐振器随后将功率提供到客户端设备负载(负载)。根据Tx谐振器与Rx谐振器之间的谐振频率值，更多或更少的功率和/或电压和/或电流可传输到接收侧6和负载。在一些WPT系统实施方式中，可施加到接收侧6的潜在功率和/或电压可以超过可由接收侧6中包括的任一组件或全部组件或其负载本身所承载/或处理的功率和/或电压。在这种情况下，如果在传输侧或接收侧的频率下的谐振频率值过高，那么过多功率和/或电压可提供到接收侧6中的组件和/或负载，这可能会导致在短期内或长期内对WPT系统中的组件和/或负载的损坏。
常规WPT系统寻求最大化谐振频率值，以便确保功率最高效地传输到接收侧。这是因为由于Tx谐振器和Rx谐振器仅仅是松散耦合的，因此功率传送更难进行并且谐振器之间的损失相应地高于密切/紧密耦合系统(如变压器)中的损失。由于这些系统寻求在固定的最大谐振点处操作，因此在不使用外部电气保护组件的情况下，无法处理传输侧4提供的功率和/或电压的接收侧/WPT系统就无法与此类传输WPT系统一起使用，这会增加总体成本并占据系统内的空间。
本文所公开的各种WPT系统实施方式允许接收侧6的谐振被调谐至期望的谐振频率值，所述期望的谐振频率值小于允许在最大功率传送效率下操作的最大谐振频率值。所述系统的这一能力允许与传输WPT系统一起使用的接收WPT系统实施方式可在不造成系统损坏的情况下处理功率/电压，所述传输WPT系统能够传输比接收WPT系统更大的功率/电压。此外，WPT系统的这一能力可允许采用在不同功率/电压要求下操作的多种类型的接收WPT系统和/或负载，以便利用相同传输WPT系统，而不需要使用应用于接收WPT系统、负载或WPT系统和负载两者的外部电子组件来保护接收WPT或负载免受损坏。在此类系统中，可以使用被设计成结合需要调谐保护的设备来处理来自传输侧的全功率和/或电压的具有接收侧(第三WPT系统)的设备。取决于具体应用，传输WPT系统(功率传输单元，即PTU)的输出功率范围可为约2W至约70W，因此使用相同传输WPT系统，能够灵活地为不同的WPT系统充电可以是有利的。此外，在接收WPT系统被包括在生物医学/可穿戴式设备(诸如作为非限制性示例，助听器、手表和其他可穿戴式电子设备)中的情况下，可能无法提供使用外部电子组件来保护WPT系统和/或负载所需的空间。由于根据设备的接收谐振器耦合情况，感应电压可为高至数十至数百伏，因此可能会对接收设备造成损坏。
参见图1和图2，系统2中使用的Rx谐振器和Tx谐振器采用方形平面线圈设计，这种设计可以具有图2所示的磁通量场。然而，在其他系统实施方式中，可以使用圆形、椭圆形或其他封闭形状的线圈，包括平面线圈，以任何封闭形状形成的螺旋线圈也是如此。也可在各种实施方式中使用各种三维形状线圈设计，诸如作为非限制性示例，碗形、立方形设计、锥形(直立或倾斜)设计、平行六边形设计以及其他规则或不规则的三维形状设计。在各种实施方式(包括本文所示那些实施方式)中，谐振器可以是具有N匝的螺旋感应器与外部电容器的组合。多种电子组件可以用作系统2的一部分，包括整流器、DC至DC转换器、匹配电路、功率放大器和电压控制电路。如本文中将更详细描述，传输侧4和接收侧6可包括允许在传输侧4与接收侧6之间进行无线通信的各种主控制(MCU)单元和信令单元。
参见图3，示出WPT系统8的第一实施方式。如图所示，系统8包括耦接到电源(未示出)的传输器10(第一WPT系统)。系统8的接收侧包括两级，即接收器1级谐振器(第一级12)和接收器2级谐振器(第二级14)。这些级是通过每个级上的线圈LRX电耦合在一起，以允许在功率被施加到负载RL之前传输/调节从传输器10接收的功率信号。在各种实施方式中，第一级12线圈是具有N匝的螺旋感应器，并且第二级14线圈是具有密切耦合的N/2匝的螺旋感应器。如图所示，第一级12包括电压依赖的电容器16，所述电压依赖的电容器结合接收电容器CRX形成第一级的电容CTUNE。在各种实施方式中，可以使用多种电压依赖的电容器中的任一种。在具体实施方式中，电压依赖的电容器可为无源可调谐集成电路(PTIC)，如由美国亚利桑那州菲尼克斯的安森美半导体公司(ON Semiconductor of Phoenix，Arizona)制造的那些。PTIC的各种实施方式的示例可见于附录A随附地包括的数据表单，其公开内容全文据此以引用方式并入本文。在其他实施方式中，无法使用电压依赖的电容器，并且如下文将描述，可使用耦接到开关的电容器组或阵列来调整第一级12的电容。
所包括的电容器调谐控制18被设计成调整电压依赖的电容器16的电容，并相应地调整第一级12的谐振频率值。由于第一级12的谐振频率值可通过调整第一级12的电容来进行调整，因此，第二级14所接收/获得的功率/电压以及施加到负载的功率/电压将相应地调整，因为这些级是密切耦合的。电容器调谐控制电路的各种实施方式将在下文描述。在各种系统实施方式中可以包括另外的级(3、4或更多)。在各种实施方式中，这些级和第二级的谐振均可使用本文所公开的原理类似地进行调谐。
参见图4，示出WPT系统20的第二实施方式。如图所示，系统20包括在接收侧(接收器1级谐振器)上的单个级22，该级将线圈LRX直接耦合到负载RL。所包括的电压依赖的电容器CTUNE 24能够响应于电容器调谐控制26所施加的偏压信号来改变级22的电容，所述电容器调谐控制可为本文所公开的电容器调谐控制电路的任何实施方式。通过第二级22的电容调整，第二级22的线圈LRX与传输器27的谐振频率值被调谐至期望的谐振频率值，并且施加至负载的功率/电压量会相应地直接调整。
本文所公开的实施方式已论述了接收WPT系统(第二WPT系统，或第三、第四或更多WPT系统)的电容调整，以便将接收WPT系统的谐振频率值调谐至期望的谐振级。在其他实施方式中，可调整WPT系统的传输侧或接收侧或传输侧和接收侧两者以调谐系统的谐振频率值。调整该谐振频率值意味着调整系统接收特定频率/与特定频率谐振的能力。参见图5，示出在常规线圈实施方式中的接收电压与频率的曲线图。如图所示，该线圈的谐振频率会产生最大谐振频率值，并相应地允许在传输线圈与接收线圈之间进行最大电压传输。在该系统中，谐振频率为约6.78MHz，但是在各种其他系统实施方式中，可以使用其他频率，诸如作为非限制性示例，约13.56MHz、约27.12MHz、约2.4GHz和能够在WPT系统的传输侧和接收侧之间形成谐振功率传送的任何其他频率。
图5示出系统可如何对谐振频率电压最大值、WPT系统的接收侧所接收的频率和/或WPT系统的传输侧所传输的频率中的任一方面进行调整来减少正在传输的电压。如可以观察到，由于电压与频率之间的关系相对于频率为二阶的，因此该频率相对于谐振频率略微地增大或减小可能在初始导致传输电压发生较大变化，而该频率相对于谐振频率显著地增大或减小则导致传输电压发生较小变化。在各种实施方式中，可使用调频器和其他频率调整设备和系统来调整WPT系统的传输侧、接收侧或传输侧和接收侧两者的频率行为，以便实现期望的谐振频率值。由于频率变化使该频率远离谐振频率，因此调整接收和/或传输的频率的过程可称为“解调”频率并相应地“解调”WPT系统的谐振频率值。通过解调谐振频率，调整施加到负载的电压和/或功率，以防止对负载或WPT系统的接收侧的组件造成损坏。
还可调整其他系统参数来调谐超过电容的谐振，作为非限制性示例，所述其他系统参数包括质量系数、接收线圈几何形状和能够改变WPT系统的传输侧和接收侧之间的谐振频率值的任何其他参数。
在各种WPT系统实施方式中，可将感测电路包括在WPT系统的接收侧(第二WPT系统)中。感测电路被设计成测量将施加到接收侧(无论单个级、第一级或其他多个级)的电压和/或功率，并且随后改变接收侧的操作参数，以便将谐振频率值调谐至期望或计算的目标值，这将防止损坏接收侧的组件和/或负载。参见图6B，示出包括两个比较器30，32的感测电路28的一部分的实施方式。第一比较器30接收从传输侧接收的输入电压(Vresntr)，并将其与高阈值电压(Thresh_Hi)进行比较，然后输出结果。同样，第二比较器32接收输入电压，并将其与低阈值电压(Thresh_Lo)比较，然后输出结果。在各种实施方式中，阈值电压可以由芯片上参考电路或其他阈值电压生成电路设定。高阈值电压设定为设计用以防止接收侧的组件和/或负载受到损坏的电平。在一些实施方式中，高阈值电压设定为正好低于与接收侧或负载相关联的芯片上的设备的设备可靠电压限值。低阈值电压可设定为期望值，以便允许感测电路调谐谐振以增加从传输侧接收的电压。
第一比较器30和第二比较器32的输出可由N位计数器/解码器34(如图6C所示)接收。在各种实施方式中，输出可使用计时器处理，或通过使用一个或多个锁存器或甚至熔断器来存储。在图6C所示的实施方式中，N位计数器/解码器34存储/传输接收到的输出，并且提供与接收到的输出对应的N位输出。参见图6A，示出并联耦接的电容器36，38阵列的实施方式。如图所示，电容器36，38中的每一者分别与开关40，42串联耦接。由于该电容器阵列被耦接到线圈LR，因此使用开关连接/断开电容器36，38会改变在CR与CR比下接收侧的电容。电容变化使线圈LR的频率以及线圈与传输线圈的谐振变化。由于在各种实施方式中，开关可各自耦接到图6C的N位计数器/解码器34的输出端，因此，当N个输出变化时，各种开关相应地打开和闭合。以此方式，接收侧(或接收侧的一级)的电容可以更改以调谐接收侧或级的谐振频率值。在此类实施方式中，并未使用电压依赖的电容器，但是感测电路使用输入电压来相应地调整接收侧的电容，以便实现期望的谐振频率值(并相应地实现期望的电压/功率值)。
参见图7，示出邻近N位计数器/解码器46的感测电路44的实施方式，输出端将电耦接到所述N位计数器/解码器，类似于图6B和图6C所示的实施方式。如前所述，感测电路44监控输入电压Vresntr，并且使用比较器48和50将其分别与高阈值和低阈值进行比较。比较器的输出随后由与恒流源52，54阵列耦接的N位计数器/解码器46处理，每一个恒流源与开关56，58阵列串联耦接。恒流源52，54阵列被耦接到阻抗网络56，它们一起形成解码器控制的偏压生成器，该偏压生成器有助于形成作为施加到电压依赖的电容器62的偏压的电压输出。由于电压依赖的电容器62与接收侧电路耦接，当偏压变化时，接收侧的电容变化，从而允许将谐振频率值调谐至将提供期望电压电平供负载使用的值。
虽然图6A-图6C和图7中示出的感测电路实施方式涉及调整电容以对接收侧谐振频率值进行调谐，但是感测电路实施方式也可以与频率调谐电路组合用来改变所接收和/或传输的频率，从而也调谐谐振频率值。此类感测电路实施方式可包括在图1所示接收侧6和传输侧4的MCU和带外信令组件之中。在此类实施方式中，包含来自接收侧6的反馈信号的无线传输可以由传输侧接收，并且频率例如可响应于谐振频率值的调谐来相应地调整。同样，以前馈控制的方式，包含来自传输侧4的前馈信号的无线传输可发送到接收侧6，由此，接收侧6可响应于接收到前馈信号来对接收侧6的频率、电容或频率和电容两者进行调整。在使用本文所公开的原理的情况下，多种实施方式是可能的。
虽然在各种实施方式中，示出的是调整接收侧的电容或接收侧的频率的那些实施方式，但是通过使用反馈信号，也可调整频率或其他控制WPT系统的传输侧所传输的功率和/或电压的参数。然而，在各种实施方式中，管理频率/电容/或其他用于调整接收侧上的参数的功率或电压可以更加简单，因为接收侧通常是设计用于与传输充电站一起工作的设备。这种技术可允许充电站设计是基本通用的，同时每个设备利用该充电站管理其谐振级以便为其自身充电，而不对其组件造成损坏。
各种WPT系统(如本文所公开的那些)可以利用无线功率传输方法的各种实施方式。所述方法可包括：提供与第一WPT系统(传输侧)耦接的电源；以及提供与第二WPT系统(接收侧)耦接的负载。所述方法还可包括将第二WPT系统与第一WPT系统的谐振调谐为期望的谐振级，以允许将期望电压或期望功率传送到负载。期望的谐振级可以小于最大可能谐振级。第一WPT系统能够比第二WPT系统传输更多电压和/或更多功率，并且/或者负载可以在不对第二WPT系统或负载造成损坏的情况下进行接收。在各种实施方式中，调谐可动态地进行，这意味着这是使用感测电路或其他自动更改/调谐第二WPT系统的谐振频率值的系统/方法(如本文所公开的那些)来控制的。在其他实施中，调谐可由用户手动进行，用户通过选择器开关来手动选择谐振级，或在传输侧或接收侧上手动设置变量，所述变量设计用于确保从所传输/接收的频率得到的功率/电压将不会损坏接收设备。在各种实施方式中，调谐过程可以称为解调过程，因为调谐过程使谐振频率值远离最大谐振频率值。
在各种方法和系统实施方式中，系统的接收侧可在无需知晓最大谐振频率值的先验值或系统计算/检测的值的情况下调谐该谐振频率值，以便找出达到期望电压和/或功率电平的操作点。相反，在唤醒时或遇到来自传输侧的信号时，系统可以使用感测电路或其他控制电路来调谐谐振，直到达到期望电压和/或功率电平。在各种实施方式中，系统可利用出于安全目的设置为非谐振值的各种控制电路来通电，并且随后进行后续调整。在各种实施方式中，断电时，出于安全目的，控制电路还可被重置为非谐振值。
在各种方法实施方式中，谐振频率值的调谐可以在已经在传输侧与接收侧之间进行初始无线功率传输(可通过负载或可不通过负载)后进行。在其他实施方式中，可调谐接收侧的电容和频率(接收到的频率)两者以调整谐振频率值。在其他实施方式中，谐振频率值的调谐可响应于来自负载的反馈而进行。在这些实施方式中，响应于负载表明其需要更多或更少功率或电压，控制电路(在一些实施方式中为感测电路)将接收侧线圈的谐振调谐至期望/计算的级。
各种系统实施方式可以使用各种无线功率传输方法。这些方法实施方式包括：提供与第一无线功率传输(WPT)系统耦接的电源；提供与第二WPT系统耦接的负载；以及将第二WPT系统与第一WPT系统的谐振调谐为期望的谐振频率值，以允许将期望电压和期望功率中的一者传送到负载。期望的谐振频率值小于最大可能谐振级。第一WPT系统能够比第二WPT系统传输更多电压或更多功率，或者负载可以在不对第二WPT系统或负载造成损坏的情况下进行接收。
这些方法实施方式还可包括如下情况：调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还包括调整第一WPT系统所传输的频率和第二WPT系统所接收的频率中的一者。
这些方法实施方式可包括如下情况：调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还包括调整第二WPT系统的电容。
所述方法可包括：提供与第三WPT系统耦接的第二负载；以及将第三WPT系统与第一WPT系统的谐振调谐为期望的谐振频率值，以允许将期望电压或期望功率传送到负载。期望的谐振频率值小于最大可能谐振频率值。第一WPT系统能够比第三WPT系统传输更多电压或更多功率中的一者，并且第二负载可以在不对第三WPT系统或第二负载造成损坏的情况下进行接收。
所述方法还可包括提供与第三WPT系统耦接的第二负载，其中第三WPT系统和第二负载适于在最大可能谐振频率值下操作，而不对第三WPT系统和第二负载造成损坏。
第二WPT系统包括感测电路，并且调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还包括使用感测电路进行调谐。
使用感测电路进行调谐可包括通过使用感测电路调整第一WPT系统所传输的频率或第二WPT系统所接收的频率进行调谐。
使用感测电路进行调谐还可包括通过使用感测电路调整第二WPT系统的电容进行调谐。
使用感测电路调整第二WPT系统的电容可包括使用感测电路调整电压依赖的电容器的偏压。
调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还可包括在完成初始无线功率传输后通过将反馈信号传输到第一WPT系统以调谐第一WPT系统的谐振或使用第二WPT系统中包括的感测电路调谐第二WPT系统的谐振，从而进行调谐。
本文献公开的系统实施方式可以利用无线功率传输方法的实施。这些方法实施方式包括：提供与第一无线功率传输(WPT)系统耦接的电源；提供与第二WPT系统耦接的负载；以及将第二WPT系统与第一WPT系统的谐振动态调谐为期望的谐振频率值，以允许将期望电压或期望功率传送到负载。期望的谐振频率值小于最大可能谐振频率值。第一WPT系统能够比第二WPT系统传输更多电压或更多功率，或者负载可以在不对第二WPT系统或负载造成损坏的情况下进行接收。
无线功率传输系统的实施方式可包括：与第一无线功率传输(WPT)系统耦接的电源；以及与包括感测电路的第二WPT系统耦接的负载。在使用感测电路的情况下，第二WPT系统可被配置成将第二WPT系统与第一WPT系统的谐振动态调谐为期望的谐振频率值，以允许将期望的电压或期望的功率传送到负载。期望的谐振频率值可以小于最大可能谐振频率值。第一WPT系统可能能够比第二WPT系统传输更多电压或更多功率，或者负载可以在不对第二WPT系统或负载造成损坏的情况下进行接收。
WPT系统的实施方式可包括以下各项中的一者、全部或任一者：
感测电路可被配置成通过调整第一WPT系统所传输的频率或第二WPT系统所接收的频率，来调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振。
感测电路可被配置成通过调整第二WPT系统的电容来调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振。
感测电路可被配置成通过使用感测电路调整第二WPT系统中包括的电压依赖的电容器的偏压来调整第二WPT系统的电容。
第二WPT系统可包括至少一级，所述至少一级包括至少第一线圈，并且感测电路可被配置成通过将至少第一线圈解调至期望的谐振频率值，来调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振。
WPT系统的实施方式可以利用一种无线功率传输方法的实施方式。该方法可包括：提供与第一WPT系统耦接的电源；提供与第二WPT系统耦接的负载；以及将第二WPT系统与第一WPT系统的谐振调谐为期望的谐振频率值，以允许将期望的电压和期望的功率传送到负载。期望的谐振频率值可以小于最大可能谐振级别。第一WPT系统可能能够比第二WPT系统传输更多电压或更多功率，或者负载可以在不对第二WPT系统或负载造成损坏的情况下进行接收。
无线功率传输方法的实施方式可包括以下各项中的一者、全部或任一者：
调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还可包括调整第一WPT系统所传输的频率或第二WPT系统所接收的频率。
调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还可包括调整第二WPT系统的电容。
所述方法还可包括：提供与第三WPT系统耦接的第二负载；以及将第三WPT系统与第一WPT系统的谐振调谐为期望的谐振频率值，以允许将期望电压或期望功率传送到负载。期望的谐振频率值可以小于最大可能谐振频率值。第一WPT系统能够比第三WPT系统传输更多电压或更多功率，或者第二负载可以在不对第三WPT系统或第二负载造成损坏的情况下进行接收。
所述方法还可包括提供与第三WPT系统耦接的第二负载，其中第三WPT系统和第二负载适于在最大可能谐振频率值下操作，而不对第三WPT系统或第二负载造成损坏。
第二WPT系统可包括感测电路，并且调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还可包括使用感测电路进行调谐。
使用感测电路进行调谐还可包括通过使用感测电路调整第一WPT系统所传输的频率或第二WPT系统所接收的频率进行调谐。
使用感测电路进行调谐还可包括通过使用感测电路调整第二WPT系统的电容进行调谐。
使用感测电路调整第二WPT系统的电容还可包括使用感测电路调整电压依赖的电容器的偏压。
第二WPT系统可包括两级式谐振器，所述两级式谐振器包括第一线圈和第二线圈，并且调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还可包括将第一线圈或第二线圈解调至期望的谐振频率值。
第二WPT系统可包括单级式谐振器，所述单级式谐振器包括第一线圈，并且调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还包括将第一线圈解调至期望的谐振频率值。
调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还可包括在完成初始无线功率传输后通过将反馈信号传输到第一WPT系统以调谐第一WPT系统的谐振或使用第二WPT系统中包括的感测电路调谐第二WPT系统的谐振，从而进行调谐。
WPT系统的实施方式可以利用一种无线功率传输方法的实施方式。所述方法可包括：提供与第一WPT系统耦接的电源；提供与第二WPT系统耦接的负载；以及将第二WPT系统与第一WPT系统的谐振动态调谐为期望的谐振频率值，所述期望的谐振频率值小于最大可能谐振频率值。期望的谐振频率值可以小于最大可能谐振频率值。第一WPT系统可能能够比第二WPT系统传输更多电压或更多功率，或者负载可以在不对第二WPT系统或负载造成损坏的情况下进行接收。
无线功率传输方法的实施方式可包括以下各项中的一者、全部或任一者：
动态调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还可包括在完成初始无线功率传输后通过将反馈信号从第二WPT系统传输到第一WPT系统以调谐第一WPT系统的谐振，从而进行调谐。
所述方法还可包括响应于接收到来自第二WPT系统的反馈信号，通过调整第一WPT系统所传输的频率进行调谐。
动态调谐第二WPT系统与第一WPT系统的谐振还可包括在完成初始无线功率传输后通过使用第二WPT系统中包括的感测电路调谐第二WPT系统的谐振，从而进行调谐，其中感测电路调整第二WPT系统所接收的频率、第二WPT系统的电容或它们的任何组合。
在以上描述中提到WPT系统特定实施方式以及实施组件、子组件、方法和子方法的地方，应当易于显而易见的是，可在不脱离其实质的情况下作出多种修改，并且这些实施方式、实施组件、子组件、方法和子方法可应用于其他WPT系统。

Claims (10)

1.一种无线功率传输系统，其特征在于，所述无线功率传输系统包括：
电源，所述电源与第一无线功率传输系统耦接；
负载，所述负载与包括感测电路的第二无线功率传输系统耦接；
其中使用所述感测电路，所述第二无线功率传输系统被配置成将所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振动态调谐为期望的谐振频率值，以允许将期望的电压和期望的功率中的一个传送到所述负载；
其中所述期望的谐振频率值小于最大可能谐振频率值；并且
其中所述第一无线功率传输系统能够比所述第二无线功率传输系统传输更多电压和更多功率中的一者，并且所述负载能够在不对所述第二无线功率传输系统和所述负载中的一者造成损坏的情况下进行接收。
2.根据权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述感测电路被配置成通过调整所述第一无线功率传输系统所传输的频率和所述第二无线功率传输系统所接收的频率中的一者，来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
3.根据权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述感测电路被配置成通过调整所述第二无线功率传输系统的电容来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
4.根据权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述感测电路被配置成通过使用所述感测电路调整所述第二无线功率传输系统中包括的电压依赖的电容器的偏压来调整所述第二无线功率传输系统的电容。
5.根据权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述第二无线功率传输系统包括至少一级，所述至少一级包括至少第一线圈，并且所述感测电路被配置成通过将所述至少第一线圈解调至所述期望的谐振频率值，来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
6.根据权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述第二无线功率传输系统包括两级式谐振器，所述两级式谐振器包括第一线圈和第二线圈，所述两级式谐振器被配置成通过将所述第一线圈和所述第二线圈中的一者解调至所述期望的谐振频率值，来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
7.根据权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述第二无线功率传输系统包括单级式谐振器，所述单级式谐振器包括第一线圈，所述单级式谐振器被配置成通过将所述第一线圈解调至所述期望的谐振频率值，来调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振。
8.根据权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，动态调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的所述谐振还包括：在完成初始无线功率传输后通过将反馈信号从所述第二无线功率传输系统传输到所述第一无线功率传输系统以调谐所述第一无线功率传输系统的谐振，从而进行调谐。
9.根据权利要求8所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述无线功率传输系统还被配置成响应于接收来自于所述第二无线功率传输系统的所述反馈信号，通过调整所述第一无线功率传输系统所传输的频率进行调谐。
10.根据权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，动态调谐所述第二无线功率传输系统与所述第一无线功率传输系统的谐振还包括：在完成初始无线功率传输后，通过使用所述第二无线功率传输系统中包括的感测电路调谐所述第二无线功率传输系统的谐振，从而进行调谐，其中所述感测电路调整所述第二无线功率传输系统所接收的频率、所述第二无线功率传输系统的电容中的一者；和它们的任何组合。
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