用于电力无线传输的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于将电力无线传输到电负载(115)的系统(100)，包括：电源设备(105)和待供电设备(110)，与电源设备物理分离且独立于电源设备；其中待供电的设备(110)包括：待供电的电负载(115)，以及连接到电负载(115)并包括至少一个接收感应元件(435)的接收设备(120)；电源装置(105)包括多个发送组件(135)，每个发送组件包括：发送装置(145)，其包括至少一个能够实现与接收感应元件(435)电感耦合的发送感应元件(420)，以及能够向发送装置(145)施加随时间周期性变化的电压波的功率电路(155)；其中发送组件(135)的发送感应元件(420)各自具有平面构造，并且它们总体上彼此侧置在电源装置(105)的操作表面(160)上，使得形成网格。

System for Wireless Power Transmission

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电力无线传输的系统
本专利技术通常涉及用于一个或多个电负载的无线电源和/或再充电系统。这种电负载例如可以是需要供电才能使它们工作和/或对设备自身内部的电池充电的电气/电子设备。这种类型的电气/电子设备的典型示例为蜂窝电话、平板电脑、计算机、电视机、照明设备(例如LED)等等。
技术介绍
当前已知的以无线模式将电力传输到负载的系统通常基于获得接收装置与发送装置之间的感应耦合或电容耦合，接收装置定位在待供电/再充电的设备上，发送装置定位在相应的电源设备上。在基于感应耦合的系统中，通常使用定位在电源设备上的发送天线(例如具有线圈形状)和定位在待供电设备上的接收天线。这样，即使在发送装置和接收装置之间没有电流连接，也可以为各种功率电气和电子设备供电。这些短程无线电源/再充电系统的一个问题在于，对于相关的电源设备，待供电/再充电的设备必须定位在精确位置上。在感应系统的情况下，可以通过创建能够在相当广的空间区域中生成磁感应场的发送天线(例如，具有更大的线圈或具有能够在空间的广阔部分辐射能量的天线)来解决该问题。但这种方法会大大降低系统的能效，降低可发送功率并增加电磁污染。另一种解决方案是为电源设备配备多个尺寸较小的天线(线圈)，每个天线由相互独立的功率电路供电并且定位，以这样的方式以便确保这些天线产生的磁场之间部分重叠。然而，该解决方案决定了系统的成本和体积会显着增加，并且在任何情况下它都不能消除表征感应系统的低能效的问题。本专利技术的目的在于克服上面强调的这些限制，特别地，提供一种用于电力无线传输的系统，该系统能够以更有效的方式给随机定位在电源设备附近的设备供电，并具有比现有技术更小的尺寸。这些目的通过独立权利要求中阐述的本专利技术的特征实现。从属权利要求概述了本专利技术的各种实施例的优选和/或特别有利的方面。
技术实现思路
考虑到上述情况，本专利技术提供了一种用于将电力无线传输到电气负载的系统，其中所述系统包括：电源设备和待供电设备，和所述电源设备物理分离并独立于所述电源设备，其中，待该待供电设备包括：待供电的电负载，和接收装置，连接到电负载并包括至少一个接收感应元件，其中电源设备包括多个电力发送组件，每个电力发送组件包括：发送装置，包括至少一个能够实现与接收感应元件电感耦合的发送感应元件，以及功率电路，适于向发送装置施加随时间周期性变化的电压波，其中，发送组件的发送感应元件各自具有平面构造并且在电源设备的操作表面上并排地全局设置，以便形成网格。通常理解，具有平面构造的感应元件为导电材料的薄体，例如具有普遍的感应电性能的段或条。这些感应元件设置在电源设备的操作表面上，使得其和操作表面基本上共面或平行于操作表面本身。这意味着，如果操作表面是完全平坦的，则感应元件将仅在一维或二维空间中延伸(显然忽略了厚度)，如果操作表面是弯曲的，例如稍微圆顶或凹陷，则感应元件可以在三维中延伸。