TW202416628A - 電力傳送系統及方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於將電力提供至AC或DC負載的太陽能板系統，包括複數個光伏電池及對應的高頻電力模組，該等高頻電力模組可鎖相至存在於該負載中之任何AC功率信號的頻率。該系統或電路具有單個聚合器，用於經由該等高頻電力模組及高頻鏈路系統收集源自該等光伏電池的AC或DC功率信號。該高頻鏈路系統中的電力傳送可透過有線、無線或近場雙峰無線電力傳送。該等光伏電池面向下設置在平面透明太陽能蓋上且承載用於該等高頻電力模組之電路的印刷電路板是面向上安裝的。所安裝的裝置是利用保護聚合物蓋來保形地囊封。提供一種用於將該等光伏電池及其相關聯的高頻電力模組一起囊封在該平面透明太陽能蓋上的方法。
Description
本發明是關於電力發射器、接收器以及電力傳送的系統及方法。
在感應式電力傳送（inductive power transfer, IPT）中，電力通常藉由磁場在線圈之間傳送。驅動交流電（AC）穿過發射器線圈以形成振盪磁場。該磁場穿過接收線圈，其中該磁場在該接收線圈中感應交流電。感應的交流電可以直接驅動負載，或經整流為直流電（DC），該直流電經施加以驅動負載。為了達成高效率，發射器線圈及接收器線圈必須非常靠近在一起。例如，通常情況下，發射器線圈與接收器線圈僅分隔開線圈直徑的一部分（例如，在幾公分內），且線圈的軸線緊密地對準。
在某些IPT系統中，採用共振感應式耦合。共振感應式耦合可以藉由使用共振電路來提高IPT的效率。共振感應式耦合可在比非共振感應式耦合更遠的距離達成更高效率。在共振感應式耦合中，藉由兩個共振電路之間的磁場傳送電力，一個共振電路在發射器中，而另一個共振電路在接收器中。兩個電路經調諧以在同一共振頻率下共振。
在某些IPT系統中，磁場可在附近的金屬中產生渦電流。這能導致顯著溫度升高及火災危險。鐵磁體板可用於提供屏蔽且改良感應式耦合，但可增加此等系統的成本。
電容式電力傳送（capacitive power transfer, CPT）利用電場在兩個電極（諸如金屬板）之間傳輸電力。通常，在CPT系統中使用四個金屬板來形成電容式耦合器。兩個金屬板用作電力發射器，而另兩個金屬板用作電力接收器，從而得到至少兩個耦合電容器以提供電力流迴路。發射器將交流電壓施加至發射板。振盪電場在接收器板上感應交流電位，此致使交流電在負載電路中流動。共振亦可與電容式耦合一起使用以擴展電力傳送範圍。
在CPT系統中，可減少渦電流，且所使用的板是低成本的且降低系統成本。然而，關於諸多系統的問題是高電壓可強加在板上。此等高電壓可產生強電場，此導致對周圍區域的顯著場發射。
CPT及IPT系統中亦存在與電容式或感應式補償網路相關聯的問題。目前，CPT及IPT兩種系統需要接收器與發射器之間的間隔最小。此通常在初級側及次級側上需要補償網路中的大電容器及電感器。生產此等大元件是困難的，且其寄生電阻可顯著降低系統效率。另外，此等補償元件不直接參與電力傳送程序。
仍期望具有較少組件及/或成本降低的無線電力發射器及接收器。仍期望對補償網路之依賴減少的無線電力發射器及接收器。仍期望具有更高效率的無線電力發射器及接收器。仍期望針對其之間的對準及間隔具有更靈活要求的無線電力發射器。仍需要能夠在負載與電源之間（包含在DC源與AC電網之間）沿正向及反向傳送電力的電力傳輸系統。
關於消費型產品的電力傳送的領域變得愈來愈重要。在汽車領域中，電線束已成為運載工具之重要且昂貴的子系統。汽車線束的市場預期在本十年內超過770億美元。在關注內燃運載工具的汽油里程、此等運載工具的碳排放、以及電動運載工具航程的時代，此等線束的成本、重量及電力傳送效率已成為運載工具設計中的主要關注事項。鑒於材料及組件佔汽車製造成本之57%，可理解該等關注點。
雖然電池技術正穩步改良以提供更高能量密度的電池，但消費者對整合至運載工具中之愈來愈多的輔助用戶電子裝置及電驅動系統的需求亦同時增加。此對電池、運載工具的重量、成本、及電力傳送效率提出了愈來愈高的要求。在20世紀90年代，汽車行業提出更高電壓的電池系統，部分原因是希望減輕線束重量。
目前已做出諸多努力來減少線束中採用之昂貴銅的量，且正在朝著使用更便宜的鋁的方向發展。此趨勢亦因希望在典型汽車中節省約40磅的重量而得到推動。針對鋁的此趨勢具有其自身的問題，部分是因為鋁的電阻率是銅的1.58倍。鋁亦存在稱為潛變得現象，該現象導致連接鬆動。此外，鋁亦會氧化，因此針對連接必須採取預防措施。線束的某些態樣仍需要銅，且銅與鋁之間的任何連接將引入電流電位的問題。
因此，明確需要用於運載工具線束的替代方法，該方法降低昂貴的銅含量，在電壓方面提供靈活性，避免以鋁為代表的問題，且降低重量。
同時，需要改良電力傳送技術的效率，以跟上電池技術的快速推進，而電池技術又受到電動運載工具領域之發展的刺激。
例如，此等要求不限於汽車領域，且亦適用太陽能電力傳送的領域，且在進行某些修改後亦適用於其他家用消費型設備，諸如電腦及電視顯示器。如今廣泛地使用最佳自具有變化電壓的電源提取電力的電力調節單元，但該等電力調節單元通常受有限程度的控制設施影響。這反過來阻止了電力傳送效率的最佳化。
相關技術的上述示例以及與其相關的限制旨在是說明性的而非排他性的。在閱讀本說明書且研究附圖之後，相關領域的其他限制將對所述技術領域中具有通常知識者變得顯而易見。
在第一態樣中，提出一種雙峰近場共振無線電力傳送系統，該雙峰近場共振無線電力傳送系統配置用於在共振功率信號振盪頻率下根據可調的傳送模式比同時進行電容式電力傳送及感應式電力傳送，該系統包括：一發射器子系統，包含一發射器天線子系統及一功率信號調諧器模組，該調諧器模組配置用於藉由調整由該調諧器模組向該發射器天線子系統提供的功率信號來調整該傳送模式比；以及一接收器子系統，包含一接收器天線子系統，該接收器天線子系統配置用於按該傳送模式比自該發射器天線子系統接收電力。
該調諧器模組可以配置用於藉由調整提供至該發射器天線子系統之功率信號的電流與電壓之間的相位差來調整該功率信號。該發射器子系統可以進一步包括：一控制器；以及至少一個感測器，其中，該控制器配置用於自該至少一個感測器接收感測器資訊，並用於基於該感測器資訊向該調諧器模組自動地提供調諧指令；以及該調諧器模組配置以根據該調諧指令調整提供至該發射器天線子系統之功率信號的電流與電壓之間的該相位差。
該至少一個感測器可以設置在該發射器子系統上。在其他實施例中，該至少一個感測器可以設置在該接收器子系統上，且該控制器可以配置用於無線地接收該感測器資訊。該至少一個感測器可以是以下各項中之一：一電力負載感測器、一發射電力感測器、一周圍物體偵測器、以及設置以監測該發射器天線與該接收器天線之間的距離的一距離偵測器。
該共振功率信號振盪頻率可以在一預定頻帶內自由變化。該預定頻帶可以是工業、科學及醫學（ISM）頻帶。該系統可以解諧至允許該共振功率信號振盪頻率在該預定頻帶的相反極限內變化的程度。
在又一態樣中，提供一種在共振功率信號振盪頻率下根據可調的傳送模式比雙峰地傳送電力的無線方法，該方法包括：提供一發射器子系統，該發射器子系統包含一功率信號調諧器模組及配置用於在該共振功率信號振盪頻率下共振的一發射器天線子系統；提供一接收器子系統，該接收器子系統包含配置用於在該共振功率信號振盪頻率下共振的一接收器天線子系統；在該功率信號振盪共振頻率下將功率信號自該調諧器模組提供至該發射器天線子系統；藉由調整自該調諧器模組至該發射器天線子系統的該功率信號來調整該傳送模式比；以及在接收器子系統中在該功率信號振盪共振頻率下經由該接收器天線子系統按該傳送模式比接收傳送的電力。調整該傳送模式比可以包括調整提供至該發射器天線子系統之該功率信號的電流與電壓之間的相位差。
提供一發射器子系統可以進一步包括：提供一控制器及至少一個感測器，並可以由該調諧器模組基於該控制器自至少一個感測器接收的感測器資訊經由該控制器的命令實現調整電流與電壓之間的該相位差。在該控制器接收到該感測器資訊時可以自動地向該調諧器模組發出該控制器的該命令；以及該調諧器模組可以自動地執行來自該控制器的該命令以改變該相位差。
該方法可以進一步包括：允許該共振功率信號振盪頻率在一預定頻帶內變化。該預定頻帶可以是工業、科學及醫學（ISM）頻帶。提供一發射器子系統可以包括提供解諧至允許該共振功率信號振盪頻率在該預定頻帶的相反極限內變化的程度的一發射器子系統。
在又一態樣中，提供一種雙峰近場共振無線電力傳送系統，該雙峰近場共振無線電力傳送系統配置用於在可變的共振功率信號振盪頻率下，根據電容式電力傳送及感應式電力傳送之可調的傳送模式比，同時進行電容式電力傳送及感應式電力傳送，該系統包括：一發射器子系統，包含一發射器天線子系統及一功率信號調諧器模組，其中，該功率信號調諧器模組藉由調整由該功率信號調諧器模組提供至該發射器天線子系統的功率信號來調整該傳送模式比；以及一接收器子系統，包含一接收器天線子系統，其按該傳送模式比自該發射器天線接收電力。
該系統經由該發射器天線及該接收器天線子系統的接收器天線在該發射器天線子系統與該接收器天線子系統之間傳送資訊。該系統可以進一步包括一調變器，用於將資訊調變至資訊承載信號上並將該資訊承載信號提供至該發射器天線子系統。該系統可以將資訊調變至資訊承載信號上並將該資訊承載信號提供至該發射器天線子系統。該調變器可以佈置以根據該資訊將該資訊承載信號調變至該發射器天線子系統。該功率信號調諧器模組可以包括該調變器。
該資訊承載信號可以具有不同於該可變的共振功率信號振盪頻率的頻率。該調變器可以藉由頻率調變、振幅調變及相位調變中之任一者來調變該資訊承載信號。可以調變該資訊承載信號，使得該可變的功率信號振盪頻率是該資訊承載信號的頻率的諧波。可以將該資訊承載信號調變至功率信號的諧波上。經調變且提供至該發射器天線子系統的信號可以是該功率信號。
該調變器可以調變該接收器天線的反射特性並藉由根據該資訊調變該接收器天線的該反射特性來將該資訊自該接收器天線子系統傳送至該發射器天線子系統。該接收器天線之經調變的反射特性可以是該接收器天線的阻抗。
該系統可以藉由調變該接收器天線對來自該發射器子系統的信號的反射來將該資訊自該接收器子系統傳送至該發射器子系統。該接收器子系統可以調變該接收器天線的反射特性。該接收器子系統可以調變該接收器天線的阻抗。
一電力負載可以存在於該接收器子系統的輸出處；且該資訊可以包括該電力負載的存在、該電力負載的充電位準、電力傳送效率、該電力負載的充電速率、該電力負載的狀態、該電力負載上電壓的存在、該電力負載的電荷容量及給該電力負載充電的一剩餘時間中的一者或多者。
該系統可以經由該發射器天線在該發射器子系統與該接收器子系統之間傳送數位資訊。該系統可以經由該發射器天線在該發射器子系統與該接收器子系統之間傳送類比資訊。該接收器子系統可以配置以將電力發射至一後續的接收器子系統。該接收器可以進一步包括包含一移相器的一整流器。
在又一態樣中，提供一種雙峰共振近場射頻電力傳送系統，包括複數個電力發射-接收模組，用於在功率信號頻率下經由功率信號根據可調的傳送模式比同時進行電容式電力傳送及感應式電力傳送，其中，該複數個電力發射-接收模組中的每一者與一發射器-接收器共振器進行有線通信，該發射器-接收器共振器設置以與該複數個電力發射-接收模組中的至少另一者交換電力。
該複數個電力發射-接收模組中的第一電力發射-接收模組可以包括一功率信號調諧器模組，該功率信號調諧器模組藉由調整由該功率信號調諧器模組提供至與該複數個電力發射-接收模組中的該第一電力發射-接收模組進行有線通信的一發射器-接收器共振器的功率信號是可調的，用於改變該傳送模式比。該複數個電力發射-接收模組中的至少一者可以包括一調變器，佈置以將資訊調變至一射頻信號上，該射頻信號在與該複數個電力發射-接收模組中的至少一者進行有線通信的相關聯發射器-接收器共振器和與該複數個電力發射-接收模組中的任一其他者進行有線通信的發射器-接收器共振器之間交換。
該調變器可以是振幅調變器、頻率調變器及相位調變器中的任一者。該資訊可以包括數位資訊及類比資訊中的一者或兩者。由該調變器調變的該射頻信號可以是功率信號。由該調變器調變的該射頻信號可以具有不同於功率信號頻率的頻率。由該調變器調變的該射頻信號可以具有是該功率信號頻率的諧波的頻率。該功率信號頻率可以是經調變之信號的頻率的諧波。
該調變器可以佈置以根據該資訊調變相關聯的導線連接的發射器-接收器共振器的反射特性，以將該資訊強加在由該導線連接的發射器-接收器共振器反射的信號上。該調變器可以佈置以根據該資訊調變提供至該相關聯的發射器-接收器共振器的信號。該複數個電力發射-接收模組中的該第一電力發射-接收模組的該功率信號調諧器模組可以包括該調變器。該等電力發射-接收模組中的每一者可以包括一補償網路，且該補償網路可以包括該調變器。該等電力發射-接收模組中的至少一者可以包括一射頻振盪器，其在該功率信號頻率下向該至少一個電力發射-接收模組提供信號，且該射頻振盪器可以包括該調變器。
該複數個電力發射-接收模組中的每一者可在電力發射器模式與電力接收器模式之間重新組態。該等電力發射-接收模組中的每一者可以包括一差分自同步射頻功率放大器/整流器，其能夠在分別與該電力發射-接收模組的該電力發射器模式及該電力接收器模式對應的放大器狀況與整流器狀況之間重新組態。該差分自同步射頻功率放大器/整流器可以是差分切換模式自同步射頻功率放大器/整流器。該等電力發射-接收模組中的每一者可以包括一控制器，且該重新組態可以由該控制器控制。每一差分自同步射頻功率放大器/整流器可以包括一移相器，該移相器可由該控制器調整以用於在該放大器狀況與該整流器狀況之間重新組態該差分自同步射頻功率放大器/整流器。
當電力負載存在於接收器模式中該複數個電力發射-接收模組中之一者的輸出處時，該資訊可以包括該電力負載的存在、該電力負載的充電位準、電力傳送效率、該電力負載的充電速率、該電力負載的狀態、該電力負載上電壓的存在、該電力負載的電荷容量及給該電力負載充電之剩餘時間中的一者或多者。
在又一態樣中，提供一種用於在一功率信號頻率下經由一功率信號傳送電力的近場射頻方法，該方法包括：提供包含複數個電力發射-接收模組的一雙峰共振近場射頻電力傳送系統，其中該複數個電力發射-接收模組中的每一者與一發射器-接收器共振器進行有線通信，該發射器-接收器共振器設置以與該複數個電力發射-接收模組中的至少另一者交換電力；以及根據可調的傳送模式比操作該電力傳送系統以用於同時進行電容式電力傳送及感應式電力傳送。
所提供之該複數個電力發射-接收模組中的第一電力發射-接收模組可以包括一功率信號調諧器模組；且操作該電力傳送系統可以包括藉由調整該功率信號調諧器模組來改變該傳送模式比。提供該電力傳送系統可以包括在該複數個電力發射-接收模組當之中提供與相關聯的發射器-接收器共振器進行有線通信且具有調變器的至少一個電力發射-接收模組，且操作該電力傳送系統可以包括在相關聯的發射器-接收器共振器和與該複數個電力發射-接收模組中的至少另一個進行有線通信的發射器-接收器共振器之間交換射頻信號；以及將資訊調變至該交換的射頻信號上。當電力負載存在於該複數個電力發射-接收模組中之一者的輸出處時，該資訊例如無限制地可以包括該電力負載的存在、該電力負載的充電位準、電力傳送效率、該電力負載的充電速率、該電力負載的狀態、該電力負載上電壓的存在、該電力負載的電荷容量及給該電力負載充電的剩餘時間中之一者或多者。
可以藉由振幅調變、頻率調變或相位調變將該資訊調變至該交換的射頻信號上。將該資訊調變至該交換的射頻信號上可以包括將數位資訊或類比資訊調變至該交換的射頻信號上。
將該資訊調變至該交換的射頻信號上可以包括將該資訊調變至該功率信號上。將該資訊調變至該交換的射頻信號上可以包括將該資訊調變至具有不同於該功率信號頻率的頻率的信號上。將該資訊調變至該交換的射頻信號上可以包括將該資訊調變至具有是該功率信號頻率的諧波的頻率的信號上。該將該資訊調變至該交換的射頻信號上可以包括將該資訊調變至具有該功率信號頻率作為諧波的信號上。
將該資訊調變至該交換的射頻信號上可以包括根據該資訊調變該相關聯的導線連接的發射器-接收器共振器的反射特性以將該資訊強加在藉由該導線連接的發射器-接收器共振器反射的信號上。將該資訊調變至該交換的射頻信號上可以包括根據該資訊調變提供至該相關聯的發射器-接收器共振器的信號。
該方法可以包括操作該複數個電力發射-接收模組中的該第一電力發射-接收模組的該功率信號調諧器模組以將該資訊調變至該交換的射頻信號上。所提供之該等電力發射-接收模組中的每一者可以包括一補償網路，且該補償網路可以包括該調變器，允許操作該補償網路以將該資訊調變至該交換的射頻信號上。該等電力發射-接收模組中的至少一者可以包括一射頻振盪器，其在該功率信號頻率下向該至少一個電力發射-接收模組提供信號，且該射頻振盪器可以包括該調變器，允許在該振盪器中將資訊調變至該交換的射頻信號上。
所提供之該複數個電力發射-接收模組中的每一者可在電力發射器模式與電力接收器模式之間重新組態；且該方法可以進一步包括在電力發射器模式與電力接收器模式之間重新組態該複數個電力發射-接收模組中的至少兩者以逆轉該至少兩個發射-接收模組之間的電力發射方向。所提供之該等電力發射-接收模組中的每一者可以包括一差分自同步射頻功率放大器/整流器，其能夠在分別與該電力發射-接收模組的該電力發射器模式及該電力接收器模式對應的放大器狀況與整流器狀況之間重新組態；以及該方法可以包括在該放大器狀況與該整流器狀況之間重新組態該至少兩個發射-接收模組的差分自同步射頻功率放大器/整流器。每一差分自同步射頻功率放大器/整流器可以包括一移相器，其是可調的，用於在該放大器狀況與該整流器狀況之間重新組態該差分自同步射頻功率放大器/整流器；且該方法可以包括調整該至少兩個發射-接收模組中的該等差分自同步射頻功率放大器/整流器中的每一者的移相器。
在又一態樣中，提供一種近場共振無線電力傳送系統，包括：一發射子系統，包含複數個基本上相互解耦的發射器共振器、以及與每一發射器共振器進行功率信號通信之對應的發射器模組，每一發射器模組包括一發射控制器以及具有功率信號振盪頻率及功率信號相位的一功率信號源，每一功率信號源由對應的發射控制器控制；一個或多個接收器子系統，各自包括一對應的接收器共振器；一軟體查找表，其針對該等功率信號源具有離散允許的功率信號振盪頻率；以及軟體，該軟體當載入記憶體中且由該等發射器模組中之任一者的控制器執行時執行如下動作：量測對應之發射器共振器的輸入阻抗及對應的發射器共振器的測試信號電力汲取中的一者；以及基於對應的發射器共振器的該輸入阻抗及對應的發射器共振器的該測試信號電力汲取中的一者，自該查找表為對應的功率信號源選擇頻率。該軟體當被執行時可以執行如下動作：在調整來自對應的功率信號源的功率信號的相位的同時，量測由對應的發射器共振器傳送的電力位準。該等發射器共振器可以藉由接地屏蔽網基本上相互解耦。
在又一態樣中，提供一種用於在一可變共振功率信號振盪頻率下將電力自一多發射器子系統傳送至一單個共振接收器子系統的無線近場方法，該方法包括：提供包含複數個相互獨立之發射器共振器的該多發射器子系統，該等發射器共振器中的每一者由一對應的發射器模組驅動，對應的電連接發射器模組能夠獨立地設定為一預設頻帶中之複數個預設功率信號振盪頻率中的一者，其中，所有該等發射器共振器具有一公共發射表面；將一共振接收器子系統設置成接近該公共發射表面，該共振接收器子系統包含與該等發射器共振器中的兩者或兩者以上重疊的一單個接收器共振器；量測該等發射器共振器中之每一者的輸入阻抗及由該等發射器共振器中之每一者自一測試信號汲取的電力中的一者；基於對應之量測的共振器輸入阻抗及由對應的發射器共振器自測試信號汲取的電力中的一者，將前往該複數個相互獨立的發射器共振器中之每一者的功率信號設定為關斷狀態及活動狀態中的一者；基於該主動發射器共振器之該量測的輸入阻抗自該複數個預設電力振盪頻率之中為每一主動發射器共振器選擇一功率信號振盪頻率；以及將每一主動發射器共振器的該功率信號設定為對應的選定頻率。該方法可以進一步包括將施加至每一對應的發射器共振器的功率信號的相位調整為透過該發射器共振器的電力傳送基本上是最大的相位。
在又一態樣中，提供一種用於在一可變共振功率信號振盪頻率下將電力自一多發射器子系統傳送至兩個或兩個以上接收器子系統的無線近場方法，該方法包括：提供包含複數個相互獨立之發射器共振器的該多發射器子系統，該等發射器共振器中的每一者由一對應的發射器模組驅動，對應的發射器模組能夠獨立地設定為一預設頻帶中之複數個預設功率信號振盪頻率中的一者，其中，所有該等發射器共振器具有一公共發射表面；將該兩個或兩個以上共振接收器子系統設置成接近該公共發射表面，每一共振接收器子系統包含與發射器共振器中之兩者或兩者以上重疊的一單一接收器共振器；量測該等發射器共振器中之每一者的輸入阻抗及由該等發射器共振器中之每一者自測試信號汲取的電力中的一者；基於該等對應之量測的共振器輸入阻抗及由該等對應的發射器共振器自測試信號汲取的電力中的一者，將前往該複數個相互獨立的發射器共振器中之每一者的功率信號設定為一關斷狀態及一活動狀態中的一者；基於該主動發射器共振器之該量測的輸入阻抗自該複數個預設電力振盪頻率中為每一主動發射器共振器選擇一功率信號振盪頻率；以及將每一主動發射器共振器的該功率信號設定為對應的選定頻率。該方法可以進一步包括將施加至每一對應發射器共振器之功率信號的相位調整為透過該發射器共振器的電力傳送基本上是最大的相位。
在又一態樣中，提供一種用於將電力自一光伏電池傳送至一電力負載的近場無線系統，該系統包括：一發射模組，其與該光伏電池進行有線電通信，該發射模組配置以將來自該光伏電池的該電力轉換成具有振盪頻率的振盪電力信號；一發射器共振器，其與該發射模組進行有線電通信並配置以在該振盪頻率下共振；一接收器共振器，配置以在該振盪頻率下共振並設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自該發射器共振器接收電力；以及一接收器模組，其與該接收器共振器進行有線電通信，該接收器模組配置以自該接收器共振器接收電力並經由有線電通信將該接收的電力以直流電形式提供給該電力負載。
該發射模組可以包括一功率放大器，其配置以在該振盪頻率下調變自該光伏電池接收的電力。該發射模組可以包括一振盪器，其配置以將該振盪頻率提供至該功率放大器。該發射模組可以包括一控制器及一個或多個感測器，該控制器配置以基於來自該一個或多個感測器中之至少一者的第一資訊使振盪頻率變化。該發射模組可以包括一傳輸調諧網路，其配置以在該控制器的控制下基於來自該一個或多個感測器中之至少一者的第二資訊至少改變由該發射模組提供至該發射器共振器的電力的相位。
該系統可以包括一電力調節單元，其電連接在該光伏電池與該發射模組之間，並配置以將來自該光伏電池的電力調適成與該發射模組兼容的格式。該發射模組可以包括小信號電子電路，且該電力調節單元可以進一步配置用於將電力提供至該小信號電子電路。該發射器共振器可以設置在與該電池的一主動太陽輻射接收表面相對的該光伏電池的一表面上。該發射器共振器具有一表面區域，該表面區域具有至少是該電池的該主動太陽輻射接收表面的延伸範圍的主要部分的延伸範圍。
該發射器共振器可以具有一平面區域，該平面區域小於該接收器共振器的平面區域。該接收器共振器可以設置且配置以在該共振頻率下經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自其他發射器共振器接收電力。
在用於將電力自光伏電池陣列傳送至電力負載的近場無線系統的又一實施例中，該系統包括：第一複數個發射模組，每一發射模組與該陣列中之對應的光伏電池進行有線電通信，每一發射模組配置以將來自對應的光伏電池的該電力轉換成具有振盪頻率的振盪電力信號；第二複數個發射器共振器，每一發射器共振器與來自該第一複數個發射模組之對應的發射模組進行有線電通信，並配置以在該振盪頻率下共振；一單個接收器共振器，配置以在該振盪頻率下共振並設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自該複數個發射器共振器接收電力；以及一接收器模組，其與該接收器共振器進行有線電通信，該接收器模組配置以自該接收器共振器接收電力且經由有線電通信將該接收得電力以直流電形式提供給電力負載。
來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括一功率放大器，其配置以在該振盪頻率下調變自對應的光伏電池接收的電力。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括一振盪器，其配置以將該振盪頻率提供至對應的功率放大器。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以進一步包括一控制器及一個或多個感測器，該控制器配置以基於來自該一個或多個感測器中之至少一者的第一資訊來使振盪頻率變化。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括一傳輸調諧網路，其配置以在對應的控制器的控制下基於來自該一或多個感測器中之至少一者的第二資訊至少改變由該發射模組提供至對應的發射器共振器的電力的相位。
該系統可以包括第三複數個電力調節單元，來自該第三複數個電力調節單元之中的每一電力調節單元電連接在對應的光伏電池與對應的發射模組之間，並配置以將來自對應的光伏電池的電力調適成與對應的發射模組兼容的格式。來自該第一複數個發射模組之中的每一發射模組可以包括小信號電子電路，且對應的電力調節單元可以進一步配置用於將電力提供至該小信號電子電路。來自該第二複數個發射器共振器中的每一發射器共振器可以設置在與該電池的一主動太陽輻射接收表面相對之對應的光伏電池的一表面上。
在用於將電力自光伏電池陣列傳送至電力負載的近場無線系統的又一實施例中，該系統包括：第一複數個發射模組，每一發射模組與該陣列中之對應的光伏電池進行有線電通信，每一發射模組配置以將來自對應的光伏電池的該電力轉換成具有振盪頻率的振盪電力信號；第二複數個發射器共振器，每一發射器共振器與來自該第一複數個發射模組之對應的發射模組進行有線電通信，並配置以在該振盪頻率下共振；第三複數個接收器共振器，配置以在該振盪頻率下共振，來自該第三複數個接收器共振器中的每一接收器共振器設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自來自該第二複數個發射器共振器中之對應的發射器共振器接收電力；以及第四複數個接收器模組，每一接收器模組與來自該第三複數個接收器共振器中之對應的接收器共振器進行有線電通信，該接收器模組配置以自對應的接收器共振器接收電力且經由有線電通信將該接收的電力以直流電形式提供給電力負載。
來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括一功率放大器，該功率放大器配置以在該振盪頻率下調變自對應的光伏電池接收的電力。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括一振盪器，該振盪器配置以將該振盪頻率提供至對應的功率放大器。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以進一步包括一控制器及一個或多個感測器，該控制器配置以基於來自該一個或多個感測器中之至少一者的第一資訊來使振盪頻率變化。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括一傳輸調諧網路，其配置以在對應的控制器的控制下基於來自該一個或多個感測器中之至少一者的第二資訊至少改變由該發射模組提供至對應的發射器共振器的電力的相位。
該系統可以進一步包括第五複數個電力調節單元，來自該第五複數個電力調節單元中的每一電力調節單元電連接在來自該太陽能電池陣列中之對應的光伏電池與來自該第一複數個發射模組中之對應的發射模組之間，並配置以將來自對應的光伏電池的電力調適成與對應的發射模組兼容的格式。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括小信號電子電路，且來自該第五複數個電力調節單元中之對應的電力調節單元可以進一步配置用於將電力提供至該小信號電子電路。來自該第二複數個發射器共振器中的每一發射器共振器可以設置在與該電池的一主動太陽輻射接收表面相對之來自該光伏電池陣列中之對應的光伏電池的一表面上。
在又一實施例中，提出一種用於將電力自一光伏電池陣列傳送至一電力負載的近場無線系統，該系統包括：第一複數個發射模組，每一發射模組與該陣列中之對應的光伏電池進行有線電通信，每一發射模組配置以將來自對應的光伏電池的電力轉換成具有振盪頻率的振盪電力信號；第二複數個發射器共振器，每一發射器共振器與來自該第一複數個發射模組之對應的發射模組進行有線電通信，並配置以在該振盪頻率下共振；第三複數個接收器共振器，其數量少於該複數個發射器共振器且配置以在該振盪頻率下共振，來自該第三複數個接收器共振器中的每一接收器共振器設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自該複數個發射器共振器的一部分接收電力；以及第四複數個接收器模組，每一接收器模組與對應的接收器共振器進行有線電通信，該接收器模組配置以自對應的接收器共振器接收電力且經由有線電通信將該接收的電力以直流電形式提供給電力負載。
來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括一功率放大器，其配置以在該振盪頻率下調變自對應的光伏電池接收的電力。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括一振盪器，其配置以將該振盪頻率提供至對應的功率放大器。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以進一步包括一控制器及一個或多個感測器，該控制器配置以基於來自該一個或多個感測器中之至少一者的第一資訊來使振盪頻率變化。來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括一傳輸調諧網路，其配置以在對應的控制器的控制下基於來自該一個或多個感測器中之至少一者的第二資訊至少改變由該發射模組提供至對應的發射器共振器的電力的相位。
該系統可以包括第五複數個電力調節單元，來自該第五複數個電力調節單元中的每一電力調節單元電連接在來自該光伏電池陣列中之對應的光伏電池與來自該第一複數個發射模組中之對應的發射模組之間，並配置以將來自對應的光伏電池的電力調適成與對應的發射模組兼容的格式。
來自該第一複數個發射模組中的每一發射模組可以包括小信號電子電路，且來自該第五複數個電力調節單元中之對應的電力調節單元可以進一步配置用於將電力提供至該小信號電子電路。來自該第二複數個發射器共振器中的每一發射器共振器可以設置在與該電池的一主動太陽輻射接收表面相對之來自該光伏電池陣列中之對應的光伏電池的一表面上。
在又一態樣中，提供一種用於將電力自一光伏電池傳送至一電力負載的方法，該方法包括：在一發射模組中將來自該光伏電池的電力轉換成具有振盪頻率的振盪電力信號；將電力傳送至與該發射模組進行有線電通信且配置以在該振盪頻率下共振的一發射器共振器；在一接收器共振器中接收電力，該接收器共振器配置以在該振盪頻率下共振並設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自該發射器共振器接收電力；在與該接收器共振器進行有線電通信的一接收器模組中接收電力；以及經由有線電通信將接收的電力以直流電形式提供給電力負載。
在用於將電力自一光伏電池陣列傳送至一電力負載的方法的又一實施例中，該方法包括：在第一複數個對應發射模組的每一者中將來自該陣列中的光伏電池中的每一者的電力轉換成具有振盪頻率的振盪電力信號；在該等發射模組的每一者中將電力傳送至來自第二複數個發射器共振器中之對應的發射器共振器，該等發射器共振器各自配置以在該振盪頻率下共振；在一接收器共振器中接收電力，該接收器共振器配置以在該振盪頻率下共振並設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自該複數個發射器共振器接收電力；在與該接收器共振器進行有線電通信的一接收器模組中接收電力；以及經由有線電通信將接收的電力以直流電形式提供給電力負載。
在用於將電力自一光伏電池陣列傳送至一電力負載的方法的又一實施例中，該方法包括：在第一複數個對應發射模組的每一者中將來自該陣列中的光伏電池中的每一者的電力轉換成具有振盪頻率的振盪電力信號；將來自該等傳輸模組中之每一者的電力傳送至來自第二複數個發射器共振器中之對應的發射器共振器，其中，每一發射器共振器配置以在該振盪頻率下共振；在配置以在該振盪頻率下共振之對應的接收器共振器中接收來自每一發射器共振器的電力，其中，每一接收器共振器進一步配置且設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自該發射器共振器接收電力；在與該接收器共振器進行有線電通信之對應的接收器模組中接收來自每一接收器共振器的電力；以及經由有線電通信將接收的電力以直流電形式提供給電力負載。
在用於將電力自一光伏電池陣列傳送至一電力負載的方法的又一實施例中，該方法包括：在第一複數個對應發射模組的每一者中將來自該陣列的光伏電池中的每一者的電力轉換成具有振盪頻率的振盪電力信號；將來自傳輸模組中的每一者的電力傳送至來自第二複數個發射器共振器中的一發射器共振器，其中，每一發射器共振器配置以在振盪頻率下共振；在第三複數個接收器共振器中之任何接近接收器共振器中接收來自每一發射器共振器的電力，該等接收器共振器配置以在振盪頻率下共振，其中，每一接收器共振器進一步配置且設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自該發射器共振器接收電力；在該第三複數個接收器共振器之間共用接收的電力；以及經由有線電通信將接收的電力以直流電形式提供給電力負載，該接收的電力經由對應的一個或多個接收器模組來自該第三複數個接收器共振器中的一者或多者。該方法可以進一步包括在將電力轉換成振盪電力信號之前將來自每一光伏電池的電力的電壓及電流轉換成適應於對應的發射模組的電壓及電流。
提供一種用於將電力自一直流電電源供應至一電力負載的電力傳送系統，該系統包括：一射頻功率放大器，其與該電源進行有線電通信且配置以將來自該電源的直流電電壓轉換成具有振盪頻率的交流電壓信號；一可調的相位射頻整流器，其與該電力負載進行有線電接觸且與該功率放大器進行射頻通信，該整流器配置以接收自該放大器傳送的電力；以及一接收器控制器，其與該整流器進行通信，該接收器控制器配置用於藉由調整該整流器的電流-電壓相位特性來調整自該放大器至該整流器的電力傳送的效率。該整流器可以是一差分自同步射頻整流器。
該接收器控制器可以配置用於自動地調整該整流器的電流-電壓相位特性。該電力傳送系統可以進一步包括一負載管理系統，其與該負載進行有線通信且按功率信號方式設置在該負載與該整流器之間，該負載管理系統配置用於藉由調整該整流器的輸入阻抗來增加電力傳送的效率。該負載管理系統可以配置用於自動地調整該整流器的電流-電壓相位特性。
該電力傳送系統可以進一步包括一發射器控制器，其與該放大器進行通信，該發射器控制器配置以藉由調整該放大器的電流-電壓相位特性來增加電力傳送的效率。該發射器控制器可以配置以自動地調整該放大器的電流-電壓相位特性，以增加電力傳送的效率。
該電力傳送系統可以進一步包括一振盪器，其與該放大器及該發射器控制器進行通信。該發射器控制器可以配置用於經由該振盪器調整振盪頻率。
該功率放大器可以與該可調的相位射頻整流器進行直接有線射頻通信。該功率放大器可以與該可調的相位射頻整流器進行無線近場射頻通信。該電力傳送系統可以包括：一發射器共振器，其與該功率放大器進行有線射頻通信；以及一接收器共振器，其與該整流器進行有線射頻通信。該發射器共振器與該接收器共振器可以彼此進行無線近場射頻通信。該功率放大器可以與該整流器進行電容式近場無線射頻通信及感應式近場無線射頻通信中的至少一者。該功率放大器可以與該整流器進行雙峰近場無線射頻通信。
該直流電電源可以包括一可再充電的電池，且該負載可以包括一電動馬達。該負載可以包括一電腦監視器。該系統的共振結構可以包括承載該系統的結構組件的至少一個導電機械負載。
該系統可以進一步包括電設置在該電源與該電力傳送系統之間的一電力調節單元，該電力調節單元配置用於調整來自該電源的電流及電壓中的至少一者，以改良電力傳送的效率。
進一步提供一種用於將電力自一直流電電源傳送至一電力負載的方法，該方法包括：提供與該電源進行有線電通信的一電力傳送系統，該電力傳送系統包括與一可調的相位射頻整流器進行射頻通信的一射頻功率放大器，該可調的相位射頻整流器與該電力負載進行有線電接觸；在該放大器中將來自該直流電電源的電力轉換成射頻振盪功率信號；在該整流器中將該射頻振盪功率信號轉換成直流電功率信號；以及藉由調整該整流器的電流-電壓相位特性來調整電力傳送的效率。提供該可調的相位射頻整流器可以包括提供一差分自同步射頻整流器。
該方法可以進一步包括藉由調整該放大器的直流電等效輸入電阻來調整電力傳送的效率。提供該電力傳送系統可以包括提供在該整流器與該負載之間進行有線通信的一負載管理系統。該調整該放大器的直流電等效輸入電阻可以包括藉由調整該負載管理系統來調整該整流器的輸入阻抗。調整該負載管理系統可以包括自動地調整該負載管理系統。
該方法可以進一步包括藉由調整功率放大器的電流-電壓相位特性來調整電力傳送的效率。提供該電力傳送系統可以包括提供與該功率放大器進行通信以控制該功率放大器的一發射器控制器。該調整該功率放大器的電流-電壓相位特性可以由該發射器控制器執行。調整該功率放大器的電流-電壓相位特性可以由該發射器控制器自動地執行。
該方法可以進一步包括藉由改變該功率放大器的振盪頻率來調整電力傳送的效率。
提供一電力傳送系統可以包括提供與該整流器進行通信以控制該整流器的一接收器控制器。該調整該整流器的電流-電壓相位特性可以由該接收器控制器執行。該調整該整流器的電流-電壓相位特性可以由該接收器控制器自動地執行。
提供該電力傳送系統可以包括提供與可調的相位射頻整流器進行直接有線射頻通信的該功率放大器。提供該電力傳送系統可以包括提供與該可調的相位射頻整流器進行無線近場射頻通信的該功率放大器。
提供該電力傳送系統可以包括：一發射器共振器，其提供與該功率放大器進行有線射頻通信；以及一接收器共振器，其與該射頻整流器進行有線射頻通信。該方法可以進一步包括操作彼此進行無線近場射頻通信的發射器共振器及接收器共振器。提供該電力傳送系統可以包括提供與該整流器進行電容式近場無線射頻通信及感應式近場無線射頻通信中之至少一者的該功率放大器。提供該電力傳送系統可以包括提供與該整流器進行雙峰無線近場通信一接收器共振器該功率放大器。
該方法可以進一步包括：提供電設置在電源與電力傳送系統之間的一電力調節單元；以及調整該電力調節單元以調整來自該電源的電流及電壓中的至少一者，以改良電力傳送的效率。
進一步提供一種用於將電力自一直流電電源傳送至一電力負載的方法，該方法包括：提供與該電源進行有線電通信的一電力傳送系統，該電力傳送系統包括：一振盪器，其能夠在振盪頻率下振盪；一功率放大器及一發射器調諧網路，該兩者皆在一發射器控制器的控制下；以及一接收器調諧網路及一負載管理系統，該兩者皆在一接收器控制器的控制下，該負載管理系統與該電力負載進行有線電通信；在該功率放大器中將來自該電源的電力轉換成具有振盪頻率的振盪電力信號；在該發射器控制器的控制下經由該發射器調諧網路及該接收器調網路將功率信號自該功率放大器傳送至該負載管理系統；調整該振盪頻率、該功率放大器的輸入DC等效電阻、該發射器調諧網路、該接收器調諧網路及該負載管理系統中的至少一者，以改變電力傳送的速率；以及經由有線電通信將由該負載管理系統接收的電力以直流電形式提供給該電力負載。
經由該發射器調諧網路及該接收器調諧網路傳送該功率信號可以包括藉由有線通信傳送電力。經由該發射器調諧網路及該接收器調諧網路傳送該功率信號可以包括藉由無線通信傳送電力。藉由無線通信傳送電力可以包括藉由近場無線通信傳送電力。藉由近場無線通信傳送電力可以包括藉由電容式耦合及感應式耦合中的至少一者傳送電力。
自一直流電電源傳送電力可以包括自至少一個太陽能電池傳送電力。自一直流電電源傳送電力可以包括自至少一個太陽能電池傳送電力。自一直流電電源傳送電力可以包括自具有變化電壓的電源傳送電力。
在另一實施例中，一種電動系統包括：一機械負載承載結構，具有導電的第一部分；一電力負載；以及一電力傳送系統，包含至少一個射頻共振器，該至少一個射頻共振器配置以用於近場無線電力傳送，其中，該共振器至少部分地包括該導電之第一部分。該電動系統可以進一步包括一可再充電電池，且該電力負載可以包括一電動馬達。該電動系統可以是一電動運載工具且該機械負載承載結構可以包括該運載工具的一底盤。該電動系統可以是一顯示監視器，且該機械負載承載結構可以是該監視器的框架及底座中的至少一者。
該電動系統可以進一步包括一電源。該電力傳送系統可以包括：一射頻功率放大器，其與該電源進行有線電通信並配置以將來自該電源之直流電電壓轉換成具有振盪頻率的交流電壓信號；一可調的相位射頻整流器，其與該電力負載進行有線電接觸且與該功率放大器進行射頻通信，該整流器配置以接收自該放大器傳送的電力；以及一接收器控制器，其與該整流器進行通信，該接收器控制器配置用於藉由調整該整流器的電流-電壓相位特性來調整自該放大器至該整流器之電力傳送的效率。
在另一實施例中，一種設備包括：一機械負載承載結構，具有導電的第一部分；一電源；一電力負載；以及一電力傳送系統，包含：一射頻功率放大器，其與該電源進行有線電通信並配置以將來自該電源的直流電電壓轉換成具有振盪頻率的交流電壓信號；一可調的相位射頻整流器，其與該電力負載進行有線電連接且與該功率放大器進行射頻通信，該整流器配置以接收自該放大器傳送的電力；以及一接收器控制器，其與該整流器進行通信，該接收器控制器配置用於藉由調整該整流器的電流-電壓相位特性來調整自該放大器至該整流器的電力傳送的效率；其中，該導電的第一部分設置以載運來自該放大器的射頻信號及前往該整流器的射頻信號中的至少一者。
該設備可以進一步包括一負載管理系統，其與該負載進行有線通信且按功率信號方式設置在該負載與該整流器之間，該負載管理系統配置用於藉由調整該整流器的輸入阻抗來增加電力傳送的效率。該設備可以進一步包括與該放大器進行通信的一發射器控制器，該發射器控制器配置用於藉由調整該放大器的電流-電壓相位特性來增加電力傳送的效率。該設備可以進一步包括與該放大器及該發射器控制器進行通信的一振盪器，其中，該發射器控制器配置用於經由該振盪器調整振盪頻率。
該功率放大器可以經由該導電的第一部分與該整流器進行直接有線射頻通信。該功率放大器可以與該整流器進行無線近場射頻通信。該電力傳送系統可以包括：一發射器共振器，與該功率放大器進行有線射頻通信；以及一接收器共振器，與該整流器進行有線射頻通信，且該發射器共振器及該接收器共振器中的一者可以包括該導電的第一部分。該發射器共振器與該接收器共振器可以彼此進行無線近場射頻通信。該功率放大器可以與該整流器進行電容式近場無線射頻通信及感應式近場無線射頻通信中的至少一者。該功率放大器可以與該整流器進行雙峰近場無線射頻通信。該直流電源可以包括一可再充電的電池，且該負載可以包括一電動馬達。
在某些實施例中，一密封的雙向電力傳送電路裝置包括複數個端子，該複數個端子設置用於與該密封的裝置外部的裝置進行電通信，該密封的裝置在密封的內部包括：一多端子電力切換裝置，其具有至少一個DC端子、至少一個AC端子及至少一個控制端子，該多端子電力切換裝置可在放大狀況與整流狀況之間調整，並佈置用於：經由至少一個DC端子雙向傳送DC電壓及DC電流；以及經由至少一個AC端子雙向傳送具有振幅、頻率及相位的射頻功率信號；在與一控制器進行有線資料通信中，一相位、頻率及工作週期調整電路經由該至少一個控制端子與該電力切換裝置進行有線電通信，並佈置用於：在該電力切換裝置的該至少一個控制端子處建立具有該射頻功率信號的頻率及相位的射頻振盪信號；以及藉由在該控制器的指令下調整該射頻振盪信號的相位來在放大狀況與整流狀況之間調整該電力切換裝置。在某些實施例中，該控制器可以設置在密封的雙向電力傳送電路裝置的密封內部。該密封的電力傳送電路裝置的該複數個端子可以包括用於該控制器與該密封內部外部的裝置之間的資料通信的端子。
該射頻功率信號可以具有一工作週期，且該相位、頻率及工作週期調整電路可以進一步佈置用於藉由調整該射頻振盪信號的工作週期來調整該射頻功率信號的工作週期。該相位、頻率及工作週期調整電路可以包括用於在來自該控制器的指令下產生該射頻振盪信號的一射頻振盪器。
該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括與該控制器進行有線資料通信的一調諧網路，該調諧網路經由該至少一個AC端子與該電力切換裝置進行有線電通信，該調諧網路佈置用於在來自該控制器的指令下將該射頻功率信號調整為調諧的射頻功率信號。該雙向電力傳送電路裝置可以包括一調變器，其配置用於將資訊調變至該射頻功率信號上。該調變器包括該調諧網路。該調變器可以配置用於利用由該控制器提供的資訊調變該射頻功率信號。該調諧網路可以包括一諧波終端網路電路，其佈置用於抑制該射頻功率信號中之該射頻振盪信號的諧波。該諧波終端網路可以包括一個或多個電感器及第一諧波終端、第二諧波終端及第三諧波終端中的一者或多者。該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括與該控制器進行有線資料通信的一振幅/頻率/相位偵測器，該振幅/頻率/相位偵測器設置以與該調諧網路進行有線電通信並佈置以判定在該調諧網路與該密封裝置外部的AC負載/源之間傳送之任何射頻功率信號的振幅、頻率及相位。該調諧網路可以進一步包括一補償網路、一匹配網路及一濾波器中的一者或多者。
該相位、頻率及工作週期調整電路可以佈置以基於由該振幅/頻率/相位偵測器傳送至該控制器的量測資料接收來自該控制器的指令。該相位、頻率及工作週期調整電路可以配置以基於直接自該振幅/頻率/相位偵測器接收的反饋信號調整該射頻振盪信號。該調諧網路可以包括一電壓-電流調諧器，該電壓-電流調諧器用於當該電力切換裝置處於該放大狀況時基於來自該振幅/頻率/相位偵測器的量測資料調整經調諧的射頻功率信號的電壓與電流之間的相位差。
該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括在該電力切換裝置與該密封裝置外部的DC電源/負載之間進行有線電通信的一功率管理電路，該功率管理電路佈置用於使該電力切換裝置與該外部DC電源/負載阻抗匹配，並基於直接自該振幅/頻率/相位偵測器接收的反饋信號調整在該電力切換裝置與該DC電源/負載之間傳送的DC電力。在其他實施例中，該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括與該控制器進行有線資料通信且在該電力切換裝置與該密封裝置外部的DC電源/負載之間進行有線電通信的一功率管理電路，該功率管理電路佈置用於使該電力切換裝置與該外部DC電源/負載阻抗匹配，並基於由該振幅/頻率/相位偵測器傳送至該控制器的量測資料調整在該電力切換裝置與該DC電源/負載之間傳送的DC電力。
該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括與該控制器進行有線資料通信的一電壓/電流偵測器，該電壓/電流偵測器設置以判定在該電力切換裝置與該功率管理電路之間傳遞的DC電壓及DC電流。該相位、頻率及工作週期調整電路可以配置以基於由該電壓/電流偵測器傳送至該控制器的量測資料接收來自該控制器的指令。在其他實施例中，該相位、頻率及工作週期調整電路可以配置以基於直接自該電壓/電流偵測器接收的反饋信號調整該射頻振盪信號。
該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括與該控制器、該振幅/頻率/相位偵測器及該電壓/電流偵測器進行有線資料通信的一記憶體，其中，該記憶體配置以接收且儲存來自兩個偵測器的量測資料並將來自該兩個偵測器的信號資料提供至該控制器。
該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括在該電力切換裝置與該密封裝置外部的該AC電源/負載之間進行有線電通信的一功率管理電路，該功率管理電路配置以使該電力切換裝置與該外部AC電源/負載的振幅、頻率及相位匹配，且基於直接自該振幅/頻率/相位偵測器接收的反饋信號調整在該電力切換裝置與該AC電源/負載之間傳送的AC電力。
該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括與該控制器進行有線資料通信且在該電力切換裝置與該密封裝置外部的該AC電源/負載之間進行有線電通信的一功率管理電路，該功率管理電路佈置用於使該傳送電力切換裝置與該外部AC電源/負載的振幅、頻率及相位匹配，並基於由該振幅/頻率/相位偵測器傳送至該控制器的量測資料調整在該電力切換裝置與該AC電源/負載之間傳送的DC電力。
該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括與該控制器進行有線資料通信的一電壓/電流偵測器，該電壓/電流偵測器設置以判定在該電力切換裝置與該電力量測電路之間傳遞的DC電壓及DC電流。
在某些實施例中，該相位、頻率及工作週期調整電路佈置以基於由該電壓/電流偵測器傳送至該控制器的量測資料接收來自該控制器的指令。在某些實施例中，該相位、頻率及工作週期調整電路佈置以基於直接自該電壓/電流偵測器接收的反饋信號調整該射頻振盪信號。
該密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括與該控制器、該振幅/頻率/相位偵測器及該電壓/電流偵測器進行有線資料通信的一記憶體，其中，該記憶體佈置以接收且儲存來自兩個偵測器的量測資料並將來自該兩個偵測器的信號資料提供至該控制器。
密封的電力傳送電路裝置可以進一步在該密封內部包括藍芽通信電路、WiFi通信電路、Zigbee通信電路及蜂巢通信技術電路中的至少一者，用於在該控制器與該密封的電力傳送電路裝置外部的裝置之間傳送資訊。該通信電路可以與至少一個通信天線進行雙向有線通信，該通信天線佈置以與該密封的電力傳送電路裝置外部的裝置進行通信。用於該通信電路的天線可以設置在該密封裝置的該密封內部內。
該雙向電力傳送電路裝置可以包括一調變器，配置用於將資訊調變至該射頻功率信號及該DC電壓中的至少一者上。該調變器可以包括該電力切換裝置。該調變器可以配置用於利用由該控制器提供的資訊調變該射頻功率信號及該DC電壓中的至少一者。該調變器可以進一步包括該相位、頻率及工作週期調整電路。
在某些實施例中，該雙向電力傳送電路裝置的所有電路元件可以單片地一體結合在矽單晶晶圓中。在某些實施例中，該裝置的電路元件的至少一部分可以藉由覆晶技術進行一體結合。
在一個特定實施例中，該密封的雙向電力傳送電路裝置的電子電路可以在單個矽單晶晶圓內與用作DC源/負載的至少一個光伏電池聯合實施。在又一實施例中，該密封的雙向電力傳送電路裝置的電子電路可以在單個矽單晶晶圓內與用作DC源/負載700的至少一個光伏電池及用作矽單晶晶圓的一表面上的AC負載/源的共振器結構聯合實施。用於藍芽、WiFi、Zigbee及蜂巢技術的天線亦可以一體結合在同一單個矽單晶晶圓上。
在另一態樣中，提供一種用於在一DC源與一可變負載之間傳送電力的電力傳送系統。第一自同步射頻整流器/放大器及第二自同步射頻整流器/放大器配置以分別在第一高頻頻率及第二高頻頻率下自該DC源提取第一高頻（高頻）功率信號及第二高頻（高頻）功率信號。一高頻功率鏈路系統配置以接收及混合該第一高頻功率信號及該第二高頻功率信號以產生傳送的功率信號。與該高頻功率鏈路系統及該可變負載進行通信的一功率信號轉換電路配置以自該傳送的功率信號產生輸出的功率信號且將該輸出的功率信號供應至該可變負載。
該電力傳送系統進一步包括：一高頻切換信號產生器，配置以在各自的第一高頻頻率及第二高頻頻率下將第一切換信號及第二切換信號供應至第一整流器/放大器及第二整流器/放大器，並建立及控制該第一切換信號與該第二切換信號之間的相互相位關係。
該功率信號轉換電路包括：一切換模式整流器，配置以自該高頻功率鏈路系統接收該傳送的功率信號，且對該傳送的功率信號進行整流以產生整流的功率信號；以及一展開電路，配置以自該切換模式整流器接收該整流的功率信號且展開該整流的功率信號以產生該輸出的功率信號。
該第一自同步射頻整流器/放大器及該第二自同步射頻整流器/放大器可以配置以在整流模式中操作，且該切換模式整流器可以配置以在常開模式中操作，藉以允許自該可變負載提取電力，且經由該功率信號轉換電路及該高頻功率鏈路系統將電力傳送至該DC源。
該展開電路可以配置以自該可變負載接收一參考信號以展開與該可變負載中的信號同步的該整流的功率信號。功率信號轉換電路、高頻功率鏈路系統及複數對自同步射頻整流器/放大器可以配置以將控制資訊自該系統的其餘部分傳送至該高頻切換信號產生器。該系統可以進一步包括一個或多個控制器，該一個或多個控制器與該系統的複數個元件進行資料通信並配置以控制該複數個元件。該系統可以進一步包括：一可隔離負載資訊電路，配置以將關於該可變負載中的功率信號的DC位準、頻率及相位中之至少一者的資訊傳送至該高頻切換信號產生器。該負載資訊電路可以包括一鎖相迴路。該負載資訊電路可以進一步包括一隔離器系統，該隔離器系統可以包括一氣隙。該高頻功率鏈路系統可以包括一無線功率鏈路系統，該無線功率鏈路系統可以是一雙峰無線高頻功率鏈路系統。該高頻功率鏈路系統可以包括一有線功率鏈路系統。
在兩個基於相位差的實施方式中，該第一高頻頻率及該第二高頻頻率是相同頻率；且該第一切換信號及該第二切換信號可以具有可由該高頻切換信號產生器調整的相互相位差。在基於第一相位差的實施方式中，該高頻切換信號產生器配置以基於該可變負載中的該DC位準調整該第一切換信號與該第二切換信號之間的相互相位差，藉以自該高頻功率鏈路系統產生該傳送的功率信號作為在振幅方面相應地調整的DC信號。在基於第二相位差的實施方式中，該高頻切換信號產生器配置以在自該可變負載中的功率信號的頻率得出的相位調變頻率下調變該第一切換信號與該第二切換信號之間的相互相位差，藉以自該高頻功率鏈路系統產生該傳送的功率信號作為在該可變負載中之功率信號的頻率下調變的AC功率信號。
在基於頻差的實施方式中，該第一高頻頻率及該第二高頻頻率相差一差頻∆f。在此實施方式中，該高頻切換信號產生器配置以判定該第一高頻頻率及該第二高頻頻率，並將該差頻∆f設定為使該可變負載中之功率信號的頻率倍增。該高頻功率鏈路系統經配置以在該差頻∆f下產生該傳送的功率信號，且該功率信號轉換電路配置以在該可變負載中之功率信號的頻率下將該輸出的功率信號供應至該可變負載。
在又一態樣中，提供一種用於在一DC源與一可變負載之間傳送電力的方法，該方法包括：經由對應的第一自同步射頻整流器/放大器及第二自同步射頻整流器/放大器在第一高頻頻率及第二高頻頻率下自該DC源提取對應的第一高頻（高頻）功率信號及第二高頻（高頻）功率信號；在一高頻功率鏈路系統中接收及混合該第一高頻功率信號及該第二高頻功率信號以產生傳送的功率信號；在與該高頻功率鏈路系統及該可變負載進行通信的功率信號轉換電路中自該傳送的功率信號產生輸出的功率信號；以及將該輸出的功率信號供應至該可變負載。
該方法可以進一步包括：在一高頻切換信號產生器中產生第一切換信號及第二切換信號，且在各自的第一高頻頻率及第二高頻頻率下將該第一切換信號及該第二切換信號傳送至該第一整流器/放大器及該第二整流器/放大器；以及在該高頻切換信號產生器中建立及控制該第一切換信號與該第二切換信號之間的相互相位關係。該方法可以進一步包括：自該高頻功率鏈路系統接收該傳送的功率信號並在該功率信號轉換電路的切換模式整流器中對該傳送的功率信號進行整流；以及自切換模式整流器接收該整流的功率信號且在該功率信號轉換電路的展開電路中展開該整流的功率信號。該方法可以進一步包括：將該第一自同步射頻整流器/放大器及該第二自同步射頻整流器/放大器設定為整流模式；將該切換模式整流器設定為常開模式；自該可變負載提取電力；以及經由該功率信號轉換電路及該高頻功率鏈路系統將提取的電力傳送至該DC源。
該方法可以進一步包括：基於來自該可變負載的參考信號展開與該可變負載中的信號同步之該整流的功率信號；經由該功率信號轉換電路、該高頻功率鏈路系統以及該第一自同步射頻整流器/放大器及該第二自同步射頻整流器/放大器將控制資訊自該系統的其餘部分傳送至該高頻切換信號產生器；藉助與複數個元件進行資料通信之一個或多個控制器來控制該系統的該複數個元件；以及使用包含鎖相迴路及可選隔離器系統的可隔離負載資訊電路將關於該可變負載中的功率信號的DC位準、頻率及相位中之至少一者的資訊傳送至該高頻切換信號產生器。在該高頻功率鏈路系統中傳送該功率信號可以包括無線地傳送、雙峰無線地傳送、有線地傳送功率信號。
用於將電力自該DC源傳送至該可變負載的兩種方法採用切換信號之間的相位差。在此等實施方式中，該第一切換信號及該第二切換信號可以具有相同頻率以及可以由該高頻切換信號產生器調整的相互相位差。用於此等實施方式中的第一實施方式的方法包括：基於該可變負載中的DC位準調整該第一切換信號與該第二切換信號之間的相互相位差，以自該高頻功率鏈路系統產生該傳送的功率信號作為在振幅方面相應地調整的DC信號。用於此等實施方式中的第二實施方式的方法包括：在自該可變負載中的功率信號的頻率得出的相位調變頻率下調變該第一切換信號與該第二切換信號之間的相互相位差，以自該高頻功率鏈路系統產生該傳送的功率信號作為在該可變負載中之功率信號的頻率下調變的AC功率信號。
一種用於基於頻差的實施方式的方法包括：判定對應的第一切換信號及第二切換信號的第一高頻頻率及第二高頻頻率；以及將該頻差設定為等於可變負載中之功率信號的頻率的兩倍。該方法進一步包括：在該頻差下自高頻功率鏈路系統產生傳送的功率信號；以及在該可變負載中之功率信號的頻率下將輸出的功率信號供應至該可變負載。
本文闡述的電力傳送系統採用供應至一對自同步射頻整流器/放大器的切換信號之間的相位差或頻率差將AC或DC電力自DC源傳送至可變負載，該可變負載可以經擴展為經由多對整流器/放大器將電力自單一DC源傳送至單一可變負載，並使用多對整流器/放大器將電力自複數個DC源傳送至單一可變負載。闡述了用於實現此等目的的設備及方法。在某些實施方式中，此等設備及方法亦允許同時將DC電力及AC電力傳送至負載。
在一個態樣中，提出一種用於將電力自至少一個DC電源傳送至一可變負載的系統，該系統包括：一對應的高頻電力模組，設置成接近於該至少一個DC電源中的每一者且與該至少一個DC電源中的每一者進行電通信；以及一單個聚合器，配置以用於經由所有至少一個高頻電力模組自對應的至少一個DC電源接收電力。該至少一個高頻電力模組中的每一者可包括一高頻開關信號產生器及一對差分自同步射頻整流器/放大器，該對中之整流器/放大器兩者皆與對應於該至少一個高頻電力模組的該DC電源進行有線電通信且配置以自對應的DC電源提取電力。該高頻切換信號產生器可配置以將開關信號提供至對應對的差分自同步射頻整流器/放大器。
所有該等高頻電力模組可相互鎖相。該等高頻電力模組可經由一鎖相迴路相互鎖相至該可變負載中的一AC功率信號。該鎖相迴路可併入於對應的高頻電力模組中。
該至少一個高頻電力模組中的每一者可包括與差分自同步射頻整流器/放大器兩者進行有線電通信的一高頻鏈路，以自該兩個差分自同步射頻整流器/放大器接收並混合功率信號，且在一有線基礎上傳輸一混合的功率信號。該至少一個高頻電力模組中的每一者可包括與該高頻鏈路進行有線電通信的一開關模式整流器，其中該開關模式整流器設置並配置以接收該混合的功率信號且對該混合的功率信號進行整流，並且在一有線基礎上傳輸一整流的功率信號。該至少一個高頻電力模組中的每一者可包括設置並配置以自該開關模式整流器接收該整流的功率信號的一展開電路，以展開該整流的功率信號並在一有線基礎上傳輸一展開的功率信號。
該系統可包括一雙峰無線近場高頻鏈路系統，其中，至少一個高頻電力模組中的每一者包括該高頻鏈路系統的一個初級側，其與至少一個高頻電力模組中的差分自同步射頻整流器/放大器兩者進行有線電通信。該系統可包括該高頻鏈路系統的一單個集體次級側，配置以自所有至少一個高頻鏈路初級側接收電力，且該次級側可包括一單個接收器共振器及一單個接收器模組。該接收器模組可連同一開關模式整流器及一展開電路一起包含在聚合器中，其中，該開關模式整流器與該接收器模組及該展開電路進行有線電通信，以自該接收器共振器接收一混合的功率信號並對該混合的功率信號進行整流，且該展開電路與一連接單元進行有線電通信並配置以自該整流器接收並展開一整流的功率信號且將該整流的功率信號提供至可變負載。由高頻切換信號產生器提供至該兩個差分自同步射頻整流器/放大器的該等開關信號可相差一預定頻率差及一預定相位差中之一者。該系統可包括一控制器，其中，該控制器配置以基於關於該負載及關於該DC源的資訊將由該控制器判定的一頻率及一相位中的至少一者傳送至該高頻切換信號產生器。該高頻電力模組可包括該控制器。
在某些實施例中，該至少一個DC源可為一光伏電池且該系統可包括：一平面透明太陽能蓋，具有平面第一太陽能蓋表面及第二太陽能蓋表面；以及一框架，用於安裝該透明太陽能蓋，其中，至少一個光伏電池設置在該第一太陽能蓋表面上，至少一個光伏電池的一平面光敏表面面向該第一太陽能蓋表面。每一高頻電力模組可包括位於一印刷電路板上的一高頻電力電路，其與對應的至少一個光伏電池進行有線電通信。該高頻電力電路可設置在該印刷電路板背離該第一太陽能蓋表面的一平面表面上。
該系統可包括一保形囊封層，其結合至該第一太陽能蓋表面並覆蓋至少一個光伏電池及對應的高頻電力模組。該系統可進一步包括位於該高頻電力電路上方的一介電保護帽。該保護帽可設置在該保形囊封層上方或下方。該保護帽的周邊可設置在該保形囊封層下方並密封至該保形囊封層，其中該保護帽突出穿過該保形囊封層。
該印刷電路板可設置成接近於對應的至少一個光伏電池。在某些實施方式中，該印刷電路板可設置在一絕緣層上，該絕緣層設置在該光伏電池的後表面上。至少一個光伏電池可配置成一陣列。該平面第一太陽能蓋表面可包括一光學透明聚合層。
提供一種用於製造一太陽能板的方法，該方法包括：在一透明太陽能蓋的一平面表面上設置至少一個光伏電池及一對應高頻電力模組，該至少一個光伏電池具有面向該透明太陽能蓋的平面表面的一光敏表面，對應的高頻電力模組包括位於一印刷電路板上的一高頻電力電路，其與該至少一個光伏電池進行有線通信，用於自該至少一個光伏電池收集電力，其中，該高頻電力電路設置在PC板背離該透明太陽能蓋的一平面表面上；在該至少一個光伏電池之與該透明太陽能蓋相對的一側上配置一熱可變形聚合薄片，該熱可變形聚合薄片在該透明太陽能蓋的表面區域上延伸以在一平面中形成一層壓堆疊；將該層壓堆疊轉移至一真空烘箱；在該真空烘箱中建立一真空以去除該層壓堆疊之各層之間的空氣；將該層壓堆疊加熱至該熱可變形聚合薄片的一變形溫度；對垂直於該平面的該堆疊施加機械壓力；在該真空烘箱中恢復一環境空氣壓力以將該熱可變形聚合薄片接合至該透明太陽能蓋上並迫使該熱可變形聚合薄片保形地接合至該至少一個光伏電池及該高頻電力模組上，以形成一封裝的光伏模組陣列；及將該封裝的光伏模組陣列安裝在一框架中。
該方法可以進一步包括在將該至少一個光伏電池及該高頻電力模組設置在該透明太陽能蓋上之前將透明熱可交聯聚合物薄片設置在該透明太陽能蓋上。
佈置該熱可變形聚合薄片可以包括佈置一可熱變形可交聯聚合物薄片。佈置該可熱變形可交聯聚合物薄片可以包括佈置一薄片，該薄片包括以下材料中之一種或多種的一層或多層：聚對苯二甲酸乙二醇酯、雙軸取向聚對苯二甲酸乙二醇酯、乙烯醋酸乙烯酯、氟化聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯、氟乙烯基醚、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物、聚醯胺、聚丙烯、聚乙烯、以及聚偏二氟乙烯短糖棕櫚纖維。
在以下詳細說明中，闡明了具體細節以便向熟習此項技術者提供更透徹理解。然而，可能未示出或詳細地闡述眾所周知的元件以避免不必要地使本發明模糊。因此，應自說明性而非限制性意義上看待本說明書及圖式。
本發明的一個態樣提供包含發射器（亦稱為初級側）及接收器（亦稱為次級側）的無線電力傳送系統。另一態樣提供可用作其他無線電力傳送系統的一部分的無線電力發射器。另一態樣提供可用作其他無線電力傳送系統的一部分的無線電力接收器。根據某些實施例的發射器可以包括配置以藉由感應式電力傳送及/或藉由電容式電力傳送來發射電力的共振器。類似地，根據某些實施例的接收器可以包括配置以藉由感應式電力傳送及/或藉由電容式電力傳送來接收電力的共振器。
圖1是包括初級側12及次級側14的無線電力傳送（WPT）系統10的簡化示意圖。初級側12亦可以稱為發射器，而次級側14亦可以稱為接收器。初級側12包括：發射器模組20；以及發射器共振器30，而次級側14包括：接收器模組40；以及接收器共振器50。
發射器模組20接收包含例如直流電（DC）電力的電力作為輸入。雖然未繪出，但發射器模組20可以包括例如反向器、發射器補償網路及/或如本文進一步闡述的其他組件。發射器模組20將包含例如交流電（AC）電力的電力作為輸出遞送至發射器共振器30。
發射器共振器30自發射器模組20接收電力作為輸入並可以輸出磁場31A（例如，時變磁場）及/或電場31B（例如，時變電場）。在某些實施例中，發射器共振器30出於IPT的目的輸出磁場31A。在某些實施例中，發射器共振器30出於CPT的目的輸出電場31B。在某些實施例中，共振器30出於透過CPT及IPT同時傳送電力的目的同時輸出磁場31A及電場31B。在某些實施例中，共振器30可以在出於CPT的目的輸出電場31B、出於IPT的目的輸出磁場31A、以及出於透過CPT及IPT同時傳送電力的目的同時輸出磁場31A及電場31B之間切換。
本文使用形容詞性術語「雙峰」以闡述配置用於同時進行電容式信號傳送及感應式信號傳送的系統。
在存在磁場31A的情況下，出於IPT的目的，可以在接收器共振器50中感應電流。在存在電場31B的情況下，可以在接收器共振器50 （或其一個或多個天線）上感應交流電位。
當藉由磁場31A在接收器共振器50中感應電流時，可以將此電流輸出至接收器模組40。類似地，當藉由電場31B在接收器共振器50上感應交流電位時，可以藉由接收器共振器50致使電流流入接收器模組40中。
接收器模組40可以自接收器共振器50接收電力（例如，AC電力）作為輸入並可以將電力（例如，DC電力）輸出至負載。負載可以是用於電儲存裝置（諸如電池或超級電容器）的電荷。藉助非限制性示例，負載可以包括或是電動自行車（亦稱為電輔自行車或電輔腳踏車）（諸如是共用腳踏車車隊的一部分的電輔自行車）、汽車、船等的元件。雖然未圖示，但接收器模組40可以包括例如整流器、接收器補償網路及/或如本文進一步論述的其他組件。
出於各種原因，WPT系統10可以配置以調整經由CPT自發射器模組20向接收器模組40傳送的電力與經由IPT由發射器模組20向接收器模組40傳送的電力的比例（「傳送模式比」）。例如，可以調整傳送模式比以：當發射器共振器30與接收器共振器50之間的距離增加時增加由CPT遞送的電力的比例；當生物（例如，人或動物）在WPT系統10附近時增加由IPT遞送的電力的比例；當物體（例如，金屬物體）在WPT系統10附近時增加由CPT遞送的電力的比例；當發射器共振器30與接收器共振器50之間的對準惡化時增加由CPT遞送的電力的比例；及/或進行前述各項的任何組合。
在某些實施例中，可以根據最大功率點追蹤技術調整傳送模式比，諸如但不限於如有時用於風力渦輪機和太陽能板的「觀察與擾動」（例如，參見S. Dehghani、S. Abbasian及T. Johnson的「Adjustable Load With Tracking Loop to Improve RF Rectifier Efficiency Under Variable RF Input Power Conditions （具有在可變RF輸入功率狀況下改良RF整流器效率之追蹤迴路的可調負載）」，IEEE微波理論與技術彙刊，第64卷，第2期，第343頁至第352頁，2016年2月）。在某些實施例中，可以根據機器學習演算法調整傳送模式比。例如，在某些實施例中，若WPT系統10判定WPT效率意料外的低，則WPT系統10可以增加由CPT （或IPT）遞送的電力的比例。若WPT效率因對CPT （或IPT）的信賴增加而受負面影響，則WPT系統10可以降低對CPT （或IPT） 的信賴。可迭代地重複此程序直到取得一期望/最大的WPT效率。
發射器共振器30及接收器共振器50中的每一者可以包括以各種組態佈置的複數個天線80。
天線80可以包括具有高自電感及高自電容的任何適合天線，該天線能夠出於CPT及IPT的目的形成磁場31A及電場31B兩者（分開地及/或同時地）。圖2A、圖2B及圖2C描繪天線80、180、280的非限制性示例。出於本文的目的，「高自電感」是足夠大以允許天線產生適合於IPT的目的之磁場的自電感。類似地，出於本文的目的，「高自電容」是足夠大以允許天線產生適合於CPT的目的之電場的自電容。
圖2A描繪根據某些實施例的天線80。天線80可以包括任何適合導電材料。例如，天線80可以包括銅、金、銀、鋁、其他適合材料或其組合。如自圖2A可以看出，天線80包括伸長元件80A，其具有已彎曲或形成為大致平面矩形（在XY平面中）線圈形狀的矩形（例如，正方形）截面，使得伸長元件80A的毗鄰包覆件藉由間隙80B間隔開。雖然間隙80B繪示為沿著伸長元件80A的長度大致恆定，但此並非強制的。
為了增加天線80的自電感，可以減小間隙80B的大小。為了增加天線80的自電容，可以增加伸長元件80A的彎曲部（例如，彎曲部82A）的數量，可以增加伸長元件80A的隅角及邊緣（例如，邊緣82B） 的數量，可以增加伸長元件80A的長度及/或可以增加伸長元件80A的厚度80C。
圖2B描繪根據某些實施例的天線180的另一非限制性示例。天線180基本上與第一天線80相似，除了伸長元件180A不是彎曲或成形為大致平面矩形線圈形狀，而是彎曲或形成為具有方形隅角的大致平面鋸齒形形狀，如圖2B中所示。與天線80一樣，伸長元件180A的毗鄰鋸齒藉由間隙180B間隔開。雖然間隙180B繪示為沿著伸長元件180A的長度大致恆定，但此並非強制性的。
為了增加天線180的自電感，可以減小間隙180B的大小。為了增加天線180的自電容，可以增加伸長元件180A的彎曲部（例如，彎曲部182A） 的數量，可以增加伸長元件180A的隅角及邊緣（例如，邊緣182B）的數量及/或可以增加伸長元件180A的厚度180C。
圖2C描繪根據某些實施例的天線280的另一非限制性示例。天線280基本上與第一天線80相似，除了伸長元件280A不是彎曲或成形為大致平面矩形線圈形狀，而是彎曲或形成為具有轂元件280A的大致平面圓形形狀（在XY平面中），其中，扇形元件280C自轂元件280A徑向向外延伸。毗鄰的扇形元件280C藉由間隙280B彼此間隔開。
為了增加天線280的自電感，可以減小間隙280B的大小。為了增加天線280的自電容，可以增加扇形元件280C的數量，可以增加轂元件280A及/或扇形元件280C的隅角及邊緣（例如，邊緣280a）的數量及/或可以增加伸長的轂元件280A及/或扇形元件280C的厚度282C。
雖然圖2A、圖2B及圖2C描繪天線80、180、280的例示性非限制性實施例，但應理解，在本文所闡述的共振器中可以採用適合諸多其他形狀及組態的天線80。可以對所示的天線做出改變的非限制性示例包括：將伸長元件80A、180A的截面形狀改變成非矩形（例如，三角形、圓形、六邊形等）；將90º彎曲部82A、182A改變成非90º 或圓形；將第一發射器天線80的XY平面形狀改變成非矩形或圓形；使用彎曲部及隅角的非重複圖案等。
雖然天線80、180、280在本文經闡述且示出為相對平坦或平面的（例如，在Z方向上的厚度方面基本上無變化），但此並非強制的。在某些實施例中，天線80、180、280可以具有如在圖3A及圖3B中所示的錐形凹面或錐形凸面形狀。例如，本文的天線可以具有錐形螺旋形狀（未圖示）。在某些實施例中，天線80可以具有矩形錐形螺旋形狀，使得天線80的內繞組與天線80的外繞組在Z方向上間隔開。此等錐形形狀可以允許共振器用於更寬範圍的共振頻率。在其他實施例中，第一發射器天線在Z方向上的厚度可以以其他方式變化。
例如，天線80、180、280可以佈置成與CPT WPT系統中的板的彼等組態類似的配置。例如，在根據某些實施例的兩天線WPT系統中，發射器共振器30可以包括與接收器共振器50的第一接收器天線52並聯配置的第一發射器天線32，如在圖4A中所示。出於CPT的目的，兩個天線32、52之間的互電容為電流提供向前流動至接收器側的路徑，且導電路徑（例如，土地）將允許電流流回至發射器側。出於IPT的目的，藉由驅動電流穿過第一發射器天線32，來產生可在第一接收器天線52中感應電流的磁場31A。出於CPT的目的，可以對第一發射器天線32施加電壓以在第一發射器天線32與第一接收器天線52之間形成電位差，藉此形成電場31B。
第一發射器天線32可以包括具有高自電感及高自電容的任何適合的天線，該天線能夠形成磁場31A及電場31B兩者（分開地及/或同時地）。例如，第一發射器天線可以包括天線80、180、280或本文所闡述的任何其他天線中的一者。
第一接收器天線52可以包括具有高自電感及高自電容的任何適合天線，該天線能夠藉由磁場31A在其中感應電流且由於電場31B而在其上具有電位差（分開地及/或同時地）。在某些實施例中，第一接收器天線52可以基本上類似於第一發射器天線32 （例如，第一接收器天線52可以具有本文或以其他方式闡述或繪示之任何天線的相同特性）。在某些實施例中，天線32、52可以彼此不同（例如，第一發射器天線32可以包括天線80，而第一接收器天線52可以包括天線180）。
在某些實施例中，第一發射器天線32的XY平面區域小於第一接收器天線52的XY平面區域，以改良第一發射器天線32與第一接收器天線52之間的耦合。
圖4B示出天線80、180、280的組態的另一示例。在某些實施例中，圖4B示出四天線堆疊（或四天線垂直）的 WPT系統。發射器共振器130及接收器共振器150中的每一者包括兩個天線。發射器共振器30的一個天線與接收器共振器150的一個天線一起為電力提供前向路徑，而發射器共振器130的另一個天線與接收器共振器150的另一個天線一起為電力提供返回路徑。
出於IPT的目的，藉由驅動電流穿過發射器的天線132、134，來產生可在第一接收器天線152及第二接收器天線154中感應電流的磁場。出於CPT的目的，可以在第一天線132與第二天線134之間施加電位差以產生電場（在圖1中所示的31B），從而感應跨越第一接收器天線152及第二接收器天線154的電位。
如在圖4B中所示，發射器共振器130包括藉由間隔件138在Z方向上分開的第一發射器天線132及第二發射器天線134。
第一發射器天線132可以包括具有高自電感及高自電容的任何適合天線，該天線能夠形成磁場31A及電場31B兩者（分開地及/或同時地）。例如，第一發射器天線可以包括天線80、180、280或本文所闡述的任何其他天線中的一者。
間隔件138可以包括任何適合材料。例如，間隔件138可以包括空氣、介電材料、鐵氧體或其某種組合。間隔件138可以具有經選擇以改變電場31B的介電常數及/或其可以具有經選擇以改變磁場31A的導磁常數。間隔件138可以包括增加發射器共振器130的電容的高介電常數材料。間隔件138的厚度及平面區域可以取決於第一發射器天線132及第二發射器天線134的厚度及/或平面區域。在某些實施例中，電絕緣可以是令人期望的，並可以針對間隔件138採用低介電常數材料（例如，用於屏蔽）。
第二發射器天線134可以包括具有高自電感及高自電容的任何適合天線，該天線能夠形成磁場31A及電場31B兩者（分開地及/或同時地）。在某些實施例中，第二發射器天線134可以基本上類似於第一發射器天線132（例如，第二發射器天線134可以具有本文或以其他方式闡述或示出的任何天線的相同特性）。在某些實施例中，第一發射器天線132及第二發射器天線134與第一接收器天線152及第二接收器天線154可以彼此不同（例如，第一發射器天線132及第二發射器天線134可以與天線80相似，而第一接收器天線152及第二接收器天線154可以與天線180相似）。
在某些實施例中，第二發射器天線134的XY平面區域的大小可以不同於第一發射器天線132的XY平面區域。在某些實施例中，第二發射器天線134的XY平面區域以可以小於第一發射器天線132的XY平面區域，以確保每對天線之間的耦合。在某些實施例中，第二發射器天線134的XY平面區域可以大於第一發射器天線132的XY平面區域。
在某些實施例中，第二發射器天線134與第一天線132在大小及/或形狀方面基本上互補，使得第一發射器天線132與第二發射器天線134在Z方向上基本上不重疊。圖5描繪發射器共振器130的一部分的XZ平面截面的示意性代表，其中第一發射器天線132及第二發射器天線134各自基本上形狀類似於圖2B中的第一發射器天線180。如可以看出，第一發射器天線132的伸長元件132A的部分132A-1、132A-2、132A-3與第二發射器天線134的間隙134B-1、134B-2、134B-3在Z方向上重疊（例如，在Z方向上定向之穿過第一發射器天線132的伸長元件132A的部分132A-1的一條線穿過第二發射器天線134的間隙134B-1），且第二發射器天線134的伸長元件134A的部分134A-1、134A-2、134A-3與第一發射器天線132的間隙132B-1、132B-2、132B-3在Z方向上重疊（例如，在Z方向上定向之穿過第二發射器天線134的伸長元件134A的部分134A-1的一條線穿過第一發射器天線132的間隙132B-1）。第一發射器天線132與第二發射器天線134的互補形狀可以減小發射器共振器130所經歷的寄生能量損耗。在某些實施例中，第一發射器天線132及第二發射器天線134可能不完全互補，但可以具有一個或多個互補部分。
接收器共振器150包括藉由間隔件158在Z方向上分開的第一接收器天線152及第二接收器天線154。第一接收器天線152可以基本上類似於天線80、180、280或本文所闡述的其他天線中的任一者。第二接收器天線154亦可以基本上類似於天線80、180、280或本文所闡述的其他天線中的任一者。與第一發射器天線132及第二發射器天線134一樣，第一接收器天線152與第二接收器天線154在大小及/或形狀方面可以互補（或部分互補）。
在某些實施例中，如在圖4B中所示，第一接收器天線152及第二接收器天線154的XY平面區域不同於第一發射器天線132及第二發射器天線134的XY平面區域，以便調整接收器共振器150的自電感或自電容。例如，在某些實施例中，第一接收器天線152及第二接收器天線154的XY平面區域大於第一發射器天線132及第二發射器天線134的XY平面區域，如在圖2A中所示。此XY平面區域差可以改良接收器共振器150捕獲更多磁場31A及/或電場31B的能力。
間隔件158可以包括任何適合間隔件。間隔件158可以包括與間隔件138相同或類似的材料或與間隔件138不同的材料。與間隔件158相比，間隔件138可以具有更小的Z方向尺寸以達成期望的自電容及/或自電感。這可以有效地改變初級側12與次級側14之間鏈路的耦合係數及初級側12的阻抗。可以在初級側12及次級側14兩者中採用不同的補償網路以適應此等耦合係數及阻抗變化。
與在圖4C中所示的四天線並聯結構相比，圖4B的堆疊組態在XY平面中更加緊湊。此外，由於所有天線皆能中心對準，因此該組態對角度失準是穩健的。具體而言，當天線呈圓形形狀時，角度旋轉對耦合電容無影響。然而，與在圖4C中所示的四天線並聯結構相比，圖4B的堆疊組態的互導可以由於增加的交叉耦合電容來降低。
圖4C描繪天線80、180、280的組態的另一示例。在某些實施例中，圖4C示出四天線並聯（或四天線水平）WPT系統。發射器共振器230及接收器共振器250中的每一者包括兩個天線。發射器共振器230的一個天線與接收器共振器250的一個天線一起為電力提供一前向路徑，而發射器共振器230的另一個天線與接收器共振器250的另一個天線一起為電力提供返回路徑。
出於IPT的目的，藉由驅動電流穿過發射器的第一發射器天線232、第二發射器天線234，來產生可在第一接收器天線252及第二接收器天線254中感應電流的磁場。出於CPT的目的，可以在第一發射器天線232與第二發射器天線234之間形成電位差以產生電場31B，從而感應跨越第一接收器天線252及第二接收器天線254的電位。
與在圖4B中所示的發射器共振器130及接收器共振器150相比，在存在對共振器的Z方向尺寸的限制的應用中可以期望具有水平天線佈置的發射器共振器230及接收器共振器250。
發射器共振器230包括藉由間隔件238在X方向上分開的第一發射器天線232及第二發射器天線234。藉由在X方向上將第一發射器天線232與第二發射器天線234分開，可以減小寄生能量損耗。第一發射器天線232及第二發射器天線234可以基本上類似於第一發射器天線132及第二發射器天線134，且間隔件238可以基本上類似於間隔件138。與發射器共振器130一樣，第一發射器天線232可以具有比第二發射器天線234的XY平面區域更大的XY平面區域，以改良用於電力傳送的前向路徑。
間隔件238可以包括任何適合材料。例如，間隔件238可以包括空氣、介電材料、鐵氧體或其組合。間隔件238可以具有經選擇以改變電場31B的介電常數及/或其可以具有經選擇以改變磁場31A的導磁常數。間隔件238可以包括增加發射器共振器230的電容的高介電常數材料。間隔件238的厚度及平面區域可以取決於第一發射器天線232及第二發射器天線234的厚度及/或平面區域。在某些實施例中，電絕緣可以是令人期望的，並可以針對間隔件238採用的低介電常數材料（例如，用於屏蔽）。
接收器共振器250包括藉由間隔件258在X方向上分開的第一接收器天線252及第二接收器天線254。藉由在X方向上將第一接收器天線252與第二接收器天線254分開，可以減小寄生能量損耗。第一接收器天線252及第二接收器天線254可以基本上類似於第一接收器天線152及第二接收器天線154，且間隔件258可以基本上類似於間隔件138。與接收器共振器150一樣，第一接收器天線252可以具有比第二接收器天線254的XY平面區域更大的XY平面區域。
間隔件258可以包括任何適合間隔件。間隔件258可以包括與間隔件238相同或類似的材料或與間隔件238不同的材料。與間隔件258相比，間隔件238可以具有更小的Z方向尺寸以達成期望的自電容及/或自電感。這可以有效地改變初級側12與次級側14之間鏈路的耦合係數及初級側12的阻抗。可以在初級側12及次級側14兩者中採用不同的補償網路以適應此等耦合係數及阻抗變化。
在某些實施例中，間隔件258的XY平面區域可以不同於間隔件238的XY平面區域，以便使發射器共振器230或接收器共振器250的自電感或自電容變化。例如，與間隔件258相比，間隔件238可以具有更小的XY平面區域，如圖所示。
圖4D描繪天線80、180、280的組態的另一示例。在某些實施例中，圖4D描繪與圖4B的堆疊組態及圖4C的並聯組態組合的六天線WPT系統。發射器共振器130及接收器共振器150中的每一者包括三個天線。第一發射器天線332及第二發射器天線334中的一個天線與第一接收器天線352及第二接收器天線354中的一個天線一起為電力提供前向路徑，而第一發射器天線332及第二發射器天線334中的另一個天線與第一接收器天線352及第二接收器天線354中的另一個天線一起為電力提供返回路徑。第三發射器天線336及第三接收器天線356作為輔助天線運行以增加等效自電容且充當電場屏蔽。在某些實施例中，第三發射器天線336及第三接收器天線356是被動的（例如，在第三發射器天線336與第三接收器天線356之間不施加電位差及/或不驅動電流穿過第三發射器天線336及第三接收器天線356）。出於IPT的目的，藉由驅動電流穿過發射器的第一發射器天線332、第二發射器天線334、第三發射器天線336中的一者或多者，來產生可在第一接收器天線352、第二接收器天線354及第三接收器天線356中感應電流的磁場。出於CPT的目的，可以對第一發射器天線332、第二發射器天線334及/或第三發射器天線336施加電壓以在第一發射器天線332、第二發射器天線334及第三發射器天線336中的任一者之間形成電位差，藉以形成電場31B。
發射器共振器330包括：藉由間隔件338在X方向上分開的第一發射器天線332及第二發射器天線334；以及藉由第二間隔件339與第一發射器天線及第二發射器天線及間隔件338分開的第三發射器天線336。第三發射器天線336可以提供電場屏蔽以減少電場自發射器共振器330的不期望逸出。第三發射器天線336可以含有鐵氧體薄片或表面以提供磁場屏蔽，以便減少磁場自發射器共振器330的不期望逸出。藉由改變間隔件339，電場或磁場的屏蔽或成形亦是可能的。
第一發射器天線332、第二發射器天線334及第三發射器天線336可以基本上類似於第一發射器天線132及第二發射器天線134中的任一者。間隔件338、339可以基本上類似於間隔件138。與發射器共振器130一樣，第一發射器天線332可以具有比第二發射器天線334的XY平面區域更大的XY平面區域。第三發射器天線336可以具有比第一發射器天線332及第二發射器天線334中的任一者更大的XY平面區域。
間隔件338、339可以包括任何適合材料。例如，間隔件338、339可以包括空氣、介電材料、鐵氧體或其組合。間隔件338、339可以具有經選擇以改變電場31B的介電常數及/或其可以具有經選擇以改變磁場31A的導磁常數。間隔件338、339可以包括高介電常數材料以增加發射器共振器230的電容。間隔件338、339的厚度及平面區域可以取決於第一發射器天線332、第二發射器天線334及第三發射器天線336的厚度及/或平面區域。在某些實施例中，電絕緣可以是令人期望的，並可以針對間隔件338、339採用低介電常數材料（例如，用於屏蔽）。
接收器共振器350包括：藉由間隔件358在X方向上分開的第一接收器天線352及第二接收器天線354；以及藉由第二間隔件359與第一接收器天線、第二接收器天線及間隔件358分開的第三接收器天線356。第三接收器天線356可以提供電場屏蔽以減少電場自接收器共振器350的不期望逸出。第三接收器天線356可以含有鐵氧體薄片或表面以提供磁場屏蔽，以便減少磁場自發射器的不期望逸出。藉由改變間隔件359，電場或磁場的屏蔽或成形亦是可能的。第一接收器天線352、第二接收器天線354及第三接收器天線356可以基本上類似於第一接收器天線152及第二接收器天線154中的任一者。間隔件358、359可以基本上類似於間隔件158。與接收器共振器150一樣，第一接收器天線352可以具有比第二接收器天線354的XY平面區域更大的XY平面區域。第三接收器天線356可以具有比第一接收器天線352及第二接收器天線354中的任一者更大的XY平面區域。
間隔件358、359可以包括任何適合間隔件。間隔件358、359可以包括與間隔件338、339相同或類似的材料或與間隔件338、339不同的材料。與間隔件358、359相比，間隔件338、339可以具有更小的Z方向尺寸以達成期望的自電容及/或自電感。這可以有效地改變初級側12與次級側14之間鏈路的耦合係數及初級側12的阻抗。可以在初級側12及次級側14兩者中採用不同的補償網路以適應此等耦合係數及阻抗變化。
在某些實施例中，間隔件358的XY平面區域可以不同於間隔件338的XY平面區域，以便使發射器共振器330或接收器共振器350的自電感或自電容變化。例如，與間隔件358相比，間隔件338可以具有更小的X方向尺寸。在某些實施例中，間隔件359Z方向尺寸可以不同於間隔件339的Z方向尺寸，以便使發射器共振器330或接收器共振器350的自電感或自電容變化。例如，與間隔件359相比，間隔件339可以具有更小的Z方向尺寸。這可以有效地改變初級側12與次級側14之間的路的耦合係數及初級側12的阻抗。可以在初級側12及次級側14兩者中採用不同的補償網路以適應此等耦合係數及阻抗變化。
在某些實施例中，可以圍繞發射器共振器30及接收器共振器50中的一者或多者來提供磁屏蔽。例如，鐵氧體可以用作磁屏蔽並用於減少附近金屬物體中的不期望渦電流。亦可以採用鐵氧體（或另一適合材料）以使發射器共振器30及/或接收器共振器50與周圍金屬物體隔離，並因此可以用於增加天線的自電感及/或共振器的互電感。
圖6描繪根據某些實施例之包含發射器模組20及發射器共振器30的初級側12的示意圖。發射器共振器30可以包括發射器共振器30、130、230、330或本文所闡述的其他發射器共振器中的任一者。
發射器模組20包括控制器22。控制器22配置以自感測器24（例如，負載偵測器24A、發射器電力感測器24B、周圍物體偵測器24C及/或距離偵測器24D）接收各種輸入並向各種組件26（例如，振盪器26A、功率放大器26B、濾波器網路26C、匹配網路26D、補償網路26E及V/I調諧器26F）輸出控制信號。
負載偵測器24A配置以偵測連接至次級側14的負載70 （示出於圖7中）的存在。例如，負載70可以是電動運載工具（諸如電輔自行車或電動汽車） 的電池、或需要電力輸入的任何其他適合物品。可以用實體感測器（例如無限制地，光學感測器、壓力感測器、紅外線感測器、或近接感測器）及適合的軟體或韌體實施負載偵測器24A。例如，在某些實施例中，量測在例如點24E處的電力（例如，電流及電壓）以判定由發射器共振器30汲取（例如，如由發射器電力感測器24B量測）的電力。若由發射器共振器30汲取的電力量增加至基線以上，則負載偵測器24A可以向控制器22發信號通知存在負載70。
在其他實施例中，負載偵測器24A可以配置以量測發射器模組20在點24E處經歷的發射器共振器30的輸入阻抗。接近發射器共振器30之共振負載的存在（包括例如配置以驅動負載70的次級側14）將改變發射器共振器30的輸入阻抗。由負載偵測器24A向控制器22提供之阻抗的該改變可以由發射器控制器22使用以判定是否存在合作的接收器接近發射器共振器30。由不同接收器在發射器共振器30中感應的阻抗變化是不同且有特性的，使得控制器22可能不僅偵測接近發射器共振器30的接收器的存在或不存在，並識別接收器的種類，例如無限制地包括行動電話或數位平板電腦的不同型號。
發射器電力感測器24B可以量測點24E處的電力（例如，量測電流及電壓），以判定發射器共振器30正在汲取多少電力。例如，可以由負載偵測器24A使用此資訊以判定在發射器共振器30與接收器共振器50之間是否存在期望地高效的耦合。
周圍物體偵測器（SOD） 24C配置以判定物體（例如，諸如人或動物的生物，或諸如一塊金屬或其他的靜態物體）是否接近發射器共振器30。可以用實體感測器（例如無限制地，光學感測器、壓力感測器、紅外線感測器、近接感測器、雷達或光達）或藉助適合的軟體或韌體實施SOD 24C。例如，若由發射器共振器30汲取（如由發射器電力感測器24B量測）的電力在IPT期間下降，則SOD的軟體可以判定一塊金屬（或任何電導體）接近發射器共振器30或接收器共振器50，且SOD可以向控制器22提供指示此存在的信號。在某些實施例中，若偵測到接近發射器共振器30或接收器共振器50的金屬物體，則控制器22可以致使發射器模組20增加由CPT遞送的電力的比例。在當由SOD 24C偵測到不存在生物的情況下，控制器22可以配置以增加發射器共振器30的功率饋電（例如，高於在存在生物的情況下的調節位準），或在當由SOD 24C偵測到生物之接近的情況下，控制器22可以配置以將發射器共振器30的功率饋電降低至調節位準以下。
距離偵測器24D配置以判定發射器共振器30與接收器共振器50之間的距離。可以用實體感測器（例如無限制地，光學感測器、超音波感測器、紅外線感測器、近接感測器、雷達或光達）或藉由適合的軟體或韌體實施距離偵測器24D。例如，距離偵測器24D可以配置以基於由發射器電力感測器24B量測的傳輸電力的改變來判定發射器共振器30與接收器共振器50之間的距離。
在一實施例中，一個或多個溫度感測器可以監測發射器共振器30或接收器共振器50處的溫度。若溫度超過一預定限制，則控制器22可以致使發射器模組20降低由IPT遞送的電力的比例、降低發射器共振器30的總功率饋電、或關閉發射器共振器30的電源以防止火災隱患或熱失控。
振盪器26A可以配置以控制遞送至發射器共振器30的電流的頻帶及/或帶寬及/或工作週期（相位）（例如5％至50％），以回應控制器22的信號。
可以採用功率放大器26B以將DC電力轉換成AC電力。可以採用功率放大器26B來調整提供至發射器共振器30的電力，以回應控制器22的信號。在某些實施例中，控制器22可以向功率放大器26B發送調整功率放大器26B的反射係數的信號。在某些實施例中，當負載偵測器24A未偵測到負載時，控制器22可以向功率放大器26B發送關斷（或睡眠）的信號、或當負載偵測器24A偵測到負載時，控制器22可以向功率放大器26B發送接通的信號。
功率放大器26B可以包括切換模式功率放大器（在單端模式或差分組態中），其可以配置以自振盪器26A接收方波（正弦波）並產生驅動發射器共振器30所期望的特定頻率的正弦波。圖8是能在發射器30中使用的例示性功率放大器26B的示意圖。功率放大器26B可以是差分切換模式放大器。功率放大器26B具有三個輸入，即：以設定在共振頻率處的頻率驅動主動裝置（電晶體） 127C、127D的兩個輸入信號以及用於控制該些主動裝置的輸出電力及操作區的DC電壓源127E。
使用不同負載終端以改良效能（例如，輸出電力、電力轉換效率）並減少非必要諧波位準。在某些實施例中，第三諧波終端127F位於串聯分支中以使汲極節點127G處的電壓波形成形。第二諧波終端127H位於並聯分支中以使汲極節點127G處的電壓波形成形。第一諧波終端127I位於串聯分支中以使汲極節點127G處的電壓波形成形。可以在第二諧波終端127H及第一諧波終端127I中考量第三諧波終端之影響。可以在第一諧波終端127I中考量第二諧波終端127H的影響。對於功率放大器26B的差分組態， AC負載127J（其接收輸出電力）是串聯放置的。AC負載127J的充電速率可以是發射器共振器30、接收器共振器50及/或其等對準及位置的函數。功率放大器26B可以配置以產生用於發射器共振器30的足夠電力，使得可以由發射器共振器30產生且由接收器共振器50捕獲E場、或H場、或E場與H場的任何組合。
功率放大器26B可以包括差分組態中的兩個相移器127L （但在單端組態中僅一個移相器）。移相器127L調整AC信號過載127J與電晶體127C、127D的閘信號之間的適當相位差。閘信號與AC信號過載127J之間的相位差可以改變功率放大器的效能，例如，電晶體的電力轉換效率及操作區。其亦可以改變電晶體127C及127D的輸出阻抗及/或功率放大器26B的最佳AC負載127J。
功率放大器26B可以包括差分組態中的兩個位準移位器127K （但在單端組態中僅一個位準移位器）。位準移位器127K可以調整電晶體127C、127D的閘信號的適當振幅。閘信號處的振幅位準可以改變放大器的效能（例如，電晶體的電力轉換效率及操作區）。
功率放大器26B可以是可重新組態的，以作為整流器發揮作用，在某些實施例中作為自同步整流器發揮作用。作為此重新組態的一部分，可以基於電晶體127C、127D的固有放大及切換功能調整積體化移相器127L及積體化位準移位器127K （參見圖8）以便允許功率放大器26B作用為整流器。功率放大器26B在操作為放大器與操作為整流器之間的該可重新組態性允許發射器模組20分別在發射器模式與接收器模式之間可控制地重新組態。可以在來自控制器22的指令下發生重新組態。當功率放大器26B自放大器重新組態成整流器時，AC負載127J改變成AC源127J。相應地，當功率放大器26B自放大器重新組態成整流器時，DC源127E重新組態成DC負載。在闡述了次級側14及其接收器模組（此兩者皆在圖7中更詳細地示出）之後，將在下文探討發射器模組20在其接收器模式中的應用。
濾波器網路26C可以調整頻率回應，諸如帶寬、截止頻率、3dB頻率、提供至發射器共振器30的增益，以回應控制器22的信號。濾波器網路26C可以配置以調整發射器模組20中功率的波形形狀，以增加發射器模組2的效率。
匹配網路26D可以配置以調整阻抗以與功率放大器26B向發射器共振器30的輸出相匹配。
可以提供補償網路26E以在期望的共振頻率（例如，接收器共振器的共振頻率）下驅動發射器共振器30，藉以增加互通量、減少熱產生並改良電力傳送效率。補償網路26E可以包括用於增加電容的一個或多個電容器及用於增加電感的一個或多個電感器。補償網路26E可以配置以按照期望增加電容（及/或降低電感）及增加電感（及/或降低電容）。當傳送模式比為100％ CPT時，補償網路26E可以以與任何已知的CPT補償網路類似的方式發揮作用（例如，補償網路26E可作用以增加電感）。類似地，當傳送模式比為100％ IPT時，補償網路26E可以以與任何已知的IPT補償網路類似的方式發揮作用（例如，補償網路26E可作用以增加電容）。然而，當傳送模式是部分CPT及部分IPT時，可需要較少補償，此乃因發射器共振器30的電容將自然地為發射器共振器30的電感提供補償且發射器共振器30的電感將自然地為發射器共振器30的電容提供補償。例如，在大約50％ IPT及50％ CPT時（例如，傳送模式比等於1），可以根本不需要補償網路或可以基本上限制補償網路的用途，藉以增加WPT系統10的效率。
作為另一示例，在大約40％至60％ IPT與40％至60％ CPT之間，可以根本不需要補償網路或可以基本上限制補償網路的用途，藉此增加WPT系統10的效率。出於此原因，與需要顯著補償的CPT WPT系統及/或純IPT WPT系統相比，補償網路26E可以包括較少或小的電感器及/或電容器。在某些實施例中，若發射器共振器30的電容顯著地低，則可以藉助補償網路26E提供額外補償。類似地，若發射器共振器30的電感顯著地低，則可以藉助補償網路26E提供額外補償。例如，控制器22可基於傳送模式比、發射器共振器30與接收器共振器50之間的距離、由發射器共振器30汲取的電力量、電力發射效率等將需要多少及什麼類型的補償用信號發送給補償網路26E。
在某些實施例中，藉由補償網路26E進行的補償量值（例如，電容增加或電感增加）在傳送模式比與1之間的差的絕對值成比例。例如，若傳送模式比大於1，則補償網路26E可以作用以增加電感，且當傳送模式比增加至高於1時，電感的增加量可以增加。類似地，若傳送模式比小於1，則補償網路26E可以作用以增加電容，且當傳送模式比降低至低於1時，電容的增加可以增加。
在某些實施例中，補償網路26E可以配置以用資訊調變提供至發射器共振器30的信號並藉此可充當源傳輸調變器。調變提供至發射器共振器30信號所用的資訊可以由控制器22提供至補償網路26E。資訊可以包括經由接收器共振器50前往接收器模組40的控制器42的控制資料。下文參考圖7更詳細地闡述控制器42。在其他實施例中，功率放大器26B可充當源傳輸調變器。在又進一步實施例中，振盪器26A可充當源傳輸調變器。由所選擇的源傳輸調變器採用的調變可以是振幅調變、頻率調變及相位調變中的任一者。可以以數位形式或以類比形式將資訊調變至提供至發射器共振器30的信號上。可以藉由源傳輸調變器將資訊調變至提供至發射器共振器30的功率信號的共振頻率上。在其他實施例中，可以將資訊調變至與電力傳送的頻率不同的頻率上。在其他實施例中，可以將資訊調變至提供至發射器共振器30的功率信號的共振頻率的諧波上。在又進一步實施例中，提供至發射器共振器30的功率信號的共振頻率可以是資訊調變至其上之信號的頻率的諧波。下文更詳細闡述的V/I調諧器26F可以配置以向發射器共振器30傳輸資訊信號，且藉此對於正在傳輸的資訊是透明的。以此處闡述的方式傳輸的資訊可以無限制地包括模組20的操作模式、接收器模組40的數量及類型、周圍物體感測器資訊、以及包含例如電池充電狀態、負載電壓及負載電流的負載狀態監測資訊。
在圖10中更詳細地示出V/I調諧器26F的實施例。自匹配網路26E （在圖6中）接收的V/I調諧器26F的輸入信號由分離器262分離以便對輸入信號具有兩個相互不對稱的路徑261A及261B。第一移相器264A及第二移相器264B形成發射器共振器30 （在圖6中）的輸入電壓與輸入電流之間的相位差。第一移相器264A由控制器22 （在圖6中）經由第一分相器控制線263A控制，而第二移相器264B由控制器22 （參見圖6）經由第二分相器控制線263B控制。第一主動開關266A及第二主動開關266B分別自第一移相器264A及第二移相器264B接收信號，且由控制器22分別經由第一主動開關控制線265A及第二主動開關控制線265B控制。第一主動開關266A及第二主動開關266B用於分別調整自第一移相器264A及第二移相器264B接收的信號的虛部。被動信號成形網路268A及268B分別自第一主動開關266A及第二主動開關266B接收調整的信號。被動信號成形網路268A及268B用於精細調諧分別自第一主動開關266A及第二主動開關266B接收的信號，且在某些實施例中，用於在將彼等信號傳遞至組合器269之前減少彼等信號中的任何諧波。沿著兩個相互不對稱路徑261A及261B提供的信號由組合器269進行組合且提供至發射器共振器30。在其他實施例中，第一移相器264A及第二移相器264B可組合為將輸入信號接收至V/I調諧器26F的一個移相器，且組合的移相器可具有服務主動開關266A及266B的兩個單獨輸出。
V/I調諧器26F藉由調整發射器共振器30的輸入電流與輸入電壓之間的相位差來調整傳送模式比，以回應來自控制器22的信號。藉助移相器264A及264B調整發射器模組20所經歷的阻抗的實部，並可以由主動開關266A及266B調整其虛部。例如，在每10毫秒中之每3毫秒內的90度相移可以導致30％的磁力傳送及70％的電力傳送。
V/I調諧器26F可以配置以調整穿過每一發射器天線（例如，第一發射器天線32、132、232、332及第二發射器天線134、234、334或第三發射器天線336）的電流及施加給每一發射器天線（例如，第一發射器天線32、132、232、332及第二發射器天線134、234、334或第三發射器天線336） 的電位。
若致使電流穿過第一發射器天線132及第二發射器天線134兩者，則該等發射器天線將出於IPT的目的各自產生磁場31A。若與遞送至第一發射器天線132的電流相比，減小了遞送至第二發射器天線134的電流，則出於CPT的目的，將在第一發射器天線132與第二發射器天線134之間產生電位差且產生電場31B。為了在CPT與IPT之間進行調變，可以調變遞送至第二天線134的電流（例如，當允許較少電流穿過第二天線134時，則將發生較少IPT，且當允許更多電流穿過第二天線時，將發生更多CPT）。例如，當期望經由IPT傳送電力時，I/V調諧器26F可以配置以用作將第一發射器天線與第二發射器天線連接一起的短路以藉此形成允許電流在其中流動的串聯LC共振器。相反地，當期望藉由CPT傳送電力時，I/V調諧器26F可以配置以用作轉儲電流的開路，藉此在第一發射器天線與第二發射器天線之間產生電位差。I/V調諧器26F藉此可以配置以控制第一發射器天線132及第二發射器天線134是否有效地串聯或並聯連接。
可選地，當第一發射器天線132及第二發射器天線134並聯連接時，第一發射器天線132及第二發射器天線134可以是浮動的，以出於CPT的目的致使產生電場31B而基本上不產生磁場31A。為了改變傳送模式比（例如，為了在CPT與IPT之間進行調變），I/V調諧器26F可以配置（藉助I/V調諧器26F的多工器等）以在以下兩種情況之間交替：(1)使第一發射器天線132及第二發射器天線134浮動以引起CPT；以及(2)驅動電流穿過第一發射器天線132及第二發射器天線134以引起IPT。可以在毫秒內或在10 Hz與10 kHz之間的頻率下實施交替。隨著更多時間分配給使第一發射器天線132及第二發射器天線134浮動，傳送模式比將偏向於實現更多的CPT，且隨著更多時間分配給驅動電流穿過第一發射器天線132及第二發射器天線134，傳送模式將偏向於實現更多的IPT。
在某些實施例中，元件26可以是發射器模組20中的離散元件，而在其他實施例中，元件26中的一者或多者可以是積體電路設計的一部分。
圖7是根據某些實施例的負載70以及包含接收器共振器50及接收器模組40的次級側14 （如在圖1中所示）的示意性繪圖。
接收器共振器50可以包括接收器共振器50、150、250、350或本文所闡述的其他接收器共振器中的任一者。接收器共振器50可以配置以用由發射器模組20中的振盪信號設定的頻率（例如無限制地，諸如介於1 MHz與1 GHz之間）來捕獲電力。在某些實施例中，由發射器模組20中的振盪信號設定的頻率是約1 MHz至約100 MHz、約1 MHz至約200 MHz、約1 MHz至約300 MHz、約1 MHz至約400 MHz、約1 MHz至約500 MHz、約1 MHz至約600 MHz、約1 MHz至約700 MHz、約1 MHz至約800 MHz、約1 MHz至約900 MHz、約1 MHz至約1 GHz、約100 MHz至約200 MHz、約100 MHz至約300 MHz、約100 MHz至約400 MHz、約100 MHz至約500 MHz、約100 MHz至約600 MHz、約100 MHz至約700 MHz、約100 MHz至約800 MHz、約100 MHz至約900 MHz、約100 MHz至約1 GHz、約200 MHz至約300 MHz、約200 MHz至約400 MHz、約200 MHz至約500 MHz、約200 MHz至約600 MHz、約200 MHz至約700 MHz、約200 MHz至約800 MHz、約200 MHz至約900 MHz、約200 MHz至約1 GHz、約300 MHz至約400 MHz、約300 MHz至約500 MHz、約300 MHz至約600 MHz、約300 MHz至約700 MHz、約300 MHz至約800 MHz、約300 MHz至約900 MHz、約300 MHz至約1 GHz、約400 MHz至約500 MHz、約400 MHz至約600 MHz、約400 MHz至約700 MHz、約400 MHz至約800 MHz、約400 MHz至約900 MHz、約400 MHz至約1 GHz、約500 MHz至約600 MHz、約500 MHz至約700 MHz、約500 MHz至約800 MHz、約500 MHz至約900 MHz、約500 MHz至約1 GHz、約600 MHz至約700 MHz、約600 MHz至約800 MHz、約600 MHz至約900 MHz、約600 MHz至約1 GHz、約700 MHz至約800 MHz、約700 MHz至約900 MHz、約700 MHz至約1 GHz、約800 MHz至約900 MHz、約800 MHz至約1 GHz、或約900 MHz至約1 GHz。在某些實施例中，由發射器模組20中之振盪信號設定的頻率是約1 MHz、約100 MHz、約200 MHz、約300 MHz、約400 MHz、約500 MHz、約600 MHz、約700 MHz、約800 MHz、約900 MHz、或約1 GHz。在某些實施例中，由發射器模組20中之振盪信號設定的頻率是至少約1 MHz、約100 MHz、約200 MHz、約300 MHz、約400 MHz、約500 MHz、約600 MHz、約700 MHz、約800 MHz、或約900 MHz。在某些實施例中，在某些實施例中，由發射器模組20中之振盪信號設定的頻率是至多約100 MHz、約200 MHz、約300 MHz、約400 MHz、約500 MHz、約600 MHz、約700 MHz、約800 MHz、約900 MHz、或約1 GHz。
對於某些應用，在工業、科學及醫療（ISM）頻帶中的頻率可以是較佳的。出於本發明的目的，ISM頻帶應理解為是6.765 MHz至6.795 MHz；13.553 MHz至13.567 MHz；26.957 MHz至27.283 MHz；40.66 MHz至40.70 MHz；83.996 MHz至84.004 MHz；167.992 MHz至168.008 MHz；433.05 MHz至434.79 MHz；以及886 MHz至906 MHz。對於其他應用，官方保留之應用頻帶中的頻率可以是較佳的，例如無限制地，警用通信或軍用頻帶。接收器共振器50可以配置以在彼頻率下自磁場31A或電場31B或此該兩個場的任何組合捕獲電力。
接收器模組40包括控制器42。控制器42配置以自感測器44 （例如，接收器電力感測器44A及負載偵測器44B）接收各種輸入且向各種元件46 （例如，補償網路46A、匹配網路46B、整流器46D、濾波器46C、以及負載管理器46E）輸出控制信號。
接收器電力感測器44A可以量測點44C處的電力（例如，量測電流及電壓），以判定接收器共振器50正在接收多少電力。
負載偵測器44B配置以偵測負載70的存在。可以用實體感測器（例如無限制地，光學感測器、壓力感測器、紅外線感測器、或近接感測器）或藉助適合的軟體或韌體實施負載偵測器44B。例如，在某些實施例中，由負載偵測器44B量測例如點44D處的電流及電壓，以判定由負載70接收的電力。若在點44D處量測的電力量增加至基線以上，則負載偵測器44B向控制器42發信號通知存在負載70。
補償網路46A可以配置維持接收器共振器50之期望的共振頻率，以回應來自控制器42的信號，藉以改良自發射器共振器30至接收器共振器50的電力傳送的效率。補償網路46A可以類似於發射器模組20的補償網路26E，並可以基本上與發射器模組20的補償網路26E一樣地發揮作用。
匹配網路26D可以配置以調整整流器46D的輸入阻抗以與發射器共振器30之期望的阻抗相匹配，以達成最大電力傳送。
整流器46D可以配置以將由接收器天線50接收的AC電力轉換成要提供至負載70的DC電力。
濾波器46C可以配置以根據來自控制器42的信號使自整流器46D輸出的電力的波形成形，以便改良接收器模組40的總電力效率。
負載管理器46E可以配置以為負載70提供適合的電壓及電流及/或藉由調整其輸入阻抗（例如，整流器46D的輸出阻抗）自整流器46D提取最大電力。
在某些實施例中，負載管理器46E或另一組件可以配置以與外部裝置（例如，負載70）通信（無線地或有線），以提供適當資訊用於資料分析。例如無限制地，此資訊可以包括：負載70的存在、負載70的充電位準、負載70的充電速率、負載70的狀態、當前電壓、容量、及/或充電負載70的剩餘時間。負載管理器46E可以採用該資訊（或將該資訊中繼至控制器42或控制器22）來調整例如傳送模式比，以在初級側12與次級側14之間達成最佳能量傳送。負載管理器46E亦可以經由顯示器向使用者提供該資訊。該顯示器可以內置於初級側12及次級側14中的一者或多者中或是可以經由移動裝置上的軟體（諸如，例如與負載管理器46E或控制器22或控制器42進行無線（或有線）通信的行動電話或平板電腦上的應用程序）存取的。
在某些實施例中，組件46是接收器模組40中的離散元件，而在其他實施例中，組件46中的一者或多者是一積體電路設計充電一部分。
在某些實施例中，初級側12可以包括複數個發射器共振器30，及/或次級側14可以包括複數個接收器共振器50。在此等實施例中，可以以類似方式控制發射器共振器30及/或接收器共振器50中的每一者。在其他實施例中，可以個別地控制發射器共振器30及/或接收器共振器50中的每一者。例如，在某些實施例中，初級側12可以更大程度地依賴於經歷較少干擾（例如，由於附近金屬物體）、不在生物附近、或更高效地及/或類似地傳送電力的發射器共振器30，次級側14可以更大程度地依賴於經歷較少干擾（例如，由於附近金屬物體）、不在生物附近、或更高效地接收電力的接收器共振器50。例如，可以由發射器模組20及接收器模組40及/或其之間的通信提供或促進此控制。
圖9是具有積體化移相器的整流器46D的示意性繪圖。在某些實施例中，整流器46D包括離散移相器。
整流器46D可以是切換模式自同步整流器（在單端模式或差分組態中），其可以配置以在特定共振頻率下自接收器共振器50接收正弦波（例如，AC電力）。整流器46D可以是差分切換模式自同步整流器。整流器46D可以自接收器共振器50捕獲足夠電力，使得可以由接收器共振器50捕獲E場、或H場、或E場與H場的任何組合。
整流器46D具有用設定在共振頻率處的頻率驅動主動裝置147B （例如，電晶體 ）的輸入147A （例如，AC電力）且具有跨越DC負載的輸出147D（例如，DC電壓） （用於控制主動裝置的輸出電力、輸入阻抗及操作區）。在此設計中，使用不同負載終端以改良效能（例如，輸出電力及電力轉換效率）。第三諧波終端147D位於串聯分支中以使汲極節點147E處的電壓波形成形。第二諧波終端147F位於並聯分支中以使汲極節點147E處的電壓波形成形。第一諧波終端147G位於串聯分支中以使汲極節點147E處的電壓波形成形。可以在第二諧波終端147F及第一諧波終端147G中考量第三諧波終端147D的影響。可以在第一諧波終端147G中考量第二諧波終端147F的影響。
對於差分組態，AC源147A是串聯放置的。AC源147A可以是由接收器共振器50接收的電力以及接收器共振器50相對於發射器共振器30的對準及位置的函數。DC負載147C可以是單端負載。
整流器46D可以包括在差分組態中的兩個移相器147H （但在單端組態中僅一個移相器）。移相器147H調整AC源與電晶體147B的閘信號之間的適當相位差。閘信號與AC源147A之間的相位差可以改變自同步整流器的效能（例如，電晶體的電力轉換效率及操作區）。其亦可以改變自同步整流器46D的輸入阻抗及/或整流器46D的最佳DC負載147C。
整流器46D可以包括在差分組態中的兩個位準移位器147I（但在單端組態中僅一個位準移位器）。位準移位器147I可以調整電晶體147B的閘信號的適當振幅。閘信號處的振幅位準可以改變自同步整流器的效能（例如，電晶體的電力轉換效率及操作區）。
整流器46D可以是可重新組態的，以作為放大器發揮作用。作為此重新組態的一部分，可以調整積體化移相器147H及積體化位準移位器147I （參見圖9），以便允許整流器46D基於電晶體147B的固有放大及切換功能作用為放大器。整流器46D在操作為整流器與操作為放大器之間的該可重新組態性允許接收器模組40分別在接收器模式與發射器模式之間可控制地重新組態。可以在來自控制器42的指令下發生重新組態。當整流器46D自整流器重新組態成放大器時，AC源147A改變成AC負載147A。相應地，當整流器46D自整流器重新組態成的放大器時，DC負載147C重新組態成DC源。
在某些實施例中，當接收器模組40處於發射器模式中時，補償網路46A可以配置以用資訊調變提供至共振器50的信號並藉此充當源傳輸調變器。調變提供至共振器50的信號所用的資訊可以由控制器42提供至補償網路46A。資訊可以包括經由發射器共振器30前往發射器模組20的控制器22的控制資料。在某些實施例中，當接收器模組40處於發射器模式中且整流器46D配置為放大器時，放大器46D可以充當用於接收器模組40的調變器。所採用的調變可以是振幅調變、頻率調變、相位調變及其組合中的任一者。可以以數位形式或以類比形式將資訊調變至提供至發射器共振器50的信號上。可以藉由源傳輸調變器將資訊調變至提供給發射器共振器50的功率信號的共振頻率上。在其他實施例中，可以將資訊調變至與電力傳送之頻率不同的頻率上。在其他實施例中，可以將資訊調變至提供至發射器共振器50的功率信號的共振頻率的諧波上。在又進一步實施例中，提供至發射器共振器50的功率信號的共振頻率可以是資訊調變至其上的信號的頻率的諧波。例如無限制地，以此處所述的方式發射的資訊可以包括：負載70的存在、負載70的充電位準、電力傳送效率、負載70的充電速率、負載70的狀態、當前電壓、電荷容量、充電負載70的剩餘時間。
在上文已闡述發射器模組20及接收器模組40兩者可如何在以發射器模式操作與以接收器模式操作之間重新組態之後，且在已闡述可如何調變來自發射器模組20及接收器模組40兩者的信號之後，很顯然的是圖1的系統10可以作用為全雙工發射接收系統，以用於經由共振器30及50在兩個方向上傳輸資訊。圖1的系統10可以包括與圖1及圖7的次級側14類似的其他次級側。當存在額外次級側時，上文所闡述的配置允許在各個次級側之間傳送資訊。
在某些實施例中，初級側12及次級側14可以經由藍芽（例如，2.4 GHz）或與GPS的信號頻率類似的信號頻率（例如，10 GHz）進行通信。在某些實施例中，可以存在可分開地收集資料且在初級側12及/或次級側14之間來回傳送資料的額外單元。在某些實施例中，可以採用WiFi以將資料自初級側12及/或次級側14上傳至在線上入口（例如，與初級側12及/或次級側14相關聯的網站或行動應用程序）。
在某些實施例中，在兩個接收器模組40之間傳送電力（例如，同級間電力傳送）可以是令人期望的。例如，若具有第一接收器的第一電動自行車沒電或電量低且具有第二接收器及至少部分充電的電池的第二電動自行車在附近，則可以期望將電力自第二電動自行車傳送至第一電動自行車。此一情況可以涉及當例如附近無發射器時。重新組態成發射器模組所涉及的兩個接收器模組40中之至少一者的設施使此同級間電力傳送成為可能。一般而言，此使得在複數個次級側14之間轉發電力成為可能。
在其他實施例中，可能需要在特定時間在反方向上（即，自圖1、圖6及圖7的負載側至源側）傳輸電力。發射器模組20及接收器模組40兩者在以發射器模式操作與以接收器模式操作之間重新組態的能力允許在「反」方向上自接收器模組40至發射器模組20的此種電力傳送。該系統因此允許雙向電力傳送。鑒於圖8的裝置26B及圖9的裝置46D可以分別重新組態以作用為放大器或整流器的事實，可以將此等裝置統稱為「差分自同步射頻功率放大器/整流器」。鑒於電力傳輸的雙向性，發射器共振器30及接收器共振器50兩者可以闡述為「發射器-接收器共振器」且發射器模組20及接收器模組40兩者可以稱為「電力發射-接收模組」。此等配置在電動運載工具中是有用的，在電動運載工具中，動能在制動期間被轉換且需要傳送至電池。例如無限制地，此種電力傳送之經改變的方向適用於其中的其他系統、狀況及佈置包括可具有不同位準的剩餘電池電荷的若干個行動電話，並可以使用此種佈置來至少部分地給另一個行動電話再充電。更一般情況下，當發射系統及接收系統兩者皆不具有永久能量源（例如輸電網）時，然後可以採用雙向功能在任一方向上傳送能量。
在關於圖31所闡述的又一態樣中，提供一種用於在功率信號頻率下經由功率信號傳送電力的近場射頻方法[2200]，該方法包括：提供[2210]包含複數個電力發射-接收模組的雙峰共振近場射頻電力傳送系統，其中，該複數個電力發射-接收模組中的每一者與設置以與該複數個電力發射-接收模組中之至少另一個發射-接收模組交換電力的發射器-接收器共振器進行有線通信；以及根據可調的傳送模式比操作[2220]該電力傳送系統用於同時進行電容式電力傳送及感應式電力傳送。
提供[2210]電力傳送系統可以包括提供複數個電力發射-接收模組中具有功率信號調諧器模組的第一電力發射-接收模組，且操作[2220]電力傳送系統可以包括藉由調整功率信號調諧器模組來改變傳送模式比。
提供[2210]電力傳送系統可以包括在複數個電力發射-接收模組當中提供與相關聯的發射器-接收器共振器進行有線通信且具有調變器的至少一個電力發射-接收模組，且操作[2220]電力傳送系統可以包括：在相關聯的發射器-接收器共振器和與複數個電力發射-接收模組中的至少另一個電力發射-接收模組進行有線通信的發射器-接收器共振器之間交換射頻信號；以及將資訊調變至交換的射頻信號上。當電力負載存在於複數個電力發射-接收模組中之一者的輸出端時，例如無限制地，在交換的信號上經調變的資訊可以包括：電力負載的存在、電力負載的充電位準、電力傳送效率、電力負載的充電速率、電力負載的狀態、電力負載上的電壓的存在、電力負載的電荷容量及充電電力負載的剩餘時間中的一者或多者。
可以藉由振幅調變、頻率調變或相位調變將資訊調變至交換的射頻信號上。將資訊調變至交換的射頻信號上可以包括將數位資訊或類比資訊調變至交換的射頻信號上。
將資訊調變至交換的射頻信號上可以包括將資訊調變至功率信號上。將資訊調變至交換的射頻信號上可以包括將資訊調變至具有不同於功率信號頻率的頻率的信號上。將資訊調變至交換的射頻信號上可以包括將資訊調變至具有是功率信號頻率的諧波的頻率的信號上。將資訊調變至交換的射頻信號上可以包括將資訊調變至具有功率信號頻率作為諧波的信號上。
將資訊調變至交換的射頻信號上可以包括根據資訊調變相關聯之導線連接的發射器-接收器共振器的反射特性，以將資訊強加在由導線連接的發射器-接收器共振器反射的信號上。將資訊調變至交換的射頻信號上可以包括根據資訊調變提供至相關聯之發射器-接收器共振器的信號。
該方法[2200]可以包括操作複數個電力發射-接收模組中的第一電力發射-接收模組的功率信號調諧器模組，以將資訊調變至交換的射頻信號上。所提供之電力發射-接收模組中的每一者可以包括補償網路，且該補償網路可以包括調變器，從而允許操作補償網路以將資訊調變至交換的射頻信號上。電力發射-接收模組中的至少一者可以包括在功率信號頻率下向該至少一個電力發射-接收模組提供信號的射頻振盪器，且該射頻振盪器可以包括調變器，從而允許在振盪器中將資訊調變至交換的射頻信號上。
所提供之複數個電力發射-接收模組中的每一者可以是可在電力發射器模式與電力接收器模式之間重新組態的；且該方法可以進一步包括在電力發射器模式與電力接收器模式之間重新組態複數個電力發射-接收模組中的至少兩者，以逆轉該至少兩個發射-接收模組之間的電力發射方向。所提供之電力發射-接收模組中的每一者可以包括差分自同步射頻功率放大器/整流器，其能夠在分別與電力發射-接收模組的電力發射器模式及電力接收器模式對應的放大器狀況與整流器狀況之間重新組態；並且該方法可以包括在放大器狀況與整流器狀況之間重新組態該至少兩個發射-接收模組的差分自同步射頻功率放大器/整流器。每一差分自同步射頻功率放大器/整流器可以包括移相器，其是可調的，用於在放大器狀況與整流器狀況之間重新組態差分自同步射頻功率放大器/整流器；而且該方法可以包括調整該至少兩個發射-接收模組中該等差分自同步射頻功率放大器/整流器中之每一者的移相器。
本文闡述之包含發射器及/或接收器的WPT系統10可以一體結合至各種應用中，諸如但不限於電動運載工具、電動船、電動飛機、電動卡車、電動自行車、電動機車、電動滑板等。一個例示性非限制性應用是共用腳踏車車隊，其中，提供一體結合一個或多個發射器（例如，初級側12）的各種攜行電腦塢，且包含接收器（例如，次級側14）及電池（作為負載70）的電動自行車可以在攜行電腦塢處充電。
在某些應用中，初級側12或次級側14可以配置以用本文未闡述的其他系統傳送電力，並可以將傳送模式比自CPT調整至IPT以提供與其他CPT系統及/或IPT系統的相容性，即使其他系統未經特意設計以與本文所闡述的電力傳送系統一起工作。
雖然上文已論述若干個例示性態樣及實施例，但熟習此項技術者將認識到某些修改、排列、添加及其子組合。因此，旨在將以下隨附申請專利範圍及此後經引入的申請專利範圍解釋為包含與作為整體之本說明書的最廣泛解釋一致的所有此等修改、排列、添加及子組合。
在第一態樣中，在上文所闡述且在圖1至圖10中描繪之該等系統中的每一者形成雙峰近場共振無線電力傳送系統10，該系統配置用於在可變共振功率信號振盪頻率下根據可調的傳送模式比同時進行電容式電力傳送及感應式電力傳送，該系統10包括：發射器子系統12，其包含發射器天線子系統32、132、232、332、134、234、334、336及功率信號調諧器模組26F，調諧器模組26F配置用於藉由調整由調諧器模組26F向發射器天線子系統32、132、232、332、134、234、334、336提供的功率信號來調整傳送模式比；以及接收器子系統14，其包含配置用於按傳送模式比自發射器天線子系統32、132、232、332、134、234、334、336接收電力的接收器天線子系統52、152、252、352、154、254、354、356。
調諧器模組26F可以配置用於藉由調整提供至發射器天線子系統32、132、232、332、134、234、334、336之功率信號的電流與電壓之間的相位差來調整功率信號。發射器子系統12可以進一步包括：控制器22；以及至少一個感測器24，其中，控制器22配置用於自至少一個感測器24接收感測器資訊且基於感測器資訊向調諧器模組26F自動地提供調諧指令，且調諧器模組26F配置以根據調諧指令調整提供至發射器天線子系統32、132、232、332、134、234、334、336之功率信號的電流與電壓之間的相位差。
系統10基於發射器子系統12與接收器子系統14之間的耦合程度在一預定頻帶內自由變化的共振頻率下共振。例如無限制地，該預定頻帶可以是官方設計且保留的工業、科學及醫療（ISM）頻帶或使用者專用的頻帶。系統10的品質因數（Q）可以降低至允許功率信號振盪頻率在預定頻帶之相反極限內變化的程度。降低的Q值允許系統10在電力傳送程序期間在預定頻帶內採用若干個不同共振頻率中的任一者。發射器子系統12與接收器子系統14之間的耦合及共振接收器子系統14的相關聯電力吸收確保當系統10處於操作中時將較少電磁輻射發射至遠場域中。參考圖1至圖10如本文所述的佈置連同緊接前述的頻率態樣使系統10成為雙峰近場共振無線電力傳送系統。應注意的是在無線電力傳送系統10中，經由電容式耦合或感應式耦合或兩者將電力自主子系統傳送至次級子系統，而非在任何實質程度上經由電磁輻射傳送。
在參考前述圖式及圖11中的流程圖所述的又一態樣中，提供一種用於在可變共振功率信號振盪頻率下根據可調的傳送模式比雙峰地傳送電力的近場無線方法[1000]，該方法包括：提供[1010]包含功率信號調諧器模組26F及配置用於在共振功率信號振盪頻率下共振的發射器天線子系統32、132、232、332、134、234、334、336的發射器子系統12；提供[1020]包含配置用於在共振功率信號振盪頻率下共振的接收器天線子系統52、152、252、352、154、254、354、356的接收器子系統14；在功率信號振盪共振頻率下將功率信號自調諧器模組26F提供[1030]至發射器天線子系統32、132、232、332、134、234、334、336；藉由調整自調諧器模組26F至發射器天線子系統32、132、232、332、134、234、334、336的功率信號來調整[1040]傳送模式比；以及在接收器子系統14中於功率信號振盪共振頻率下經由接收器天線子系統52、152、252、352、154、254、354、356按傳送模式比接收[1050]傳送的電力。調整[1040]傳送模式比可以包括調整提供至發射器天線子系統32、132、232、332、134、234、334、336的功率信號的電流與電壓之間的相位差。
提供[1010]發射器子系統12可以進一步包括提供控制器22及至少一個感測器24，並可以由調諧器模組26F基於控制器22自至少一個感測器24接收的感測器資訊經由控制器22的命令實現調整電流與電壓之間的相位差。在控制器22接收到感測器資訊時可以自動地向調諧器模組26F發出控制器22的命令；以及調諧器模組26F可以自動地執行來自控制器22的命令以改變相位差。
該方法[1000]可以進一步包括允許[1060]共振功率信號振盪頻率在一預定頻帶內變化。該預定頻帶可以是工業、科學及醫療（ISM）頻帶。提供[1010]發射器子系統可以包括提供解調至允許共振功率信號振盪頻率於預定頻帶的相反極限內變化的程度的發射器子系統。
在參考圖12、圖13A及圖13B且參考圖1至圖10所述的又一實施例中，多發射器雙峰近場共振無線電力傳送系統10′配置用於在可變共振功率信號振盪頻率下根據可調的傳送模式比同時進行電容式電力傳送及感應式電力傳送。系統10′包括多發射器子系統12′，其包含各自由對應的專用發射器模組20A′至20I′驅動的複數個發射器共振器30A′至30I′，其中，每一發射器共振器及對應的發射模組（例如，分別30E′及20E′）可以與上文參考圖1至圖10所提出的闡述一致。圖12是系統10′的實施例的示意性代表，其中，發射器共振器30A′至30I′呈現為在一行中的九個共振器但未描繪在其形式化空間位置中。多發射器子系統12′的空間佈局的實施例示出在圖13A及圖13B中並在下文描述。在系統10′中，共振接收器子系統14可以與上文所述且由圖1至圖10引用的共振接收器系統相同或是基本上類似的。在圖12中所示的實施例中，例如無限制地，共振接收器子系統14可以實施於行動電話或數位「平板電腦」中。為了清晰起見，在圖13A中用斷續輪廓線繪示共振接收器子系統14。在實施例中，每一工作發射器共振器30A′至30I′及每一對應的發射器模組20A′至20I′可以與上文所述且在圖1至圖10中所示的發射器共振器30及發射器模組20相同或基本上以類似的方式發揮作用。多發射器子系統12′的空間佈局的實施例繪示在圖13A及圖13B中。圖13B是多發射器子系統12′相對於其在圖13A中之定向處於相反定向的視圖。
在圖12、圖13A及圖13B中所示之系統10′的示例性實施例中，多發射器子系統12′包括在正方形陣列中佈置之九對發射器共振器30A′至30I′及對應的發射器模組20A′至20I′。發射器模組20A′至20I′在圖13A中由接地基板35′遮擋但可以在圖13B中看到。在更一般實施例中，可以採用其他數量對共振器及發射器模組，且共振器陣列不必須為正方形或矩形。藉助示例而無限制地，共振器陣列可以具有六邊形佈置。在某些實施例中，較佳將該等陣列緊密包裝在具有分開且界定發射器共振器30A′至30I′的接地屏蔽網的約束內。接地屏蔽網33′橫向地拘限發射器共振器30A′至30I′的陣列。接地屏蔽網33′設置在距發射器共振器30A′至30I′中的每一者的周邊的一致距離37′處，以確保發射器共振器30A′至30I′與接地屏蔽網33′之間的一致電場行為及相關聯電容。本文使用術語「屏蔽距離」闡述發射器共振器30A′至30I′與接地屏蔽網33′之間的此距離。
在一實施例中，接地屏蔽網33′確保發射器共振器30A′至30I′的電場將在空間上完全解耦且藉此在空間上獨立。發射器共振器30A′至30I′可以具有經選擇以憑藉空間定位相互解耦的磁場。在其他實施例中，接地屏蔽網33′可以由高導電性鐵氧體材料形成或塗佈有高導電性鐵氧體材料，以便使由發射器共振器30A′至30I′產生的磁場解耦。
如圖13A及圖13B中所示，發射器共振器30A′至30I′及其對應的發射器模組20A′至20I′可以基本上彼此成排地安裝在接地基板35′的相反面上，其中，每一發射器共振器（例如，30E′）接近其對應的發射器模組（20E′）。在其他實施例中，在發射器共振器與其對應的發射器模組之間可以不存在固定空間關係。發射器共振器30A′至30I′的陣列共用由圖13A中之發射器共振器30A′至30I′的集體上表面限定的公共發射表面。出於美觀及保護的原因，發射器共振器30A′至30I′的陣列可以覆蓋有介電板，在圖13A中未示出。介電板將接收器子系統14與發射器共振器30A′至30I′分開。
在圖12及圖13A中，共振接收器子系統14的實施例示意性地示出為與複數個發射器共振器30A′至30I′的子集重疊。根據圖12及圖13A，將重疊的發射器共振器示出為30D′、30E′、30G′及30H′。在圖13A中，共振接收器子系統14示出為在相互鄰接之發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′上的點線矩形。發射器模組20A′至20I′中的任一者的控制器可以判定接近其對應的發射器共振器30A′至30I′或與其對應的發射器共振器30A′至30I′重疊的共振接收器子系統14的存在或不存在，且基於此等偵測，控制器可以接通或關斷至其對應的發射器共振器30A′至30I′的功率信號。
若發射器模組20A′至20I′的功率放大器向發射器共振器30A′至30I′供應功率信號，使得發射器共振器30A′至30I′發射電力，且發射器模組20A′、20B′、20C′、20F′及20I′的控制器判定在其頻率範圍內不存在接近發射器共振器30A′、30B′、30C′、30F′及30I′的共振接收器，則彼等控制器可以關斷至發射器共振器30A′、30B′、30C′、30F′及30I′的功率信號。
若發射器模組20A′至20I′的功率放大器不向發射器共振器30A′至30I′供應功率信號，則用於發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′的控制器可以判定與共振器30D′、30E′、30G′及30H′重疊且接近共振器30D′、30E′、30G′及30H′的共振接收器子系統14的存在，且接通由發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′提供至發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′的可傳輸電力。此配置確保僅接近共振接收器子系統14的發射器共振器正在汲取電力且向共振接收器子系統14發射電力。
可以採用發射器共振器30A′至30I′的輸入阻抗來偵測接近發射器共振器的共振接收器子系統14存在或不存在。發射器共振器輸入阻抗隨著接近發射器共振器的共振接收器子系統14的存在或不存在而變化。如上文所述，參考圖6，特定共振接收器子系統14的影響是不同的，以便不僅允許偵測接收器的存在及不存在，而且偵測特性，使得可以藉由其對發射器共振器輸入阻抗的影響來識別接收器的類型。在某些實施例中，接收器共振器的大小對發射器共振器30A′至30I′的輸入阻抗具有極大影響。
在系統10′的實施例中，如在圖12及圖13B中所示的發射器模組20E′是與由共振接收器子系統14重疊的四個發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′中之一者相關聯的發射器模組。在圖6及圖8中提供發射器模組20A′至20I′中之每一者的詳細結構。在發射器模組20A′至20I′的功率放大器26B不向對應的發射器共振器30A′至30I′提供功率信號的情況下啟動流程。
現在聚焦於發射器模組20E′，在此實施例中，其負載偵測器24A配置以量測發射器共振器30E′的輸入阻抗。負載偵測器24A向控制器22提供輸入阻抗量測結果。一預設輸入阻抗量測值儲存在控制器22中的暫存器中，該預設輸入阻抗量測值表示在不存在接近發射器共振器30E′之任何共振接收器子系統的情況下發射器共振器30E′的輸入阻抗。如在圖12中所示，將共振接收器子系統14設置為接近發射器共振器30E′導致由負載偵測器24A進行新不同的輸入阻抗量測，該量測的結果由負載偵測器24A向控制器22供應。控制器22將新輸入阻抗量測（本文稱為「第一輸入發射器共振器阻抗變化」或「主發射器共振器輸入阻抗變化」）與儲存在暫存器中的預設阻抗量測值相比。基於此第一輸入阻抗變化，控制器22關於接近發射器共振器30E′是否存在接收器共振器（例如，共振接收器子系統14的共振器）進行判定。為了對接近發射器共振器30E′的接收器共振器的存在或不存在進行判定，可以用在控制器22認為存在接收器共振器之前必須超過的最小輸入阻抗變化對控制器22進行預程式化。
若控制器22判定接近發射器共振器30E′存在接收器共振器（例如，共振接收器子系統14的共振器），則控制器22指示功率放大器採取「接通」狀態。藉此向發射器共振器30E′提供電力且進而向共振接收器子系統14傳送電力。若控制器22判定接近發射器共振器30E′不存在接收器共振器（例如，共振接收器子系統14的共振器），則控制器22指示功率放大器採取「關斷」狀態。藉此不向發射器共振器30E′提供電力且進而不向共振接收器子系統14傳送電力。由每一發射器模組20A′至20I′相對於其對應發的射器共振器30A′至30I′獨立進行相同程序。因此，接通由共振接收器子系統14重疊的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′的功率放大器且關斷不由共振接收器子系統14重疊的發射器共振器30A′、30B′、30C′、30F′及30I′的功率放大器。
應注意的是，不同大小的接收器共振器在點24E處呈現與發射器模組20的負載偵測器24A顯著不同的阻抗。當給定的接收器共振器與發射器共振器部分地重疊時與當其與該發射器共振器完全重疊時相比，所量測的阻抗差不像阻抗隨著接收器共振器大小不同而顯著不同。此允許任何發射器模組20A′至20I′的控制器22區分接近對應發射器共振器30A′至30I′的小接收器共振器與大接收器共振器。
根據一實施例，在本文闡述在由共振接收器子系統（例如共振接收器子系統14）重疊之彼等發射器共振器（例如30D′、30E′、30G′及30H′）之間設定功率信號頻率及相位。為了最大限度地高效傳送來自正在接收電力之發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′的組合的電力，發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′中的功率信號需要具有相同頻率且此外相互同相。給定的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′中的功率信號的頻率可以在允許的頻帶內不同，如上文先前且參考圖1至圖10所述，圖12、圖13A及圖13B之此當前實施例中的要求是針對將發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′中的功率信號的頻率調整為相同且然後針對其相位鎖定在一起，使得來自發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′的功率信號將完全同步且同相。
在一實施例中，為了確保重疊的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′的控制器22全部將其對應的振盪器26A設定為相同頻率，發射器模組20A′至20I′的控制器22全部具備有在任何給定之經允許的頻帶（例如ISM頻帶）內所選擇之相同的頻率表。在該ISM頻帶內，選擇若干個離散頻率以包含在頻率表中。因此，該ISM頻帶內列表的頻率數量是有限的且限制的，且列表的頻率間隔開足夠寬使得發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′的各種控制器22可以根據上文所述的第一阻抗差來判定功率信號頻率。儘管那些阻抗的變化小，但發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′之所有控制器22自頻帶中所允許的頻率當中為其相應的振盪器26A及功率放大器26B的功率信號選擇相同的離散頻率。
在一實施例中，為了確保發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′不僅全部具有相同功率信號頻率，而且具有相同相位，採用以下程序步驟且將該等程序步驟程式化至發射器模組20A′至20I′的每一控制器22的軟體中。統計學上而言，發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′之獨立控制器22中的第一獨立控制器將首先接通其對應的振盪器26A及功率放大器26B以經由其發射器共振器向共振接收器子系統14供應電力。發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′之獨立控制器22中的其他獨立控制器22的第二獨立控制器將量測其對應的發射器共振器的輸入阻抗且藉助其對應的負載偵測器24A偵測由於第一發射器共振器發揮作用而引起的阻抗的小次級變化。實際上，第二控制器22經由第一發射器共振器與共振接收器子系統14的相互作用歷經第一發射器共振器之阻抗的反射。第二控制器22經程式化以得出如下結論：基於次級阻抗變化，另一控制器已首先接通其振盪器26A及功率放大器26B。在做出此推論之後，第二控制器22然後接通其振盪器26A及功率放大器26B並使其功率信號的相位變化，同時使用其發射器電力感測器24B量測由其對應的發射器共振器發射的功率。第二控制器22然後使其振盪器的相位變化且搜尋發生最大電力傳送的相位並將振盪器的相位設定為該值。以此方式判定的振盪器相位將確保由第二發射器共振器傳送的功率信號的相位等於由第一發射器共振器向共振接收器子系統14傳送的功率信號的相位。在一實施例中，振盪器相位的設定是基於基本上最大化電力傳送，而非使功率信號相位絕對地均衡。
在另一實施例中，再次基於由共振接收器子系統14重疊的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′，共振接收器子系統14的接近性的偵測係基於透過發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′汲取的測試信號功率。在此實施例中，最初由與所有發射器共振器30A′至30I′對應的振盪器及功率放大器維持低振幅功率信號。所有發射器模組20A′至20I′的控制器22然後使用其對應的發射器電力感測器24B感測由其對應的發射器共振器30汲取的電力。使用其對應的發射器電力感測器24B，發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′的控制器22感測到正在由其對應的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′汲取電力。基於對所汲取之測試信號功率的偵測，發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′的控制器22接通其對應的功率放大器26B的全功率。本文使用術語「第一測試信號功率汲取」以闡述經由發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′自測試信號汲取的電力。在適合的測試週期之後，可以關斷不被共振接收器子系統14重疊的發射器共振器30A′、30B′、30C′、30F′及30I′的功率放大器26B的測試功率信號。
等效於上文所述之基於阻抗的實施例，發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′的控制器22可以需要一閾值功率汲取以便認為接近其對應的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′存在共振接收器子系統14。
在一實施例中，為了確保重疊的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′的控制器22全部將其對應的振盪器26A設定為相同頻率，發射器模組20A′至20I′的控制器22全部具備有在任何給定之經允許的頻帶（例如ISM頻帶）內所選擇之相同的頻率表。在該ISM頻帶內，選擇若干個離散頻率以包含在頻率表中。因此，該ISM頻帶內列表的頻率數量是有限的且限制的，且列表的頻率間隔開足夠寬使得發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′的各種控制器22可以根據上文所述的第一測試信號功率汲取來判定功率信號頻率。儘管那些功率汲取值的變化小，但發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′之所有控制器22自頻帶中允許的頻率當中為其相應的振盪器26A及功率放大器26B的功率信號選擇相同離散頻率。
在一實施例中，為了確保發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H′不僅全部具有相同功率信號頻率，而且具有相同相位，採用以下程序步驟且將該等程序步驟程式化至發射器模組20A′至20I′之每一控制器22的軟體中。統計學上而言，發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′之獨立控制器22中的第一獨立控制器將首先接通其對應的振盪器26A及功率放大器26B以經由其發射器共振器向共振接收器子系統14供應電力。發射器模組20D′、20E′、20G′及20H′之獨立控制器22中的其他獨立控制器22的第二獨立控制器將量測其對應的發射器共振器之功率汲取且藉助其對應發射器電力感測器24B偵測由於第一發射器共振器發揮作用而引起的功率汲取的小次級變化。實際上，第二控制器22經由第一發射器共振器與共振接收器子系統14的相互作用歷經第一發射器共振器的阻抗的反射。第二控制器22經程式化以得出如下結論：基於次級功率汲取變化，另一控制器已首先接通其振盪器26A及功率放大器26B。在做出此推論之後，第二控制器22然後接通其振盪器26A及功率放大器26B且使其功率信號的相位變化，同時使用其發射器電力感測器24B量測由其對應的發射器共振器發射的功率。第二控制器22然後搜尋發生最大電力傳送的相位並將振盪器設定為該相位。以此方式設定的振盪器相位確保由第二發射器共振器向共振接收器子系統14傳送的功率信號的相位等於由第一發射器共振器向共振接收器子系統14發射的功率信號的相位。在實施例中，振盪器相位的設定是基於基本上最大化電力傳送，而非使功率信號相位絕對地均衡。
在一實施例中，當兩個不同共振接收器子系統接近多發射器子系統12′並與發射器共振器30A′至30I′中不同發射器共振器或其組合重疊時，則不存在為何由兩個共振接收器系統重疊之兩個不同發射器共振器或兩組不同發射器共振器應以相同頻率或相位操作的先驗原因，亦不存在對其如此操作的要求。接地屏蔽網33′藉由使所有個別發射器共振器30A′至30I′彼此解耦來確保此多路獨立性。然而，被一個特定共振接收器子系統重疊的發射器共振器需要藉由其控制器使其對應的功率信號放大器主動地同步，如上文所述。此可以導致兩個不同發射器共振器或兩組不同共振器在一頻帶中的兩個特定不同鎖定頻率下操作，其中特定組中的所有信號相互同相。
在前述內容中，已闡述向同一接收器共振器傳送電力的兩個發射器共振器可如何程式化為運行以便確保兩個發射器共振器承載同相的功率信號，藉以確保最大電力傳送。當兩個鄰近發射器共振器（例如圖14中的30A′及30B′）正在向兩個基本上類似之對應的接收器子系統14A及14B進行發射時，發生不同的情況。發射器共振器30A′及30B′兩者具有邊緣場，該等邊緣場的場線自例如發射器共振器30A′延伸至接收器子系統14B′且自發射器共振器30B′延伸至接收器子系統14A。一般而言，在系統10′中不存在特定實體結構以避免例如發射器共振器30A′的場與接收器子系統14B的接收器共振器相互作用。
在一實施例中，當發射器共振器30A′及30B′兩者皆服務與兩個發射器共振器30A′及30B′重疊的同一大接收器共振器時（如圖13A中），邊緣場在本質上並非問題，因為兩個發射器共振器30A′及30B′將以相同相位運行相同頻率功率信號。在圖14中所示的情況下，該要求是確保與接收器子系統（例如旨在自相鄰發射器共振器30B′接受電力的14B）相互作用之給定的發射器共振器（例如30A′）的任何邊緣場不允許電力自發射器共振器30A′寄生。達成此目標的一個方法是將兩個相鄰發射器共振器30A′及30B′驅動成彼此180⁰異相，使得來自發射器共振器30A′及30B′的重疊邊緣場將在很大程度上相互抵消。
由於當發射器共振器的功率信號非180⁰異相時發射器共振器30A′及30B′中的任一者將發射器共振器30A′及30B′中的另一者視為寄生，因此發射器共振器30A′及30B′中之每一者的控制器22可以使來自每一對應的振盪器的信號的相位遞增，同時使用對應的發射器電力感測器24B量測由對應的發射器共振器30A′、30B′發射的電力。控制器22然後可以搜尋經由對應的發射器共振器30A′、30B′提供最大所發射電力之調整的振盪器相位，然後將振盪器的相位設定為對應的相位。
每個共振接收器系統的頻率及相位佈置，無論大小類似還是大小不同，如上文所闡述，確保了兩個共振接收器系統接收最大傳送電力。在一般實施例中，可以存在大數量的發射器共振器且數個不同的共振接收器子系統可正在接收電力，每一共振接收器子系統在由群組中對應於發射器共振器的控制器選擇的頻率及相位下，自其自身對應的個別發射器共振器群組接收電力。作為最大化相鄰發射器共振器中的每一者的電力傳送的結果，向不同接收器子系統傳送電力的相鄰發射器共振器可以180⁰異相地操作。最大化電力傳送的過程調整了振盪器相位。由於各種發射器模組的阻抗複雜且電阻、電感及電容具有微小變化，因此當發射器共振器中的功率信號在實際上相等（或正好相差180⁰）時，不同振盪器在最大電力傳送點處的相位角可能不完全相等（或正好相差180⁰）。
就系統10′包括在初級側與次級側之間具有空氣間隙的一個電路而言，在發射器共振器中（例如在圖6中的點24E處），基於由發射器電力感測器24B的量測結果而量測或最大化的任何電力傳送亦剛好可以在次級電路中（例如在圖7中的點44C處），基於由接收器電力感測器44A的量測結果進行量測或最大化。該量測結果可以由發射器電力感測器24B提供至接收器模組40的控制器42，該控制器進而可以將該量測結果藉由已在前述內容中闡述的手段中的一者將量測結果傳送給發射器模組20的控制器22。
上文已參考系統10′闡釋多發射器近場共振無線電力傳送系統的概念，該系統配置用於在可變共振功率信號振盪頻率下根據可調的傳送模式比同時進行電容式電力傳送及感應式電力傳送。在更一般實施例中，多發射器近場共振無線電力傳送系統不需要具體地是雙峰系統並可以是純電容式或純感應式電力傳送系統。
在又一態樣中，在圖15的流程圖中所示，用於在可變共振功率信號振盪頻率下將電力自多發射器子系統12′傳送至單個共振接收器子系統14的無線近場方法[1100]包括：提供[1110]包含複數個相互獨立之發射器共振器30A′至30I′的多發射器子系統12′，該等發射器共振器中的每一者由對應的發射器模組20A′至20I′驅動，每一發射器模組20A′至20I′能夠獨立地設定為一預設頻帶中之複數個預設功率信號振盪頻率中的一者，且所有發射器共振器30A′至30I′具有公共發射表面；將共振接收器子系統14設置[1120]成接近公共發射表面，該共振接收器子系統包括與發射器共振器（圖13A中的30D′、30E′、30G′及30H）中之兩者或兩者以上重疊的單個接收器共振器50；量測[1130]發射器共振器30A′至30I′中之每一者的輸入阻抗；以及基於對應之量測的共振器輸入阻抗將前往該複數個相互獨立的發射器共振器30A′至30I′中之每一者的功率信號設定[1140]為關斷狀態及活動狀態中的一者。
方法[1100]可以進一步包括基於主動發射器共振器（圖13A中的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H）中之每一者量測的輸入阻抗自該複數個預設功率信號振盪頻率當中為對應的發射器共振器（圖13A中的30D′、30E′、30G′及30H’）選擇功率信號振盪頻率[1150]。
方法[1100]可以進一步包括將每一主動發射器共振器（圖13A中的30D′、30E′、30G′及30H’） 的功率信號設定[1160]為對應的選定頻率。
方法[1100]可以進一步包括將施加至每一對應的發射器共振器（圖13A中的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H）的功率信號的相位調整[1170]為透過發射器共振器（圖13A中的30D′、30E′、30G′及30H’） 的電力傳送基本上是最大的相位。
在又一態樣中，在圖16的流程圖中所示，用於在可變共振功率信號振盪頻率下將電力自多發射器子系統12′傳送至單個共振接收器子系統14的無線近場方法[1200]包括：提供[1210]包含複數個相互獨立之發射器共振器30A′至30I′的多發射器子系統12′，該等發射器共振器中的每一者由對應的發射器模組20A′至20I′驅動，每一發射器模組20A′至20I′能夠獨立地設定為一預設頻帶中之複數個預設功率信號振盪頻率中的一者，且所有發射器共振器30A′至30I′具有公共發射表面；將共振接收器子系統14設置[1220]成接近公共發射表面，該共振接收器子系統包括與發射器共振器（圖13A中的30D′、30E′、30G′及30H’）中的兩者或兩者以上重疊的單個接收器共振器50；量測[1230]由發射器共振器30A′至30I′中的每一者自測試信號汲取的電力；以及基於對應之量測的共振器測試功率汲取將前往該複數個相互獨立之發射器共振器30A′至30I′中的每一者的功率信號設定[1240]為關斷狀態及活動狀態中的一者。
該方法[1200]可以進一步包括基於由主動發射器共振器（圖13A中的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H）中的每一者汲取之量測的測試功率自該複數個預設功率信號振盪頻率當中為對應的發射器共振器（圖13A中的30D′、30E′、30G′及30H）選擇[1250]功率信號振盪頻率。
該方法[1200]可以進一步包括將每一主動發射器共振器（圖13A中的30D′、30E′、30G′及30H）的功率信號設定[1260]為對應的選定頻率。
該方法[1200]可以進一步包括將施加至每一對應的發射器共振器（圖13A中的發射器共振器30D′、30E′、30G′及30H） 的功率信號的相位調整[1270]為透過發射器共振器（圖13A中的30D′、30E′、30G′及30H）的電力傳送基本上是最大的相位。
在又一態樣中，在圖17的流程圖中所示，用於在可變共振功率信號振盪頻率下將電力自多發射器子系統12′傳送至兩個或兩個以上接收器子系統14A、14B（在圖14中） 的無線近場方法[1300]包括：提供[1310]包括複數個相互獨立的發射器共振器30A′至30I′（在圖14中）的多發射器子系統12′，該等發射器共振器中的每一者由對應的發射器模組20A′至20I′（參見圖13B）驅動，每一發射器模組20A′至20I′能夠獨立地設定為一預設頻帶中之複數個預設功率信號振盪頻率中的一者，且所有發射器共振器30A′至30I′具有公共發射表面；將兩個或兩個以上共振接收器子系統14A、14B設置[1320]成接近公共發射表面，每一共振接收器子系統包括與發射器共振器（圖14中的發射器共振器30A′、30B′）中的一者或多者重疊的單個接收器共振器；量測[1330]發射器共振器30A′、30B′中的每一者的輸入阻抗；以及基於對應之量測的共振器輸入阻抗將前往該複數個相互獨立之發射器共振器30A′至30I′中的每一者的功率信號設定[1340]為關斷狀態及活動狀態中的一者。
該方法[1300]可以進一步包括基於主動發射器共振器（圖14中的發射器共振器30A′、30B′）中之每一者量測的輸入阻抗自該複數個預設功率信號振盪頻率當中為對應的發射器共振器30A′、30B′[1350]選擇功率信號振盪頻率。
該方法[1300]可以進一步包括將每一主動發射器共振器30A′、30B′的功率信號設定[1360]為對應選定頻率。
方法[1300]可以進一步包括將施加至每一對應發射器共振器30A′、30B′的功率信號的相位調整[1370]為透過發射器共振器30A′、30B′（在圖14中）的電力傳送基本上是最大的相位。
在又一態樣中，在圖18的流程圖中所示，用於在可變共振功率信號振盪頻率下將電力自多發射器子系統12′傳送至兩個或兩個以上接收器子系統14A、14B（在圖14中）的無線近場方法[1400]包括：提供[1410]包括複數個相互獨立的發射器共振器30A′至30I′（在圖14中） 的多發射器子系統12′，該等發射器共振器中的每一者由對應的發射器模組20A′至20I′（參見圖13B）驅動，每一發射器模組20A′至20I′能夠獨立地設定為一預設頻帶中的複數個預設功率信號振盪頻率中的一者，且所有發射器共振器30A′至30I′具有公共發射表面；將兩個或兩個以上共振接收器子系統14A、14B設置[1420]成接近公共發射表面，每一共振接收器子系統包括與發射器共振器（圖13中的發射器共振器30A′、30B′）中的一者或多者重疊的單個接收器共振器；量測[1430]由發射器共振器30A′至30I′中的每一者自測試信號汲取的電力；以及基於對應之量測的共振器測試功率汲取將前往該複數個相互獨立之發射器共振器30A′至30I′中的每一者的功率信號設定[1440]為關斷狀態及活動狀態中的一者。
該方法[1400]可以進一步包括基於主動發射器共振器（圖14中的發射器共振器30A′、30B′）中之每一者量測的輸入阻抗自該複數個預設功率信號振盪頻率當中為對應的發射器共振器30A′、30B′[1450]選擇功率信號振盪頻率。
該方法[1400]可以進一步包括將每一主動發射器共振器30A′、30B′的功率信號設定[1460]為對應的選定頻率。
該方法[1400]可以進一步包括將施加至每一對應的發射器共振器30A′、30B′的功率信號的相位調整[1470]為透過發射器共振器30A′、30B′（在圖14中） 的電力傳送基本上是最大的相位。
在參考圖20A及圖20B、圖21A及圖21B、以及圖22A及圖22B且基於圖1至圖10及圖12至圖14的系統所述的又一態樣中，根據圖19A的示意圖提出用於將電力自光伏太陽能電池420無線地傳送至電力負載70′′的近場共振無線電功率傳送系統10′′。圖19A上的標記使用重音編號系統，以便與圖13A及圖13B的平行關係一目了然，且藉此與圖6及圖7的平行關係亦一目了然。藉由此編號方案，經由電力調節單元（PCU） 430將DC電力自太陽能電池420供應至發射器模組20′′。除將DC電壓及DC電流轉換成可以進一步由功率放大器26B′′發射的位準之外，PCU 430亦提供適合地調節的電壓及電流位準以驅動發射器模組20′′中的系統組件中的其餘者，包括小信號電子組件。PCU 430表示太陽能電池420之自適應變化的負載以便適應於由太陽能電池420提供的變化功率及由太陽能電池420向PCU 430呈現的變化輸出阻抗。此允許PCU 430在所有時間及溫度下以最大可能速率吸收來自太陽能電池420的電力，而不管來自太陽能電池420的功率的變化。
振盪器26A′′可以用於在適合於如上文已闡述之無線電力傳送的頻率下調變功率放大器26B′′。功率放大器26B′′可以是與在圖8中所示之功率放大器26B相同的設計，其中DC電力是自PCU 430供應的而非作為DC電壓源127E。在替代實施例中，功率放大器26B′′可適合地具備用於本身維持振盪的電路，如無線電系統領域中眾所周知的，藉此排除振盪器26A′′。
可以經由傳輸調諧網路28′′向發射共振器30′′傳送電力，在圖19A中，該傳輸調諧網路是圖6的信號調節與調諧組件26C、26D、26E及26F的合併。發射器共振器30′′可以具有表面區域，該表面區域具有可以是太陽能電池420之主動太陽能輻射接收表面的延伸範圍的至少一主要部分的延伸範圍。發射器模組20′′的所有此等組件是在控制器22′′的控制下，正如圖6中之發射器模組20的對應組件是在控制器22的控制下一樣。為清晰起見，並未在圖19A中示出發射器模組20′′的所有組件。圖6的感測器及偵測器24A、24B、24C及24D亦可以以等效形式存在於發射器模組20′′中且連接至控制器22′′，並可實現與已參考圖6闡述之作用相同的作用。
可以經由發射器共振器30′′及接收器共振器50′′將電力自發射器模組20′′無線地傳送至接收器模組40′′。然後可以將電力自接收器模組40′′傳送至DC負載70′′。可以藉助近場無線傳送在發射器共振器30′′與接收器共振器50′′之間傳輸電力，如上文參考圖6至圖10所述。根據圖19A的近場無線電力傳送不限於雙峰且可以是純電容式或純感應式。
接收器模組40′′可以具有與圖7的接收器模組40相同的組件。為了清晰起見，在圖19A中示出該等組件的減小集。圖7的感測器44A及偵測器44B未以等效形式示出於圖19A中但可存在。圖19A中的接收器調諧網路48′′可以是補償網路46A、匹配網路46B、整流器46D及濾波器46C的合併。可以將電力自接收器調諧網路48′′傳送至負載管理器46E′′，該接收器調諧網路及該負載管理器兩者可以在接收器控制器42′′的控制下。
就在圖7中更詳細地示出的整流器46D而言，此裝置的輸入阻抗直接取決於裝置之輸出所經歷的負載。
在操作中，近場共振無線電力傳送系統10′′可以以與圖1及圖6至圖10的近場共振無線電力傳送系統10相同的方式發揮作用，其中不同之處在於每一功率放大器26B′′上之施加的電壓VDD替換為來自電力調節單元（PCU） 430的功率信號，該電力調節單元進而自相關電源（在實施例中是太陽能電池420）接收其電力。
在另一實施例中，可以自圖19A中所示的系統省略電力調節單元430，且替代地電力傳送系統10′′配置或操作為亦充當電力調節系統。此可以藉由例如無限制地在軟體中配置控制器22′′來達成以基於由圖6之發射器電力感測器24B量測的電力位準調整功率放大器26B′′的輸入DC等效電阻。此處使用術語「輸入DC等效電阻」闡述功率放大器26B之DC端子處的DC電壓與DC電流之比。雖然控制器22′′將基於電力量測結果進行調整，但預計當功率放大器26B′′的輸入阻抗與太陽能電池420的輸出阻抗相匹配時將獲得傳送的電力的最大功率點。在此實施例中，系統10′′用作在行業中稱為「最大功率點追蹤器」的系統且確保一直以比在未調節電力供應之情況下獲得的速率更適合耗電負載的速率傳送電力。在另一實施例中，控制器22′′可以配置以量測在此實施例中是太陽能電池420之電源的輸出阻抗，然後基於太陽能電池420量測的輸出阻抗來調整功率放大器26B′′的輸入阻抗。
除了調整功率放大器26B′′的輸入阻抗以外，控制器22′′亦可以調整傳輸調諧網路28′′的設定及振盪器26A′′的頻率中的一者或多者。此外，發射器控制器22′′可以基於圖6中所示之負載偵測器24A的量測結果進行上文已闡述的調整，圖6給出關於發射器模組20及20′′的電路的更多細節。負載偵測器24A在圖6的點24E處感測負載70′′的影響。
接收器控制器42′′亦可以基於接收器電力感測器44A及負載偵測器44B（兩者皆示出在圖7中）的量測結果來調整接收器調諧網路48′′及負載管理系統46E′′的設定中的一者或多者，以便改良電力傳送的效率。
在考量系統10′′的電力調節功能時，可瞭解的是，不存在為何系統的電力傳送功能應拘限於跨越空氣間隙之近場無線傳輸的先驗原因，如在圖19A中。因此，在另一實施例中，基於圖19A的系統10′′的元件在圖19B中示出電力調節單元410。傳輸調諧網路28′′經由適合非空氣間隙連接60′′與接收器調諧網路48′′直接進行電通信。此通信是經由射頻功率信號且構成在系統中且由系統傳送的電力。可以在眾所周知組態中採用適合電抗的電子組件，以使發射器模組20′′中之任何DC電壓及電流位準與接收器模組40′′中之此等位準解耦。發射器共振器30′′及接收器共振器50′′不存在於此實施例中，且藉由傳輸調諧網路28′′與接收器調諧網路48′′之間的直接通信連接來排除。
可以藉由考量圖19B更好地理解圖19A及圖19B之電力傳送系統作為電力調節系統的功能，其中，發射器共振器30′′及接收器共振器50′′不存在簡化電力調節概念，儘管此等概念同樣適用於存在的此等共振器（如在圖19A中）。圖19A及圖19B的系統具有可在操作期間經調整以調節傳送至接收器模組40′′且藉以傳送至負載70′′的電力的四個獨立控制參數。典型商業電力調節單元憑藉將其輸出電壓升高至源電壓的輸出電壓以上而通常稱為「升壓轉換器」。此等裝置僅具有兩個控制參數。
可在操作期間經調整以調節傳送至接收器模組40′′且藉以傳送至負載70′′的電力的第一獨立控制參數是可由振盪器26A′′中的控制器22′′調整的功率放大器26B′′的振盪頻率。
可在操作期間經調整以調節傳送至接收器模組40′′且藉以傳送至負載70′′的電力的第二獨立控制參數是接收器模組40′′之整流器46D上的輸出負載。該輸出負載進而直接判定整流器46D的輸入阻抗且藉此判定接收器模組40′′的輸入阻抗。此進而是發射器模組20′′所經歷的負載且直接判定功率放大器26B′′的輸入DC等效電阻。對整流器46D上之輸出負載的操縱是在接收器控制器42′′的控制下經由接收器模組40′的負載管理系統46E′′（參見圖19A）完成。此第二獨立控制參數是接收器模組的性質，但其與生俱來地控制電源所經歷的負載。用於操縱此參數的控制點是接收器模組40′′的負載管理系統46E′′。
可在操作期間經調整以調節傳送至接收器模組40′′且藉以傳送至負載70′′的電力的第三獨立控制參數及第四獨立控制參數是接收器模組40′′的整流器46D的性質（參見圖7）及功率放大器26B′′的性質（圖19A）且在本質上類似但相互完全獨立。整流器46D及功率放大器26B′′兩者皆包括多端子放大裝置，此依賴於藉由施加至每一裝置的第三端子的電壓信號對穿過多端子裝置的兩個端子之間的電流的通過進行調變。可在整流器46D及功率放大器26B′′中的每一者中使用的最簡單多端子放大裝置是一電晶體。此允許在由該裝置產生或在該裝置中產生的電壓信號與電流信號之間存在相位差。彼電壓-電流相位差是可經由所施加電壓調整的。整流器46D可以是可調的相位射頻整流器，該可調的相位射頻整流器的電壓-電流相位差可經由接收器控制器42′′進行調整。在功率放大器26B′′的情況下，該電壓-電流相位差可以經由發射器控制器22′′進行調整。整流器46D可以有效地包括差分自同步射頻整流器。整流器46D可以包括差分切換模式自同步射頻整流器。
圖19A及圖19B的示例是基於自太陽能電池或進一步地自太陽能電池陣列傳送電力，其中，由太陽能電池420遞送的電力可取決於日光而顯著變化降至零。在電力方面及在所產生的電壓方面，存在遭受可變輸出之諸多其他電源。此等電源包括發電渦輪機、風力渦輪機以及各種電池及蓄電池。風力渦輪機可以在其發電方面顯著變化且各種電池可以具有一寬範圍的耗電曲線。鑒於系統的電力傳送效率，系統10′′及410中的任一者可以配置以例如無限制地自具有慢開路電壓衰減曲線的商業電池接收電力。負載管理系統46E′′可以配置以改變如上文已述之功率放大器26B′′的輸入DC等效電阻，且控制器22′′及42′′可以配置以向負載70′′提供所需電壓位準直到此電壓可不再由傳輸的電力及系統10′′及410的參數的可調性維持。
圖19A及其相關聯的闡述內容說明了自單個太陽能電池420至單個負載70′′（通常為電池）的近場無線電力傳送。在更大太陽能電池電力系統的實際實施方案中，通常採用電池陣列，使得可以採用與參考圖12、圖13A及圖13B所述電力傳送方案類似的電力傳送方案，存在複數個發射器子系統且通常存在單個接收器子系統。在分別是太陽能板400的分解前視圖及分解後視圖的圖20A及圖20B中示出此情況，該太陽能板具有透明太陽能蓋440且每一太陽能電池420具有一個近場無線發射子系統，且藉此藉助示例包括六十個近場無線電力發射子系統16，每一發射子系統16包括發射器共振器30′′、發射器模組20′′及電力調節單元430，如參考圖19A所述。為了避免混亂，發射子系統16未在圖19A中標示，但在圖20B、圖21B及圖22B中指出且標示，如下文進一步所述。
在一實施例中，將由複數個太陽能電池組成的太陽能板的每一個別太陽能電池耦合至電力傳送及管理系統允許電池級功率管理。藉由在每一個別電池處提供電力管理，可以針對每一電池最佳化電力收集，從而引起整個太陽能板系統的改良效率。在此實施例中，將減輕由於個別電池的故障或電池之間的不良連接所造成的影響。即使在不太理想的狀況下，諸如降雨、陰影或當碎片覆蓋太陽能板的一部分時，個別電池級的電力收集亦允許實現最大電力收穫。
為了避免混亂起見，僅在圖20B中標示一個近場無線電力發射子系統16。在圖20A及圖20B中，每一發射子系統16的發射器共振器30′′可以位於其對應的太陽能電池420的背面上。如自圖20A中之板正面所看見，太陽能電池的平坦區域表示主動太陽能輻射接收及能量轉換半導體裝置本身，且對應地標示為420，同時如自圖20B中之背面所看見，該裝置的平坦區域表示發射器共振器且對應地標示為30′′。發射器共振器30′′可以具有表面區域，該表面區域具有可以是太陽能電池420之主動太陽能輻射接收表面的延伸範圍的至少一主要部分的延伸範圍。每一近場無線電力發射子系統16的發射器模組20′′及電力調節單元430在圖20B中合併在一起且標示為450。為了避免混亂，合併組件450未在圖19A中標示，但指出為單元且在圖20B、圖21B及圖22B中標示，如下文進一步所闡述。可以將單個接收器共振器50′′裝配在太陽能板400的框架460中。可以將單個接收器模組40′′直接安裝在接收器共振器50′′的背面上。
在操作中，近場共振無線電力傳送系統10′′可以以與圖12、圖13A及圖13B的近場共振無線電力傳送系統10相同的方式發揮作用，其中不同之處在於功率放大器26B′′中的每一個上施加的電壓VDD替換為來自電力調節單元（PCU） 430的功率信號，該電力調節單元進而自相關太陽能電池420接收其電力。
在圖20A及圖20B的系統的另一實施例中，框架460可以配置成適合於自所有發射器共振器30′′接收電力的接收器共振器，且接收器模組40′′可以位於框架460上。在此實施例中，框架460內的板並非共振器而可以是簡單平坦非導電材料薄片。
在另一實施方案中，分別在圖21A及圖21B的前視圖及後視圖中示出的太陽能板400′使每一近場無線電力發射子系統將電力傳送至一個近場無線電力接收器子系統。雖然框架460示出為由不透明板470填充，但該板470可並非近場電路或磁路的一部分。為了清晰起見，在發射側上採用與圖20A及圖20B中相同的組件編號。在接收側上，採用圖19A的編號。再次為了避免混亂，僅標示一個接收側裝置。
在操作中，圖21A及圖21B的太陽能板佈置400′可以具有由硬線（未圖示）鏈接的個別發射器模組20′′，使得該等發射器模組可以同相，藉以使傳輸中的功率損耗最小。在其他實施例中，發射器模組20′′可以是獨立的，並如在圖14、圖17及圖18中所闡釋而發揮作用。
在分別於圖22A的前視圖及圖22B的後視圖中示出為太陽能板佈置400′′的又進一步實施方案中，示出了例如佈置成五行之二十五個太陽能電池的陣列，每一行有五個電池420。每一太陽能電池420在其後部具有包含其對應的發射器模組20′′的發射器共振器30′以及包含電力調節單元430的單元450′。在該陣列的底部及頂部且在每兩行太陽能電池之間是接收器共振器50′′，該接收器共振器50′′佈置在與太陽能電池420的平面基本上垂直的平面中，每一接收器共振器50′′與其對應的接收器模組40′′進行有線電通信。與先前太陽能板實施例一樣，標示每一組件的一個示例。與在圖20A及圖20B以及圖21A及圖21B中所示出的實施方案一樣，在某些實施例中，太陽能板佈置400′′亦可以具有框架460。為了清晰起見，未在圖22A及圖22B中示出框架460。
在操作中，在系統400′′一行中的太陽能電池420的發射器共振器30′′將電力發射至在該等發射器共振器上方及下方兩者的接收器共振器50′′。然而在此實施例中，存在各種最近鄰接收器共振器50′′共振地耦合且在該等接收器共振器之間共用所收集電力的額外機制。由該陣列的所有接收器共振器50′′聚集之所收集電力因此可以經由各種接收器模組40′′中的任何一或多者分接。在某些實施例中，由所有接收器模組40′′收集的電力可以藉助示例僅經由最底部接收器模組40′′分接。任何接收器共振器50′′上的接收器模組40′′中的任一者可以用作接收器模組，以收集一行太陽能電池420的電力，同時亦作為發射器模組發揮作用，以經由其相關聯的接收器共振器50′′將所收集電力發射至接近其的另一接收器共振器50′′。可以沿著該陣列向下重複此動作以將電力傳送至最底部接收器模組40′′。
在圖22A及圖22B的系統的另一實施例中，圍繞圖22A及圖22B的太陽能電池陣列的平面周邊的框架（類似於圖20A及圖20B的框架460）可以是承載接收器模組40′的接收器共振器，並可以自各種接收器共振器50′′接收電力。以此方式，由該陣列中的所有太陽能電池420產生的總電力可以由共振器框架460接收，且經由接收器模組40′′分接以用於進一步電發射。
可以用一有線連接完成個別太陽能電池級的電力收集。然而，在太陽能板中使用無線傳輸系統允許佈線的減少，且因此允許製造成本的減少。
在參考圖23中的流程圖闡述的又一態樣中，提供一種用於將電力自光伏電池420傳送至電力負載70′′的方法[1500]，該方法包括：在發射模組20′′中將來自光伏電池420的電力轉換[1510]成具有振盪頻率的振盪電力信號；將電力傳送[1520]至與發射模組20′′進行有線電通信且配置以在振盪頻率下共振的發射器共振器30′′；在接收器共振器50′′中接收[1530]電力，該接收器共振器配置以在振盪頻率下共振且設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自發射器共振器30′′接收電力；在與接收器共振器50′′進行有線電通信的接收器模組40′′中接收[1540]電力；以及經由有線電通信將所接收的電力以直流電形式提供[1550]給電力負載70′′。該方法可以進一步包括在將電力轉換成振盪電力信號之前將來自光伏電池420的電力的電壓及電流轉換成適應於發射模組20′′的電壓及電流。
在參考圖19A及圖24中之流程圖所述的方法的又一實施例中，提供用於將電力自光伏電池420的陣列400傳送至的電力負載70′′的方法[1600]，該方法包括：在第一複數個對應發射模組20′′中的每一者中將來自陣列400中之光伏電池420中的每一者的電力轉換[1610]成具有振盪頻率的振盪電力信號；在發射模組20′′的每一者中將電力傳送[1620]至第二複數個發射器共振器30′′中之對應的發射器共振器30′′，該等發射器共振器各自配置以在振盪頻率下共振；在接收器共振器50′′中接收[1630]電力，該接收器共振器配置以在振盪頻率下共振且設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自該複數個發射器共振器30′′接收電力；在與接收器共振器50′′進行有線電通信的接收器模組40′′中接收[1640]電力；以及經由有線電通信將所接收的電力以直流電形式提供[1650]給電力負載70′′。該方法可以進一步包括在將電力轉換成振盪電力信號之前將來自每一光伏電池420電力的電壓及電流轉換成適應於對應的發射流模組20′′的電壓及電流。在接收器共振器50′′中接收[1630]電力可以包括在圍繞光伏電池的陣列400的平面周邊設置的接收器共振器中接收電力。
在參考圖19A及圖25中之流程圖所述的方法的又一實施例中，提供用於將電力自光伏電池420的陣列400′傳送至的電力負載70′′的方法[1700]，該方法包括：在第一複數個對應發射模組20′′中的每一者中將來自陣列400′中的光伏電池420中之每一者的電力轉換[1710]成具有振盪頻率的振盪電力信號；將來自發射模組20′′中之每一者的電力傳送[1720]至第二複數個發射器共振器30′′中對應的發射器共振器30′′，其中，每一發射器共振器30′′配置以在振盪頻率下共振；在配置以在振盪頻率下共振之對應的接收器共振器50′′中接收[1730]來自每一發射器共振器30′′的電力，其中，每一接收器共振器50′′進一步配置且設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自發射器共振器30′′接收電力；自與接收器共振器50′′進行有線電通信之對應的接收器模組40′′中的每一接收器共振器50′′接收[1740]電力；以及經由有線電通信將所接收的電力以直流電形式提供[1750]給電力負載70′′。該方法可以進一步包括在將電力轉換成振盪電力信號之前將來自每一光伏電池420的電力的電壓及電流轉換成適應於對應的發射模組20′′的電壓及電流。
在參考圖19A及圖26中之流程圖所述的又一實施例中，提供用於將電力自光伏電池420的陣列400′′傳送至電力負載70′′（在圖19A中）的方法[1800]，該方法包括：在第一複數個對應發射模組20′′中的每一者中將來自陣列400′′中的光伏電池420中的每一者的電力轉換[1810]成具有振盪頻率的振盪電力信號；將來自發射模組20′′中的每一者的電力傳送[1820]至第二複數個發射器共振器30′′中的發射器共振器30′′，其中，每一發射器共振器30′′配置以在振盪頻率下共振；在第三複數個接收器共振器50′′中的任何接近接收器共振器50′′中接收[1830]來自每一發射器共振器30′′的電力，該等接收器共振器配置以在振盪頻率下共振，其中，每一接收器共振器50′′進一步配置且設置以經由電容式耦合及磁感應中的至少一者自發射器共振器30′′接收電力；在第三複數個接收器共振器50′′之間共用[1840]所接收電力；以及經由有線電通信將所接收的電力以直流電形式提供[1850]給電力負載70′′，該所接收的電力經由對應之一個或多個接收器模組40′′來自第三複數個接收器共振器50′′中的一者或多者。該方法可以進一步包括在將電力轉換成振盪電力信號之前將來自每一光伏電池420的電力的電壓及電流轉換成適應於對應的發射模組20′′的電壓及電流。
圖27A示出在具有導電的底盤510的電動運載工具中經擴展的近場無線電力分佈系統的代表部分500。在圖19A之通用的系統10′′的該實施例中，電源是可再充電的電池520而非太陽能電池420，且負載70′′是電動馬達530而非如圖19A中的電池。在圖14A中所示的系統可視情況包括如圖19A中的電力調節單元430。在其他實施例中，發射器模組可以聯合地作用以提供如上文參考圖19B所述的電力調節。
在圖27A中所示且下文更詳細所述的系統可以藉由電容式電力傳送、感應式電力傳送或藉由雙峰電力傳送進行操作。參考圖4B及圖19A，發射器共振器30′′包括夾持在導電的天線132與134之間的介電元件138。參考圖4B及圖19A，接收器共振器50′′包括夾持在導電的天線152與154之間的介電元件158。發射器模組20′′示出直接安裝至天線132，該天線亦充當電池520的框架或支架。發射器模組20′′可以電連接在電池520與發射器共振器30′′之間。接收器模組40′′示出直接安裝至電動馬達530。接收器模組40′′可以電連接在接收器共振器50′′與電動馬達530之間。
圖27B示出在具有導電的底盤510的電動運載工具中經擴展的近場無線電力分佈系統的代表部分500。在圖19A之通用的系統10′′的實施例中，再次如圖27A中，電源是可再充電的電池520而不是太陽能電池420，且負載70′′是電動馬達530而不是如圖19A中的電池。在圖27B中所示出的系統可視情況包括如圖19A中的電力調節單元430。在其他實施例中，發射器模組20′′及接收器模組40′′可以聯合地作用以提供如上文參考圖19B所述的電力調節。
在圖27B中所示且下文更詳細所述的系統可以藉由電容式電力傳送、感應式電力傳送或藉由雙峰電力傳送進行操作。參考圖4B及圖19A，發射器共振器30′′包括夾持在導電的天線132與134之間的介電元件138。參考圖4B及圖19A，接收器共振器50′′′包括圖27A的介電元件158及導電的天線152、天線154，在此實施例中不存在接收器共振器50′′′。發射器模組20′′示出直接安裝至天線132，該天線亦充當電池520的框架或支架。發射器模組20′′可以電連接在電池520與發射器共振器30′′之間。接收器模組40′′示出直接安裝至電動馬達530。在此實施例中，接收器模組40′′可以電連接在電動馬達530與底盤510之間。在此佈置中，在底盤510與天線152之間存在足夠的耦合用於適合地高效率進行電力傳送。該系統的導電機械組件（即，在系統中具有例如負載承載結構功能的組件）可以特此形成電力傳送系統的共振結構的一部分。
在圖27A及圖27B中所示的實施例中，具體而言，聚焦於供應至電馬達530從而驅動運載工具的輪中的一者的電力，但可以使用複數個適合地調適的接收器模組40′′針對運載工具上的任何電氣子系統實施等效佈置，發射器模組20′′向所有接收器模組提供電力。
用於將電力自電池傳送至運載工具的電氣子系統的圖27A及圖27B的佈置於很大程度上避免在運載工具製造期間產生難度且是相當大製造成本的來源之極其複雜的汽車線束。在圖27A及圖27B中的實施例連同其對運載工具的其他電氣子系統的擴展可以描述為「經擴展的近場無線電力分佈系統」。
除了電動運載工具的其他輪子以外，該佈置可以擴展至前燈及其他運載工具附件，無限制地包括內部燈、儀錶板顯示器、測量儀器、數位電子設備、導航系統、警告系統等。該應用不限於電動運載工具。其可以應用於混合動力或內燃運載工具以根據需要且在需要的情況下分佈電力。其可以類似地應用於採用需要電力之任何電氣系統的其他運載工具。示例無限制地包括機動或非機動自行車、飛行器、船及採用車載電源的其他運載工具。電池或電源不必限制於在運載工具上。關於圖1至圖11、圖19A和圖19B及圖27A和圖27B所述的原理亦適用於需要自地球靜止源（例如無限制地用於向移動運載工具供應電力的固定軌道）供應電力的固定及車載系統。
圖28A示出圖19A之通用的系統10′′在電力供應系統600中的另一實施例，該電力供應系統用於用經由根據圖1且更詳細地根據圖6的初級側12來自適合源的電力向位於桌子的桌面620上的電腦監視器610供應電力。在該系統600中，將圖19A的發射器模組20′′及發射器共振器30′′兩者皆併入初級側12中。在該系統600的佈置中，根據圖19A的接收器共振器50′′形成監視器610的底座。圖19A的接收器模組40′′可以併入監視器610的底座中。另一選擇是，圖19A的接收器模組40′′可以併入監視器610自身內部。參考圖4B，天線152形成監視器610底座的底部且藉由介電元件158與天線154分開。
監視器610的殼體及結構式框架630可以至少部分地導電且充當一個連續導體以經由接收器模組40′′（參見圖19A）將來自天線154的功率信號電供應給表示圖19A之負載共振器70′′的監視器610的電路。自天線152至監視器610之電路的其他電連接器自天線152沿著監視器610的基座向上伸展。在其他實施例中，監視器610的殼體及結構式框架630可以是非導電聚合物且單獨導體自天線154伸展至表示圖19A之負載共振器70′′的監視器610的電路。
如在用於向圖28B中之電腦監視器610供應電力的電力供應系統600′的另一實施例中所示，監視器610的底座可以僅包括天線152及介電元件158。在此實施例中，監視器殼體或框架630的金屬導電部分充當天線而非天線154，且殼體或框架630與介電元件158底下的天線152具有足夠耦合以提供充分高效的電力傳送。圖19A的接收器模組40′′可以併入監視器610的底座中。另一選擇是，圖19A的接收器模組40′′可以併入監視器610自身內部。監視器610的殼體及結構式框架630可以充當一個連續電導體以經由接收器模組40′′將功率信號供應給表示圖19A之負載共振器70′′的監視器610的電路。
該系統600可視情況包括如圖19A中的電力調節單元430。在某些實施例中，發射器模組20′′及接收器模組40′′可以聯合地作用以透過使用近場無線電力傳送提供如參考圖19A所述的電力調節。圖28A的近場無線電力傳送系統移除向監視器610供應電力之繁瑣電纜的需要且採用系統的機械結構元件作為電力傳送佈置中的整體電組件/電子組件。
如參考圖29中的流程圖以及圖19A及圖19B的系統所述，提供用於將電力自直流電電源420傳送至電力負載70′′的方法[2000]，該方法包括：提供[2010]與該電源420進行有線電通信的電力傳送系統10′′、410，電力傳送系統10′′、410包括：能夠在振盪頻率下振盪的振盪器26A′′、皆在發射器控制器22′′的控制下的功率放大器26B′′及發射器調諧網路28′′兩者、以及皆在接收器控制器42′′的控制下的接收器調諧網路48′′及負載管理系統46E′′兩者，其中，負載管理系統46E′′與電力負載70′′進行有線電通信；在功率放大器26B′′中將來自該電源420的電力轉換[2020]成具有振盪頻率的振盪電力信號；在發射器控制器22′′的控制下經由發射器調諧網路28′′及接收器調諧網路48′′將功率信號自功率放大器26B′′傳送[2030]至負載管理系統46E′′；調整[2040]振盪頻率、功率放大器26B′′的輸入DC等效電阻、發射器調諧網路28′′、接收器調諧網路48′′及負載管理系統46E′′中的至少一者以改變電力傳送的速率；以及經由有線電通信將由負載管理系統46E′′接收的電力以直流電形式提供[2050]給電力負載70′′。
經由發射器調諧網路28′′及接收器調諧網路48′′傳送[2030]功率信號可以包括藉由有線通信或藉由無線通信傳送電力。藉由無線通信傳送電力可以包括藉由近場無線通信傳送電力。藉由近場無線通信傳送電力可以包括藉由電容式耦合及感應式耦合中的至少一者傳送電力。自直流電電源420傳送電力可以包括自至少一個太陽能電池420傳送電力。自直流電電源傳送電力可以包括自至少一個電池傳送電力。自直流電電源傳送電力可以包括自具有變化電壓的電源傳送電力。
在參考圖30中的流程圖且更深入地考量圖19A及圖19B的系統所述的另一實施例中，提供用於將電力自直流電電源420傳送至電力負載70′′的方法[2100]，該方法包括：提供[2110]與該電源420進行有線電通信的電力傳送系統10′′、410，電力傳送系統10′′、410包括與可調的相位射頻整流器46D（參見圖7）進行射頻通信的射頻功率放大器26B′′，該可調的相位射頻整流器與電力負載70′′進行有線電接觸；在功率放大器26B′′中將來自直流電電源420的電力轉換[2120]成的射頻振盪功率信號；在整流器46D中將射頻振盪功率信號轉換[2130]成直流功率信號；以及藉由調整整流器46D的電流-電壓相位特性來調整[2140]電力傳送的效率。提供可調的相位射頻整流器可以包括提供差分自同步射頻整流器46D。
該方法[2100]可以進一步包括藉由調整功率放大器26B′′的直流等效輸入電阻來調整電力傳送的效率。提供[2110]電力傳送系統10′′、410可以包括提供在整流器46D與負載70′′之間進行有線通信的負載管理系統46E′′。調整功率放大器26B′′的直流等效輸入電阻可以包括藉由調整負載管理系統46E′′來調整整流器46D的輸入阻抗。調整負載管理系統46E′′可以包括自動地調整負載管理系統46E′′。
該方法[2100]可以進一步包括藉由調整功率放大器26B′′的電流-電壓相位特性來調整電力傳送的效率。提供[2110]電力傳送系統10′′、410可以包括提供與功率放大器26B′′進行通信以控制功率放大器26B′′的發射器控制器22′′。調整功率放大器26B′′的電流-電壓相位特性可以由發射器控制器22′′執行。調整功率放大器26B′′的電流-電壓相位特性可以由發射器控制器22′′自動地執行。
該方法[2100]可以進一步包括藉由改變功率放大器26B′′的振盪頻率來調整電力傳送的效率。
提供[2110]電力傳送系統10′′、410可以包括提供與整流器46D進行通信以控制整流器46D的接收器控制器42′′。調整整流器46D的電流-電壓相位特性可以由接收器控制器42′′執行。調整整流器46D的電流-電壓相位特性可以由接收器控制器42′′自動地執行。
提供[2110]電力傳送系統10′′、410可以包括提供與可調的相位射頻整流器46D進行直接有線射頻通信（經由圖19B的連接60′′）的功率放大器26B′′。提供[2110]電力傳送系統10′′、410可以包括提供與可調的相位射頻整流器46D進行無線近場射頻通信的功率放大器26B′′。
提供[2110]電力傳送系統10′′、410可以包括提供與功率放大器26B′進行有線射頻通信的發射器共振器30′′及與射頻整流器46D進行有線射頻通信的接收器共振器50′′。該方法[2100]可以進一步包括操作彼此進行無線近場射頻通信的發射器共振器30′′及接收器共振器50′′。提供[2110]電力傳送系統10′′、410可以包括提供與整流器46D進行電容式近場無線射頻通信及感應式近場無線射頻通信中的至少一者的功率放大器26B′′。提供[2110]電力傳送系統10′′、410可以包括提供與整流器46D進行雙峰無線近場通信的功率放大器26B′′。
該方法[2100]可以進一步包括：提供電設置在該電源420與電力傳送系統10′′之間的電力調節單元430；以及調整電力調節單元430以調整來自電源420的電流及電壓中的至少一者，以改良電力傳送的效率。
基於對圖19A及圖19B的系統的更深入考量且參考圖7，用於將電力自直流電電源420供應至電力負載70′′之通用的電力傳送系統10′′、410包括：射頻功率放大器26B′′，其與電源420進行有線電通信且配置以將來自該電源420的直流電壓轉換成具有振盪頻率的交流電壓信號；可調的相位射頻整流器，其與電力負載70′′進行有線電接觸並與功率放大器進行射頻通信，該整流器配置以接收自功率放大器26B′′傳送的電力；以及接收器控制器42′′，其與整流器46D進行通信，該接收器控制器配置用於藉由調整整流器46D的電流-電壓相位特性來調整自功率放大器26B′′至整流器46D之電力傳送的效率。接收器控制器42′′可以配置用於自動地調整整流器46D的電流-電壓相位特性。整流器可以是差分自同步射頻整流器。
電力傳送系統10′′、410可以進一步包括負載管理系統46E′′，該負載管理系統與負載70′′進行有線通信並按功率信號方式設置在負載70′′與整流器46D之間，負載管理系統46E′′配置用於藉由調整整流器46D的輸入阻抗來增加電力傳送的效率。負載管理系統46E′′可以配置用於自動地調整整流器46D的輸入阻抗。
電力傳送系統10′′、410可以進一步包括與功率放大器26B′′進行通信的發射器控制器22′′，發射器控制器22′′配置用於藉由調整功率放大器26B′′的電流-電壓相位特性來增加電力傳送的效率。發射器控制器22′′可以配置以自動地調整功率放大器26B′′的電流-電壓相位特性以增加電力傳送的效率。
電力傳送系統10′′、410可以進一步包括與功率放大器26B′′及發射器控制器22′′進行通信的振盪器26A′′。發射器控制器22′′可以配置用於經由振盪器26A′′調整振盪頻率。
功率放大器26B′′可以與可調的相位射頻整流器46D進行直接有線射頻通信（經由圖19B的連接60′′）。功率放大器26B′′可以與可調的相位射頻整流器46D進行無線近場射頻通信。電力傳送系統10′′、410可以包括與功率放大器26B′′進行有線射頻通信的發射器共振器30′′及與整流器46D進行有線射頻通信的接收器共振器50′′。發射器共振器30′′與接收器共振器50′′可以彼此進行無線近場射頻通信。功率放大器26B′′可以與整流器46D進行電容式近場無線射頻通信及感應式近場無線射頻通信中的至少一者。功率放大器26B′′可以與整流器46D進行雙峰近場無線射頻通信。
電力傳送系統可以進一步包括電力調節單元430，其電設置在電源420與功率放大器26B′′之間，電力調節單元430配置用於調整來自電源420的電流及電壓中的至少一者，以改良電力傳送的效率。
在參考圖19A、圖19B、圖27A及圖27B、以及圖28A及圖28B所述的另一實施例中，一種電動系統包括：機械負載承載結構510、630，具有導電的第一部分；電力負載；以及電力傳送系統10′′、410，包含配置用於進行近場無線電力傳送的至少一個射頻共振器30′′、50′′，其中，該共振器至少部分地包括導電的第一部分。該電動系統可以進一步包括可再充電的電池520，且電力負載可以包括電動馬達530。電動系統可以是電動運載工具500、500′，且機械負載承載結構可以包括運載工具的底盤510。電動系統可以是顯示監視器610且機械負載承載結構可以是該監視器的框架630及底座中的至少一者。
該電動系統可以進一步包括電源。該電力傳送系統可以包括：射頻功率放大器26B′′，其與電源進行有線電通信且配置以將來自該電源的直流電電壓轉換成具有振盪頻率的交流電壓信號；可調的相位射頻整流器46D，其與電力負載70′′進行有線電接觸且與功率放大器26B′′進行射頻通信；整流器46D，配置以接收自功率放大器26B′′傳送的電力；以及接收器控制器42′′，其與整流器46D進行通信，接收器控制器42′′配置用於藉由調整整流器46D的電流-電壓相位特性來調整自功率放大器26B′′至整流器46D的電力傳送的效率。
在另一實施例中，如在圖19A及圖19B、圖27A及圖27B、以及圖28A及圖28B中所述，一種設備包括：機械負載承載結構510、630，具有導電的第一部分；電源；電力負載70′′、530、610；以及電力傳送系統10′′、410，包含：射頻功率放大器26B′′，其與電源進行有線電通信並配置以將來自該電源的直流電電壓轉換成具有振盪頻率的交流電壓信號；可調的相位射頻整流器46D，其與電力負載70′′進行有線電接觸且與功率放大器26B′′進行射頻通信；整流器46D，配置以接收自功率放大器26B′′傳送的電力；以及接收器控制器42′′，其與整流器46D進行通信，接收器控制器42′′配置用於藉由調整整流器46D的電流-電壓相位特性來調整自功率放大器26B′′至整流器46D的電力傳送的效率；其中，導電的第一部分設置以載運來自功率放大器26B′′的射頻信號及前往整流器46D的射頻信號中的至少一者。
該設備可以進一步包括負載管理系統46E′′，該負載管理系統與負載70′′進行有線通信且按功率信號方式設置在負載70′′與整流器46D之間，負載管理系統46E′′配置用於藉由調整整流器46D的輸入阻抗來增加電力傳送的效率。該設備可以進一步包括與功率放大器26B′′進行通信的發射器控制器22′′，發射器控制器22′′配置用於藉由調整功率放大器26B′′的電流-電壓相位特性來增加電力傳送的效率。該設備可以進一步包括與功率放大器26B′′進行通信的振盪器26A′′以及發射器控制器22′′，其中，發射器控制器22′′配置用於經由振盪器26A′′調整振盪頻率。
功率放大器26B′′可以經由導電的第一部分與整流器46D進行直接有線射頻通信。功率放大器26B′′可以與整流器46D進行無線近場射頻通信。電力傳送系統10′′、410可以包括與功率放大器26B′′進行有線射頻通信的發射器共振器30′′及與整流器46D進行有線射頻通信的接收器共振器50′′，且發射器共振器30′′及接收器共振器50′′中的一者可以包括導電的第一部分。發射器共振器30′′與接收器共振器50′′可以彼此進行無線近場射頻通信。功率放大器26B′′可以與整流器46D進行電容式近場無線射頻通信及感應式近場無線射頻通信中的至少一者。功率放大器26B′′可以與整流器46D進行雙峰近場無線射頻通信。該直流電電源可以包括可再充電的電池520，且負載可以包括電動馬達530。
在圖32中示意性地示出且基於圖6、圖7、圖8及圖9的又一實施例中，提供密封的雙向電力傳送電路裝置800，該裝置具有設置以與該密封的裝置800外部的裝置進行電通信的複數個端子，該密封的裝置800在其密封內部包括：多端子電力切換（MPS）裝置810，具有至少一個DC端子、至少一個AC端子及至少一個控制端子，MPS裝置810可在放大狀況與整流狀況之間調整，且配置以經由至少一個DC端子雙向地傳送DC電壓及DC電流，並經由至少一個AC端子雙向地傳送具有振幅、頻率及相位的射頻功率信號；相位、頻率及工作週期調整（PFDCA）電路820，其與控制器880進行有線資料通信，該PFDCA電路經由至少一個控制端子與MPS裝置810進行有線電通信，該PFDCA電路820配置以在MPS裝置810的至少一個控制端子處建立具有射頻功率信號的頻率及相位的射頻振盪信號，並藉由在控制器880的指令下調整射頻振盪信號的相位，而在放大狀況與整流狀況之間調整MPS裝置810。PFDCA電路820可以進一步配置成建立射頻振盪信號的工作週期。PDFCA電路820可以包括用於在來自控制器880的指令下產生射頻振盪信號的射頻振盪器。此處使用術語「多端子電力切換裝置」來闡述一裝置，該裝置具有至少三個端子且能夠基於施加至該裝置的至少一第三端子的信號來切換或調變在該裝置的至少兩個端子之間流動的電流。適合的MPS裝置810包括但不限於機械繼電器開關、固態開關、電光開關（亦稱為光開關）、閘流體、波導開關、電晶體（包括例如MOSFET、MESFET、III-V組半導體電晶體裝置及BJT裝置）及功率管裝置（包括例如三極管及五極管）。
在某些實施例中，用聚合塗層或模具密封電路以形成密封或密封的裝置。在某些實施例中，密封的裝置保護設置在裝置內部上的組件。在某些實施例中，裝置的密封提供電絕緣以防止靜電放電、短路或可損壞裝置之組件的其他有害放電。在某些實施例中，密封的裝置保護內部組件以免氧化。在某些實施例中，密封可以形成防水屏障或水蒸氣屏障。在某些實施例中，該密封藉由提供對密封的裝置外部上的一個或多個端子的接入，來提供促進與裝置的電連接。
密封的電力傳送電路裝置800可以進一步在密封內部包括與控制器880進行有線資料通信的調諧網路830，該調諧網路經由至少一個AC端子與MPS裝置810進行有線電通信，調諧網路830配置以當MPS裝置810處於放大狀況時在來自控制器880的指令下將射頻功率信號調整為來自調諧網路830之調諧的射頻功率信號。調諧網路830可以包括在圖8及圖9中所示之類型的諧波終端網路電路，該諧波終端網路電路配置以抑制射頻功率信號中之射頻振盪信號的諧波。如在圖8及圖9中所示，諧波終端網路可以包括一個或多個電感器以及第一諧波終端127I、147G、第二諧波終端127H、147F、以及第三諧波終端127F、147D中的一者或多者。
密封的電力傳送電路裝置800可以在密封內部包括與控制器880進行有線資料通信的振幅/頻率/相位偵測器（AFPD） 840，該振幅/頻率/相位偵測器設置以與調諧網路進行有線電通信並配置以判定在調諧網路與密封的裝置外部的AC負載/源之間傳送的任何射頻功率信號的振幅、頻率及相位。為此，根據圖32，AFPD 840量測自裝置800引出之調諧網路830的輸出處的信號振幅、頻率及相位。PFDCA電路820配置以基於由AFPD 840傳送到控制器880的量測資料接收來自控制器880的指令。在未於圖32中示出的其他實施例中，PFDCA電路820配置以基於直接自AFPD 840接收的反饋信號調整射頻振盪信號及/或DC電流及DC電壓中的至少一者。
調諧網路830可以包括電壓-電流調諧器，該電壓-電流調諧器用於當電力切換裝置處於放大狀況時基於來自AFPD 840的量測資料調整調諧之射頻信號的電壓與電流之間的相位差。參考圖6更詳細地闡述適合的電壓-電流調諧器。根據圖32，將調諧網路830的電壓-電流調諧器應用於自裝置800引出之信號連接的信號。當在圖32中向下發射電力時，電壓-電流調諧器藉此作用為調諧器。電壓-電流調諧器對穿過圖32中的裝置800在相反向上方向上發射的電力可以是透明的，電力傳送電路裝置800是雙向的。在某些實施方案中，調諧網路830可以向可以是發射器共振器30及30''的AC負載/源900傳送經調諧的射頻功率信號，如參考圖6以及圖19A、圖27A和圖27B所述。當AC負載/源900是此雙峰發射器共振器時，電壓-電流調諧器可以用於調整電場與磁場的比例，如參考圖6所述。
密封的電力傳送電路裝置800可以進一步在密封內部包括與控制器880進行有線資料通信且在MPS 810與密封的裝置800外部的DC源/負載700之間進行有線電通信的功率管理（PM）電路860，該功率管理（PM）電路經配置以使MPS 810與外部DC源/負載700阻抗匹配且用於基於由AFPD 840傳送至控制器的量測資料調整在MPS 810與DC源/負載700之間傳送的DC電力。在未於圖32中示出的其他實施例中，PM電路860可以配置以基於直接自AFPD 840及/或VID 850接收的反饋信號調整在MPS 810與DC源/負載700之間傳送的DC電力。
再次應注意的是，可以透過MPS 810與DC源/負載700之間的PM電路860在兩個方向上傳送DC電力。亦應注意的是，在此維持一慣例，根據該慣例，DC源/負載700闡述為「源/負載」，而向調諧網路傳送AC電力的外部AC負載/源900闡述為「負載/源」，藉此強調以下要點：當DC源/負載700作為DC電源發揮作用時，AC負載/源900作為用於轉換成AC電力之該電力的負載發揮作用，且反之亦然。當MPS 810處於其放大狀況及整流狀況中的任一狀況時，在圖32中繪示為接近連接器且與連接器平行的箭頭指示電力傳送電路裝置800的路徑及方向。當MPS 810處於放大狀況時，電力流穿過圖32向下；當MPS 810處於整流狀況時，電力流穿過圖32向上。
密封的電力傳送電路裝置800可以進一步在密封內部包括與控制器880進行有線資料通信的電壓/電流偵測器（VID） 850，該電壓/電流偵測器設置以判定在MPS 810與PM電路860之間傳遞的DC電壓及DC電流。當MPS 810處於放大狀況時，可以基於VID 850的量測結果調整電力傳送電路裝置800，使得裝置800向DC源/負載700呈現等效DC負載從而允許自DC源/負載700提取最大電力。藉以調整MPS裝置810之至少一個DC端子處的DC電壓。當MPS 810處於整流狀況時，可以基於VID 850的量測結果調整電力傳送電路裝置800，使得裝置800向DC源/負載700呈現等效DC源阻抗從而允許自裝置800至DC源/負載700的最大電力傳送。藉以調整裝置800與DC源/負載700之間的有線連接處的DC電壓。
密封的電力傳送電路裝置800可以進一步在密封內部包括與控制器880、AFPD 840及VID 850進行有線資料通信的記憶體870，其中，記憶體870配置以接收且儲存來自兩個偵測器840及850的信號資料且將來自兩個偵測器840及850的信號資料提供至控制器880。記憶體870能夠儲存裝置800針對一系列連續瞬時時間的完整狀態。
調諧網路可以進一步包括補償網路、匹配網路及濾波器中的一者或多者。圖6的補償網路26E、匹配網路26D及濾波器26C適合於此目的，選擇不限於圖6的裝置。
密封的電力傳送電路裝置800可以在密封內部包括控制器880。在其他實施例中，密封的電力傳送電路裝置800可以採用具有適合輸入/輸出設施的外部控制器以與併入裝置800密封內部中的各種電路進行資料通信，且適合的軟體或韌體可以程式化至控制器中以執行上文所述的所有控制程序步驟。
密封的電力傳送電路裝置800可以進一步包括在藍芽、WiFi、Zigbee及蜂巢技術中的一者或多者上發揮作用以在控制器880與密封的電力傳送電路裝置800外部的裝置之間雙向地傳送資訊的至少一個通信電路890。至少一個通信電路890可以與一個或多個適合的天線894進行雙向有線通信。雖然一個或多個天線894可以設置在裝置800的密封內部，但該等天線通常更有效地設置在裝置800外側。外部裝置中的一者或多者可以是其他電力傳送電路裝置，包括例如其他裝置800，且一個或多個其他裝置可以形成如上文在其他實施例（例如圖1）中所述的集體電力傳送系統的一部分。
PFDCA電路可以佈置以基於由AFPD 840及VID 850的量測結果調整射頻振盪信號的工作週期。在某些實施例中，可以將關於量測結果的資訊傳送至控制器880且自控制器傳送至PFDCA電路820，該電路然後基於所接收的資訊調整射頻振盪信號的工作週期。在未於圖32中示出的其他實施例中，可以自AFPD 840及VID 850將反饋信號直接傳遞至PFDCA電路820，該電路然後基於所接收的反饋信號調整射頻振盪信號的工作週期。藉由改變射頻振盪信號的工作週期，PFDCA電路820可以調整穿過裝置800的電力流的方向。當電力自DC源/負載700流動穿過裝置800到達AC負載/源900時，PFDCA電路820可以藉由此手段調整由源/負載700遞送至裝置800的DC電力及自裝置800遞送至AC負載/源900的AC電力。當電力自AC負載/源900流動穿過裝置800到達DC源/負載700時，PFDCA電路820可以藉由此手段調整由C負載/源900遞送至裝置800的AC電力及由裝置800遞送至DC源/負載700的電力。
控制器880可以與設置在裝置800之密封內部的外部的外部裝置及電路898（在圖32中標示為Ext.）進行雙向有線通信。例如無限制地，可以採用此有線通信以針對其中可併入裝置800的系統交換資料或向控制器880供應系統時脈同步信號。
參考圖6及圖7，感測器及偵測器24A、24B、24C及24D可以有效地設置在裝置800密封內部的外側。
雙向電力傳送電路裝置800亦可有效地用於藉由上文中已經參考圖6及圖7解釋之機制經由穿過裝置800的電力通道發射及/或接收資訊。電力通道自DC源/負載700與PM電路860之間的有線連接實體地延伸穿過PM電路860、VID 850、MPS裝置810及調諧網路830到達AC負載/源900。沿著實體電力通道，PM電路860、MPS裝置810及調諧網路830全部在控制器880的控制下，控制器880經由PFDCA電路820控制MPS裝置810。控制器可以在調諧網路830中及/或在MPS裝置810自身中調變射頻功率信號。控制器亦可以配置以感應PM電路860與DC源/負載700之間的DC電壓的調變。此允許資訊調變至射頻功率信號、經調諧的射頻功率信號及/或前述DC電壓上，且藉此傳送至在裝置800外部的其他裝置。此等其他裝置可以包括其他雙向電力傳送電路裝置800。資訊可以以數位形式或以類比形式調變至射頻功率信號、經調諧的射頻功率信號及/或前述DC電壓上。在其他實施例中，資訊可以調變至與電力傳送之頻率不同的頻率上。在其他實施例中，資訊可以調變至功率信號之頻率的諧波上。在又進一步實施例中，射頻功率信號的頻率可以是資訊調變至其上之信號的頻率的諧波。在上文所述中，已經解釋調諧網路830子系統可如何用作適合的調變器。
上文已闡述裝置800可如何在以發射器模式操作與以整流模式操作之間重新組態，且已闡述可如何調變電力通道，很顯然的是，裝置800可以用作在兩個方向上傳輸資訊的全雙工發射-接收系統。當在圖1的發射器模組20及接收器模組40中採用兩個裝置800時，圖1的系統10可以包括與圖1的次級側14類似的其他次級側。當存在額外的次級側14時，上文闡述的佈置允許在各個次級側14之間傳送資訊，且藉此向初級側12傳送資訊。藉由使用圖32的裝置800，在圖19A及圖19B的系統中採用的發射器模組20′′與接收器模組40′′之間可以具有相同的全雙工發射-接收配置。圖20A至圖22B及圖27A至圖28B中所示的系統亦如此。
以此處闡述之方式發射的資訊可以無限制地包括MPS裝置810的操作模式、其他裝置810的數量及類型、周圍物體感測器資訊及負載狀態監測資訊，該負載狀態監測資訊包括例如電池充電狀態、負載電壓及負載電流。
密封的雙向電力傳送電路裝置800的電子電路可以在各種裝置製造技術中實施，無限制地包括實施為適合電路板上的多個離散裝置、實施為混合電路（其中在半導體材料之不同個別節段中製造的裝置可以接合或安裝至適合的基板材料上）、實施為主動面向下接合至矽基電路上的一個或多個個別裝置的覆晶配置、或實施為單個單片積體電路裝置。圖33示出覆晶佈置，其中圖32的雙向電力傳送電路裝置800包括多端子電力切換（MPS）裝置810，該多端子電力切換（MPS）裝置在單獨半導體晶體中實施且然後經由襯墊808上的銲錫凸塊覆晶安裝。例如無限制地，可以將MPS裝置810製作為寬帶隙半導體晶體中的離散更高功率裝置。襯墊808在矽晶圓801上成型，該矽晶圓亦含有圖32之裝置800的子系統的平衡，所有子系統單片地一體結合在矽晶圓801中。兩個襯墊806用於與圖32中示出的DC源/負載700及AC負載/源900的連接。襯墊802用於將控制器880及通信電路890連接至裝置800外部的裝置及天線。
在如圖34A中所示的一個特定實施例中，密封的雙向電力傳送電路裝置800的電子電路可以在單個矽單晶晶圓812內與用作圖32的DC源/負載700的至少一個光伏電池814聯合實施。
在參考圖34B進一步解釋的又一實施例中，如上所述，密封的雙向電力傳送電路裝置800的電子電路可以在單個矽單晶晶圓812內與用作圖32之DC源/負載700的至少一個光伏電池814、以及參考圖2B闡述且參考圖2A至圖5更詳細闡述之類型的共振器結構180′（用作矽單晶晶圓812一表面上的AC負載/源900）聯合實施。用於藍芽、WiFi、Zigbee及蜂巢技術的天線894亦可以一體結合在同單個矽單晶晶圓上。天線894未於圖34B中示出。在圖34A及圖34B中，連接818連接共振器180′及裝置800的調諧網路830。共振器180′可以用作用於裝置800中產生或由光伏電池814吸收之熱量的散熱片或散熱器。為此，共振器180′可以採用空氣作為介電質且同時作為冷卻劑流體。
在其他實施例中，圖19A及圖19B的DC負載70′′在兩種情形下可以替換為AC負載70′′′，如分別在圖35A及圖35B中所示。圖35A及圖35B的系統10′′及410的其餘部分可以與圖19A及圖19B的系統10′′及410相同。可以將圖19A及圖19B的振盪器26A′′設定為圖19A及圖19B的AC負載70′′′所需的頻率及相位。在其他實施例中，發射器控制器22′′可以程式化以將振盪器26A′′設定為AC負載70′′′所需的頻率及相位。
在圖35A及圖35B的系統的又其他實施例中，AC負載70′′′可以是電網，圖35A及圖35B的系統配置以將電力遞送至該電網。在此電網供應組態中，控制由圖35A及圖35B的系統饋送至所涉及之電網70′′′的信號的頻率、相位及電壓位準是重要的。為此，可以採用上文已闡述的資訊反饋機制將關於電網所需的頻率、相位及電壓位準的資訊發射回至發射器控制器22′′。此資訊可呈數位形式或呈類比形式。在圖35B的有線系統的某些實施例中，一額外信號線（未示出以避免混亂）可以自AC電網70′′′接至發射器控制器22′′或直接接至振盪器26A′′，以允許發射器模組20′′直接追蹤AC負載70′′′的頻率及相位，並藉此將電網70′′′所需的約束強加在圖35B之系統的輸出信號上。此等約束可以包括調變負載管理系統46E′′的輸出信號，以滿足電網70′′′的要求。該調變可以在與電網之頻率相等的頻率下且在將電力傳送至電網70′′′的相位及電壓位準下進行。
圖36示出圖32的系統的實施例，其中，圖32的AC負載/源900是AC電網900′。在此實施例中，正如圖35A及圖35B的系統一樣，可以將關於電網所需的頻率、相位及電壓位準的資訊發射回至控制器880。此允許控制器880經由相位、頻率及工作週期調整（PFDCA）電路820來調整MPS裝置810的控制端子處的信號，以滿足由電網900′強加的電力傳送要求。此等要求可以包括調變調諧網路830的輸出信號，以滿足電網70′′′的要求。該調變可以在與電網的頻率相等的頻率下且在將電力傳送至電網70′′′的相位及電壓位準下進行。儘管固有地是雙向的，但圖3的系統可以藉由此佈置用作將電力傳送至AC電網的手段。
現在返回至圖20A及圖20B、圖21A及圖21B以及圖22A及圖22B，每一太陽能電池420可以設置有感測器，以判定太陽能電池420的操作狀態。操作狀態可以無限制地包括電力位準、電壓位準、電流位準、溫度及其他效能參數。可以經由與太陽能電池420相關聯之發射器模組20′′將關於操作狀態的此資訊發射至接收器模組40′′。發射器模組20′′的操作狀態可以類似地經感測且經由發射器模組20′′發射至接收器模組40′′。參考圖33以及圖34A及圖34B，適合的感測器亦可以感測密封的雙向電力傳送電路裝置800及多端子電力切換（MPS）裝置810的效能參數。已經闡述經由MPS裝置810發射負載資訊。關於裝置800及810的效能參數的資訊可以類似地透過系統來發射。
圖37A及圖37B示出根據某些實施例之用於自DC源傳送電力的兩個可組態的雙向電力傳送系統。圖37C及圖37D示出用於在DC源與可變負載之間傳送電力之可組態的電力傳送系統的多個不同實施例。可變負載可以是AC負載（在圖37A及圖37B兩者的情形下）、DC負載（圖37B）或承載AC電力及DC電力的混合的負載（圖37B）。
圖37A示出用於在DC源1028與AC負載/源1070之間傳送電力的系統950，該系統用於將電力自DC源傳送至在大約50 Hz或大約60 Hz之典型線頻率下操作的AC電網。系統950亦可以配置用於在相反方向上傳送電力。與圖19A、圖19B、圖35A及圖35B一樣，圖37A的系統950是基於自同步射頻整流器/放大器1025A及1025B的受控制功能，裝置1025A及1025B可以在放大器模式與整流器模式之間重新組態。該些裝置1025A及1025B可以與圖6及圖8的自同步射頻整流器/放大器26B以及圖7及圖9的整流器46D相同或類似。裝置1025A及1025B可以包括切換模式自同步射頻整流器/放大器。
在第一實施例中，採用中央式控制器1080。控制器1080可以包括用於系統的保護電路。在其他實施例中，分佈式控制器可用於相同目的。當自DC源/負載1028傳送電力時，將裝置1025A及1025B放置在放大模式中，且其切換動作由高頻切換信號產生器1024提供的切換信號驅動。高頻切換信號產生器1024提供驅動裝置1025A及1025B的切換信號頻率，控制裝置1025A及1025B的切換工作週期，並確保裝置1025A及1025B的切換模式具有受控制相互相位及脈衝寬度關係。
在圖37A及圖37B的系統中，高頻切換信號產生器1024將一個切換信號供應至裝置1025A及1025B中的每一者。在更一般系統（諸如下文關於圖37C及圖37D所述的那些系統）中，類似於高頻切換信號產生器1024的高頻切換信號產生器可以向多對自同步射頻整流器/放大器提供切換信號。在任一實施例中使用的高頻切換信號產生器的數量可變化的。例如，一個高頻切換信號產生器可以將切換信號提供至一對自同步射頻整流器/放大器。一個高頻切換信號產生器可以將切換信號提供至複數對自同步射頻整流器/放大器。
高頻切換信號產生器1024可以由控制器1080控制以利用第一頻率為f
A的第一切換信號驅動差分自同步射頻整流器/放大器1025A （在放大器模式中）。同時，高頻切換信號產生器1024可以由控制器1080控制以利用第二頻率為f
B的第二切換信號驅動差分自同步射頻整流器/放大器1025B （在放大器模式中），其中：
f
B= f
A+ ∆f …（方程式1），
在方程式1中，第二切換信號及第一切換信號的頻率之間的差頻∆f是旨在在將傳送的電力供應至AC負載/源1070的頻率的兩倍。
在AC負載/源1070於不存在系統950的情況下不載運功率信號的實施例中，頻率f
B及f
A以及藉此差頻∆f可簡單地在高頻切換信號產生器1024中設定或由高頻切換信號產生器1024設定。頻率f
B及f
A可以彼此相差一差頻∆f，該差頻是旨在注入AC負載/源1070中之功率信號的頻率的兩倍大。在某些實施例中，頻率f
B及f
A可以由控制器1080基於設計選擇在高頻切換信號產生器1024中設定。
在AC負載/源1070中（諸如住宅電網中）存在現有AC功率信號的其他實施例中，可以藉由感測AC負載/源1070的操作頻率f
L在高頻切換信號產生器1024中設定切換信號的頻率f
B及f
A，且經由可選的隔離器系統1090及鎖相迴路1095將頻率f
L的參考信號傳送至高頻切換信號產生器1024。在本說明書中，術語「負載資訊電路」用於闡述電路的節段。為了將此額外電路部分與在AC負載/源1070中不存在現有功率信號的情況下使用的電路部分區分開，此負載資訊電路及其組件在圖37A中以虛線示出。參考信號流在該電路中的方向由圖37A中的箭頭給出。在某些情況下，對於某些區域，可以包括可選的隔離器系統1090。當負載不載運功率信號時，某些區域可需要藉由調節來與AC負載/源1070隔離。可選的隔離器系統1090可以包括氣隙。熟習此項技術者將認識到如何使用隔離器來提供資料及定時信號，且本文不闡述其細節。在其他實施例中，代替採用參考信號，可以將關於負載中的功率信號的DC位準、頻率及相位中的至少一者的資訊傳送至高頻切換信號產生器1024。
高頻切換信號產生器1024可以使所感測到的頻率f
L倍增，以判定頻率f
B與f
A之間所需的差頻∆f，並在所得的頻率f
B及f
A下將切換信號施加至裝置1025A及1025B。在此實施例中，感測AC負載/源1070的操作頻率f
L的程序、將信號傳送至高頻切換信號產生器1024以及使操作頻率f
L倍增皆可以在控制器1080的控制下進行。為了避免使圖37A混亂，未示出自控制器1080伸展至其感測或控制的裝置（包括裝置1025A及1025B） 的控制線。應注意的是，切換信號的頻率f
B及f
A僅必須相差∆f=2f
L。差頻∆f可以根據上述方程式1獲得。可以在高頻切換信號產生器1024中判定彼此相差∆f=2f
L之兩個適合的頻率f
B及f
A。此處闡述的佈置有助於自DC源1028供應的電力與電網負載同相，並藉以允許高效的電力傳送。
在某些實施例中，驅動裝置1025A及1025B的切換信號可以選擇為在1 Mhz與1 GHz之間的範圍內。在某些實施例中，系統950的第一切換信號及第二切換信號可以選擇為在100 kHz與1 GHz之間的範圍內。在某些實施例中，該等信號可以選擇為在本發明之前已闡述的ISM頻帶中。在本文中使用術語「高頻」（高頻）來闡述大約100 Hz與1 Hz之間的頻率。裝置1025B及1025A可以經由高頻功率鏈路系統1065將其分別在頻率f
B及f
A下自DC源/負載1028汲取的任何電力發射至切換模式整流器1067。整流器1067的操作可以由控制器1080使用控制線來控制，為了清楚起見，該等控制線未在圖37A中示出。
高頻功率鏈路系統1065可以是有線的或無線的。在某些實施例中，高頻功率鏈路系統1065可以是近場無線鏈路。在某些實施例中，高頻功率鏈路系統1065可以是近場雙峰無線鏈路。此等各種高頻鏈路之前已在本發明中闡述。參考圖1至圖10、圖19A及圖19B以及圖32至圖36詳細闡述了近場雙峰無線鏈路。鑒於上文已闡述的雙峰鏈路之有意較低的品質因子Q，分別在頻率f
B及f
A下自裝置1025B及1025A發出的功率信號可以在一個近場雙峰無線鏈路上同時傳輸。
在內部，高頻功率鏈路系統1065可以包括參考圖7所述之類型的單個高頻無線接收器模組，該高頻無線接收器模組與圖6中所述之類型的一個或多個高頻無線發射器模組進行通信。鑒於由裝置1025A、1025B及1067來執行圖37A中的放大及整流功能，且鑒於圖37A的電路採用單個通用控制器1080及單個高頻切換產生器1024，在圖37A的高頻功率鏈路系統1065中排除圖6及圖7之高頻電力傳輸系統的對應元件26B、46D；22、42；及26A，如在圖19A中所採用的。在某些實施例中，高頻功率鏈路系統1065可以包括參考圖19B闡述之類型的單個接收器模組，其配置以接收藉由導線自圖19B中闡述之類型的一個或多個發射器模組發射的電力。在某些實施例中，高頻功率鏈路系統1065可以具有單個發射器模組及單個接收器模組，如由圖37A中闡述的系統所要求。即使在高頻功率鏈路系統1065中可能僅存在單個發射器模組，該發射器模組亦可以由兩個自同步射頻整流器/放大器1025A及1025B差分地驅動。特別是在光伏系統中，採用複數個發射器模組將電力傳送至單個接收器可以是有用的，如已參考圖20A及圖20B所述。
圖37A的系統僅需要一對自同步射頻整流器/放大器1025A及1025B。裝置1025A及1025B中的每一者示出為具有進入高頻功率鏈路系統1065的一條信號線。在下文稍後要討論的其他實施例中，可以存在其他對自同步射頻整流器/放大器。這些裝置可以在與圖37A的裝置1025A及1025B相同或不同的頻率下操作。本領域從業者將清楚，自兩個自同步射頻整流器/放大器饋送相同頻率及相位的兩個信號將不需要進入高頻功率鏈路系統1065的單獨佈線，且可以使用相同實體佈線。為減少本說明書中附圖的數量及其複雜性，將示出每一自同步射頻整流器/放大器的單獨佈線，即使來自兩個單獨的自同步射頻整流器/放大器的信號也可以是相同的。
圖37A的高頻功率鏈路系統1065在其接收側中混合頻率為f
B及f
A的兩個高頻信號，藉以產生在頻率∆f/2下所調變之傳送的功率信號，該傳送的功率信號與由包括裝置1025B及1025A的組件中的非線性、雜訊以及其他非正弦因子所得的各種泛音頻率一起發射。由於高頻功率鏈路系統1065是調諧系統，因此除承載在差頻∆f下調變的載波信號外，所有此等信號皆可以在高頻功率鏈路系統1065的接收側來濾波。整流器1067及展開電路1069亦進一步確保僅在差頻∆f下的調變通過系統950到達AC負載/源1070。
圖38示出由圖37A中的系統950的整流器1067產生用於傳送至AC負載/源1070的信號的波形。由整流器1067產生之整流的功率信號呈具有極性相同且頻率等於差頻∆f的一連串相鄰半波1048的形式。整流的功率信號由展開電路1069接收，且每個第二半波經反轉以在∆f/2的頻率下形成大致正弦展開的輸出功率信號1049。展開電路1069的動作可以透過控制器1080經由控制線來控制，為了避免混亂，該等控制線未在圖37A中示出。術語「展開輸出功率信號」用於闡述由展開電路1069提供至AC負載/源1070的功率信號。
在AC負載/源1070於不存在系統950的情況下不載運現有功率信號的情形下，高頻切換信號產生器1024可以觸發展開電路1069的工作，以確保其展開操作與來自整流器裝置1067的功率信號同步。
在不存在系統950的情況下AC負載/源1070中存在功率信號的情形下，在操作頻率f
L下來自AC負載/源1070的參考信號可選地直接自AC負載/源1070路由，並用於觸發展開電路1069的工作，以確保其展開操作與來自裝置1067的功率信號同步。在圖37A中，自AC負載/源1070直接向後朝展開電路1069延伸的虛線表示參考信號自AC負載/源1070朝向展開電路1069的該路線。術語「功率信號轉換電路」用於闡述裝置1067及1069的組合。
在本文件之前述部分中已闡述可如何採用本文討論之一般類型的電力傳送系統來在與已在上文直接闡述之方向相反的方向上傳送電力。對於該操作，將裝置1025A及1025B設定為其整流器模式及切換模式，將整流器1067切換至常開模式，其中，裝置1067的輸入直接連接至其輸出。此模式設定可以由控制器1080經由到達彼等裝置之控制線來執行。已闡述該類型的裝置1065的鏈路可以如何在與在上文解釋的方向相反的方向上傳送電力。裝置1025A及1025B亦如此。淨效應是將電力自AC負載/源1070傳送至DC負載/源1028。
此外，如之前已在本文件中所解釋，關於源側及負載側的資訊可以在實際功率信號上直接在源與負載之間傳送，或可以由控制器1080獲得以用於控制系統的目的。在將系統950的發射側及接收側實體地分開容納的某些實施例中，經由功率信號進行資訊的傳送可以是重要的。當高頻功率鏈路系統1065是無線鏈路時，其可以是有用的。
使用高頻頻率在DC源與AC電網之間傳送電力導致使用體積較小的高頻切換裝置，並為將大部分電路一體結合至半導體積體電路中創造機會。此等電路的實施遵循與關於圖33及圖34A和圖34B所呈現的線路相同。此外，在此配置中，可以控制且最小化例如自信號轉換產生的總諧波失真。
圖37B示出另一可組態的雙向電力傳送系統950′，用於在DC源/負載1028與在此實施例中可以是DC或AC的負載/源1070′之間傳送電力。帶有與圖37A中相同標示之圖37B中的元件與圖37A中之對應元件相同。該系統950′亦可以配置用於在相反方向上傳送電力。與參考圖37A闡述的系統一樣，圖37B的該系統950′基於已在前述文本中所闡述之自同步射頻整流器/放大器1025A及1025B的受控制功能。
在圖37B中所示的某些實施例中，採用中央控制器1080。控制器1080可以包括用於系統的保護電路。在某些實施例中，分佈式控制器可以用於相同目的。當自DC源/負載1028傳送電力時，將裝置1025A及1025B放置於放大模式中。高頻切換信號產生器1024為裝置1025A及1025B提供共用切換頻率f
C，並控制裝置1025A及1025B的切換工作週期，且確保裝置1025A及1025B的切換模式具有受控制相互相位及脈衝寬度關係。在某些實施例中，高頻切換信號產生器1024可以用於調整供應至裝置1025A及1025B的兩個切換信號的相互相位差。
高頻切換信號產生器1024可以由控制器1080控制以利用頻率為f
C且第一相位為ɸ1的第一切換信號驅動差分自同步射頻整流器/放大器1025A （在放大器模式中）。同時地或基本上同時地，高頻切換信號產生器1024可以由控制器1080控制以利用具有相同頻率f
C但具有不同第二相位的第二切換信號驅動差分自同步射頻整流器/放大器1025A （在放大器模式中），該第二相位由以下方程式給出：
ɸ
2= ɸ
1+∆ɸ … (方程式2)，
其中，∆ɸ是第一切換信號及第二切換信號的相互相位差。
舉例而言，可藉由預定方法或適應性方法或其他適合頻率設定方法在高頻切換信號產生器1024中設定第一切換信號及第二切換信號的頻率f
C。第一切換信號及第二切換信號的頻率f
C可以在高頻切換信號產生器1024中設定。在某些實施例中，可以基於設計選擇在高頻切換信號產生器1024中設定頻率f
C。在某些實施例中，頻率f
C可以在高頻切換信號產生器1024中設定為對高頻功率鏈路系統1065優選的頻率f
C。然而，在如圖37A所示的系統950的情形下，頻率f
A及f
B經由其差頻∆f至少部分地與負載頻率相關，圖37B的系統950′的頻率f
C不基於AC/DC負載/源1070′中之任何信號的頻率。相反地，在圖37B的系統950′的情形下，高頻切換信號產生器1024基於自負載/源1070′獲得的資訊將相互相位差∆ɸ強加在第一切換信號及第二切換信號上。
在頻率f
C下通過差分自同步射頻整流器/放大器1025A及1025B自DC源/負載1028提取電力，以產生兩個獨立的高頻功率信號，其頻率f
C及相位透過可調的相互相位差∆ɸ而不同。高頻功率鏈路系統1065在其操作期間在其接收側將來自差分自同步射頻整流器/放大器1025A及1025B的兩個高頻功率信號混合，以產生傳送的功率信號。在高頻切換信號產生器1024的控制下，在頻率f
C下傳送的功率信號具有由第一切換信號與第二切換信號之間的相位差∆ɸ判定的振幅。在頻率域中，其進一步包括由包含裝置1025B及1025A的組件中的非線性、雜訊及其他非正弦因素所得的各種泛音頻率。由於高頻功率鏈路系統1065是經調諧的系統，因此其可以濾除除頻率f
C下所傳送的功率信號以外的所有信號。
若相位差∆ɸ未調整，則產生在頻率f
C下具有固定振幅之所傳送的功率信號。藉由調整第一切換信號與第二切換信號之間的相位差∆ɸ，可以調整已參考圖37A闡述之由高頻功率鏈路系統1065產生的信號的振幅。高頻切換信號產生器1024可以配置以基於負載的類型及其瞬時電荷位準來調整相位差以向負載提供充電信號。此充電位準可以經由控制器1080設定及控制。為此，控制器可以提供適於負載/源1070′（例如Ni-Cd、鋰離子等）之類型或技術的粗略設定，以及基於例如負載中電荷的耗盡百分比來控制所選負載類型的充電程序的精細設定。
在負載/源1070′是AC負載的情形下，可以操作相同系統950′以將電力以AC形式傳送至負載/源1070′。藉由在高頻切換信號產生器1024中在預定相位調變頻率f
M下調變相位差∆ɸ，可以將AC電力傳送至負載/源1070′。因此，通常，藉由經由高頻切換信號產生器1024對相位差∆ɸ進行適合控制，電力可以作為大小及極性可調的DC及/或作為AC功率信號自DC源/負載1028傳送至負載/源1070′。
接下來，考慮第一切換信號與第二切換信號之間的相位差∆ɸ的調變及相位調變頻率f
M的預先判定。在AC/DC負載/源1070′中存在現有AC功率信號的實施例中（諸如在住宅電網中），可以在高頻切換信號產生器1024中藉由以下操作設定預先判定的相位調變頻率f
M：感測負載/源1070′的操作頻率f
L，並經由可選的隔離器系統1090及鎖相迴路1095將具有頻率f
L的參考信號傳送至高頻切換信號產生器1024。在本說明書中，術語「負載資訊電路」用於闡述電路的此節段。為了將此額外電路部分與在負載/源1070′中不存在現有AC功率信號的情況下使用的電路部分區分開，此負載資訊電路及其組件在圖37B中以虛線示出。參考信號流在該電路中的方向由圖37B中的箭頭給出。在某些情況下，例如無限制地，當負載/源1070′是DC負載/源時可以包括可選的隔離器系統1090。當負載不載運功率信號時，某些區域亦可以特定地需要藉由調節與AC負載/源1070隔離。可選的隔離器系統1090可以包括氣隙。經由隔離器提供資料及定時信號的方法在本領域中是眾所周知的，且將不在本文中進行擴大。
高頻切換信號產生器1024可以基於AC/DC負載/源1070′之所感測操作頻率f
L來判定相位調變頻率f
M，且將此調變應用於分別供應至裝置1025A及1025B的第一切換信號與第二切換信號之間的相位差∆ɸ。在某些實施例中，感測AC負載/源1070′的操作頻率f
L的程序、將信號傳送至高頻切換信號產生器1024以及判定相位調變頻率f
M皆可以在控制器1080的控制下進行。為避免使圖37B混亂，未示出自控制器1080伸展至其感測或控制的裝置（包括裝置1025A及1025B）的控制線。自DC源1028供應的電力可以與AC/DC負載/源1070′中的功率信號保持同相，從而允許高效電力傳送。此將在下文中進一步解釋。
用於驅動裝置1025A及1025B的系統950′的第一切換信號及第二切換信號可以選擇為在1 MHz與1 GHz之間的範圍內。在某些實施例中，系統950′的第一切換信號及第二切換信號可以選擇為在100 kHz與1 GHz之間的範圍內。在某些實施例中，該等信號可以選擇為在本發明之前已闡述的ISM頻帶中。裝置1025B及1025A可以將其在頻率f
C下自DC源/負載1028提取的任何電力經由高頻功率鏈路系統1065發射至切換模式整流器1067。切換模式整流器1067可以具有與圖37A中所示的佈置相同或類似的佈置。整流器1067的操作可以由控制器1080使用控制線來控制，為了清楚起見，該等控制線未在圖37B中示出。
高頻功率鏈路系統1065可以是有線的或無線的。在某些實施例中，高頻功率鏈路系統1065可以是近場無線鏈路。在某些實施例中，高頻功率鏈路系統1065可以是近場雙峰無線鏈路。此等各種高頻鏈路之前已在本發明中闡述。參考圖1至圖10、圖19A及圖19B以及圖32至圖36詳細闡述了近場雙峰無線鏈路。鑒於上文已闡述之雙峰鏈路之有意較低的品質因子Q，在頻率f
C下自裝置1025A及1025B發出之分別具有相位ɸ1及ɸ2的功率信號可以在一個近場雙峰無線鏈路上同時傳輸。
如之前已陳述，高頻功率鏈路系統1065可以在內部包括關於圖7及圖19B所闡述之類型的單個高頻接收器模組以及其均等模組，該高頻接收器模組與圖6及圖19B中所闡述之類型的一個或多個高頻發射器模組進行通信。與圖37A一樣，圖37B的高頻功率鏈路系統1065可以具有由裝置1025A及1025B差分驅動的單個高頻接收器模組及單個發射器模組。
在圖37B的系統950’的情形下，與圖37A的系統950一樣，由整流器1067產生之經整流的功率信號可以呈極性相同的一連串相鄰半波的形式。經整流的功率信號由展開電路1069接收，且每個第二半波經反轉以在負載（若存在）中的信號的頻率下形成大致正弦展開的輸出功率信號。與系統950一樣，術語「展開輸出功率信號」用於闡述由展開電路1069提供至AC負載/源1070的功率信號。
在負載/源1070′ 不存在系統950′的情況下不載運現有功率信號的情形下，高頻切換信號產生器1024可以觸發展開電路1069的工作，以確保其展開操作與來自整流器裝置1067的功率信號同步。
在不存在系統950′的情況下負載/源1070′中存在功率信號的情形下，在操作頻率f
L下來自負載/源1070′參考信號可選地直接自負載/源1070′路由，並用於觸發展開電路1069的工作，藉以確保其展開操作與來自裝置1067的功率信號同步。在圖37B中，自負載/源1070′直接向後朝展開電路1069延伸的虛線表示參考信號自負載/源1070′朝向展開電路1069的該路線。術語「功率信號轉換電路」用於闡述裝置1067及1069的組合。
在本文件之前述部分中已闡述可如何採用本文討論之一般類型的電力傳送系統來在與已在上文闡述方向相反之方向上傳送電力。對於該操作，將裝置1025A及1025B設定為其整流器模式及切換模式，將整流器1067切換至常開模式。此模式設定可以由控制器1080經由到達彼等裝置的控制線來執行。在某些實施例中，已闡述該類型之裝置1065的鏈路可如何在與在上文中解釋之方向相反的方向上傳送電力。裝置1025A及1025B亦如此。淨效應是將電力自負載/源1070′傳送至DC源/負載1028。
此外，如之前已在本文件中所解釋，關於源側及負載側的資訊可以在實際功率信號上直接在源與負載之間傳送，或可以由控制器1080獲得以用於控制系統的目的。在將系統950′的發射側及接收側實體地分開容納的彼等實施例中，經由該功率信號進行的資訊傳送可以是重要的。當高頻功率鏈路系統1065是無線鏈路時，其可以是有用的。
使用高頻頻率在DC源與AC電網之間傳送電力導致對高頻切換裝置體積較小的要求，且為將大部分電路一體結合至半導體積體電路中創造機會。此等電路的實施遵循與關於圖33及圖34A及圖34B已呈現的線路類似。此外，在此佈置中，可以控制且最小化例如自信號轉換產生的總諧波失真。
圖37A及圖37B呈現用於在DC源1028及可變負載1070、1070′之間傳送電力的電力傳送系統950、950′。該些系統950及950′在結構上是類似的，但在兩個實施例中關於其如何在功能上應用、關於產生及施加之信號性質以及電力是傳送至AC負載還是DC負載方面是不同的。第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B配置以分別在第一高頻頻率及第二高頻頻率下自DC源1028提取第一高頻（高頻）功率信號及第二高頻（高頻）功率信號。高頻功率鏈路系統1065配置以接收及混合第一高頻功率信號及第二高頻功率信號以產生傳送的功率信號。與高頻功率鏈路系統1065及可變負載1070、1070′進行通信的功率信號轉換電路配置以自傳送的功率信號產生輸出的功率信號，並將該輸出的功率信號供應至可變負載1070、1070′。
電力傳送系統950、950′進一步包括高頻切換信號產生器1024，該高頻切換信號產生器配置以在各自的第一高頻頻率及第二高頻頻率下將第一切換信號及第二切換信號供應至第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B，並建立及控制第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位關係。
該功率信號轉換電路包括：切換模式整流器1067，配置以自高頻功率鏈路系統1065接收傳送的功率信號，且對傳送的功率信號進行整流以產生整流的功率信號；以及展開電路1069，配置以自切換模式整流器接收該整流的功率信號且展開該整流的功率信號以產生輸出的功率信號。
第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B可以配置以在整流模式中操作，且切換模式整流器1067可以配置以在常開模式中操作，藉以允許自可變負載1070、1070′提取電力且經由功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）及高頻功率鏈路系統1065將該電力傳送至DC源1028。
該展開電路可以配置以自可變負載1070、1070′接收參考信號以展開與可變負載1070、1070′中的信號同步之經整流的功率信號。該功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）、高頻功率鏈路系統1065及複數對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B可以配置以將控制資訊自系統950、950′的其餘部分傳送至高頻切換信號產生器1024。系統950、950′可以進一步包括一個或多個控制器1080，該一或多個控制器與系統950、950′的複數個元件進行資料通信且配置以控制該複數個元件。系統950、950′可以進一步包括可隔離的負載資訊電路，該可隔離的負載資訊電路配置以將關於可變負載1070、1070′中的功率信號的DC位準、頻率及相位中的至少一者的資訊傳送至高頻切換信號產生器1024。該負載資訊電路可以包括鎖相迴路1095。該負載資訊電路可以進一步包括隔離器系統1090，且隔離器系統1090可以包括氣隙。
系統950、950′的高頻功率鏈路系統1065可以包括無線的功率鏈路系統。無線的高頻功率鏈路系統1065可以包括雙峰無線高頻功率鏈路系統。高頻功率鏈路系統1065可以包括有線功率鏈路系統。
在特定於圖37B的電力傳送系統950′的兩個基於相位差的實施方式中，第一高頻頻率及第二高頻頻率是相同頻率；以及第一切換信號及第二切換信號具有可由高頻切換信號產生器1024調整的相互相位差。
在基於第一相位差實施方式中，高頻切換信號產生器1024配置以基於可變負載1070′中的DC位準調整第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，藉以自高頻功率鏈路系統1065產生該傳送的功率信號作為在振幅方面對應地調整的DC信號。
在基於第二相位差實施方式中，高頻切換信號產生器1024配置以在自可變負載中1070′之功率信號的頻率得出的相位調變頻率下調變第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，藉以自高頻功率鏈路系統1065產生傳送的功率信號作為在可變負載中1070′的功率信號的頻率下調變的AC功率信號。調變可以至少部分地基於相位調變頻率下的調變函數，該調變函數包括例如鋸齒函數。
在特定於圖37A的電力傳送系統950之基於頻差的實施方式中，第一高頻頻率及第二高頻頻率相差一差頻∆f。在此實施方式中，高頻切換信號產生器1024配置以判定第一高頻頻率及第二高頻頻率，且將差頻∆f設定為使可變負載1070中之功率信號的頻率倍增。高頻功率鏈路系統1065配置以在差頻∆f下產生傳送的功率信號，且功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）配置以在可變負載1070中之功率信號的頻率下將輸出功率信號供應至可變負載1070。
參考圖39，提供一種用於在DC源1028與可變負載1070、1070′之間傳送電力的方法[2300]，該方法包括：[2310]經由對應的第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B在第一高頻頻率及第二高頻頻率下自DC源1028提取對應的第一高頻（高頻）功率信號及第二高頻（高頻）功率信號；[2320]在高頻功率鏈路系統1065中接收及混合第一高頻功率信號及第二高頻功率信號以產生傳送的功率信號；在與高頻功率鏈路系統1065及可變負載1070、1070′進行通信的功率信號轉換電路（圖37A及圖37B的元件1067及元件1069）中自傳送的功率信號產生輸出的功率信號；以及將輸出的功率信號供應至可變負載1070、1070′（參見圖39的步驟[2334]、[2339]及[2344]）。
該方法可以進一步包括：在高頻切換信號產生器1024中產生第一切換信號及第二切換信號，且在各自的第一高頻頻率及第二高頻頻率下將第一切換信號及第二切換信號傳送至第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B；以及在高頻切換信號產生器1024中建立及控制第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位關係。
該方法可以進一步包括：自高頻功率鏈路系統1065接收傳送的功率信號且在該功率信號轉換電路的切換模式整流器1067中對該傳送的功率信號進行整流；以及自切換模式整流器1067接收整流的功率信號且在該功率信號轉換電路的展開電路1069中將該整流的功率信號展開。
該方法可以進一步包括：將第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B設定為整流模式；將切換模式整流器1067設定為常開模式；自可變負載1070、1070′提取電力；且經由該功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）及高頻功率鏈路系統1065將所提取電力傳送至DC源1028。
該方法可以進一步包括：基於來自可變負載1070、1070′的參考信號展開與可變負載1070、1070′中的信號同步之經整流的功率信號；經由功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）、高頻功率鏈路系統1065以及第一自同步射頻整流器/放大器1025A和第二自同步射頻整流器/放大器1025B將控制資訊自系統的其餘部分傳送至高頻切換信號產生器1024；藉助與複數個元件進行資料通信的一個或多個控制器1080來控制系統的複數個元件；以及使用包含鎖相迴路1095及可選的隔離器系統1090之可隔離的負載資訊電路將關於可變負載1070、1070′中的功率信號的DC位準、頻率及相位中之至少一者的資訊傳送至高頻切換信號產生器1024。
在高頻功率鏈路系統1065中傳送功率信號可以包括無線地傳送功率信號。在高頻功率鏈路系統1065中無線地傳送功率信號可以包括雙峰無線地傳送功率信號。在高頻功率鏈路系統1065中傳送功率信號可以包括有線地傳送功率信號。
用於將電力自圖37B的DC源1028傳送至可變負載1070′的兩種方法由圖39的分支[2330]表示，其中，電力傳送系統950′採用切換信號之間的相位差。在此等實施方式中，第一切換信號及第二切換信號的第一高頻頻率及第二高頻頻率具有相同頻率；以及第一切換信號及第二切換信號具有可由高頻切換信號產生器1024調整的相互相位差。
該兩種方法中的第一種包括：基於可變負載1070′中的DC位準調整[2332]第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，以藉此自高頻功率鏈路系統1065產生該傳送的功率信號作為在振幅方面對應地調整[2334] 的DC信號。
該兩種方法中的第二種包括：在自可變負載1070′中之功率信號的頻率得出的相位調變頻率下調變[2335]第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，藉以自高頻功率鏈路系統1065產生傳送的功率信號作為在可變負載1070′中之功率信號的頻率下調變的AC功率信號。（參見圖39的步驟[2337]及[2339]）。
一種由圖39的分支[2340]表示之用於基於頻差之實施方式的方法包括：判定對應第一切換信號及第二切換信號的第一高頻頻率及第二高頻頻率；以及將差頻∆f設定[2340]為等於可變負載1070中之功率信號的頻率f
L的兩倍。該方法進一步包括：在差頻下自高頻功率鏈路系統1065產生[2342]傳送的功率信號；以及在可變負載中之功率信號的頻率下將輸出的功率信號供應[2344]至可變負載1070。
關於使用圖37A及圖37B中的類型的一對或多對第一自同步射頻整流器/放大器及第二自同步射頻整流器/放大器的一系列實施方式在下文中參考圖37C及圖37D闡述。此等實施方式基於電力(i)是自單個DC源還是(ii)複數個DC源傳送或基於實施方式採用(i)單個高頻切換信號產生器還是(ii)參考圖37A及圖37B闡述之類型的多個高頻切換信號產生器而不同。實施方式亦基於其依賴於(i)一對中的第一自同步射頻整流器/放大器與第二自同步射頻整流器/放大器之間的頻率差、還是(ii)其等之間的相位差（無論是調變的、簡單調整的、還是根本未調整的）而不同。此等實施方式適用於藉由各種方式將電力自多個源提取至單個可變負載且經由多個通道將電力自單個源提取至單個可變負載以維持更大電力傳送。該等實施方式的不同之處亦在於，一些傳送AC電力，另一些傳送DC電力，且還有其他傳送AC電力與DC電力混合至可變負載，該可變負載可以是AC負載、DC負載或載運AC電力與DC電力混合的負載。各種實施方式最終可歸結為兩種電路拓撲，即圖37C的電路拓撲及圖37D的電路拓撲。應注意的是，圖37C及圖37D兩圖中之所有自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B可以是相同的，僅觸發該等自同步射頻整流器/放大器的切換信號在實施例之間是不同的。
在圖37C中，多對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B在單個DC源1028與單個可變負載1070′之間傳送電力。實際傳送機制及其強加在去往各個對中之各種自同步射頻整流器/放大器1025A及1025B的切換信號上的要求在實施例之間是不同的，如下文所述。
在圖37D中，多對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B在多個DC源1028與單一可變負載1070′之間傳送電力，存在與每一DC源1028相關聯的一對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B。實際傳送機制及其強加在去往各個對中之各種自同步射頻整流器/放大器1025A及1025B之切換信號上的要求在實施例之間是不同的，如下文所述。
首先，提供適用於與圖37C及圖37D兩個圖相關聯之所有實施方式的通用敘述。然後，該敘述繼續深入探究更具體的實施方式，首先聚焦於具有圖37C的拓撲的實施方式，且然後聚焦於具有圖37D的拓撲的實施方式。
參考圖37C及圖37D，提供用於在至少一個DC源1028與可變負載1070′之間傳送電力的電力傳送系統950C、950D，該系統950C、950D包括：至少一對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B，每一對整流器/放大器配置以分別在對應對的第一高頻頻率及第二高頻頻率下自至少一個DC源1028中的單個DC源分別提取一對應對的第一高頻（高頻）功率信號及第二高頻（高頻）功率信號；高頻功率鏈路系統1065，配置以接收至少一對第一高頻功率信號及第二高頻功率信號並將該等功率信號混合在一起以產生傳送的功率信號；以及功率信號轉換電路，與高頻功率鏈路系統1065及可變負載1070′進行通信（將元件1067及元件1069組合）。該功率信號轉換電路配置以自傳送的功率信號產生輸出的功率信號且將該輸出的功率信號供應至可變負載1070′。
該系統進一步包括：一個或多個高頻切換信號產生器1024，其中，至少一對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B中的每一者配置以分別在一對應對的第一高頻頻率及第二高頻頻率下自一個或多個高頻切換信號產生器1024中之單個高頻切換信號產生器接收對應對的第一切換信號及第二切換信號；以及一個或多個高頻切換信號產生器1024中的每一者經配置以：將多對第一切換信號及第二切換信號供應至一對或多對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B；以及建立及控制每一對切換信號中之第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位關係。
應注意的是，除非特別說明，否則複數對高頻切換信號中的第一切換信號不必具有相同頻率，且複數對高頻功率信號中之對應的第一高頻功率信號不必具有相同頻率。此情況單獨地適用於複數對切換信號中的第二切換信號及複數對高頻功率信號中之對應的第二高頻功率信號。
如圖37C中所示，在某些實施例（在此情形下為系統950C）中，至少一個DC源1028可以是單一DC源1028；至少一對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B可以是全部與單一DC源1028進行通信的複數個自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B （在圖37C的示例中為兩對）；以及一個或多個高頻切換信號產生器1024可以是單個高頻切換信號產生器，該單個高頻切換信號產生器配置以將對應對的第一切換信號及第二切換信號提供至複數對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B。在圖37C中，切換信號對（ψA、ψB）示出為提供至第一對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B，且切換信號對（ψA′、ψB′）示出為提供至第二對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B。高頻功率鏈路系統1065將來自多對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B的多對高頻功率信號混合。下文所述的多個詳細實施例符合本文參考圖37C所述的電路拓撲。
如圖37D中所示，在某些實施例（在此情形下為系統950D）中，至少一個DC源1028可以是複數個直流源1028；至少一對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B可以是對應之複數對的自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B，每一對與複數個DC源/負載1028中之對應的DC源進行通信；以及一個或多個高頻切換信號產生器1024可以是複數個高頻切換信號產生器1024，每一高頻切換信號產生器配置以將對應對的第一切換信號及第二切換信號提供至複數對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B中的一對應對。在圖37D中，與在圖37C中一樣，切換信號對（ψA、ψB）示出為提供至第一對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B，且切換信號對（ψA′、ψB′）示出為提供至第二對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B。高頻功率鏈路系統1065將來自第一對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B的一對切換信號（ψA、ψB）混合在一起，且將來自第二對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B的一對切換信號（ψA′、ψB′）混合在一起。當存在輸出額外對切換信號之額外對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B時，額外對切換信號中的每一者可以由高頻功率鏈路系統1065混合且分別輸出傳送至展開電路1069的功率信號。例如，可以將第一對切換信號混合（不混合其他對切換信號）以產生第一功率信號，可以將第二對切換信號混合以產生第二功率信號等。下文所闡述之多個詳細實施例符合本文參考圖37D所闡述的電路拓撲。此拓撲電路配置特別適用於光伏陣列面板系統，諸如參考圖20A及圖20B所闡述。
圖37C及圖37D的功率信號轉換電路950C、950D可以包括切換模式整流器1067，配置以自高頻功率鏈路系統1065接收傳送的功率信號，且對傳送的功率信號進行整流以產生整流的功率信號；以及展開電路1069，配置以自切換模式整流器接收整流的功率信號且展開整流的功率信號以產生輸出的功率信號。
圖37C及圖37D中之每一對中的第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B可以配置以在整流模式中操作，且切換模式整流器1067可以配置以在常開模式中操作，藉以允許自可變負載1070′提取電力且經由功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）及高頻功率鏈路系統1065將該電力傳送至DC源1028。
圖37C及圖37D中的展開電路（元件1067及元件1069）可以配置以自可變負載1070′接收參考信號以展開與可變負載1070′中的信號同步之經整流的功率信號。功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）、高頻功率鏈路系統1065及複數對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B可以配置以將控制資訊自系統950C、950D的其餘部分傳送至至少一個高頻切換信號產生器1024。系統950C、950D可以進一步包括一個或多個控制器1080，該一個或多個控制器與系統950C、950D的複數個元件進行資料通信且配置以控制該複數個元件。系統950C、950D可以進一步包括可隔離的負載資訊電路，該可隔離的負載資訊電路配置以將關於可變負載1070′中的功率信號的DC位準、頻率及相位中之至少一者的資訊傳送至至少一個高頻切換信號產生器1024。該負載資訊電路可以包括鎖相迴路1095。負載資訊電路可以進一步包括隔離器系統1090。隔離器系統1090可以包括氣隙。
圖37C及圖37D的系統950C、950D的高頻功率鏈路系統1065可以包括無線的功率鏈路系統。無線的高頻功率鏈路系統1065可以包括雙峰無線高頻功率鏈路系統。高頻功率鏈路系統1065可以包括有線功率鏈路系統。
在下文直接闡述之三個基於相位差的實施方式中，每一對高頻頻率內的第一高頻頻率及第二高頻頻率可以是相同頻率，且每一對切換信號內的第一切換信號及第二切換信號之間可以具有可由對應高頻切換信號產生器調整的相互相位差∆Ф。應注意的是，複數對切換信號中的第一切換信號不必具有相同相位，且對應複數對高頻功率信號中之對應的第一高頻功率信號不必具有相同頻率。亦應注意，所有三個實施方式皆適用於圖37C的拓撲及圖37D的拓撲。
在第一基於相位差的實施方式中，高頻切換信號產生器1024中的至少一者可以配置以基於可變負載1070′中的DC位準調整至少一個對應的切換信號對內之第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，藉以自高頻功率鏈路系統1065及整流器1067產生傳送的功率信號作為在振幅方面對應地調整的DC信號。
在第二基於相位差的實施方式中，所有高頻切換信號產生器1024可以配置以在自可變負載中1070′之功率信號的頻率得出的相位調變頻率下調變每一對切換信號內的第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，藉以自高頻功率鏈路系統1065產生傳送的功率信號作為在可變負載1070′中功率信號的頻率下所調變的AC功率信號。
在第三基於相位差的實施方式中，一個或多個高頻切換信號產生器1024中的至少一者可以配置以在自可變負載中1070′之功率信號的頻率得到的相位調變頻率下調變複數對切換信號中之至少一對內的第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，藉以自該高頻功率鏈路系統產生傳送的功率信號作為承載在可變負載1070′中功率信號的頻率下所調變的信號的一部分的DC功率信號。
在基於頻率差的實施方式中，每一對高頻頻率中的第一高頻頻率及第二高頻頻率可以相差一差頻∆f。至少一個高頻切換信號產生器1024可以配置以判定每一對切換信號中的第一高頻頻率及第二高頻頻率，且將每一對中的差頻∆f設定為使可變負載1070′中的功率信號的頻率倍增。高頻功率鏈路系統1065可以配置以在差頻∆f下產生傳送的功率信號，且功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）可以配置以在可變負載1070′中功率信號的頻率下將輸出的功率信號供應至可變負載1070′。
參考圖37C及圖37D的系統950C及950D，提供一種用於在至少一個DC源1028與可變負載1070′之間傳送電力的方法，該方法包括：分別使用一對應對之第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B分別在一對應對之第一高頻頻率及第二高頻頻率下自至少一個DC源1028中的每一者提取至少一對第一高頻功率信號及第二高頻功率信號；在高頻功率鏈路系統1065中接收每一對的第一高頻功率信號及第二高頻功率信號且將該等功率信號混合在一起，以產生傳送的功率信號；在與高頻功率鏈路系統1065及可變負載1070′進行通信的功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）中自傳送的功率信號產生輸出的功率信號；以及將輸出的功率信號供應至可變負載1070′。每一對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B配置以自至少一個DC源1028的單個DC源提取一對應對的第一高頻功率信號及第二高頻功率信號。
該方法進一步包括：分別在對應對的第一高頻頻率及第二高頻頻率下將複數對第一高頻切換信號及第二高頻切換信號自一個或多個高頻切換信號產生器1024供應至一對或多對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B；以及在一個或多個高頻切換信號產生器1024中建立及控制每一對中的第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位關係。至少一對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B中的每一者配置以分別在一對應對的第一高頻頻率及第二高頻頻率下自一個或多個高頻切換信號產生器1024中的單個高頻切換信號產生器接收一對應對的第一切換信號及第二切換信號。
應注意的是，除非特別說明，否則複數對高頻切換信號中的第一切換信號不必具有相同頻率，且複數對高頻功率信號中之對應的第一高頻功率信號不必具有相同頻率。此情況單獨地適用於複數對切換信號中的第二切換信號及複數對高頻功率信號中之對應的第二高頻功率信號。
在上文且參考圖37C闡述的實施例的方法中，至少一個DC源1028可以是單個DC源1028；至少一對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B可以是全部與單個DC源1028進行通信之複數個自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B；以及一個或多個高頻切換信號產生器1024可以是單個高頻切換信號產生器1024，該單個高頻切換信號產生器配置以將對應對的第一切換信號及第二切換信號提供至複數對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B。
在上文且參考圖37D闡述的實施例的方法中，至少一個DC源1028可以是複數個DC源1028；至少一對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B可以是複數對自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B，每一對與複數個DC源1028中之對應的DC源進行通信；以及一個或多個高頻切換信號產生器1024可以是複數個高頻切換信號產生器1024，每一高頻切換信號產生器配置以將對應對的第一切換信號及第二切換信號提供至複數對第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B中的一對應對。
回到關於圖37C及圖37D兩者的方法，該方法可以進一步包括：自高頻功率鏈路系統1065接收傳送的功率信號且在功率信號轉換電路的切換模式整流器1067中對傳送的功率信號進行整流；以及自切換模式整流器1067接收整流的功率信號且在功率信號轉換電路的展開電路1069中將該整流的功率信號展開以產生輸出的功率信號。
該方法可以進一步包括：將每一對中的第一自同步射頻整流器/放大器1025A及第二自同步射頻整流器/放大器1025B設定為整流模式；將切換模式整流器1067設定為常開模式；自可變負載1070′提取電力；以及經由功率信號轉換電路（圖37C及圖37D的元件1067及元件106）及高頻功率鏈路系統1065將所提取的電力傳送至至少一個DC源1028。
該方法可以進一步包括基於來自可變負載1070′的參考信號展開與可變負載1070′中的信號同步之整流的功率信號；經由功率信號轉換電路（元件1067及元件1069）、高頻功率鏈路系統1065以及複數對第一自同步射頻整流器/放大器1025A、1025B將控制資訊自系統的其餘部分傳送至至少一個高頻切換信號產生器1024；藉助與複數個元件進行資料通信的一個或多個控制器1080來控制系統950C、950D的複數個元件；以及使用包含鎖相迴路1095及可選的隔離器系統1090之可隔離的負載資訊電路將關於可變負載1070′中功率信號的DC位準、頻率及相位中的至少一者的資訊傳送至至少一個高頻切換信號產生器1024。
在高頻功率鏈路系統中傳送功率信號可以包括無線地傳送功率信號；在高頻功率鏈路系統中無線地傳送功率信號可以包括雙峰無線地傳送功率信號；以及在高頻功率鏈路系統中傳送功率信號可以包括有線地傳送功率信號。
在下文參考圖37C及圖37D直接闡述之三個基於相位差的實施方式中，每一對高頻頻率內的第一高頻頻率及第二高頻頻率可以是相同頻率，且每一對切換信號內的第一切換信號及第二切換信號之間可以具有可由對應的高頻切換信號產生器調整的相互相位差。應注意的是，複數對切換信號中的第一切換信號不必具有相同相位，且對應的複數對高頻功率信號中之對應的第一高頻功率信號不必具有相同頻率。
用於第一基於相位差的實施方式的方法包括：基於可變負載1070′中的DC位準調整至少一個對應的切換信號對內的第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，以自高頻功率鏈路系統1065產生傳送的功率信號作為在振幅方面對應地調整的DC信號。藉助高頻切換信號產生器1024中的至少一者調整相互相位差。
用於第二基於相位差的實施方式的方法包括：在自可變負載1070′中的功率信號的頻率得出的相位調變頻率下調變每一對切換信號內的第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，以自高頻功率鏈路系統1065產生傳送的功率信號作為在可變負載1070′中功率信號的頻率下所調變的AC功率信號。藉助所有高頻切換信號產生器1024調整相互相位差。
用於第三基於相位差的實施方式的方法包括：在自可變負載中1070′的功率信號的頻率得出的相位調變頻率下調變複數對切換信號中之至少一個對內的第一切換信號與第二切換信號之間的相互相位差，以自高頻功率鏈路系統1065產生傳送的功率信號作為承載在可變負載1070′中功率信號的頻率下所調變的信號的一部分的DC功率信號。藉助高頻切換信號產生器1024中的至少一者調整相互相位差。
在基於頻率差的實施方式中，每一對高頻頻率中的第一高頻頻率及第二高頻頻率可以相差一差頻∆f。該方法包括：判定每一對對應的第一切換信號及第二切換信號中的第一高頻頻率及第二高頻頻率；將每一對中的差頻∆f設定為使可變負載1070′中的功率信號的頻率倍增。在差頻∆f下自高頻功率鏈路系統1065產生傳送的功率信號；以及在可變負載1070中功率信號的頻率下將輸出的功率信號供應至可變負載1070′。
在以下數個段落中，將提出用於自DC電源傳送電力的系統的實施方式。藉助示例，DC電源可包括複數個光伏電池並可實施為光伏電池（亦稱為「太陽能電池」）陣列。其他適合DC電源可無限制地包括：傳統不可再充電電池，其舉例而言包括碳鋅電池、鹼性及鋅空氣電池；海水及鹽水電池；可再充電電池，其舉例而言包括鉛酸電池、鎳鎘電池及鋰離子電池；燃料電池，其舉例而言包括氫燃料電池；熱電產生器，諸如賽貝克產生器（Seebeck generator）及基於放射性同位素的熱電產生器；以及前述電池類型的任何組合。藉助示例，將基於圖37A至圖39的電力傳送配置參考圖40至圖45闡述太陽能板系統。關於電子電路及電力傳送方案，將使用圖37D的通用示例，該通用示例具體地解決自複數個DC源1028至單個可變負載1070ꞌ的電力傳送。如已解釋的，負載1070ꞌ可以是DC或AC。以下論述的實施方式全部共同具有每一光伏電池具備配置用於電力傳送之其自身專用的高頻電力模組的特性。實施方式可在以下方面不同：圖37D的哪些元件集成在高頻電力模組中且哪些元件是高頻電力模組外部之太陽能板系統的一部分。實施方式亦可在其是否採用有線或無線電力傳送方面而有所不同。
圖40示出光伏模組3220的後視圖，該光伏模組包括光伏電池3420及接近光伏電池3420的高頻電力模組3019。高頻電力模組3019包括印刷電路板3024上的高頻電力電路3016。圖40中之視圖沿軸線3018分解，其示出與高頻電力模組3019分離之用於高頻電力模組3019的保護帽3017。陽光沿箭頭3010的方向照射在光伏電池3420的前表面上。後表面金屬化條帶3424及前表面金屬化連接器3428跨越光伏電池3420延伸，且經由金屬帶3020利用PC板指狀件3026上的電觸點連接至高頻電力電路3016。在操作中，光伏電池3420將光伏產生的電力傳送至高頻電力電路3016。
高頻電力電路3016可以例如但不限於基於參考圖37D闡述的系統。如已解釋的，圖37D的系統能夠將電力傳送至負載，該負載可是DC或AC，為此採用術語「可變負載」。圖37D的系統亦能夠在有線基礎上或無線基礎上傳送電力。在有線模式中，該系統可採用雙峰無線電力傳送。這已參考圖1、圖19A及圖35A闡述了。圖37D的系統亦能夠使用在成對的切換信號之間具有相位差或在成對的切換信號之間具有頻率差的切換信號對來傳送電力。
圖41A示出圖37D的電路，具體地調適用於接收自光伏電池3420獲得的電力且將自該光伏電池獲得的電力傳送至可變負載1070ꞌ。圖41A僅示出單個高頻切換信號產生器1024及自單個光伏電池3420獲得電力的單對高頻切換模式功率整流器/放大器1025A及1025B，如在圖40中所示出。應理解，若在所關注太陽能板系統中存在複數個光伏電池3420，則將存在專用於系統中光伏電池3420之每一者的一個高頻切換信號產生器1024及一對高頻切換模式功率整流器/放大器1025A及1025B。為清晰起見，圖41A僅示出與單個光伏電池3420相關的電路元件。系統元件中的某些系統元件在光伏電池陣列當中共用，而其他系統元件對於每一個別光伏電池3420可包含在高頻電力電路3016中。
如與圖37D相比較，圖41A的電路亦具有呈連接單元1071的形式的額外元件，包含在內是為了允許諸如（舉例而言）電磁干擾濾波器、接線結及其他此類輔助組件的組件。此類組件為本領域從業者所熟知且不應在本文進行任何進一步闡述。此類組件通常由太陽能板系統中之所有光伏電池3420共用。
圖41A中的虛線框3016示出圖41A中併入於專用於相關聯特定光伏電池3420之所揭示的高頻電力電路3016中的元件。圖41A亦採用另一虛線框以示出聚合器3040，該聚合器包括圖41A中由太陽能板系統中之所有光伏電池3420共用的元件集合。聚合器3040可電接線至可變負載1070ꞌ。將圖41A的元件分配在高頻電力電路3016與聚合器3040之間的方式可能在實施例之間不同，但頻率電力電路3016至少包括高頻切換信號產生器1024及一對高頻切換模式功率整流器/放大器1025A及1025B，而聚合器3040至少包括連接單元1071。展開電路1069及開關模式整流器1067可位於高頻電力電路3016中或聚合器3040中。
在圖41A的各種實施方式中，有線或無線的高頻鏈路1065併入於高頻電力電路3016中。此具體地允許甚至高頻電力電路3016內的無線電力傳送，且該無線電力傳送可以是雙峰的。由於本文闡述的無線電力傳送系統為經調諧的共振系統，因此亦可在與系統中不同光伏電池3420相關聯的高頻電力電路3016之間高效地傳送電力。
雙峰無線電力傳送的一個具體實施方式需要高頻鏈路1065的更詳細繪示。此在圖41B中進行。在此特定無線電力傳送配置中，發射器模組20ꞌꞌꞌ及發射器共振器30ꞌꞌꞌ併入於高頻電力電路3016中，而接收器模組40ꞌꞌꞌ併入於聚合器3040中。相關聯接收器共振器3050用作離散元件且既不併入於高頻電力電路3016中亦不併入於聚合器3040中。雖然發射器模組20ꞌꞌꞌ可在功能上類似於圖19A之基於圖6的發射器模組20ꞌꞌ，但發射器模組20ꞌꞌꞌ不包括圖19A之發射器模組20ꞌꞌ的振盪器26Aꞌꞌ、功率放大器26Bꞌꞌ及發射器控制器22ꞌꞌ，因為此等三個元件的功能分別由高頻切換信號產生器1024、高頻切換模式功率整流器/放大器1025A及1025B及控制器1080在圖41B的電路中執行。雖然接收器模組40ꞌꞌꞌ可在功能上類似於圖19A之基於圖7的接收器模組40ꞌꞌ，但接收器模組40ꞌꞌꞌ不包括圖7的整流器46D、負載管理器46E及接收器控制器42，因為此等三個元件的功能分別由開關模式整流器1067、展開電路1069及控制器1080執行。
圖41A及圖41B中示出的系統是基於圖37D且如此可採用∆f模式或∆ɸ模式將以下各項傳送至可變負載1070ꞌ：AC電力（經由∆f模式或∆ɸ模式）或DC電力（經由∆ɸ模式），或甚至在由相關當局允許之情況下兩種電力形式的組合。當傳送AC電力時，在圖41A及圖41B兩者系統中之高頻電力電路3016的元件可使用包括圖41A及圖41B中之鎖相迴路1095及可選隔離器1090的可隔離負載資訊電路鎖相至負載1070ꞌ中的現有功率信號。另一選擇是，高頻信號產生器1024將適當切換信號Ψ
A及Ψ
B提供至高頻切換模式功率整流器/放大器1025A及1025B所需的資訊在實際實施方式中可經由展開電路1069、開關模式整流器1067、高頻功率鏈路系統1065以及高頻切換模式功率整流器/放大器1025A及1025B在相反方向上沿電力傳輸路徑引導至高頻切換信號產生器1024。高頻功率鏈路系統1065進行此資訊傳送的能力已在本文中參考圖7及圖1闡述。由於此可針對太陽能板系統中所有個別光伏電池3420同相地進行，因此源自複數個光伏電池3420的功率信號可藉由聚合器3040ꞌ在相位方面聚合。控制器1080可配置以基於關於負載1070ꞌ及DC源1028的資訊將頻率及相位中之至少一者傳送至高頻切換信號產生器1024，在光伏實施方式中DC源是光伏電池3420。
在某些實施例中，包括圖41A及圖41B兩者中之鎖相迴路1095及可選隔離器1090的可隔離負載資訊電路可併入於高頻電力電路3016中。在某些實施例中，控制器1080及相關聯保護電路可類似地併入於圖41A及圖41B兩者之系統的高頻電力電路3016中。
上文所闡述之圖41A及圖41B的配置產生兩種不同太陽能板系統結構，該兩種不同太陽能板系統結構分別在圖42A及圖42B中示出。圖42A是根據圖41A的配置採用基於圖40的光伏模組3220陣列的太陽能板3400的分解示意性後視圖。包括高頻電力電路3016的高頻電力模組3019自光伏電池3420獲得電力且出於示出高頻電力模組3019的目的自光伏模組3220省略了圖40中示出的保護帽3017。太陽能板3400進一步包括透明太陽能蓋3440及框架3460。聚合器3040可位於框架3460上或位於填充框架3460尺寸適合的保護薄片3062上。太陽能板3400可視情況包括光伏電池3420與透明太陽能蓋3440之間額外的光學透明聚合層3154。圖42A中元件的分組3410 （下文中亦稱為「層壓堆疊」）包括囊封層3150、在囊封層3150的保形應用之前的光伏模組3220陣列、可選額外的光學透明聚合層3154、以及透明太陽能蓋3440。
圖42B是根據圖41B的配置採用之基於圖40的光伏模組3220陣列的圖41B的太陽能板3400ꞌ的分解示意性後視圖。包括高頻電力電路3016的高頻電力模組3019自光伏電池3420獲得電力且出於示出高頻電力模組3019的目的自光伏模組3220省略了圖40中示出的保護帽3017。太陽能板3400ꞌ進一步包括透明太陽能蓋3440及框架3460。聚合器3040可位於框架3460上或位於框架3460內的接收器共振器3050上。儘管接收器共振器3050在圖42B中示出為單個大板，但在其他實施例中，接收器共振器3050可實施為網或線結構。此配置在除了正面外亦可自後面照射的雙面太陽能板中是有用的。太陽能板3400ꞌ可視情況在光伏電池3420與透明太陽能蓋3440之間包括額外的光學透明聚合層3154。圖42B中元件的分組3410（下文中亦稱為「層壓堆疊」）包括囊封層3150、在囊封層3150的保形應用之前的光伏模組3220陣列、可選額外的光學透明聚合層3154及透明太陽能蓋3440。如從圖42A和圖42B的比較中明顯看出，兩種實施方式之間的結構差異是使用接收器共振器3050作為圖41B及圖42B之系統的不同元件，而任何接收器共振器3050（若存在於圖41A及圖42A的系統中）併入於高頻電力電路3016內。
現在參考圖43A、圖43B、圖44及圖45來解決光伏模組3220的製作。圖43A示出圖40之光伏模組3220的一部分的示意性側視圖（未按比例示出），該部分包括光伏電池3420及高頻功率模組3019。光伏電池3420的正面太陽能輻射接收表面設置在透明太陽能蓋3440上。透明太陽能蓋3440可以由適宜的太陽能輻射透明玻璃組成。高頻功率模組3019的印刷電路板3024類似地在透明太陽能蓋3440上安裝成接近光伏電池3420，其中，高頻電力電路3016位於距印刷電路板3024與透明太陽能蓋3440相對的一側上。為了清晰起見，已誇大圖43A中之元件的相對尺寸。將光伏模組3220囊封在保形的囊封層3150下方，該保形的囊封層設置在光伏模組322O的背面且延伸至透明太陽能蓋3440上。如在下文進一步所述，藉由熱真空密封施加保形的囊封層3150，使得任囊封間隙（例如間隙3160）處於比環境空氣壓力低的壓力。
在圖43B中示出的某些實施例中，透明太陽能蓋3440之面向光伏模組3220的表面可以包括可選額外的光學透明聚合層3154。例如無限制地，該層3154的材料可以包括乙烯醋酸乙烯酯（EVA）。可選額外的光學透明聚合層3154可以增強光伏模組3220及保形的囊封層3150與透明太陽能蓋3440的接合，同時仍允許穿過太陽能輻射。
基於圖42A及圖43A的元件以及圖41A的有線電力傳送實施方式，本文闡述生產太陽能板3400的方法。基於圖42B的元件以及圖41B之無線電力傳送實施方式的太陽能板3400′的製造以類似方式繼續進行，不同之處在於，在有線電力傳送情形下，高頻電力模組3019的接線路由至聚合器3040′。圖43A中所示之形式的囊封層3150可以藉由使用熱真空層壓機將圖42A的熱可變形聚合薄片3150熱真空密封至光伏模組3220陣列上方的透明太陽能蓋3440上來保形地施加。此通用類型的機器亦配置以在真空下加熱之同時將機械壓力施加至囊封薄片及太陽能電池的佈置或堆疊。光伏模組3220陣列的主動太陽能輻射接收「正面」表面可鋪放於透明太陽能蓋3440上，且熱可變形聚合薄片3150鋪放於光伏模組3220陣列背面以在插入至層壓機前產生層壓堆疊3410。空氣自層壓機排出且施加熱。在加熱期間，可向薄片及太陽能電池之堆疊的平面的法線方向上施加機械壓力。在返回至層壓機之環境空氣壓力的作用下，將熱可變形聚合薄片3150強壓至透明太陽能蓋3440上，從而保形地囊封光伏模組3220陣列，因此產生圖43A及圖43B中所示之保形的囊封層3150。由於上述真空密封方法，任一囊封間隙（例如圖43A及圖43B的間隙3160）處於比環境空氣壓力低的壓力。在某些實施例中，圖43B以及圖42A中所示之額外的光學透明聚合薄片3154可以在層壓程序之前放置在透明太陽能蓋3440與光伏模組3220之間。
在某些實施例中，保護帽3017 （參見圖40）可置於光伏模組3220的高頻電力模組3019上。保護帽3017可以包括一種或多種聚合物，包括但不限於：聚醯胺、聚苯氧化物、聚苯硫醚、聚乳酸、聚醚醚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚苯并咪唑、聚醚碸、聚醚醯亞胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯。由此等化合物中之任何一者或多者形成的帽可為高頻電力模組3019、3019′提供適合保護。保護帽3017可以在囊封之前或之後置於高頻電力模組3019、3019′上。可以將保護帽3017作為外殼囊封在保形的囊封層3150下方。
保形的囊封層3150用作對光伏模組3220的保護。保形的囊封層3150可以包括一層或多層可交聯及熱可變形聚合材料，包括但不限於：聚對苯二甲酸乙二醇酯、雙軸取向聚對苯二甲酸乙二醇酯、乙烯醋酸乙烯酯、氟化塗料、氟化聚酯、聚氟乙烯；聚偏二氟乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯、氟乙烯基醚、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物、聚醯胺、聚丙烯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯短糖棕櫚纖維。
在某些實施例中，保護帽3017可突出穿過保形的囊封層3150。在如圖44中示出的某些實施例中，保護帽3017遮擋高頻電力模組3019。在圖44中，用於太陽能板3400ꞌꞌ之實施例的層壓堆疊3410ꞌ包括熱可變形聚合薄片3150ꞌ。在層壓之前，適合的孔洞3152可在保護帽3017上面的熱可變形聚合薄片3150ꞌ中成型，該等孔洞具有比保護帽3017的橫向尺寸小的橫向尺寸，以便保持囊封層3150ꞌ與保護帽3017之間所得的密封完整性。圖44是基於圖42B的系統，但可同樣良好地適用於圖42A的系統。
在某些實施例中，圖42A、圖42B及圖44中示出之額外的光學透明聚合薄片3154可在層壓程序之前放置在透明太陽能蓋3440與光伏模組3220之間。圖40、圖42A、圖42B、圖43A、圖43B及圖44中示出的實施例全部具有高頻電力模組3019 （在圖44中是遮擋的），該等高頻電力模組接近於且橫向地相對於對應個別光伏電池3420設置。在其他實施例中，高頻電力模組3019可設置在絕緣層上，該等絕緣層設置在對應光伏電池3420的後表面上。此特定配置確保光伏電池3420的前表面捕獲最大太陽輻射且高頻電力模組3019不會佔用原本可由光伏電池3420已佔用的先前輻射聚集區域。
提供參考圖45中的流程圖所闡述之用於製造太陽能板3400、3400ꞌ、3400ꞌꞌ的方法[2400]，該方法包括：在透明太陽能蓋3440的平面表面上設置[2410]至少一個光伏電池3420及對應的高頻電力模組3019，該至少一個光伏電池具有面向透明太陽能蓋3440的平面表面的光敏表面，且該對應的高頻電力模組包括高頻電力電路3016，其位於印刷電路板（PC板） 3024上與至少一個光伏電池3420進行有線通信，以用於自至少一個光伏電池3420收集電力，其中，高頻電力電路3016設置在PC板3024背離透明太陽能蓋3440的平面表面上；在至少一個光伏電池3420之與透明太陽能蓋相對的一側上配置[2420]熱可變形聚合薄片3150，該熱可變形聚合薄片在透明太陽能蓋的表面區域上延伸以在平面中形成層壓堆疊3410、3410ꞌ；將層壓堆疊3410、3410ꞌ轉移[2430]至真空烘箱；在真空烘箱中建立[2440]真空以去除層壓堆疊3410之各層之間的空氣；將層壓堆疊3410、3410ꞌ加熱[2450]至熱可變形聚合薄片3150的變形溫度；對垂直於該平面的該堆疊施加[2460]機械壓力；在真空烘箱中恢復[2470]環境空氣壓力以將熱可變形聚合薄片3150接合至透明太陽能蓋上並迫使熱可變形聚合薄片3150保形地接合至至少一個光伏電池3420及高頻電力模組3019上，以形成封裝的光伏模組陣列；及將封裝的光伏模組3220陣列安裝[2480]在框架3460中。
方法[2400]可進一步包括在將至少一個光伏電池3420及高頻電力模組3019設置在透明太陽能蓋上之前將透明熱可交聯聚合物薄片3154設置在透明太陽能蓋3440上。
配置[2420]熱可變形聚合薄片可包括配置熱可變形可交聯聚合物薄片3154。配置熱可變形可交聯聚合物薄片可包括配置一薄片，該薄片包括以下材料中之一或多者的一層或多層：聚對苯二甲酸乙二醇酯、雙軸取向聚對苯二甲酸乙二醇酯、乙烯醋酸乙烯酯、氟化聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯、氟乙烯基醚、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物、聚醯胺、聚丙烯、聚乙烯以及聚偏二氟乙烯短糖棕櫚纖維。
儘管上文已論述若干個例示性態樣及實施例，但如熟習此項技術者亦將認識到其某些修改、排列、添加及子組合。因此，旨在將以下附隨的申請專利範圍及此後經引入之申請專利範圍解釋為包含與作為整體之本說明書之最廣泛解釋一致的所有此等修改、排列、添加及子組合。
〔術語解釋〕
除非上下文另外明確要求，否則以下貫穿本說明書及申請專利範圍。
「包括、包含（comprise）」、「包括、包含（comprising）」及諸如此類應在與排他性或詳盡性意義相反之包容性意義上進行解釋；亦即，在「包含但不限於」的意義上。
「連接」、「耦合」或其任一變體意指兩個或兩個以上元件之間的任一直接或間接連接或耦合；元件之間的耦合或連接可以是實體的、邏輯的或其組合；一體形成的元件可以被認為是經連接或經耦合。
「有線」、「經由有線連接」或其任一變體意指經由導電媒體、中間電路或其他構件允許電流在系統的組件之間、透過該等組件或跨該等組件流動的任一實體連接。
「電通信」、「電力通信」或其任一變體意指適合於在系統的組件之間、透過該等組件或跨該等組件傳送電信號的任一連接、耦合、介面或其他通信方式、硬接線、無線或其組合。
「此處」、「上文」、「下文」及具有類似含義之詞語在用於闡述本說明書時應指本說明書之整體，而非本說明書之任何特定部分。
當參考兩個或兩個以上項目的清單使用措詞「或」時，該措詞涵蓋該措詞之以下解釋中的全部：該清單中的項目中的任一者、該清單中的全部項目及該清單中之項目的任何組合。
單數形式「一（a）」、「一（an）」及「該（the）」亦包括任何適當的複數形式的含義。
「同時」及其變體可以包括同時、基本上同時及/或同時發生的含義。
在本說明書及任何隨附申請專利範圍（若存在）中使用之指示方向的措辭（諸如「垂直」、「橫向」、「水平」、「向上」、「向下」、「向前」、「向後」、「向內」、「向外」、「豎直」，「橫向」，「左」、「右」、「前」、「後」、「頂」、「底部」、「下方」、「上方」、「下面」等）取決於所闡述及圖示之設備的特定定向。本文闡述的主題可以採用各種替代定向。因此，此等方向性術語非嚴格界定且不應作狹義解釋。
實施例包括本文所述的各種操作。此等操作可以由硬體組件、軟體、韌體或其組合執行。
某些實施例可以實施為電腦程式產品，該電腦程式產品可以包括儲存在機器可讀媒體上的指令。此等指令可以用於對通用或專用處理器進行程式化以執行該等所述的操作。機器可讀媒體包括用於以機器（例如，電腦）可讀之形式（例如，軟體或處理應用程序）儲存資訊的任何機制。該機器可讀媒體可以包括但不限於磁儲存媒體（例如軟盤）、光學儲存媒體（例如CD-ROM）、磁光儲存媒體、只讀記憶體（ROM）、隨機存取記憶體（RAM）、可擦除可程式化記憶體（例如EPROM及EEPROM）、閃存或適合於儲存電子指令的另一媒體類型。
另外，某些實施例可以在分佈式計算環境中實踐，其中，機器可讀媒體儲存在一個以上電腦系統上及/或由一個以上電腦系統執行。另外，在電腦系統之間傳送的資訊可以是跨連接電腦系統之通信媒體拉動或推送的。
在各種實施例的實施方式中使用的電腦處理組件包括一個或多個通用處理裝置，諸如微處理器或中央處理單元、控制器、圖形處理單元（GPU）、移動電腦等。另一選擇是，此數位處理組件可以包括一個或多個專用處理裝置，諸如數位信號處理器（DSP）、特殊應用積體電路（ASIC）、場可程式化門陣列（FPGA）等。在某些實施例中，例如，數位處理裝置可以是具有包括核心單元及多個微引擎之多個處理器的網路處理器。另外，數位處理裝置可以包括通用處理裝置及專用處理裝置的任一組合。
儘管本文中的方法的操作以一特定順序示出及闡述，但可以改變每一方法的操作順序，使得某些操作可以按相反順序執行，或使得某些操作可至少部分地與其他操作同時執行。在另一實施例中，不同操作的指令或子操作可以是按間歇及/或交替方式進行。
在上文提及的組件（例如，軟體模組、處理器、組合件、裝置、電路等）的情況下，除非另有指示，否則對彼組件之提及（包括對「手段」的提及）應解釋為包括執行所闡述組件之功能（即功能等效）的任何組件，包括在結構上不與執行所說明例示性實施例中之功能之所披露結構等效的組件。
出於說明目的，本文已闡述系統、方法及設備的具體示例。此等僅是示例。本文提供的技術可以應用於除上文所闡示例系統以外的系統。在本發明的實踐中，諸多改變、修改、添加、省略及排列是可能的。本發明包括關於所述實施例之對熟習此項技術者顯而易見的變化，包括藉由以下方式獲得的變化：用等效特徵、元件及/或動作替換特徵、元件及/或動作；來自不同實施例的特徵、元件及/或動作的混合及匹配；將如本文所述的實施例的特徵、元件及/或動作與其他技術的特徵、元件及/或動作組合；及/或省略將來自所述實施例的特徵、元件及/或動作組合。
本申請案主張於2022年10月14日提出申請之美國申請第63/379,547號以及於2022年12月22日提出申請之美國申請第63/476,781號的優先權及權益，該等申請案中之每一者的內容出於所有目的以其全文引用的方式併入本文中。
10:無線電力傳送系統（WPT系統）
10ꞌ:多發射器雙峰近場共振無線電力傳送系統
10ꞌꞌ:近場共振無線電力傳送系統
12:初級側、發射器子系統
12ꞌ:多發射器子系統
14:次級側、共振接收器子系統
14A:接收器子系統
14B:接收器子系統
16:發射子系統
20,20ꞌꞌ,20ꞌꞌꞌ,20Aꞌ,20Bꞌ,20Cꞌ,20Dꞌ,20Eꞌ,20Fꞌ,20Gꞌ,20Hꞌ,20Iꞌ:發射器模組
22,22ꞌꞌ:控制器
24:感測器
24A:負載偵測器
24B:發射器電力感測器
24C:周圍物體偵測器（SOD）
24D:距離偵測器
24E:點
26:組件、元件
26A,26Aꞌꞌ:振盪器
26B:功率放大器、自同步射頻整流器/放大器
26Bꞌꞌ:射頻功率放大器、功率放大器
26C:濾波器網路、濾波器、調諧組件
26D:匹配網路、調諧組件
26E:補償網路、調諧組件
26F:V/I調諧器、調諧組件
28ꞌꞌ:傳輸調諧網路、發射器調諧網路
30:發射器共振器、共振器
30ꞌꞌ,30ꞌꞌꞌ,30Aꞌ,30Bꞌ,30C,30Dꞌ,30Eꞌ,30Fꞌ,30Gꞌ,30Hꞌ,30Iꞌ:發射器共振器
31A:磁場
31B:電場
32:第一發射器天線、天線、發射器天線子系統
33ꞌ:接地屏蔽網
35ꞌ:接地基板
40,40ꞌꞌ,40ꞌꞌꞌ:接收器模組
42:控制器
42ꞌꞌ:接收器控制器
44:感測器
44A:接收器電力感測器
44B:負載偵測器
44C,44D:點
46:元件、組件
46A:補償網路
46B:匹配網路
46C:濾波器
46D:整流器
46E:負載管理器
46Eꞌꞌ:負載管理器
48ꞌꞌ:接收器調諧網路
50:接收器共振器、共振器、接收器天線、發射器共振器
50ꞌꞌ,50ꞌꞌꞌ:接收器共振器
52:第一接收器天線、天線、接收器天線子系統
60ꞌꞌ:非空氣間隙連接、連接
70:負載
70ꞌꞌ:負載
70ꞌꞌꞌ:AC負載、電網
80:天線
80A:伸長元件
80B:間隙
80C:伸長元件的厚度
82A:彎曲部
82B:邊緣
127C,127D:主動裝置、電晶體
127E:DC源、DC電壓源
127F:第三諧波終端
127G:汲極節點
127H:第二諧波終端
127I:第一諧波終端
127J:AC負載、AC源、AC信號過載
127K:位準移位器
127L:移相器
130:發射器共振器
132:天線、發射器天線子系統
132A:伸長元件
132A-1,132A-2,132A-3:伸長元件的部分
132B-1,132B-2,132B-3:間隙
134:天線、發射器天線子系統
134A:伸長元件
134A-1,134A-2,134A-3:伸長元件的部分
134B-1,134B-2,134B-3:間隙
138:間隔件、介電元件
147A:輸入、AC電力、AC源、AC負載
147B:主動裝置、電晶體
147C:DC負載
147D:第三諧波終端、輸出
147E:汲極節點
147F:第二諧波終端
147G:第一諧波終端
147H:移相器
147I:位準移位器
150:接收器共振器
152:第一接收器天線、接收器天線子系統
154:第二接收器天線、接收器天線子系統
158:間隔件、介電元件
180:天線
180ꞌ:共振器結構、共振器
180A:伸長元件
180B:間隙
182A:彎曲部
182B:邊緣
230:發射器共振器
232:第一發射器天線、發射器天線子系統
234:第二發射器天線、發射器天線子系統
238:間隔件
250:接收器共振器
252:第一接收器天線、接收器天線子系統
254:第二接收器天線、接收器天線子系統
258:間隔件
261A,261B:路徑
262:分離器
263A:第一分相器控制線
263B:第二分相器控制線
264A:第一移相器
264B:第二移相器
265A:第一主動開關控制線
265B:第二主動開關控制線
266A:第一主動開關
266B:第二主動開關
268A,268B:被動信號成形網路
269:組合器
280:天線
280a:邊緣
280A:伸長元件、轂元件
280B:間隙
280C:扇形元件
282C:扇形元件的厚度
330:發射器共振器
332:第一發射器天線、發射器天線子系統
334:第二發射器天線、發射器天線子系統
336:第三發射器、發射器天線子系統
338:間隔件
339:第二間隔件、間隔件
350:接收器共振器
352:第一接收器天線、接收器天線子系統
354:第二接收器天線、接收器天線子系統
356:第三接收器天線、接收器天線子系統
358:間隔件
359:第二間隔件、間隔件
400:太陽能板、陣列
400ꞌ:太陽能板、太陽能板佈置、陣列
400ꞌꞌ:太陽能板佈置、系統、陣列
410:電力調節單元、系統、電力傳送系統
420:太陽能電池、電源、光伏電池
430:電力調節單元（PCU）
440:透明太陽能蓋
450:合併組件
460:框架
470:板
500,500ꞌ:電動運載工具
510:底盤、機械負載承載結構
520:電池
530:電動馬達
600,600ꞌ:電力供應系統
610:電腦監視器、監視器
620:桌面
630:殼體、框架
700:DC源/負載
700ꞌ:AC源/負載
800電力傳送電路裝置
801:矽晶圓
802,806,808:襯墊
810:多端子電力開關裝置（MPS裝置）
812:矽單晶晶圓
814:光伏電池
818:連接
820:相位、頻率及工作週期調整電路（PFDCA電路）
830:調諧網路
840:振幅/頻率/相位偵測器（AFPD）
850:電壓/電流偵測器（VID）
860:PM電路
870:記憶體
880:控制器
890:通信電路
894:天線
898:外部裝置及電路
900:AC負載/源
900ꞌ:電網
950,950ꞌ:電力傳送系統、系統
950C,950D:電力傳送系統、功率信號轉換電路、系統
1024:高頻切換信號產生器
1025A,1025B:自同步射頻整流器/放大器、差分自同步射頻整流器/放大器、高頻切換模式功率整流器/放大器、裝置
1028:DC源/負載、DC源
1048:相鄰半波
1049:輸出功率信號
1065:高頻功率鏈路系統
1067:整流器
1069:展開電路
1070:AC負載/源、可變負載
1070ꞌ:AC/DC負載/源、可變負載
1071:連接單元
1080:控制器及保護電路、控制器
1090:隔離器系統
1095:鎖相迴路
3010:箭頭
3016:高頻電力電路、虛線框
3017:保護帽
3018:軸線
3019:高頻電力模組
3020:金屬帶
3024:印刷電路板
3026:PC板指狀件
3040:聚合器
3050:接收器共振器
3062:保護薄片
3150:熱可變形聚合薄片、囊封層
3150ꞌ:熱可變形聚合薄片、囊封層
3152:孔洞
3154:光學透明聚合層、光學透明聚合薄片、透明熱可交聯聚合物薄片、熱可變形可交聯聚合物薄片
3160:間隙
3220:光伏模組
3400,3400ꞌ,3400ꞌꞌ:太陽能板
3410:層壓堆疊、分組
3410ꞌ:層壓堆疊
3420:光伏電池
3424:後表面金屬化條帶
3428:前表面金屬化連接器
3440:透明太陽能蓋
3460:框架
f
A,f
B,f
C,f
L:頻率
∆f:差頻
Ψ
Aꞌ,Ψ
A,Ψ
B,Ψ
Bꞌ:切換信號
ɸ
1,ɸ
2:相位
1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,1700,1800:方法
1010,1020,1030,1040,1050,1060:步驟
1110,1120,1130,1140,1150,1160,1170:步驟
1210,1220,1230,1240,1250,1260,1270:步驟
1310,1320,1330,1340,1350,1360,1370:步驟
1410,1420,1430,1440,1450,1460,1470:步驟
1510,1520,1530,1540,1550:步驟
1610,1620,1630,1640,1650:步驟
1710,1720,1730,1740,1750:步驟
1810,1820,1830,1840,1850:步驟
2000,2100,2200,2300,2400:方法
2010,2020,2030,2040,2050:步驟
2110,2120,2130,2140:步驟
2210,2220:步驟
2310,2320,2330,2332,2334,2335,2337,2339,2340,2342,2344:步驟
2410,2420,2430,2440,2450,2460,2470,2480:步驟
在參考附圖中圖解說明例示性實施例。在未必按比例繪製的圖式中，編號可在不同視圖中闡述類似組件。具有不同字母後綴之相似編號可表示類似組件之不同例項。圖式以實例的方式而非以限制的方式大體上圖解說明本文中所論述的各種實施例。本文所揭示的實施例及圖式是視為說明性而非限制性的。
圖1是根據一個示例實施例的無線電力傳送系統的示意圖。
圖2A、圖2B及圖2C描繪可在各示例實施例中使用或單獨使用或與其他所揭示的元件組合使用的天線。
圖3A及圖3B描繪可在各示例實施例中使用或單獨使用或與其他所揭示的元件組合使用的天線的側輪廓視圖。
圖4A、圖4B、圖4C及圖4D描繪可在各示例實施例中使用或單獨使用或與其他所揭示的元件組合使用的示例共振器的側輪廓視圖。
圖5描繪可在各示例實施例中使用或單獨使用或與其他所揭示的元件組合使用的示例共振器的截面。
圖6是根據一個示例實施例的無線電力傳送系統的初級側的示意繪圖。
圖7是根據一個示例實施例的無線電力傳送系統的次級側的示意繪圖。
圖8是可在各示例實施例中使用或單獨使用或與其他所揭示的元件組合使用的例示性功率放大器的示意繪圖。
圖9是可在各示例實施例中使用或單獨使用或與其他所揭示的元件組合使用的例示性自同步整流器的示意繪圖。
圖10示出根據一個示例按照圖6之用以調整前往發射器共振器的功率信號的V/I調諧器的更詳細示意繪圖。
圖11示出用於根據一個示例實施例在共振功率信號振盪頻率下根據可調的傳送模式比雙峰地傳送電力的近場共振無線方法的流程圖。
圖12是用於將電力傳送至單個接收器子系統的多發射器近場共振無線電力傳送系統的示意性代表。
圖13A及圖13B描繪用於將電力傳送至單個接收器子系統的多發射器近場共振無線電力傳送系統。
圖14描繪用於將電力傳送至一個以上接收器子系統的多發射器近場共振無線電力傳送系統。
圖15示出用於在可變共振功率信號振盪頻率下將電力自多發射器子系統傳送至單個共振接收器子系統的無線近場方法的流程圖。
圖16示出用於在可變共振功率信號振盪頻率下將電力自多發射器子系統傳送至單個共振接收器子系統的另一無線近場方法的流程圖。
圖17示出用於在可變共振功率信號振盪頻率下將電力自多發射器子系統傳送至一個以上共振接收器子系統的無線近場方法的流程圖。
圖18示出用於在可變共振功率信號振盪頻率下將電力自多發射器子系統傳送至一個以上共振接收器子系統的另一無線近場方法的流程圖。
圖19A示出用於將電力自光伏太陽能電池無線地傳送至電力負載的近場共振無線電力傳送系統。
圖19B示出用於將電力自光伏太陽能電池傳送至電力負載的電力傳送系統。
圖20A及圖20B示出配置用於在多對一組態中使用圖19A的近場共振無線電力傳送系統的太陽能電池陣列的前視圖及後視圖。
圖21A及圖21B示出配置用於在一對一組態中使用圖19A的近場共振無線電力傳送系統的太陽能電池陣列的前視圖及後視圖。
圖22A及圖22B示出配置用於在基於行的組態中使用圖19A的近場共振無線電力傳送系統的太陽能電池陣列的前視圖及後視圖。
圖23示出用於將電力自光伏太陽能電池無線地傳送至電力負載的方法的流程圖的圖式。
圖24示出用於將電力自光伏太陽能電池陣列無線地傳送至電力負載的另一方法的流程圖。
圖25示出用於將電力自光伏太陽能電池陣列無線地傳送至電力負載的另一方法的流程圖。
圖26示出用於將電力自光伏太陽能電池陣列無線地傳送至電力負載的另一方法的流程圖。
圖27A示出使用電力傳送系統的實施例的電動運載工具的一部分的圖式。
圖27B示出使用電力傳送系統的實施例的電動運載工具的一部分的另一圖式。
圖28A示出使用電力傳送系統的實施例的電腦監視器的圖式。
圖28B示出使用電力傳送系統的另一實施例的電腦監視器。
圖29示出用於將電力自直流電源傳送至電力負載的方法的流程圖。
圖30示出用於將電力自直流電源傳送至電力負載的又一方法的流程圖。
圖31示出用於在雙峰共振近場射頻電力傳送系統中於發射-接收模組之間傳送電力的方法的流程圖。
圖32示出雙向電力傳送電路裝置的示意圖。
圖33示出雙向電力傳送電路裝置的實施方案。
圖34A示出在與光伏電池相同的矽晶圓中實施的雙向電力傳送電路裝置的實施方案。
圖34B示出圖34A與共振器在矽晶圓的表面上的組合裝置。
圖35A示出用於將電力自光伏太陽能電池無線地傳送至AC電力負載的近場共振無線電力傳送系統。
圖35B示出用於將電力自光伏太陽能電池傳送至AC電力負載的電力傳送系統。
圖36示出雙向電力傳送電路裝置的示意圖。
圖37A示出用於使用兩個高頻信號的頻率差在DC電源與AC電力負載之間傳送電力的雙向電力傳送系統的示意圖。
圖37B示出用於使用兩個高頻信號的相位差在DC電源與可變電力負載之間傳送可以是AC或DC的電力的雙向電力傳送系統的示意圖。
圖37C示出用於使用兩個高頻信號的相位差或頻率差及多對整流器/放大器在DC電源與可變電力負載之間傳送可以是AC或DC的電力的雙向電力傳送系統的示意圖。
圖37D示出用於使用兩個高頻信號的相位差或頻率差及多個高頻切換信號產生器以及多對整流器/放大器在多個DC電源與可變電力負載之間傳送可以是AC或DC的電力的雙向電力傳送系統的示意圖。
圖38示出呈一連串半波形式之整流的功率信號及展開的功率信號的結果。
圖39示出用於在DC電源與可變電力負載之間傳送可以是AC或DC的電力的方法的流程圖。
圖40示出包含光伏電池及高頻功率模組之用於無線傳送電力的光伏模組的分解後視圖。
圖41A示出用於將可以是AC或DC的電力自具有複數個光伏電池的太陽能板中的光伏電池無線或有線傳送至可變電力負載的電力傳送系統。
圖41B示出用於將可以是AC或DC的電力自具有複數個光伏電池的太陽能板中的光伏電池傳送至可變電力負載的雙峰無線電力傳送系統。
圖42A是用於在囊封層的保形應用之前基於光伏模組陣列無線或有線傳送電力的太陽能板的示意性分解後視圖。
圖42B是用於在囊封層的保形應用之前基於光伏模組陣列雙峰無線傳送電力的太陽能板的示意性分解後視圖。
圖43A示出囊封在保形的囊封層下的光伏模組的示意性側視圖。
圖43B示出囊封在保形的囊封層下的光伏模組的又一實施方案的示意性側視圖。
圖44是用於在囊封層的保形應用之前基於包含保護帽的光伏模組陣列無線傳送電力的太陽能板的示意性分解後視圖。
圖45示出用於製作太陽能板的方法的流程圖。
在所有視圖中，對應元件符號指示對應部件。儘管圖式表示本發明的實施例，但圖式未必按比例繪製且為了更好地圖解說明及解釋本發明可放大某些特徵。流程圖本質上亦是代表性的，且本發明的實際實施例可包括未在圖式中示出之其他特徵或步驟。本文闡述的例證以一種形式圖解說明本發明的一實施例，且此等例證不應解釋為以任何方式限制本發明的範疇。
10:無線電力傳送系統(WPT系統)
12:初級側、發射器子系統
14:次級側、共振接收器子系統
20:發射器模組
30:發射器共振器
31A:磁場
31B:電場
40:接收器模組
50:接收器共振器、共振器、接收器天線、發射器共振器
Claims (26)
- 一種用於將電力自至少一個DC電源傳送至一可變負載的系統，該系統包括： 一對應的高頻電力模組，設置成接近於該至少一個DC電源中的每一者且與該至少一個DC電源中的每一者進行電通信；以及 一單個聚合器，配置以用於經由所有至少一個高頻電力模組自對應的該至少一個DC電源接收電力， 其中： 該至少一個高頻電力模組中的每一者包括一高頻（高頻）切換信號產生器以及一對差分自同步射頻整流器/放大器， 該對中之整流器/放大器兩者皆與對應於該至少一個高頻電力模組的該DC電源進行有線電通信且配置以自對應的該DC電源提取電力，以及 該高頻切換信號產生器配置以將切換信號提供至對應對的差分自同步射頻整流器/放大器。
- 一種用於將電力自至少一個DC電源傳送至一可變負載的電路，該電路包括： 一高頻電力模組，用於每一DC電源，每一高頻電力模組具有一電力輸出，每一高頻電力模組包含一高頻信號產生器及一對差分自同步射頻整流器/放大器，該高頻切換信號產生器配置以將切換信號提供至對應對的差分自同步射頻整流器/放大器，每一差分自同步射頻整流器/放大器具有與該至少一個DC電源中的一對應者的一有線連接；以及 一單個聚合器，配置以用於經由所有至少一個高頻電力模組自對應的該至少一個DC電源接收電力輸出。
- 如請求項1之系統或請求項2之電路，其中，所有該等高頻電力模組是相互鎖相的。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，所有該至少一個高頻電力模組皆經由一鎖相迴路相互鎖相至該可變負載中的一AC功率信號。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該鎖相迴路併入於對應的該高頻電力模組中。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該至少一個高頻電力模組中的每一者包括一高頻鏈路，其與差分自同步射頻整流器/放大器兩者進行有線電通信，以自該兩個差分自同步射頻整流器/放大器接收並混合功率信號，且在一有線基礎上傳輸一混合的功率信號。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該至少一個高頻電力模組中的每一者包括一開關模式整流器，其與該高頻鏈路進行有線電通信，其中，該開關模式整流器設置並配置以接收該混合的功率信號且對該混合的功率信號進行整流，並在一有線基礎上傳輸一整流的功率信號。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該至少一個高頻電力模組中的每一者包括一展開電路，其設置並配置以自該開關模式整流器接收該整流的功率信號，以展開該整流的功率信號，並在一有線基礎上傳輸一展開的功率信號。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，包括一雙峰無線近場高頻鏈路系統，其中 該至少一個高頻電力模組中的每一者包括該高頻鏈路系統的一個初級側，其與該至少一個高頻電力模組中的差分自同步射頻整流器/放大器兩者進行有線電通信； 該系統包括該高頻鏈路系統的一單個集體次級側，配置以自所有至少一個高頻鏈路初級側接收電力；以及 該次級側包括一單個接收器共振器及一單個接收器模組。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該接收器模組連同一開關模式整流器及一展開電路一起包含在該聚合器中，其中， 該開關模式整流器與該接收器模組及該展開電路進行有線電通信，以自該接收器共振器接收一混合的功率信號並對該混合的功率信號進行整流，以及 該展開電路與一連接單元進行有線電通信並配置以自該整流器接收且展開一整流的功率信號，並且將該整流的功率信號提供至該可變負載。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，由該高頻切換信號產生器提供至該兩個差分自同步射頻整流器/放大器的該等切換信號相差一預定頻率差及一預定相位差中之一者。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，包括一控制器，其中，該控制器配置以基於關於該負載及關於該DC源的資訊將由該控制器判定的一頻率及一相位中的至少一者傳送至該高頻切換信號產生器。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該高頻電力模組包括該控制器。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該至少一個DC源是一光伏電池且該系統包括： 一平面透明太陽能蓋，具有平面第一太陽能蓋表面及第二太陽能蓋表面；以及 一框架，用於安裝該透明太陽能蓋， 其中，至少一個該光伏電池設置在該第一太陽能蓋表面上，並且至少一個該光伏電池的一平面光敏表面面向該第一太陽能蓋表面。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，每一高頻電力模組包括位於在一印刷電路板上的一高頻電力電路，其與對應的至少一個該光伏電池進行有線電通信。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該高頻電力電路設置在該印刷電路板背離該第一太陽能蓋表面的一平面表面上。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，包括一保形囊封層，其結合至該第一太陽能蓋表面並覆蓋至少一個該光伏電池及對應的該高頻電力模組。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，進一步包括一介電保護帽，位於該高頻電力電路上方。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該保護帽設置在該保形囊封層上方。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該保護帽設置在該保形囊封層下方。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該保護帽的一周邊設置在該保形囊封層下方並密封至該保形囊封層，其中，該保護帽突出穿過該保形囊封層。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該印刷電路板設置成接近於對應的至少一個該光伏電池。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該印刷電路板設置在一絕緣層上，該絕緣層設置在該光伏電池的後表面上。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，至少一個該光伏電池配置在一陣列中。
- 如前述請求項中任一項之系統或電路，其中，該平面第一太陽能蓋表面包括一光學透明聚合層。
- 一種用於製造一太陽能板的方法，該方法包括： 在一透明太陽能蓋的一第一平面表面上設置至少一個光伏電池及一高頻電力模組，該至少一個光伏電池具有面向該透明太陽能蓋的該第一平面表面的一光敏表面，該高頻電力模組包括位於一PC板上一高頻電力電路，其與該至少一個光伏電池進行通信，用於自該至少一個光伏電池收集電力，其中，該高頻電力電路設置在該PC板背離該透明太陽能蓋的一平面表面上； 在該至少一個光伏電池之與該透明太陽能蓋的該第一平面表面相對的一側上佈置一熱可變形聚合薄片，該熱可變形聚合薄片在該透明太陽能蓋的表面區域上延伸以在一平面中形成一層壓堆疊； 將該層壓堆疊轉移至一真空烘箱； 在該真空烘箱中建立一真空以去除該層壓堆疊的各層之間的空氣； 將該層壓堆疊加熱至該熱可變形聚合薄片的一變形溫度； 對垂直於該平面的該堆疊施加壓力； 在該真空烘箱中恢復一環境空氣壓力，以將該熱可變形聚合薄片接合至該透明太陽能蓋上方並迫使該熱可變形聚合薄片保形地接合至該至少一個光伏電池及該高頻電力模組上，以形成一封裝的光伏模組陣列；以及 將該封裝的光伏模組陣列安裝在一框架中。
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