本說(shuō)明書(shū)的實(shí)施例涉及功率傳遞系統(tǒng)，以及更具體來(lái)說(shuō)涉及非接觸式功率傳遞系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

非接觸式功率傳遞系統(tǒng)用來(lái)將功率從一個(gè)位置傳送到另一個(gè)位置，而無(wú)需兩個(gè)位置之間的物理連接、例如導(dǎo)線(xiàn)。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)可基于其操作原理來(lái)分類(lèi)為電感耦合系統(tǒng)以及基于諧振的耦合系統(tǒng)。

電感耦合系統(tǒng)是眾所周知的，并且基于感應(yīng)原理進(jìn)行工作。但是，在這類(lèi)電感耦合系統(tǒng)中，功率能夠僅在兩個(gè)緊密耦合線(xiàn)圈之間傳送。此外，電感耦合系統(tǒng)具有不良功率傳輸效率。

基于諧振的耦合系統(tǒng)采用諧振線(xiàn)圈，其以系統(tǒng)頻率來(lái)操作，以經(jīng)由磁場(chǎng)在兩個(gè)位置之間傳送功率。這類(lèi)基于諧振的耦合系統(tǒng)用來(lái)通過(guò)較長(zhǎng)距離傳送功率，并且因而用于各種應(yīng)用中。在這類(lèi)應(yīng)用中，基于諧振的耦合系統(tǒng)用來(lái)向負(fù)載提供功率，其中系統(tǒng)頻率基于負(fù)載的功率額定而改變。此外，對(duì)于基于諧振的耦合系統(tǒng)的應(yīng)用、例如對(duì)電池進(jìn)行充電，系統(tǒng)頻率可基于用于對(duì)負(fù)載進(jìn)行充電的所要求的負(fù)載功率而改變。在這類(lèi)應(yīng)用中，所要求的負(fù)載功率在單個(gè)充電循環(huán)期間對(duì)相同負(fù)載而改變；以及系統(tǒng)頻率在單個(gè)充電循環(huán)期間對(duì)相同負(fù)載基于在單個(gè)充電循環(huán)中的不同時(shí)刻的所要求的負(fù)載功率來(lái)改變。系統(tǒng)頻率中的這類(lèi)變化引起對(duì)基于諧振的耦合系統(tǒng)的功率傳輸效率的不合需要影響，因?yàn)榛谥C振的耦合系統(tǒng)的功率傳輸效率取決于諧振線(xiàn)圈進(jìn)行操作的頻率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

簡(jiǎn)言之，按照本說(shuō)明書(shū)的一個(gè)方面，提供一種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)包含第一功率交換器線(xiàn)圈，其配置成交換功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第一功率轉(zhuǎn)換器，其在操作上耦合到第一功率交換器線(xiàn)圈，并且配置成將直流功率轉(zhuǎn)換成以系統(tǒng)頻率的交流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含控制器，其配置成控制第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)，以便以系統(tǒng)頻率改變提供給第一功率交換器線(xiàn)圈的交流功率。

在本說(shuō)明書(shū)的另一方面中，提供一種非接觸式功率傳遞的方法。該方法包含以系統(tǒng)頻率來(lái)操作第一功率交換器線(xiàn)圈。該方法還包含檢測(cè)第二功率交換器線(xiàn)圈。該方法還包含使用第一功率轉(zhuǎn)換器來(lái)以系統(tǒng)頻率生成交流功率。該方法還包含經(jīng)由磁場(chǎng)把來(lái)自第一功率交換器線(xiàn)圈的交流功率以系統(tǒng)頻率傳遞給第二功率交換器線(xiàn)圈。該方法還包含控制工作在系統(tǒng)頻率的第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)的時(shí)間周期用于改變由第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的交流功率，其中控制第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)包括變更第一功率轉(zhuǎn)換器的激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期，并且變更第一功率轉(zhuǎn)換器的停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期，以改變由第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的交流功率。

在本說(shuō)明書(shū)的又一方面中，提供一種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)包含第一功率轉(zhuǎn)換器，其配置成將從功率源所接收的直流功率以系統(tǒng)頻率轉(zhuǎn)換成交流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第一功率交換器線(xiàn)圈，其在操作上耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成從第一功率轉(zhuǎn)換器接收交流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第二功率交換器線(xiàn)圈，其配置成經(jīng)由磁場(chǎng)以系統(tǒng)頻率從第一功率交換器線(xiàn)圈來(lái)接收交流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第二功率轉(zhuǎn)換器，其在操作上耦合到第二功率交換器線(xiàn)圈，并且配置成將交流功率轉(zhuǎn)換成傳送給負(fù)載的輸出直流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含傳感器，其在操作上耦合到第二功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成測(cè)量輸出直流功率的至少電壓。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含控制器，其在操作上耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成控制第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)用于基于從傳感器所接收的至少感測(cè)的電壓來(lái)改變由第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的交流功率。

本發(fā)明提供一組技術(shù)方案,如下:

1. 一種用于非接觸式功率傳遞的方法，包括：

以系統(tǒng)頻率來(lái)操作(252)第一功率交換器線(xiàn)圈(20;120;160)；

檢測(cè)(254)第二功率交換器線(xiàn)圈(24;124;164)；

使用第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)來(lái)以所述系統(tǒng)頻率生成(256)交流功率；

經(jīng)由磁場(chǎng)把來(lái)自所述第一功率交換器線(xiàn)圈(20;120;160)的所述交流功率以所述系統(tǒng)頻率傳遞(258)給所述第二功率交換器線(xiàn)圈(24;124;164)；以及

控制(260)工作在所述系統(tǒng)頻率的所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的操作狀態(tài)的時(shí)間周期用于改變由所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)所生成的所述交流功率，其中控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的所述操作狀態(tài)包括變更所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期，并且變更所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期，以改變由所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)所生成的所述交流功率。

2. 如技術(shù)方案1所述的方法，其中，控制(260)所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的所述操作狀態(tài)的所述時(shí)間周期用于改變由所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)所生成的所述交流功率包括基于所要求的負(fù)載功率來(lái)控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的所述操作狀態(tài)的所述時(shí)間周期。

3. 如技術(shù)方案2所述的方法，還包括測(cè)量位于所述第二功率交換器線(xiàn)圈(24;124;164)與負(fù)載(30;130;170)之間的第一結(jié)點(diǎn)(34;134;174)處的至少電壓，并且基于至少感測(cè)的電壓來(lái)改變所述交流功率。

4. 如技術(shù)方案1所述的方法，其中，檢測(cè)所述第二功率交換器線(xiàn)圈(24;124;164)包括使用所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)來(lái)生成偏置功率，并且將所述偏置功率從所述第一功率交換器線(xiàn)圈(20;120;160)傳送給所述第二功率交換器線(xiàn)圈(24;124;164)。

5. 如技術(shù)方案4所述的方法，還包括使用第二偏置處理單元(144;184)從所述第一功率交換器線(xiàn)圈(120;160)來(lái)接收所述偏置功率，并且向控制器(138;178)傳送表示所述第二功率交換器線(xiàn)圈(124;164)的存在的信號(hào)。

6. 一種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，包括：

第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)，配置成將從功率源(14;114;154)所接收的直流功率以系統(tǒng)頻率轉(zhuǎn)換成交流功率；

第一功率交換器線(xiàn)圈(20;120;160)，在操作上耦合到所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)，并且配置成從所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)接收所述交流功率；

第二功率交換器線(xiàn)圈(24;124;164)，配置成經(jīng)由磁場(chǎng)以所述系統(tǒng)頻率從所述第一功率交換器線(xiàn)圈(20;120;160)來(lái)接收所述交流功率；

第二功率轉(zhuǎn)換器(26;126;166)，在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈(24;124;164)，并且配置成將所述交流功率轉(zhuǎn)換成傳送給負(fù)載(30;130;170)的輸出直流功率；

傳感器(32;132;172)，在操作上耦合到所述第二功率轉(zhuǎn)換器(26;126;166)，并且配置成測(cè)量位于所述第二功率轉(zhuǎn)換器(26;126;166)與所述負(fù)載(30;130;170)之間的第一結(jié)點(diǎn)(34;134;174)處的至少電壓；以及

控制器(38;138;178)，在操作上耦合到所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)，并且配置成控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的操作狀態(tài)用于基于從所述傳感器(32;132;172)所接收的至少感測(cè)的電壓來(lái)改變由所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)所生成的所述交流功率。

7. 如技術(shù)方案6所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中，所述操作狀態(tài)包括所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的激活狀態(tài)和停用狀態(tài)，以及所述控制器(38;138;178)配置成控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的所述激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期和所述第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)的所述停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期。

8. 如技術(shù)方案6所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括第一偏置處理單元(140;180)，其在操作上耦合到所述控制器(138;178)，其中所述第一偏置處理單元(140;180)配置成從所述功率源(114;154)向所述控制器(138;178)提供操作功率。

9. 如技術(shù)方案6所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括第二偏置處理單元(144;184)，其在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈(124;164)，以及配置成接收由所述第一功率交換器線(xiàn)圈(120;160)所傳送的偏置功率，并且向所述控制器(138;178)傳送表示所檢測(cè)的第二功率交換器線(xiàn)圈(124;164)的信號(hào)。

10. 如技術(shù)方案9所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括偏置線(xiàn)圈(186)，其在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈(164)和所述第二偏置處理單元(184)，以及其中所述偏置線(xiàn)圈(186)配置成從第一功率交換器線(xiàn)圈(160)接收所述偏置功率，并且將所述偏置功率傳送給所述第二偏置處理單元(184)用于檢測(cè)所述第二功率交換器線(xiàn)圈(164)。

11. 如技術(shù)方案9所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括偏置變壓器（236），其配置成從所述第一功率交換器線(xiàn)圈（210）接收所述偏置功率，并且將所述偏置功率傳送給所述第二偏置處理單元（234）用于檢測(cè)所述第二功率交換器線(xiàn)圈（214），其中所述偏置變壓器（236）的一次繞組（238）在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈（214），以及所述偏置變壓器（236）的二次繞組（240）在操作上耦合到所述第二偏置處理單元（234）。

如技術(shù)方案9所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中，所述第二偏置處理單元（234）是切換模式電源。

本發(fā)明提供另一組技術(shù)方案,如下:

1. 一種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，包括：

第一功率交換器線(xiàn)圈，配置成交換功率；

第一功率轉(zhuǎn)換器，在操作上耦合到所述第一功率交換器線(xiàn)圈，并且配置成將直流功率以系統(tǒng)頻率轉(zhuǎn)換成交流功率；以及

控制器，配置成控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)，以便以所述系統(tǒng)頻率改變提供給所述第一功率交換器線(xiàn)圈的交流功率。

2. 如技術(shù)方案1所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中，所述操作狀態(tài)包括所述第一功率轉(zhuǎn)換器的激活狀態(tài)和所述第一功率轉(zhuǎn)換器的停用狀態(tài)。

3. 如技術(shù)方案2所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中，所述控制器控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器的所述激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期和所述第一功率轉(zhuǎn)換器的所述停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期。

4. 如技術(shù)方案1所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括第二功率交換器線(xiàn)圈，其中所述第二功率交換器線(xiàn)圈配置成從所述第一功率交換器線(xiàn)圈來(lái)接收所述交流功率。

5. 如技術(shù)方案4所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括第二功率轉(zhuǎn)換器，其在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈，并且配置成將所述交流功率轉(zhuǎn)換成輸出直流功率。

6. 如技術(shù)方案5所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中，所述第二功率轉(zhuǎn)換器在操作上耦合到負(fù)載，并且其中所述負(fù)載配置成接收所述輸出直流功率。

7. 如技術(shù)方案6所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括傳感器，其在操作上耦合在所述第二功率轉(zhuǎn)換器與所述負(fù)載之間的第一結(jié)點(diǎn)處，并且配置成測(cè)量所述第一結(jié)點(diǎn)處的至少電壓。

8. 如技術(shù)方案7所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中，所述控制器從所述傳感器接收至少感測(cè)的電壓，并且其中所述控制器基于至少所述感測(cè)的電壓來(lái)控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器的所述操作狀態(tài)。

9. 如技術(shù)方案4所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括第一偏置處理單元，其在操作上耦合到所述控制器，并且配置成從功率源向所述控制器提供操作功率。

10. 如技術(shù)方案4所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括第二偏置處理單元，其在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈，其中所述第二偏置處理單元配置成檢測(cè)從所述第一功率交換器線(xiàn)圈所接收的偏置功率。

11. 如技術(shù)方案10所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括偏置線(xiàn)圈，其在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈和所述第二偏置處理單元，以及其中所述偏置線(xiàn)圈配置成從第一功率交換器線(xiàn)圈接收所述偏置功率，并且將所述偏置功率傳送給所述第二偏置處理單元用于檢測(cè)所述第二功率交換器線(xiàn)圈。

12. 如技術(shù)方案10所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括偏置變壓器，其配置成從所述第一功率交換器線(xiàn)圈接收所述偏置功率，并且將所述偏置功率傳送給所述第二偏置處理單元用于檢測(cè)所述第二功率交換器線(xiàn)圈，其中所述偏置變壓器的一次繞組在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈，以及所述偏置變壓器的二次繞組在操作上耦合到所述第二偏置處理單元。

13. 如技術(shù)方案12所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中，所述第二偏置處理單元是切換模式電源。

14. 一種用于非接觸式功率傳遞的方法，包括：

以系統(tǒng)頻率來(lái)操作第一功率交換器線(xiàn)圈；

檢測(cè)第二功率交換器線(xiàn)圈；

使用第一功率轉(zhuǎn)換器來(lái)以所述系統(tǒng)頻率生成交流功率；

經(jīng)由磁場(chǎng)把來(lái)自所述第一功率交換器線(xiàn)圈的交流功率以所述系統(tǒng)頻率傳遞給所述第二功率交換器線(xiàn)圈；以及

控制工作在所述系統(tǒng)頻率的所述第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)的時(shí)間周期用于改變由所述第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的所述交流功率，其中控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器的所述操作狀態(tài)包括變更所述第一功率轉(zhuǎn)換器的激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期，并且變更所述第一功率轉(zhuǎn)換器的停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期，以改變由所述第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的所述交流功率。

15. 如技術(shù)方案14所述的方法，其中，控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器的所述操作狀態(tài)的所述時(shí)間周期用于改變由所述第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的所述交流功率包括基于所要求的負(fù)載功率來(lái)控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器的所述操作狀態(tài)的所述時(shí)間周期。

16. 如技術(shù)方案15所述的方法，還包括測(cè)量位于所述第二功率交換器線(xiàn)圈與負(fù)載之間的第一結(jié)點(diǎn)處的至少電壓，并且基于至少感測(cè)的電壓來(lái)改變所述交流功率。

17. 如技術(shù)方案14所述的方法，其中，檢測(cè)所述第二功率交換器線(xiàn)圈包括使用所述第一功率轉(zhuǎn)換器來(lái)生成偏置功率，并且將所述偏置功率從所述第一功率交換器線(xiàn)圈傳送給所述第二功率交換器線(xiàn)圈。

18. 如技術(shù)方案17所述的方法，還包括使用第二偏置處理單元從所述第一功率交換器線(xiàn)圈來(lái)接收所述偏置功率，并且向控制器傳送表示所述第二功率交換器線(xiàn)圈的存在的信號(hào)。

19. 一種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，包括：

第一功率轉(zhuǎn)換器，配置成將從功率源所接收的直流功率以系統(tǒng)頻率轉(zhuǎn)換成交流功率；

第一功率交換器線(xiàn)圈，在操作上耦合到所述第一功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成從所述第一功率轉(zhuǎn)換器接收所述交流功率；

第二功率交換器線(xiàn)圈，配置成經(jīng)由磁場(chǎng)以所述系統(tǒng)頻率從所述第一功率交換器線(xiàn)圈來(lái)接收所述交流功率；

第二功率轉(zhuǎn)換器，在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈，并且配置成將所述交流功率轉(zhuǎn)換成傳送給負(fù)載的輸出直流功率；

傳感器，在操作上耦合到所述第二功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成測(cè)量位于所述第二功率轉(zhuǎn)換器與所述負(fù)載之間的第一結(jié)點(diǎn)處的至少電壓；以及

控制器，在操作上耦合到所述第一功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)用于基于從所述傳感器所接收的至少感測(cè)的電壓來(lái)改變由所述第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的所述交流功率。

20. 如技術(shù)方案19所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，其中，所述操作狀態(tài)包括所述第一功率轉(zhuǎn)換器的激活狀態(tài)和停用狀態(tài)，以及所述控制器配置成控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器的所述激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期和所述第一功率轉(zhuǎn)換器的所述停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期。

21. 如技術(shù)方案19所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括第一偏置處理單元，其在操作上耦合到所述控制器，其中所述第一偏置處理單元配置成從所述功率源向所述控制器提供操作功率。

如技術(shù)方案19所述的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)，還包括第二偏置處理單元，其在操作上耦合到所述第二功率交換器線(xiàn)圈，以及配置成接收由所述第一功率交換器線(xiàn)圈所傳送的偏置功率，并且向所述控制器傳送表示所檢測(cè)的第二功率交換器線(xiàn)圈的信號(hào)。

附圖說(shuō)明

在參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，將變得更好理解本發(fā)明的這些及其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖中，相似字符在附圖中通篇表示相似部件，附圖包括：

圖1是按照本說(shuō)明書(shū)的方面的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)的框圖表示；

圖2A是描繪按照本說(shuō)明書(shū)的方面的用于在圖1的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)中生成交流功率的頻率信號(hào)的圖形表示；

圖2B是描繪按照本說(shuō)明書(shū)的方面的用于在圖1的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)中生成交流功率的控制信號(hào)的圖形表示；

圖2C是描繪按照本說(shuō)明書(shū)的方面的用于在圖1的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)中生成交流功率的調(diào)制信號(hào)的圖形表示；

圖3是描繪按照本說(shuō)明書(shū)的方面的被執(zhí)行以使用圖1的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)中的第一功率轉(zhuǎn)換器來(lái)生成2.8千瓦的交流功率的模擬的示范圖形表示；

圖4是描繪按照本說(shuō)明書(shū)的方面的被執(zhí)行以使用圖1的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)中的第一功率轉(zhuǎn)換器來(lái)生成280瓦特的交流功率的模擬的示范圖形表示；

圖5是按照本說(shuō)明書(shū)的方面的配置成檢測(cè)第二功率交換器線(xiàn)圈的圖1的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖表示；

圖6是按照本說(shuō)明書(shū)的方面的包含配置成檢測(cè)第二功率交換器線(xiàn)圈的偏置線(xiàn)圈的圖5的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的框圖表示；

圖7是按照本說(shuō)明書(shū)的方面的包含配置成檢測(cè)第二功率交換器線(xiàn)圈的偏置變壓器的圖5的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施例的框圖表示；以及

圖8是表示按照本說(shuō)明書(shū)的方面的用于使用非接觸式功率傳遞系統(tǒng)的非接觸式功率傳遞的方法中涉及的步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書(shū)的方面包含非接觸式功率傳遞系統(tǒng)以及用于使用非接觸式功率傳遞系統(tǒng)的非接觸式功率傳遞的方法。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)包含第一功率轉(zhuǎn)換器，其配置成將從功率源所接收的直流功率以系統(tǒng)頻率轉(zhuǎn)換成交流功率。如本文所使用的,術(shù)語(yǔ)“系統(tǒng)頻率”表示操作非接觸式功率傳遞系統(tǒng)的頻率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第一功率交換器線(xiàn)圈，其在操作上耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成從第一功率轉(zhuǎn)換器接收交流功率。此外，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)包含第二功率交換器線(xiàn)圈，其配置成經(jīng)由磁場(chǎng)以系統(tǒng)頻率從第一功率交換器線(xiàn)圈來(lái)接收交流功率。此外，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第二功率轉(zhuǎn)換器，其在操作上耦合到第二功率交換器線(xiàn)圈，并且配置成將交流功率轉(zhuǎn)換成輸出直流功率，其中直流功率可傳送給負(fù)載。此外，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含傳感器，其在操作上耦合到位于第二功率轉(zhuǎn)換器與負(fù)載之間的第一結(jié)點(diǎn)。傳感器配置成感測(cè)第一結(jié)點(diǎn)處的至少電壓或電流。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含控制器，其在操作上耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成控制第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)用于基于從傳感器所接收的至少感測(cè)的電壓或感測(cè)的電流來(lái)改變由第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的交流功率。

除非另由限定，否則本文所使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與由本公開(kāi)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員普遍理解的相同的含意。如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等并不表示任何順序、量或重要性，但是而是用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件與另一個(gè)。另外，術(shù)語(yǔ)“一”和“一個(gè)”并不表示數(shù)量的限制，但是而是表示存在引用項(xiàng)的至少一個(gè)。術(shù)語(yǔ)“或者”意味著包含在內(nèi)，并且意味著所列項(xiàng)的一個(gè)、一些或全部。本文中使用“包含”、“包括”或“具有”及其變化意味著囊括以下列示項(xiàng)及其等效體以及附加項(xiàng)。術(shù)語(yǔ)“交換”和“傳遞”可在本說(shuō)明書(shū)中可互換地使用，并且傳達(dá)相同含意。除非另有指定，否則術(shù)語(yǔ)“交換”為了本說(shuō)明書(shū)的目的而可定義為功率的非接觸式交換。

圖1是按照本說(shuō)明書(shū)的一個(gè)方面的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10的框圖表示。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10包含第一功率交換器線(xiàn)圈20和第二功率交換器線(xiàn)圈24，其中非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10實(shí)現(xiàn)功率從第一功率交換器線(xiàn)圈20到第二功率交換器線(xiàn)圈24的傳遞。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10的操作的另外細(xì)節(jié)稍后在本說(shuō)明書(shū)中論述。

非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10包含第一功率轉(zhuǎn)換器12，其在操作上耦合到直流功率源14。第一功率轉(zhuǎn)換器12從直流功率源14接收直流功率(通常通過(guò)參考數(shù)字16表示)，并且基于非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10的系統(tǒng)頻率將直流功率16轉(zhuǎn)換成交流功率(通常通過(guò)參考數(shù)字18表示)。第一功率轉(zhuǎn)換器12在操作上耦合到第一功率交換器線(xiàn)圈20，并且將交流功率18傳送給第一功率交換器線(xiàn)圈20。第一功率交換器線(xiàn)圈20接收交流功率18，并且基于所接收的交流功率18來(lái)生成磁場(chǎng)22。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10還包含第二功率交換器線(xiàn)圈24。位于離第一功率交換器線(xiàn)圈20所確定的距離的第二功率交換器線(xiàn)圈24接收由第一功率交換器線(xiàn)圈20所生成的磁場(chǎng)22，并且將磁場(chǎng)22轉(zhuǎn)換成表示由第一功率轉(zhuǎn)換器12所生成的交流功率18的對(duì)應(yīng)交流功率19。如本文所使用的,術(shù)語(yǔ)“所確定的距離”表示預(yù)期交流功率18一直要傳送到的距離。在某些實(shí)施例中，第一功率交換器線(xiàn)圈20和第二功率交換器線(xiàn)圈24可以是諧振線(xiàn)圈。在一個(gè)示例中，第一功率交換器線(xiàn)圈20可將磁場(chǎng)22傳送給多個(gè)第二功率交換器線(xiàn)圈24。在另一個(gè)示例中，多個(gè)第一功率交換器線(xiàn)圈20可將磁場(chǎng)22傳送給第二功率交換器線(xiàn)圈24。上述配置的每個(gè)基于應(yīng)用來(lái)應(yīng)用，其中使用非接觸式功率傳遞。例如，第一功率交換器線(xiàn)圈20可充當(dāng)發(fā)射器，并且可按照非接觸式方式將功率傳遞給設(shè)置在對(duì)應(yīng)裝置中的多個(gè)第二功率交換器線(xiàn)圈24。此外，多個(gè)第二功率交換器線(xiàn)圈24的每個(gè)可按照類(lèi)似時(shí)間間隔同時(shí)地或者使用調(diào)制技術(shù)按照相同或不同時(shí)間間隔依次地接收交流功率19。

此外，第一功率交換器線(xiàn)圈20和第二功率交換器線(xiàn)圈24可配置成在不同實(shí)施例中基于系統(tǒng)要求作為發(fā)射器線(xiàn)圈或者接收器線(xiàn)圈進(jìn)行操作。在一些實(shí)施例中，第一功率交換器線(xiàn)圈20和第二功率交換器線(xiàn)圈24可同時(shí)充當(dāng)發(fā)射器和接收器，從而允許功率、數(shù)據(jù)或兩者的同時(shí)雙向交換。在一個(gè)實(shí)施例中，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10還可包含場(chǎng)聚焦元件(圖1中未示出)，以增強(qiáng)第一功率交換器線(xiàn)圈20與第二功率交換器線(xiàn)圈24之間的磁耦合。在相同或不同實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器諧振器(圖1中未示出)可添加到非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10，以增加第一功率交換器線(xiàn)圈20與第二功率交換器線(xiàn)圈24之間的所確定的距離用于功率的非接觸式交換。在一些實(shí)施例中，場(chǎng)聚焦元件、一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器諧振器或兩者可在操作上耦合到第一功率交換器線(xiàn)圈20、第二功率交換器線(xiàn)圈24或者其組合。

此外，在非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10中，第二功率交換器線(xiàn)圈24在操作上耦合到第二功率轉(zhuǎn)換器26。第二功率轉(zhuǎn)換器26配置成接收由第二功率交換器線(xiàn)圈24所傳送的交流功率19。此外，第二功率轉(zhuǎn)換器26可將交流功率19轉(zhuǎn)換成輸出直流功率28，其用來(lái)操作在操作上耦合到非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10的負(fù)載。在操作期間，要求功率(又稱(chēng)作負(fù)載功率)來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載30。由負(fù)載30所要求的負(fù)載功率可基于在特定時(shí)間的負(fù)載30的條件隨時(shí)間而改變。例如，如果負(fù)載30是被放電的電池，則用于對(duì)電池進(jìn)行充電的所要求的負(fù)載功率可取決于由電池所消耗的放電或充電的程度。具體來(lái)說(shuō)，例如，與在電池被充電90%至95%時(shí)電池的所要求的負(fù)載功率相比，用于對(duì)電池進(jìn)行充電的所要求的負(fù)載功率在電池被幾乎放電時(shí)是較高的。

此外，傳感器32在操作上耦合在第二功率轉(zhuǎn)換器26與負(fù)載30之間的第一結(jié)點(diǎn)34處。傳感器32感測(cè)第一結(jié)點(diǎn)34處的至少電壓36?？勺⒁?，在一些實(shí)施例中，傳感器32可配置成感測(cè)結(jié)點(diǎn)34處的其他電氣參數(shù)、例如但不限于電流。第一結(jié)點(diǎn)34處的電壓基于由負(fù)載30所要求的負(fù)載功率來(lái)引起。相應(yīng)地，結(jié)點(diǎn)34處的感測(cè)的電壓36表示由負(fù)載30所要求的功率。此外，將表示感測(cè)的電壓36的信號(hào)37傳送給非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10中的控制器38。在一個(gè)實(shí)施例中，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10可包含數(shù)據(jù)發(fā)射器，其在操作上耦合到傳感器32用于向控制器38傳送表示感測(cè)的電壓36的信號(hào)37。此外，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10可包含數(shù)據(jù)接收器，其在操作上耦合到控制器38用于從數(shù)據(jù)發(fā)射器來(lái)接收表示感測(cè)的電壓36的信號(hào)37。在這類(lèi)實(shí)施例中，表示感測(cè)的電壓36的信號(hào)37以數(shù)據(jù)頻率(其與系統(tǒng)頻率不同)來(lái)傳送。

控制器38從傳感器32接收感測(cè)的電壓36，并且基于感測(cè)的電壓36來(lái)計(jì)算由負(fù)載30所要求的負(fù)載功率。此外，控制器38確定輸出直流功率28，其相當(dāng)于所要求的負(fù)載功率。此外，基于用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載30所要求的所確定輸出直流功率28，控制器38計(jì)算交流功率18，其被要求由第一功率轉(zhuǎn)換器12來(lái)生成。在一些實(shí)施例中，處理單元(圖1中未示出)可在操作上耦合到控制器38、傳感器32或兩者用于計(jì)算所要求的負(fù)載功率、輸出直流功率28或交流功率18，其被要求由第一功率轉(zhuǎn)換器12基于感測(cè)的電壓36來(lái)生成。此外，在這些實(shí)施例的一些中，表示被要求由第一功率轉(zhuǎn)換器12來(lái)生成的負(fù)載功率、輸出直流功率28或交流功率18的信號(hào)可由處理單元傳送給控制器38，基于其，控制器可控制第一功率轉(zhuǎn)換器12?；谛枰傻谝还β兽D(zhuǎn)換器12來(lái)生成的交流功率18，控制器38控制第一功率轉(zhuǎn)換器12的操作狀態(tài)，以促進(jìn)所要求的交流功率18的生成。操作狀態(tài)可以是第一功率轉(zhuǎn)換器12的激活狀態(tài)或者第一功率轉(zhuǎn)換器12的停用狀態(tài)。此外，控制器38控制與第一功率轉(zhuǎn)換器12的激活狀態(tài)關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間周期以及與第一功率轉(zhuǎn)換器12的停用狀態(tài)關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間周期。

如上文所使用的,術(shù)語(yǔ)“激活狀態(tài)”可定義為第一功率轉(zhuǎn)換器12的狀態(tài)，其中第一功率轉(zhuǎn)換器12以系統(tǒng)頻率生成交流功率18。這種激活狀態(tài)與占空比調(diào)制技術(shù)、例如脈寬調(diào)制技術(shù)不同。激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期取決于由負(fù)載所要求的負(fù)載功率，并且可基于負(fù)載功率要求而改變。相比之下，占空比調(diào)制技術(shù)包含固定的占空比，其還包含可在固定的占空比內(nèi)改變的“ON”時(shí)間間隔和“OFF”時(shí)間間隔。因此，激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期與占空比不同，由此使激活狀態(tài)不同于占空比調(diào)制。

類(lèi)似地，如上文所使用的,術(shù)語(yǔ)“停用狀態(tài)”可定義為第一功率轉(zhuǎn)換器12的狀態(tài)，其中第一功率轉(zhuǎn)換器12不生成交流功率18。這種停用狀態(tài)與占空比調(diào)制技術(shù)、例如脈寬調(diào)制技術(shù)不同。停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期取決于由負(fù)載所要求的負(fù)載功率，并且可基于負(fù)載功率要求而改變。相比之下，占空比調(diào)制技術(shù)包含固定的占空比，其還包含可在固定的占空比內(nèi)改變的“ON”時(shí)間間隔和“OFF”時(shí)間間隔。因此，停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期與占空比不同，由此使停用狀態(tài)不同于占空比調(diào)制。

控制器38以系統(tǒng)頻率來(lái)操作第一功率轉(zhuǎn)換器12，并且變更第一時(shí)間周期和第二時(shí)間周期用于生成交流功率18的脈沖，其由第一功率交換器線(xiàn)圈20傳送給第二功率交換器線(xiàn)圈24。這種配置允許非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10對(duì)于所要求的負(fù)載功率的不同值工作在固定的系統(tǒng)頻率，由此改進(jìn)非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10的功率傳遞效率。在一個(gè)實(shí)施例中，所要求的輸出直流功率28是由第一功率轉(zhuǎn)換器12所生成的交流功率18的脈沖的平均值。下面論述非接觸式功率傳遞系統(tǒng)的操作的另外細(xì)節(jié)。

圖2A-2C是描繪用于在圖1的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)10中生成交流功率18的系統(tǒng)頻率信號(hào)的圖形表示。參照?qǐng)D2A，圖表42表示系統(tǒng)頻率44，其中第一圖表的X軸46表示時(shí)間，以及Y軸48表示系統(tǒng)頻率44。

圖2B中，圖表50表示用于控制圖1的第一功率轉(zhuǎn)換器12的操作狀態(tài)的控制信號(hào)52，其中X軸54表示時(shí)間，以及Y軸56表示第一功率轉(zhuǎn)換器12的操作狀態(tài)。

參照?qǐng)D2C，第三圖表58表示基于系統(tǒng)頻率44和控制信號(hào)52的調(diào)制信號(hào)60，其中X軸62表示時(shí)間，以及Y軸64表示調(diào)制信號(hào)60。

從第一圖表42、第二圖表50和第三圖表58的組合讀數(shù)能夠看到，第一功率轉(zhuǎn)換器12在第一時(shí)間間隔66內(nèi)以系統(tǒng)頻率44工作在激活狀態(tài)中。此外，在第二時(shí)間間隔68中，第一功率轉(zhuǎn)換器12工作在停用狀態(tài)中，其中沒(méi)有由第一功率轉(zhuǎn)換器12生成交流功率。隨后，在第三時(shí)間間隔69中，第一功率轉(zhuǎn)換器12再次工作在激活狀態(tài)中，由此以系統(tǒng)頻率44生成交流功率18。這類(lèi)時(shí)間間隔66、68、69由控制器38來(lái)控制，以基于由負(fù)載所要求的功率來(lái)改變由第一功率轉(zhuǎn)換器12所生成的交流功率18。

圖3是按照本說(shuō)明書(shū)的方面的使用第一功率轉(zhuǎn)換器12來(lái)生成交流功率18的方法的示范圖形表示70。圖形表示70描繪被執(zhí)行以使用第一功率轉(zhuǎn)換器12來(lái)生成2.8千瓦的交流功率18的模擬，其中X軸72表示單位為毫秒的時(shí)間，以及Y軸74表示單位為伏特的轉(zhuǎn)換器電壓。

如所圖示，在第一時(shí)間間隔76中，第一功率轉(zhuǎn)換器12工作在激活狀態(tài)中，其在第一功率轉(zhuǎn)換器12的輸出處生成電流78，由此生成交流功率18的第一脈沖79。此外，在由控制器38發(fā)起第一功率轉(zhuǎn)換器12的停用狀態(tài)時(shí)，第一功率轉(zhuǎn)換器12中的電流78在過(guò)渡時(shí)間周期80期間衰退。

在第二時(shí)間間隔82期間，第一功率轉(zhuǎn)換器12處于停用狀態(tài)中，其中電流78為零。類(lèi)似地，在第三時(shí)間間隔84中，第一功率轉(zhuǎn)換器12再次工作在激活狀態(tài)中，由此在第一功率轉(zhuǎn)換器12的輸出處生成電流78。因此，第一功率轉(zhuǎn)換器12在第三時(shí)間間隔84中生成交流功率18的第二脈沖85。第一脈沖79和第二脈沖85向第一功率交換器線(xiàn)圈20提供預(yù)期交流功率18。

控制器38控制描繪第一功率轉(zhuǎn)換器12的激活狀態(tài)和停用狀態(tài)的時(shí)間間隔76、82和84的時(shí)長(zhǎng)，以便以系統(tǒng)頻率44(參見(jiàn)圖2A)生成預(yù)期交流功率18。

圖4表示描繪被執(zhí)行以使用第一功率轉(zhuǎn)換器12來(lái)生成280瓦特的交流功率18的模擬的另一個(gè)示范圖形表示90。在圖形表示90中，X軸92表示單位為毫秒的時(shí)間，以及Y軸94表示單位為伏特的第一轉(zhuǎn)換器電壓。

如能夠看到，在第一時(shí)間間隔96中，第一功率轉(zhuǎn)換器12工作在激活狀態(tài)中，其在第一功率轉(zhuǎn)換器12的輸出處生成電流98，由此生成交流功率18的第一脈沖97。此外，在發(fā)起第一功率轉(zhuǎn)換器12的停用狀態(tài)時(shí)，第一功率轉(zhuǎn)換器12中的電流98在過(guò)渡時(shí)間周期100期間衰退。可注意，圖形表示90中的第一時(shí)間間隔96小于圖形表示70中的第一時(shí)間間隔76，這使控制器38能夠控制第一功率轉(zhuǎn)換器12來(lái)生成與圖3的第一脈沖79相比的第一脈沖97中的更小交流功率18。

在第二時(shí)間間隔102期間，第一功率轉(zhuǎn)換器12處于停用狀態(tài)中，其中電流98為零?？勺⒁?，那個(gè)圖形表示90中的第二時(shí)間間隔102大于圖形表示70中的第二時(shí)間間隔82。此外，在第三時(shí)間間隔104中，第一功率轉(zhuǎn)換器12再次工作在激活狀態(tài)中，由此在第一功率轉(zhuǎn)換器12的輸出處生成電流98。第一功率轉(zhuǎn)換器12在第三時(shí)間間隔104期間生成交流功率18的第二脈沖105。可注意，圖形表示90中的第一時(shí)間間隔96和第三時(shí)間間隔104小于圖形表示70中的第一時(shí)間間隔76和第三時(shí)間間隔84，這使控制器38能夠控制第一功率轉(zhuǎn)換器12來(lái)生成與圖3的第一脈沖79和第二脈沖85相比的第一脈沖97和第二脈沖105中的更小交流功率18。

圖5是按照本說(shuō)明書(shū)的方面的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110的實(shí)施例的框圖表示。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110包含第一功率交換器線(xiàn)圈120和第二功率交換器線(xiàn)圈124，其中非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110實(shí)現(xiàn)功率從第一功率交換器線(xiàn)圈120到第二功率交換器線(xiàn)圈124的傳遞。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110的操作的另外細(xì)節(jié)稍后在本說(shuō)明書(shū)中論述。

非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110包含第一功率轉(zhuǎn)換器112，其在操作上耦合到直流功率源114。第一功率轉(zhuǎn)換器112從直流功率源114接收直流功率(通常通過(guò)參考數(shù)字116表示)，并且基于非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110的系統(tǒng)頻率將直流功率116轉(zhuǎn)換成交流功率(通常通過(guò)參考數(shù)字118表示)。第一功率轉(zhuǎn)換器112在操作上耦合到第一功率交換器線(xiàn)圈120，并且將交流功率118傳送給第一功率交換器線(xiàn)圈120。第一功率交換器線(xiàn)圈120接收交流功率118，并且基于交流功率118來(lái)生成磁場(chǎng)122。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110還包含第二功率交換器線(xiàn)圈124。位于離第一功率交換器線(xiàn)圈120所確定的距離的第二功率交換器線(xiàn)圈124接收由第一功率交換器線(xiàn)圈120所生成的磁場(chǎng)122，并且將磁場(chǎng)122轉(zhuǎn)換成表示由第一功率轉(zhuǎn)換器112所生成的交流功率118的對(duì)應(yīng)交流功率119。第二功率交換器線(xiàn)圈124接收由第一功率交換器線(xiàn)圈120所生成的磁場(chǎng)122，并且將磁場(chǎng)122轉(zhuǎn)換成表示由第一功率轉(zhuǎn)換器112所生成的交流功率118的交流功率119。此外，第二功率交換器線(xiàn)圈124在操作上耦合到第二功率轉(zhuǎn)換器126。第二功率轉(zhuǎn)換器126配置成接收由第二功率交換器線(xiàn)圈124所傳送的交流功率119，并且將交流功率119轉(zhuǎn)換成輸出直流功率128，其用來(lái)操作在操作上耦合到非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110的負(fù)載130。

此外，傳感器132在操作上耦合在第二功率轉(zhuǎn)換器126與負(fù)載130之間的第一結(jié)點(diǎn)134處。傳感器感測(cè)第一結(jié)點(diǎn)134處的至少電壓136。此外，將表示感測(cè)的電壓136的信號(hào)137傳送給非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110中的控制器138?？刂破?38從傳感器132接收表示感測(cè)的電壓136的信號(hào)137，并且基于感測(cè)的電壓136來(lái)計(jì)算由負(fù)載130所要求的負(fù)載功率。此外，控制器138確定輸出直流功率128，其相當(dāng)于所要求的負(fù)載功率。此外，基于用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載130所要求的輸出直流功率128，控制器138計(jì)算交流功率118，其被要求由第一功率轉(zhuǎn)換器112來(lái)生成?；谛枰傻谝还β兽D(zhuǎn)換器112來(lái)生成的交流功率118，控制器138控制第一功率轉(zhuǎn)換器112的操作狀態(tài)，以生成所要求的交流功率118。操作狀態(tài)可以是第一功率轉(zhuǎn)換器112的激活狀態(tài)或者第一功率轉(zhuǎn)換器112的停用狀態(tài)。此外，控制器138控制與第一功率轉(zhuǎn)換器112的激活狀態(tài)關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間周期以及與第一功率轉(zhuǎn)換器112的停用狀態(tài)關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間周期。

非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110還包含第一偏置處理單元140，其在操作上耦合到控制器138。第一偏置處理單元140配置成從功率源114向控制器138提供操作功率141。在非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110的空閑狀態(tài)期間，控制器138控制第一功率轉(zhuǎn)換器112來(lái)生成偏置功率，其經(jīng)由第一功率交換器線(xiàn)圈120傳送給第二功率交換器線(xiàn)圈124。如上文所使用的,術(shù)語(yǔ)“偏置功率”可定義為低于在非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110的操作期間所傳送的交流功率的功率。這種偏置功率用于在非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110的空閑狀態(tài)期間檢測(cè)非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110中的第二功率交換器線(xiàn)圈124的目的，并且形成在非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110的操作期間傳送給第二功率交換器線(xiàn)圈124的交流功率118的一部分。此外，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110還包含第二偏置處理單元144，其在操作上耦合到第二功率交換器線(xiàn)圈124，其中第二偏置處理單元144配置成經(jīng)由第二功率交換器線(xiàn)圈124從第一功率交換器線(xiàn)圈120來(lái)接收表示偏置功率142的偏置功率143。第二偏置處理單元144從第二功率交換器線(xiàn)圈124接收偏置功率143，其進(jìn)一步用來(lái)激活傳感器132用于測(cè)量第一結(jié)點(diǎn)134處的電壓。偏置功率143還用來(lái)生成表示至少感測(cè)的電壓136的信號(hào)146，并且將信號(hào)146傳送給控制器138。在一個(gè)實(shí)施例中，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110可包含無(wú)線(xiàn)通信套件，其可使用偏置功率142來(lái)激勵(lì)，以生成并且向控制器138傳送信號(hào)146?？刂破?38接收表示信號(hào)146的信號(hào)147，并且認(rèn)識(shí)到第二功率交換器線(xiàn)圈124可用于傳遞功率。

圖6是本說(shuō)明書(shū)的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150的實(shí)施例的框圖表示。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150包含第一功率交換器線(xiàn)圈160和第二功率交換器線(xiàn)圈164，其中非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150實(shí)現(xiàn)功率從第一功率交換器線(xiàn)圈160到第二功率交換器線(xiàn)圈164的傳遞。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150的操作的另外細(xì)節(jié)稍后在本說(shuō)明書(shū)中論述。

非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150包含第一功率轉(zhuǎn)換器152，其在操作上耦合到直流功率源154。第一功率轉(zhuǎn)換器152從直流功率源154接收直流功率(通常通過(guò)參考數(shù)字156表示)，并且基于系統(tǒng)頻率將直流功率156轉(zhuǎn)換成交流功率(通常通過(guò)參考數(shù)字158表示)。第一功率轉(zhuǎn)換器152在操作上耦合到第一功率交換器線(xiàn)圈160，并且將交流功率158傳送給第一功率交換器線(xiàn)圈160。第一功率交換器線(xiàn)圈160接收交流功率158，并且基于交流功率158來(lái)生成磁場(chǎng)162。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150還包含第二功率交換器線(xiàn)圈164。位于離第一功率交換器線(xiàn)圈160所確定的距離的第二功率交換器線(xiàn)圈164接收由第一功率交換器線(xiàn)圈160所生成的磁場(chǎng)162，并且將磁場(chǎng)162轉(zhuǎn)換成表示由第一功率轉(zhuǎn)換器152所生成的交流功率158的對(duì)應(yīng)交流功率159。第二功率交換器線(xiàn)圈164接收由第一功率交換器線(xiàn)圈160所生成的磁場(chǎng)162，并且將磁場(chǎng)162轉(zhuǎn)換成表示由第一功率轉(zhuǎn)換器152所生成的交流功率158的交流功率159。此外，第二功率交換器線(xiàn)圈164在操作上耦合到第二功率轉(zhuǎn)換器166。第二功率轉(zhuǎn)換器166配置成接收由第二功率交換器線(xiàn)圈164所傳送的交流功率158，并且將交流功率159轉(zhuǎn)換成輸出直流功率168，其用來(lái)操作在操作上耦合到非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150的負(fù)載170。

此外，傳感器172在操作上耦合在第二功率轉(zhuǎn)換器166與負(fù)載170之間的第一結(jié)點(diǎn)174處。傳感器172感測(cè)第一結(jié)點(diǎn)174處的至少電壓176。此外，將表示感測(cè)的電壓176的信號(hào)177傳送給非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150中的控制器178?？刂破?78從傳感器172接收表示感測(cè)的電壓176的信號(hào)177，并且基于感測(cè)的電壓176來(lái)計(jì)算由負(fù)載170所要求的負(fù)載功率。此外，控制器178確定輸出直流功率168，其相當(dāng)于所要求的負(fù)載功率。此外，基于用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載170所要求的輸出直流功率168，控制器178計(jì)算交流功率158，其被要求由第一功率轉(zhuǎn)換器152來(lái)生成?；谛枰傻谝还β兽D(zhuǎn)換器152來(lái)生成的交流功率158，控制器178控制第一功率轉(zhuǎn)換器152的操作狀態(tài)，以生成所要求的交流功率158。操作狀態(tài)可以是第一功率轉(zhuǎn)換器152的激活狀態(tài)或者第一功率轉(zhuǎn)換器152的停用狀態(tài)。此外，控制器178控制與第一功率轉(zhuǎn)換器152的激活狀態(tài)關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間周期以及與第一功率轉(zhuǎn)換器152的停用狀態(tài)關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間周期。

非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150還包含第一偏置處理單元180，其在操作上耦合到控制器178。第一偏置處理單元180配置成從功率源154向控制器178提供操作功率181。操作功率181用來(lái)操作控制器178。在非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150的空閑狀態(tài)期間，控制器178控制第一功率轉(zhuǎn)換器152來(lái)生成偏置功率182，其經(jīng)由第一功率交換器線(xiàn)圈160傳送給第二功率交換器線(xiàn)圈164。此外，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150還包含第二偏置處理單元184，其在操作上耦合到第二功率交換器線(xiàn)圈164，其中第二偏置處理單元184配置成接收表示從第一功率交換器線(xiàn)圈160所接收的偏置功率182的偏置功率183。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150還包含偏置線(xiàn)圈186，其在操作上耦合到第二功率交換器線(xiàn)圈164和第二偏置處理單元184，其中偏置線(xiàn)圈186配置成從第一功率交換器線(xiàn)圈160接收偏置功率183，并且將偏置功率183傳送給第二偏置處理單元184。第二偏置處理單元184從第二功率交換器線(xiàn)圈164接收偏置功率183，其進(jìn)一步用來(lái)激活傳感器172用于測(cè)量第一結(jié)點(diǎn)174處的電壓。偏置功率183還用來(lái)生成表示至少感測(cè)的電壓176的信號(hào)188，并且將信號(hào)188傳送給控制器178。在一個(gè)實(shí)施例中，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)150可包含無(wú)線(xiàn)通信套件，其可使用偏置功率183來(lái)激勵(lì)，以生成并且向控制器178傳送信號(hào)188。控制器178接收表示信號(hào)188的信號(hào)189，并且認(rèn)識(shí)到第二功率交換器線(xiàn)圈164可用于傳遞功率。

圖7是按照本說(shuō)明書(shū)的方面的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200的實(shí)施例的框圖表示。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200包含第一功率交換器線(xiàn)圈210和第二功率交換器線(xiàn)圈214，其中非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200實(shí)現(xiàn)功率從第一功率交換器線(xiàn)圈210到第二功率交換器線(xiàn)圈214的傳遞。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200的操作的另外細(xì)節(jié)稍后在本說(shuō)明書(shū)中論述。

非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200包含第一功率轉(zhuǎn)換器202，其在操作上耦合到直流功率源204。第一功率轉(zhuǎn)換器202從直流功率源204接收直流功率(通常通過(guò)參考數(shù)字206表示)，并且基于系統(tǒng)頻率將直流功率206轉(zhuǎn)換成交流功率(通常通過(guò)參考數(shù)字208表示)。第一功率轉(zhuǎn)換器202在操作上耦合到第一功率交換器線(xiàn)圈210，并且將交流功率208傳送給第一功率交換器線(xiàn)圈210。第一功率交換器線(xiàn)圈210接收交流功率208，并且基于交流功率208來(lái)生成磁場(chǎng)212。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200還包含第二功率交換器線(xiàn)圈214。位于離第一功率交換器線(xiàn)圈210所確定的距離的第二功率交換器線(xiàn)圈214接收由第一功率交換器線(xiàn)圈210所生成的磁場(chǎng)212，并且將磁場(chǎng)212轉(zhuǎn)換成表示由第一功率轉(zhuǎn)換器202所生成的交流功率208的對(duì)應(yīng)交流功率209。第二功率交換器線(xiàn)圈214接收由第一功率交換器線(xiàn)圈210所生成的磁場(chǎng)212，并且將磁場(chǎng)212轉(zhuǎn)換成表示由第一功率轉(zhuǎn)換器202所生成的交流功率208的交流功率209。此外，第二功率交換器線(xiàn)圈214在操作上耦合到第二功率轉(zhuǎn)換器216。第二功率轉(zhuǎn)換器216配置成接收由第二功率交換器線(xiàn)圈214所傳送的交流功率208，并且將交流功率209轉(zhuǎn)換成輸出直流功率218，其用來(lái)操作在操作上耦合到非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200的負(fù)載220。

此外，傳感器222在操作上耦合在第二功率轉(zhuǎn)換器216與負(fù)載220之間的第一結(jié)點(diǎn)224處。傳感器222感測(cè)第一結(jié)點(diǎn)224處的至少電壓226。此外，將表示感測(cè)的電壓226的信號(hào)227傳送給非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200中的控制器228。控制器228從傳感器222接收表示感測(cè)的電壓226的信號(hào)227，并且基于感測(cè)的電壓226來(lái)計(jì)算由負(fù)載220所要求的負(fù)載功率。此外，控制器228確定輸出直流功率218，其相當(dāng)于所要求的負(fù)載功率。此外，基于用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載220所要求的輸出直流功率218，控制器228計(jì)算交流功率208，其被要求由第一功率轉(zhuǎn)換器202來(lái)生成?；谛枰傻谝还β兽D(zhuǎn)換器202來(lái)生成的交流功率208，控制器228控制第一功率轉(zhuǎn)換器202的操作狀態(tài)，以生成所要求的交流功率208。操作狀態(tài)可以是第一功率轉(zhuǎn)換器202的激活狀態(tài)或者第一功率轉(zhuǎn)換器202的停用狀態(tài)。此外，控制器228控制與第一功率轉(zhuǎn)換器202的激活狀態(tài)關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間周期以及與第一功率轉(zhuǎn)換器202的停用狀態(tài)關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間周期。

非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200還包含第一偏置處理單元230，其在操作上耦合到控制器228。第一偏置處理單元230配置成從功率源204向控制器228提供操作功率。在非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200的空閑狀態(tài)期間，控制器228控制第一功率轉(zhuǎn)換器202來(lái)生成偏置功率232，其經(jīng)由第一功率交換器線(xiàn)圈210傳送給第二功率交換器線(xiàn)圈214。此外，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200還包含第二偏置處理單元234，其在操作上耦合到第二功率交換器線(xiàn)圈214，其中第二偏置處理單元234配置成接收從第一功率交換器線(xiàn)圈210所接收的偏置功率232。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200還包含偏置變壓器236。偏置變壓器236包含一次繞組238，其在操作上耦合到第二功率交換器線(xiàn)圈214，并且配置成從第一功率交換器線(xiàn)圈210接收偏置功率232。偏置變壓器236還包含二次繞組240，其在操作上耦合到第二偏置處理單元234，并且配置成將偏置功率232傳送給第二偏置處理單元234。在一個(gè)實(shí)施例中，第二偏置處理單元234可包含切換模式電源。第二偏置處理單元234從第二功率交換器線(xiàn)圈214接收偏置功率233，其進(jìn)一步用來(lái)激活傳感器222用于測(cè)量第一結(jié)點(diǎn)224處的電壓。偏置功率233還用來(lái)生成表示至少感測(cè)的電壓226的信號(hào)242，并且將信號(hào)242傳送給控制器228。在一個(gè)實(shí)施例中，非接觸式功率傳遞系統(tǒng)200可包含無(wú)線(xiàn)通信套件，其可使用偏置功率233來(lái)激勵(lì)，以生成并且向控制器228傳送信號(hào)242。控制器228接收表示信號(hào)243的信號(hào)243，并且認(rèn)識(shí)到第二功率交換器線(xiàn)圈164可用于傳遞功率。

圖8是表示按照本說(shuō)明書(shū)的方面的使用本說(shuō)明書(shū)的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)、例如圖5的非接觸式功率傳遞系統(tǒng)110的非接觸式功率傳遞的方法250中涉及的步驟的流程圖。方法250包含在步驟252中以系統(tǒng)頻率來(lái)操作第一功率交換器線(xiàn)圈120。方法250還包含在步驟254中檢測(cè)第二功率交換器線(xiàn)圈124。在一個(gè)實(shí)施例中，生成使用第一偏置處理單元140的偏置功率，并且將偏置功率142從第一功率交換器線(xiàn)圈120傳送給第二功率交換器線(xiàn)圈124。在另一個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自第一功率交換器線(xiàn)圈120的偏置功率使用第二偏置處理單元144來(lái)接收，以及將表示所檢測(cè)的第二功率交換器線(xiàn)圈124的信號(hào)146傳送給控制器138。

方法250還包含在步驟256中使用第一功率轉(zhuǎn)換器112來(lái)以系統(tǒng)頻率生成交流功率118。方法250還包含在步驟258中經(jīng)由磁場(chǎng)122把來(lái)自第一功率交換器線(xiàn)圈120的交流功率118以系統(tǒng)頻率傳遞給第二功率交換器線(xiàn)圈124。方法250還包含在步驟260中使用控制器138來(lái)控制第一功率轉(zhuǎn)換器112的操作狀態(tài)的時(shí)間周期用于改變由第一功率轉(zhuǎn)換器112所生成的交流功率118，其中控制第一功率轉(zhuǎn)換器112的操作狀態(tài)包括變更第一功率轉(zhuǎn)換器112的激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期，并且變更第一功率轉(zhuǎn)換器112的停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期，以改變由第一功率轉(zhuǎn)換器112所生成的交流功率118。在一個(gè)實(shí)施例中，第一功率轉(zhuǎn)換器112的操作狀態(tài)的時(shí)間周期基于由負(fù)載130所要求的負(fù)載功率來(lái)控制用于改變由第一功率轉(zhuǎn)換器112所生成的交流功率118。在另一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)位于第二功率交換器線(xiàn)圈124與負(fù)載130之間的第一結(jié)點(diǎn)134處的電壓，并且基于至少感測(cè)的電壓136來(lái)改變交流功率118。

要理解，熟練技工將認(rèn)識(shí)到來(lái)自不同實(shí)施例的各種特征的可互換性，并且所述的各種特征以及各特征的其他已知等效體可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)混合和匹配，以便按照本說(shuō)明書(shū)的原理來(lái)構(gòu)成附加系統(tǒng)和技術(shù)。因此要理解，所附權(quán)利要求書(shū)意圖涵蓋如落入本發(fā)明的真實(shí)精神之內(nèi)的所有這類(lèi)修改和變化。

雖然在本文中本發(fā)明的僅某些特征已被圖示和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)想到多種修改和變化。因此要理解，所附權(quán)利要求書(shū)意圖涵蓋如落入本發(fā)明的真實(shí)精神之內(nèi)的所有這類(lèi)修改和變化。