感应元件不能替换为在空间中螺旋伸展的线圈。由于这种发送感应元件的网格结构，电源设备的尺寸可以非常小，特别就其厚度而言。同时，发送感应元件的网格使得这总是可能的，即对于多种形状和尺寸的待供电设备的接收感应元件能够识别一组发送感应元件，该发送感应元件以有效的方式整体近似于接收感应元件的形状和尺寸，从而使得与该接收感应元件的耦合最大化。由于存在多个独立的功率电路，从而可以选择性地给这组发送感应元件供电，例如，对于电源设备的所有其他发送感应元件均不供电，从而给待供电设备创建用于电传输的最佳磁感应场，提高发送系统的整体效率，减少弥散和电磁污染。利用现有技术的发送天线(螺旋线圈)不能获得这种效果，因为每个天线都产生磁感应场，例如为便携式计算机和智能手机供电时，该磁感应场并不总是与待供电设备的接收天线完美地连结，尤其是当安装在不同的待供电设备上的接收天线具有不同的尺寸时。与这些已知的设备不同，所提出的解决方案能够动态地适应待供电设备，使得有可能同时给具有任何尺寸和形状的接收感应元件的多个设备供电，例如，移动电话、笔记本电脑、灯具、电视机等。在这点上，根据本专利技术的一个方面，该系统可以包括：监测系统，适于检测每个发送组件与待供电设备之间的相对位置，选择系统，适于根据监测系统的检测，选择发送组件的阵列，该发送组件的发送装置处于适当的位置，以实现与电源设备的接收装置的耦合，和控制系统，适于激活属于所选阵列的发送组件的功率电路。这样，电源设备能够只激活发送组件，发送组件的发送装置可以有效地与待供电设备的接收装置耦合，从而减少损耗和电磁污染。根据本专利技术的另一个方面，发送感应元件可以各自具有细长形状，即它们可以在普遍的方向上(例如，根据直线或曲线、多边形链或混合线)各自延伸。由于该解决方案，可以创建发送感应元件的网格，其能够更好地接近待供电设备的各种形状和尺寸的接收感应元件。在这方面，在一个特别有效的实施例中，发送感应元件可以独自具有普遍的直线延展，且纵向行和横向行没有全局对齐，其中横向行穿过纵向行从而限定前述网格。根据本专利技术的一个实施例，所述电源设备的每个发送组件的发送装置还包括：至少一个和相应的功率电路连接发送电枢，位于电源设备的操作表面上，并在发送感应元件的网格的网眼内；其中，待供电设备的接收装置还包括：第一接收电枢，和电负载连接，并适于面向第一发送组件的发送电枢，以获得电容连接的第一电能力，第二接收电枢，和电负载连接，并能够面向第二发送组件的发送电枢，以获得电容连接的第二电能力。这样，其优点在于，可以获得混合电感和电容的电力传输，其中可以交替或同时使用这两种技术，为位于待供电设备上的负载供电。例如，如果电源设备和待供电设备之间的距离非常小(例如笔记本电脑或蜂窝电话直接承载在电源设备的操作表面上)，那么系统可以优选地利用电容耦合，以及可能仅利用电感耦合作为额外的电源贡献。反之亦然，对于较远的距离，电感耦合则可能是有利的。随着距离的增加，这可能是有用的，即通过谐振磁耦合动态地重新配置系统工作，以及在更远的距离上，作为辐射发送天线和一个或多个接收天线耦合。这不仅能够对位于操作表面上的任何位置的待供电设备实现电力传输，而且通过动态地在电容耦合、电感耦合、谐振磁耦合和/或基于辐射天线的耦合之间改变优选的耦合类型，同样能够对在正交/垂直方向的各种不同距离(从几厘米到几米)的待供电设备实现电力传输。还应该强调的是，电感和电容的发送装置，特别是在远距离的发送装置，可以用作多个高频(例如RF)驱动天线，以便在空间生成有用的相长干涉和相消干涉，例如以特别精确的定向波束到达目标接收天线，以及可能地动态追踪到目标接收天线。根据本专利技术的另一方面，电源设备的每个发送组件的发送装置可包括多个发送电枢，这些发送电枢和相应的功率电路连接，并和该功率电路位于发送感应元件的网格的同一栅格内。由于该解决方案，其优点在于，可以显着地增加发送电枢的数量，而不会过度加大功率电路，从而保持成本控制。发送电枢数量的这种倍增反过来又具有使得每个发送电枢的尺寸减小的优点。因此可以将其布置成形成非常紧密的细分的发送表面，其使得能够获得与接收电枢非常精确的电容耦合，基本上能够为任何位置的待供电设备进行电力传输。并且由于减少了未被电容接收区域覆盖的电容发送区域，从而能够减少电磁发射。根据本专利技术的不同方面，待供电设备的接收装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将电力无线传输到电负载(115)的系统(100)，包括：‑电源设备(105)和‑待供电设备(110)，和所述电源设备物理分离并独立于所述电源设备，其中，所述待供电设备(110)包括：‑待供电的电负载(115)，和‑接收装置(120)，和所述电负载(115)连接并包括至少一个接收感应元件(435)，其中所述供电设备(105)包括多个电力发送组件(135)，每个所述电力发送组件包括：‑发送装置(145)，包括至少一个能够实现与所述接收感应元件(435)感应耦合的发送感应元件(420)，以及‑功率电路(155)，适于向所述发送装置(145)施加随时间周期性变化的电压波；其中，所述发送组件(135)的发送感应元件(420)分别具有平面构造并且在电源设备(105)的操作表面(160)上并排地全局定位，以这种方式以便形成网格。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.22 IT 1020160001302081.一种用于将电力无线传输到电负载(115)的系统(100)，包括：-电源设备(105)和-待供电设备(110)，和所述电源设备物理分离并独立于所述电源设备，其中，所述待供电设备(110)包括：-待供电的电负载(115)，和-接收装置(120)，和所述电负载(115)连接并包括至少一个接收感应元件(435)，其中所述供电设备(105)包括多个电力发送组件(135)，每个所述电力发送组件包括：-发送装置(145)，包括至少一个能够实现与所述接收感应元件(435)感应耦合的发送感应元件(420)，以及-功率电路(155)，适于向所述发送装置(145)施加随时间周期性变化的电压波；其中，所述发送组件(135)的发送感应元件(420)分别具有平面构造并且在电源设备(105)的操作表面(160)上并排地全局定位，以这种方式以便形成网格。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述发送感应元件(420)各自具有细长形状。3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其特征在于，所述发送感应元件(420)具有直线延展，并且通过纵向行和横向行全局对齐，其中所述横向行与所述纵向行交叉以限定所述网格。4.根据前述权利要求中任意一项所述的系统(100)，其特征在于，每个发送感应元件(420)由导线段或导电材料带组成。5.根据前述权利要求中任意一项所述的系统(100)，其特征在于，所述电源设备(105)的操作表面是平坦的或弯曲的表面。6.根据前述权利要求中任意一项所述的系统(100)，其特征在于，所述电源设备(105)的每个发送组件(135)的发送装置(145)还包括：-至少一个和相应的功率电路(155)连接的发送电枢(165)，所述发送电枢(165)定位在所述供电设备(105)的所述操作表面(160)上所述传输感应元件(420)的网格的网眼(222)内；其中，所述待供电设备(110)的所述接收装置(120)还包括：-第一接收电枢(175)，和所述电负载(105)连接并适于面向第一发送组件(135)的发送电枢(165)，以实现电容连接的第一电容，-第二接收电枢(180)，和所述电负载(105)连接并适于面向第二发送组件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊戈尔·斯皮内拉，
申请(专利权)人：艾格电子工程责任有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT