具有增加的效率的电容性供电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电容性供电系统（1），包括：a）接收器元件（2），包括连接到负载（5）的平坦接收器电极对（3,4）；b）传送器元件（7），包括连接到驱动器（10）并且定位成平行于接收器电极对（3,4）的平坦传送器电极对（8,9）；c）用于在其供电期间使系统谐振的电感器（6）；以及d）第一绝缘层（11），其定位在平坦接收器电极对（3,4）与平坦传送器电极对（8,9）之间，以便在系统的供电期间形成传送器电极与接收器电极之间的电容性阻抗。该系统（1）还包括第二平坦接收器电极对（12,13）和第二绝缘层（14），由此第二平坦接收器电极对（12,13）也定位成平行于平坦传送器电极对（8,9），并且第二绝缘层（14）定位在第二平坦接收器电极对（12,13）与平坦传送器电极对（8,9）之间，使得平坦传送器电极对夹在两个接收器电极对之间，并且具有相同极性的两个接收器电极对的电极（3和12，相应地4和13）电连接。所发明专利技术的电容性供电系统示出了较低的电容性损耗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电容性供电系统，包括：a）接收器元件，包括连接到负载的平坦接收器电极对；b）传送器元件，包括连接到驱动器并且定位成平行于接收器电极对的平坦传送器电极对；c）用于在其供电期间使系统谐振的电感器，以及d）定位在平坦接收器电极对与平坦传送器电极对之间的第一绝缘层，以便在系统的供电期间形成传送器电极与接收器电极之间的电容性阻抗。本专利技术还涉及适配用于在电容性供电系统中使用的接收器元件。
技术介绍
电容性供电系统用于无线功率传递，并且更特别地在大的区域之上的无线功率传递。利用无线功率传递，可以在没有任何电线或触点的情况下供应电功率，使得电子设备的供电通过无线介质执行。针对非接触供电的一个受欢迎的应用是例如移动电话、膝上型计算机等的便携式电子设备的充电。无线功率传递的第一实现在感应供电系统中找到。在这样的系统中，电源（传送器）与设备（接收器）之间的电磁感应允许非接触功率传递。传送器与接收器二者装备有电线圈。当传送器和接收器物理接近时，电信号从传送器流到接收器。电容耦合是另一无线功率传递技术，其正变得越来越流行。该技术主要用在数据传递和感测应用中。汽车内的具有拾取元件的粘附在窗户上的车载收音机天线是电容耦合的示例。电容耦合技术还用于电子设备的非接触充电。对于这样的应用，充电单元或传送器（实现电容耦合）在设备的固有谐振频率之外的频率处操作。在开头段落中提及的类型的电容性供电系统本身是已知的。更特别地，以本申请人的名义提交并且具有公开号WO2013/024432-A2的专利申请公开了一种包括在供电动作期间可以一起工作的接收器元件和传送器元件的电容非接触供电系统。在该出版物的图1中示出的系统示出了具有两个平坦电极S1和S2的接收器元件，平坦电极S1和S2通过电气布线而经由电感器L1连接到负载。系统还示出了具有两个另外的平坦且长方形的电极T1和T2（在所述图1中用附图标记121和122引用）的传送器元件。这些电极通过电气布线而经由附加电感器连接到驱动器，驱动器连接到电源。绝缘层一方面夹在传送器电极对T1和T2与接收器电极对S1和S2之间。在系统的操作期间，电容性阻抗形成在传送器电极对T1和T2与接收器电极对S1和S2之间。在该情况下，由驱动器生成的功率信号从传送器电极对T1和T2无线地传递到接收器电极对S1和S2，以便在功率信号的频率与第一电感器L1和电容性阻抗的串联谐振频率匹配时为负载供电。已知的电容功率传递系统利用从电源向包括电容器C和电感器L和负载R的系列的调谐电路递送功率的AC信号。电容器通过隔离的平坦传送器电极T1和T2与平坦的接收器电极S1和S2的重叠区域形成。