使用磁、公共和差分模式电、近场耦合的中度范围距离的无线功率输送制造技术

这里描述的实施例可以涉及一种系统，包括：电源，被配置为以振荡频率提供信号；耦合到所述电源的发送器，其中所述发送器包括至少一个发送谐振器；一个或多个接收器，其中所述至少一个接收谐振器可操作以经由无线谐振耦合链路耦合到所述发送谐振器；一个或多个负载，其中所述一个或多个负载中的每一个可切换地耦合到一个或多个相应的接收谐振器。所述系统包括控制器，被配置为：确定所述系统的操作状态，其中所述操作状态包括三种耦合模式(共模、差模和电感模式)中的至少一种，并且被配置为使所述发送器根据所确定的操作状态经由所述无线谐振耦合链路向所述一个或多个负载中的每一个提供电力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用磁、公共和差分模式电、近场耦合的中度范围距离的无线功率输送相关申请的交叉引用本申请要求于2015年11月13日提交的题为“WirelessPowerDeliveryOverMediumRangeDistancesUsingMagnetic,andCommonandDifferentialMode-Electric,Near-FieldCoupling”的美国专利申请No.14/940,762的优先权，其通过引用全文合并于此。
技术介绍
除非本文另外指出，否则本部分中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，并且并不因包含在本部分中而被承认为现有技术。诸如移动电话、膝上型电脑和平板电脑的电子设备已经成为日常生活的组成部分。传统上使用非电源的其他机器，诸如汽车，越来越依靠电力作为电源。由于电子设备通常是移动的，因此设备经由导线保持与电源连接可能是不可行的。因此，当设备未耦合到固定电源时，电子设备可以使用电池来供应电力。然而，目前的电池技术通常不能满足电子设备的充电容量和/或放电率要求，这可能限制可移动设备的范围。即使在电池满足给定设备的功率需求的情况下，这样的设备通常也必须经由导线连接到固定的充电源以便对其电池进行充电。这种有线充电机制可能限制设备在充电时的移动以及可用性。另外，随着连接到充电源的设备数量的增加，电插座附近的导线数量可能增加，导致“线路混乱”。
技术实现思路
由于有线输送功率的限制，用于无线功率输送的解决方案是期望的。本文公开的一些示例系统使用谐振元件(诸如电感器和电容器)来产生谐振磁场和/或电场并与其耦合。这种系统可以包括发送器中的谐振元件以及一个或多个接收器中的谐振元件。此外，这样的系统可以使用发送器中的谐振元件来产生谐振场，并且可以使用接收器中的谐振元件来与谐振场耦合。这样，一些示例系统可以允许经由谐振场从发送器到接收器的无线功率输送。在一个方面，一种系统可以包括：电源，被配置为以振荡频率提供信号；耦合到所述电源的发送器，其中所述发送器包括至少一个发送谐振器，其中所述至少一个发送谐振器包括以下中的至少一个：发送电感器或至少一个发送电容器，其中所述至少一个发送电容器至少是发送共模电容器，其中所述发送共模电容器包括发送器导体和接地参考，其中所述至少一个发送谐振器被配置为以一个或多个发送器谐振频率谐振，其中所述一个或多个发送器谐振频率至少包括振荡频率。所述系统还包括一个或多个接收器，其中所述一个或多个接收器中的每一个接收器包括至少一个接收谐振器，其中所述至少一个接收谐振器包括以下中的至少一个：接收电感器或至少一个接收电容器，其中所述至少一个接收电容器至少是接收共模电容器，其中所述接收共模电容器包括接收器导体和所述接地参考，其中所述至少一个接收谐振器被配置为以一个或多个接收器谐振频率谐振，其中所述一个或多个接收器谐振频率包括所述一个或多个发送器谐振频率中的至少一个，并且其中所述至少一个接收谐振器可操作以经由无线谐振耦合链路耦合到所述发送谐振器；所述系统还包括一个或多个负载，其中所述一个或多个负载中的每一个可切换地耦合到一个或多个相应的接收谐振器；以及控制器，被配置为：确定所述系统的操作状态，其中所述操作状态包括三种耦合模式中的至少一种，其中所述三种耦合模式是共模、差模和电感模式。所述控制器还被配置为使所述发送器根据所确定的操作状态经由所述无线谐振耦合链路向所述一个或多个负载中的每一个提供电力。在另一方面，提供了一种方法，包括：确定系统的操作状态，其中所述操作状态包括三种耦合模式中的至少一种，其中所述三种耦合模式是共模、差模和电感模式；使耦合到发送器的源以振荡频率提供信号；响应于所述信号，使所述发送器的发送谐振器以所述振荡频率谐振，其中所述发送谐振器包括以下中的至少一个：发送电感器或至少一个发送电容器，其中所述至少一个发送电容器至少是发送共模电容器，其中发送共模电容器包括发送器导体和接地面；响应于发送谐振器以所述振荡频率谐振，使得一个或多个接收器中的至少一个接收谐振器以所述振荡频率谐振，其中每个接收谐振器包括以下中的至少一个：接收电感器或至少一个接收电容器，其中所述至少一个接收电容器至少是接收共模电容器，其中所述接收共模电容器包括接收器导体和所述接地面，其中一个或多个负载中的每一个负载与一个接收器相关联，其中所述一个或多个负载中每一个可切换地耦合到其相关联的接收器的相应接收谐振器，并且其中每个相应的接收谐振器可操作以经由无线谐振耦合链路耦合到所述发送谐振器；以及使所述发送器根据所确定的操作状态经由所述无线谐振耦合链路向所述一个或多个负载中的每一个发送电力。附图说明图1是示出根据示例实施例的无线功率输送系统的组件的功能框图。图2是示出根据示例实施例的耦合到发送器的阻抗匹配电路的功能框图。图3是示出根据示例实施例的在数学推导中使用的双向耦合器的表示的图。图4A至图4B是示出根据示例实施例的电感谐振耦合的简化电路图。图5A至图5C是示出根据示例实施例的共模电容谐振耦合的简化电路图。图6A至图6B是示出根据示例实施例的差模电容谐振耦合的简化电路图。图7示出根据示例实施例的从发送器向一个或多个负载输送功率的方法。图8是示出根据示例实施例的系统的操作模式的表格。图9A至9B示出根据示例实施例的TDMA无线谐振耦合信道。图10是示出根据示例实施例的采用侧信道通信的无线功率输送系统的功能框图。图11示出了根据示例实施例的用于确认用相同接收器建立功率传输链路和侧信道通信链路的方法。图12是示出根据示例实施例的采用多路复用功率传输的无线功率输送系统的功能框图。图13示出根据示例实施例的重复发送器近场的中继器链的相移。图14示出根据示例实施例的控制系统中的近场的相移的方法。图15示出根据示例实施例的无线功率输送系统的实现。图16是示出根据示例实施例的使用高频测试脉冲来确定发送器的振荡场的近场区域中的反射实体的一个或多个特性的方法的流程图。图17、18、19A和19B是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。图20示出根据示例实施例的使用移动无线功率输送设备进行谐振无线功率传输的方法。图21是根据示例实施例的移动功率输送设备的简化框图。具体实施方式这里描述了示例性的方法和系统。应该理解的是，本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施例或特征不一定被解释为比其他实施例或特征是优选或有利的。这里描述的示例性实施例并不意味着限制。将容易理解的是，所公开的系统和方法的某些方面可以以各种各样的不同配置进行布置和组合，所有这些都在本文中考虑。此外，图中所示的特定布置不应视为限制。应该理解，其他实施例可以包括给定附图中所示的每个元件的更多或更少。此外，所示元件中的一些可以被组合或省略。另外，示例性实施例可以包括未在附图中示出的元件。此外，这里使用的术语“电容器”应广义地理解为包括一个或多个元件的具有电容特性的任何系统。由此，术语“电容器”可以用于指集总电容元件和/或分布电容元件。类似地，这里使用的术语“电感器”应广义地理解为包括一个或多个元件的具有电感特性的任何系统。这样，术语“电感器”可以用于指集总式电感元件和/或分布式电感元件。一，概述无线功率传输涉及从电源到接收器的电力传输，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：电源，被配置为以振荡频率提供信号；耦合到所述电源的发送器，其中所述发送器包括至少一个发送谐振器，其中所述至少一个发送谐振器包括以下中的至少一个：发送电感器或至少一个发送电容器，其中所述至少一个发送电容器至少是发送共模电容器，其中所述发送共模电容器包括发送器导体和接地参考，其中所述至少一个发送谐振器被配置为以一个或多个发送器谐振频率谐振，其中所述一个或多个发送器谐振频率至少包括振荡频率；一个或多个接收器，其中所述一个或多个接收器中的每一个接收器包括至少一个接收谐振器，其中所述至少一个接收谐振器包括以下中的至少一个：接收电感器或至少一个接收电容器，其中所述至少一个接收电容器至少是接收共模电容器，其中所述接收共模电容器包括接收器导体和所述接地参考，其中所述至少一个接收谐振器被配置为以一个或多个接收器谐振频率谐振，其中所述一个或多个接收器谐振频率包括所述一个或多个发送器谐振频率中的至少一个，并且其中所述至少一个接收谐振器可操作以经由无线谐振耦合链路耦合到所述发送谐振器；一个或多个负载，其中所述一个或多个负载中的每一个可切换地耦合到一个或多个相应的接收谐振器；以及控制器，被配置为：确定所述系统的操作状态，其中所述操作状态包括三种耦合模式中的至少一种，其中所述三种耦合模式是共模、差模和电感模式，使所述发送器根据所确定的操作状态经由所述无线谐振耦合链路向所述一个或多个负载中的每一个提供电力。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 US 14/940,7621.一种系统，包括：电源，被配置为以振荡频率提供信号；耦合到所述电源的发送器，其中所述发送器包括至少一个发送谐振器，其中所述至少一个发送谐振器包括以下中的至少一个：发送电感器或至少一个发送电容器，其中所述至少一个发送电容器至少是发送共模电容器，其中所述发送共模电容器包括发送器导体和接地参考，其中所述至少一个发送谐振器被配置为以一个或多个发送器谐振频率谐振，其中所述一个或多个发送器谐振频率至少包括振荡频率；一个或多个接收器，其中所述一个或多个接收器中的每一个接收器包括至少一个接收谐振器，其中所述至少一个接收谐振器包括以下中的至少一个：接收电感器或至少一个接收电容器，其中所述至少一个接收电容器至少是接收共模电容器，其中所述接收共模电容器包括接收器导体和所述接地参考，其中所述至少一个接收谐振器被配置为以一个或多个接收器谐振频率谐振，其中所述一个或多个接收器谐振频率包括所述一个或多个发送器谐振频率中的至少一个，并且其中所述至少一个接收谐振器可操作以经由无线谐振耦合链路耦合到所述发送谐振器；一个或多个负载，其中所述一个或多个负载中的每一个可切换地耦合到一个或多个相应的接收谐振器；以及控制器，被配置为：确定所述系统的操作状态，其中所述操作状态包括三种耦合模式中的至少一种，其中所述三种耦合模式是共模、差模和电感模式，使所述发送器根据所确定的操作状态经由所述无线谐振耦合链路向所述一个或多个负载中的每一个提供电力。2.如权利要求1所述的系统，其中所述共模包括经由所述至少一个发送共模电容器和所述至少一个接收共模电容器提供所述无线谐振耦合链路。3.如权利要求1所述的系统，其中所述发送器还包括在两个差模导体之间形成的至少一个发送差模电容器，其中所述一个或多个接收器包括在两个差模导体之间形成的至少一个接收差模电容器，并且其中所述差模包括经由所述至少一个发送差模电容器和所述至少一个接收差模电容器提供所述无线谐振耦合链路。4.如权利要求1所述的系统，其中所述发送器还包括至少一个发送电感模式电感器，其中所述一个或多个接收器包括至少一个接收电感模式电感器，并且其中所述电感模式包括经由所述至少一个发送电感模式电感器和所述至少一个接收电感模式电感器提供所述无线谐振耦合链路。5.如权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括：一个或多个双向耦合器，其中双向耦合器中的每一个耦合到发送器；以及一个或多个阻抗匹配网络，其中阻抗匹配网络中的每一个耦合到以下中的至少一个：发送器或所述一个或多个接收器中的至少一个。6.如权利要求5所述的系统，其中所述控制器还被配置为：经由所述一个或多个双向耦合器接收指示来自所述一个或多个负载中的每一个的反射信号的信息；基于所接收的信息来确定所述一个或多个负载中的每一个的阻抗；响应于确定所述一个或多个负载中的每一个的阻抗，调节所述一个或多个阻抗匹配网络中的至少一个。7.如权利要求5所述的系统，其中所述控制器还被配置为：确定所述一个或多个负载中的至少一个负载的优先级；基于所确定的优先级，确定所述发送器将提供给所述至少一个负载的电力量；响应于确定发送器将提供给所述至少一个负载的电力量，调节所述一个或多个阻抗匹配网络中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：BJ阿道夫，RW德沃尔，
申请(专利权)人：X开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US