电容器C1由平坦电极T1-S1所限定的重叠区域形成，并且电容器C2由平坦电极T2-S2所限定的重叠区域形成。AC信号中使用的频率（紧密地）逼近电路的串联谐振。在该情况下，电容器和电感器的虚阻抗被消除，从而导致低欧姆电路，其能够以低损耗将功率递送到负载。尽管已知的电容性供电系统一般很好地起作用，但是存在改进其供电效率的持续期望。尤其是如对应的传送器和接收器电极的重叠区域限定的电容器所引起的损耗的量被视为过高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是克服或者至少缓解现有技术电容性供电系统的所指示的技术问题。更特别地，本专利技术旨在提高已知系统的供电效率。尤其是由重叠的传送器和接收器电极形成的电容器所生成的电损耗的量需要减小，优选地在不增加电极的表面尺寸的情况下。本专利技术的这些和可能的另外目的借助于电容性供电系统实现，该电容性供电系统包括：a）接收器元件，包括连接到负载的平坦接收器电极对；b）传送器元件，包括连接到驱动器并且定位成平行于接收器电极对的平坦传送器电极对；c）用于在其供电期间使系统谐振的电感器；以及d）定位在平坦接收器电极对与平坦传送器电极对之间的第一绝缘层，以便在系统的供电期间形成传送器电极与接收器电极之间的电容性阻抗，其中系统还包括第二平坦接收器电极对与第二绝缘层，其中第二平坦接收器电极对也定位成平行于平坦传送器电极对，并且第二绝缘层定位在第二平坦接收器电极对与平坦传送器电极对之间，使得平坦传送器电极对夹在两个接收器电极对之间，并且具有相同极性的两个接收器电极对的电极电连接。本专利技术基本上基于专利技术人的以下见解：通过将附加的平坦接收器电极对刚好定位到传送器电极的“自由”侧可以获得电容器面积的增加，该“自由”侧与其中第一平坦接收器电极对被定位的侧面相对地定位。这样，电容器表面面积原则上可以加倍而不会增加接收器电极与传送器电极二者的表面尺寸。专利技术人还认识到，原则上电容性损耗可以通过增加电容器的总表面面积而减小，同时维持电极和绝缘层的材料和尺寸相同。接收器电极对中具有相同电极性的电极被电连接。该连接可以经由一个或多个导电电线实现，例如像铜或铝那样的金属电线。平坦传送器电极对平坦接收器电极的平行定位要理解成传送器电极的表面上的法线与对应接收器电极的表面上的法线之间的角度小于30度，优选地小于20度并且更优选地小于10度。接收器电极和传送器电极是平坦的，但是将接受小的曲率，尤其在不面向另一电极的表面上。每个电极对的两个分离的电极优选地设计成使得它们在单个平坦平面中具有一定距离。电感器允许确保电容性供电系统的运转。这样的电感器用于在其供电期间使系统谐振。至少一个电感器需要存在于传送器元件或接收器元件的电气电路中。因而，这样的电感器可以定位在传送器电极之一与驱动器之间的电气布线中。可替换地，电感器还可以定位在接收器电极之一与负载之间的电气布线中。当仅一个电感器存在于电容性供电系统中时，出于安全原因，所述电感器优选地包括在接收器元件中。要强调的是，接收器元件和传送器元件二者可以在其电气电路中包含一个或多个电感器。根据本专利技术的电容性供电系统的感兴趣实施例特征在于，第一绝缘层和第二绝缘层安装到平坦传送器电极对。根据该设计的系统具有以下优点：通常长方形的传送器电极保持完全被绝缘层覆盖，即使在接收器元件被从传送器元件移除的时候。平坦接收器电极对可以没有绝缘层。优选地，出于安全原因，这些电极也提供有薄的绝缘层。所专利技术的电容性供电系统的另一有利实施例具有以下特征：第一绝缘层和第二绝缘层形成其中嵌入平坦传送器电极对的单个绝缘层。这允许传送器元件的简单且实用的设计。在该设计中，单个材料的绝缘层可以提供在两个传送器电极对周围，例如借助于挤压工艺。通过这样的过程做出的绝缘层是无缝的，这降低了关于电气故障的风险，比如两个电极之间的短路。还感兴趣的是具有以下特性的所专利技术的电容性供电系统的实施例：第一绝缘层和第二绝缘层由柔性绝缘材料制成并且其中平坦传送器电极对由金属（合金）材料制成。根据该设计的电容性供电系统的传送器部分可包括柔性平坦线缆或所谓的弯折箔。可以用在该实施例中的典型绝缘材料包括比如聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）之类的聚烯烃材料以及比如KaptonTM之类的聚酰亚胺。适用于用作电极材料的典型金属（合金）是铜和铝或这些金属与其它金属的合金。根据当前专利技术的电容性供电系统的另一实用实施例具有以下特征：平坦接收器电极对提供在电绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容性供电系统（1），包括：接收器元件（2），包括连接到负载（5）的平坦接收器电极对（3,4），传送器元件（7），包括连接到驱动器（10）并且定位成平行于接收器电极对（3,4）的平坦传送器电极对（8,9），用于在其供电期间使系统谐振的电感器（6），以及第一绝缘层（11），其定位在平坦接收器电极对（3,4）与平坦传送器电极对（8,9）之间，以便在系统的供电期间形成传送器电极与接收器电极之间的电容性阻抗，系统还包括第二平坦接收器电极对（12,13）和第二绝缘层（14），由此第二平坦接收器电极对（12,13）也定位成平行于平坦传送器电极对（8,9），并且第二绝缘层（14）定位在第二平坦接收器电极对（12,13）与平坦传送器电极对（8,9）之间，使得平坦传送器电极对夹在两个接收器电极对之间，并且具有相同极性的两个接收器电极对的电极（3和12，相应地4和13）电连接，其中平坦接收器电极对（3,4）提供在电绝缘材料的第一板（18）上，并且其中第二平坦接收器电极对（12,13）提供在电绝缘材料的第二板（19）上，在所述板之间可以定位平坦传送器电极对（8,9），两个板（18,19）提供有用于围绕平坦传送器电极对（8,9）而夹紧板的装置，两个板（18,19）围绕平坦传送器电极对（8,9）可移动地可夹紧。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.11 EP 13176196.71.一种电容性供电系统（1），包括：
接收器元件（2），包括连接到负载（5）的平坦接收器电极对（3,4），
传送器元件（7），包括连接到驱动器（10）并且定位成平行于接收器电极对（3,4）的平坦传送器电极对（8,9），
用于在其供电期间使系统谐振的电感器（6），以及
第一绝缘层（11），其定位在平坦接收器电极对（3,4）与平坦传送器电极对（8,9）之间，以便在系统的供电期间形成传送器电极与接收器电极之间的电容性阻抗，
系统还包括第二平坦接收器电极对（12,13）和第二绝缘层（14），由此第二平坦接收器电极对（12,13）也定位成平行于平坦传送器电极对（8,9），并且第二绝缘层（14）定位在第二平坦接收器电极对（12,13）与平坦传送器电极对（8,9）之间，使得平坦传送器电极对夹在两个接收器电极对之间，并且具有相同极性的两个接收器电极对的电极（3和12，相应地4和13）电连接，
其中平坦接收器电极对（3,4）提供在电绝缘材料的第一板（18）上，并且其中第二平坦接收器电极对（12,13）提供在电绝缘材料的第二板（19）上，在所述板之间可以定位平坦传送器电极对（8,9），两个板（18,19）提供有用于围绕平坦传送器电极对（8,9）而夹紧板的装置，两个板（18,19）围绕平坦传送器电极对（8,9）可移动地可夹紧。
2.根据权利要求1所述的电容性供电系统（1），其中第一绝缘层（11）和第二绝缘层（14）安装到平坦传送...

【专利技术属性】
技术研发人员：TJP范登比格拉亚尔，B阿克曼恩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL