感应式电源制造技术

本发明专利技术公开了一种包括初级单元和可与所述初级单元分离的次级设备的感应式电力传输系统，所述初级单元包括电力传输表面和每个都可用于产生电磁场的多于两个的场发生器，所述场发生器相对于所述电力传输表面位于不同的位置，所述次级设备包括具有次级线圈的电力接收器，所述系统还包括：确定装置，用于确定所述电力接收器相对于所述电力传输表面的位置和取向中的至少一个；以及控制装置，用于控制所述场发生器使得根据该确定选择的至少一个第一场发生器和至少一个第二场发生器沿着基本上相互相反的指向活动以便引导磁通量穿过次级线圈从而向次级设备供应电力，且进一步使得场发生器中的第三场发生器是不活动的以便不是所有的场发生器都同时是活动的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及感应式电源。
技术介绍
移动电话及其它便携式电子设备通常需要频繁地再充电。为了使再充电更方便， 已经提出一种再充电垫(pad)，其中存在可以在上面放置设备以便无线地接收电力的表面。 这消除了将电力电缆物理地连接到便携式设备的需要。还可以将其设计为使得大范围的不 同型号和类型的设备可以共享相同的充电器。此外，其可以大到足以容纳多于一个的设备， 以便可以同时对多个设备再充电。然而，如果可以简单地将设备丢到垫上而不关注设备在 垫上的位置或取向，则是特别有利的。已经存在对提供再充电表面以便可以将设备放置在垫上而不必对准设备的位置 和/或取向的问题的多种解决方案。首先是申请人的授权专利GB 2388716。在此系统中， 垫产生跨越垫的表面的旋转水平场。便携式设备具有由具有平行于垫表面的轴的磁性线圈 组成的接收器，其与来自垫的水平场耦合。该问题的另一解决方案是在2003年12月18日 出版的WO 03/105308的解决方案。在此系统中，存在产生垂直场的线圈阵列。该设备具有 接收器，该接收器带有具有垂直于垫表面的轴的线圈以便与来自垫的场耦合。然而，上述系统通过跨越垫的整个表面产生均勻场来实现便携式设备的放置自 由。这具有两个缺点首先，由于整个设备处于磁场中，所以场将耦合到便携式设备中的金 属；这建立导致损耗并因此导致功率耗散的涡流，促使设备发热。其次，在整个表面上产生 场导致充电器与设备线圈之间的弱耦合和高损耗。再次地，存在的任何损耗将导致功率耗 散和热量产生。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于通过电磁感应从初级(primary)单元向 可与所述初级单元分离的次级(secondary)设备传输电力(transfer power)的系统所述初级单元包括电力传输表面；多个场发生器，每个能够产生基本上垂直于所述电力传输表面的场；至少一个次级设备，包括电力接收器(power receiver)，其包括次级线圈，使得当所述次级设备处于其工 作部署(working disposition)时，所述线圈轴基本上平行于所述电力传输表面；其中，来自至少一个场发生器的磁通量流过次级线圈，向所述次级设备供应电力。此方面的优点在于可以将所述次级设备放置在所述电力传输表面上的任何位置 或放置得接近于所述电力传输表面以接收电力，但同时使所述场局限(localise)于所述 次级设备内的电力接收器附近，使得到便携式设备的其余部分的耦合被最小化。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于通过电磁感应从初级单元向可与所述初级单元分离的次级设备传输电力的系统所述初级单元包括电力传输表面多个场发生器，每个能够产生基本上垂直于所述电力传输表面的场；感测装置，用于确定次级设备内的电力接收器相对于所述电力传输表面的位置；开关(switching)装置，用于激活一个或多个场发生器，至少一个次级设备，包括电力接收器，其包括次级线圈，使得当所述次级设备处于其工作部署时，所述线圈轴基本上平行于所述电力传输表面；其中，所述感测装置确定所述电力接收器的位置，并且根据该位置，所述开关装置 用于激活至少一个场发生器，使得磁通量流过所述次级线圈，向所述次级设备供应电力。此方面的优点在于可以将所述次级设备放置在所述电力传输表面上的任何位置 或放置得接近于所述电力传输表面以接收电力，但同时使所述场局限于所述次级设备内的 电力接收器附近，使得到便携式设备的其余部分的耦合被最小化。根据本专利技术的第三方面，提供了 一种用于通过电磁感应从初级单元向可与所述初 级单元分离的次级设备传输电力的系统所述初级单元包括电力传输表面多个场发生器，每个能够产生基本上垂直于所述电力传输表面的场；感测装置，用于确定次级设备内的电力接收器相对于所述电力传输表面的位置；开关装置，用于激活所述场发生器至少一个次级设备，包括电力接收器，其包括次级线圈，使得当所述次级设备处于其工作部署时，所述线圈 轴基本上平行于所述电力传输表面；其中，所述感测装置确定所述接收器的位置；其中，所述开关装置用于激活第一场发生器；其中，所述开关装置用于激活第二场发生器，使得所产生的场处于与所述第一场 发生器相反的指向(opposite sense)；其中，来自所述第一和第二场发生器的磁通量流过所述次级线圈，向所述次级设 备供应电力。此方面的优点在于可以将所述次级设备放置在所述电力传输表面上的任何位置 或放置得接近于所述电力传输表面以接收电力，但同时使所述场局限于所述次级设备内的 电力接收器附近，使得到便携式设备的其余部分的耦合被最小化。根据本专利技术的第四方面，提供了 一种用于通过电磁感应从初级单元向可与所述初 级单元分离的次级设备传输电力的系统所述初级单元包括电力传输表面多个场发生器，每个能够产生基本上垂直于所述电力传输表面的场；感测装置，用于确定次级设备内的电力接收器相对于所述电力传输表面的位置；开关装置，用于从电流发生器向所述初级线圈供应电流；至少一个次级设备，包括电力接收器，其包括芯和缠绕着所述芯的次级线圈；其中，当所述次级设备处于其工作部署时，所述线圈轴基本上平行于所述电力传 输表面；其中，所述感测装置确定所述接收器的位置，其中，所述开关装置用于激活接近于所述电力接收器的第一端的第一场发生器；其中，所述开关装置用于激活接近于所述电力接收器的第二端的第二场发生器， 使得所产生的场与所述第一场发生器的指向相反；其中，来自所述第一和第二场发生器的磁通量流过所述次级线圈，向所述次级设 备供应电力。此方面的优点在于可以将所述次级设备放置在所述电力传输表面上的任何位置 或放置得接近于所述电力传输表面以接收电力，但同时使所述场局限于所述次级设备内的 电力接收器附近，使得到便携式设备的其余部分的耦合被最小化。根据本专利技术的第五方面，提供了一种用于通过电磁感应从初级单元向可与所述初 级单元分离的次级设备传输电力的系统所述初级单元包括电力传输表面多个初级线圈，每个具有基本上垂直于所述电力传输表面的轴；电流发生器，用于向所述初级线圈供应交流电流(alternatingcurrent)；至少一个次级设备，包括电力接收器，其包括次级线圈，使得当所述次级设备处于其工作部署时，所述线圈 轴基本上平行于所述电力传输表面；其中，所述电流发生器向至少一个初级线圈供应电流，使得磁通量流过所述次级 线圈，向所述次级设备供应电力。此方面的优点在于可以将所述次级设备放置在所述电力传输表面上的任何位置 或放置得接近于所述电力传输表面以接收电力，但同时使所述场局限于所述次级设备内的 电力接收器附近，使得到便携式设备的其余部分的耦合被最小化。根据本专利技术的第六方面，提供了 一种用于通过电磁感应从初级单元向可与所述初 级单元分离的次级设备传输电力的系统所述初级单元包括电力传输表面多个初级线圈，每个具有基本上垂直于所述电力传输表面的轴；电流发生器，用于产生交流电流；感测装置，用于确定次级设备内的电力接收器相对于所述电力传输表面的位置；开关装置，用于从电流发生器向所述初级线圈供应电流；至少一个次级设备，包括电力接收器，其包括次级线圈，使得当所述次级设备处于其工作部署时，所述线圈 轴基本上平行于所述电力传输表面；其中，所述感测装置确定所述电力接收器的位置，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括初级单元和可与所述初级单元分离的次级设备的感应式电力传输系统，所述初级单元包括电力传输表面和每个都可用于产生电磁场的多于两个的场发生器，所述场发生器相对于所述电力传输表面位于不同的位置，所述次级设备包括具有次级线圈的电力接收器，所述系统还包括：确定装置，用于确定所述电力接收器相对于所述电力传输表面的位置和取向中的至少一个；以及控制装置，用于控制所述场发生器使得根据该确定选择的至少一个第一场发生器和至少一个第二场发生器在基本上彼此相反的指向上是活动的以便引导磁通量穿过次级线圈从而向次级设备供应电力，且进一步使得场发生器中的第三场发生器是不活动的以便不是所有的场发生器都同时是活动的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-8-28 0716679.6一种包括初级单元和可与所述初级单元分离的次级设备的感应式电力传输系统，所述初级单元包括电力传输表面和每个都可用于产生电磁场的多于两个的场发生器，所述场发生器相对于所述电力传输表面位于不同的位置，所述次级设备包括具有次级线圈的电力接收器，所述系统还包括确定装置，用于确定所述电力接收器相对于所述电力传输表面的位置和取向中的至少一个；以及控制装置，用于控制所述场发生器使得根据该确定选择的至少一个第一场发生器和至少一个第二场发生器在基本上彼此相反的指向上是活动的以便引导磁通量穿过次级线圈从而向次级设备供应电力，且进一步使得场发生器中的第三场发生器是不活动的以便不是所有的场发生器都同时是活动的。2.如权利要求1所述的系统，其中所述系统包括多个次级设备；以及所述确定装置可用于执行关于每个次级设备的该确定；以及所述控制装置可用于执行关于每个次级设备的该控制，使得从相应的一对所述第一和 第二场发生器给每个所述次级设备供应电力。3.如权利要求1或2所述的系统，其中，对于所述次级设备或每个次级设备所述电力接收器基本上是伸长的且包括第一和第二端部分；以及所述控制装置可用于选择接近于第一部分的所述场发生器作为第一场发生器并选择 接近于第二部分的所述场发生器作为第二场发生器。4.如前述权利要求中任何一项所述的系统，包括多个第一和第二场发生器中的至少一个。5.如前述权利要求中任何一项所述的系统，其中，每个场发生器包括线圈。6.如前述权利要求中任何一项所述的系统，其中，所述第一和第二场发生器之一具有 固定指向。7.如前述权利要求中任何一项所述的系统，其中，所述确定装置包括用于感测所述场 发生器的电感的装置。8.如前述权利要求中任何一项所述的系统，其中，所述控制装置包括用于测量所述场 发生器的功率消耗的装置。9.如前述权利要求中任何一项所述的系统，包括多个所述第三场发生器。10.如前述权利要求中任何一项所述的系统，还包括多个第一场发生器和多个第二场 发生器。11.如前述权利要求中任何一项所述的系统，其中，所述次级线圈或每个次级线圈具有 磁芯，所述系统还包括接近于所述场发生器的位于所述初级单元中的磁性材料，使得其在 相关的一个或多个次级设备接收电力时接近于所述磁芯或每个磁芯。12.如前述权利要求中任何一项所述的系统，其中，所述初级单元和一个或多个次级设 备被配置为使得传输所述电力的磁通量路径主要在磁性材料内流动。13.如前述权利要求中任何一项所述的系统，其中，所述场发生器相对于所述电力传输 表面被按阵列布置。14.如前述权利要求中任何一项所述的系统，还包括用于使得能够实现所述次级设备或每个次级设备与所述初级单元之间的通信的装置。15.一种供在感应式电力传输系统中使用的初级单元，所述系统包括所述初级单元和 可与所述初级单元分离的次级设备，所述初级单元包括电力传输表面和每个都可用于产生 电磁场的多于两个的场发生器，所述场发生器相对于所述电力传输表面位于不同的位置， 所述次级设备包括具有次级线圈的电力接收器，所述初级单元还包括确定装置，用于确定所述电力接收器相对于所述电力传输表面的位置和取向中的至少 一个；以及控制装置，用于控制所述场发生器使得根据该确定选择的至少一个第一场发生器和至 少一个第二场发生器在基本上彼此相反的指向上是活动的以便引导磁通量穿过次级线圈 从而向次级设备供应电力，且进一步使得场发生器中的第三场发生器是不活动的以便不是 所有的场发生器都同时是活动的。16.一种供在感应式电力传输系统中使用的方法，所述系统包括所述初级单元和可与 所述初级单元分离的次级设备，所述初级单元包括电力传输表面和每个都可用于产生电磁 场的多于两个的场发生器，所述场发生器相对于所述电力传输表面位于不同的位置，所述 次级设备包括具有次级线圈的电力接收器，所述方法还包括确定所述电力接收器相对于所述电力传输表面的位置和取向中的至少一个；以及控制所述场发生器，使得根据该确定选择的至少一个第一场发生器和至少一个第二场 发生器在基本上彼此相反的指向上是活动的以便引导磁通量穿过次级线圈从而向次级设 备供应电力，且进一步使得场发生器中的第三场发生器是不活动的以便不是所有的场发生 器都同时是活动的。17.一种计算机程序，其在感应式电力传输系统中的计算设备上执行时可用于执行如 权利要求16所述的方法。18.一种计算机程序，其在感应式电力传输系统中的初级单元上执行时可用于促使所 述初级单元变成如权利要求15所述的初级单元。19.一种包括初级单元和可与所述初级单元分离的次级设备的感应式电力传输系统， 所述初级单元包括电力传输表面和每个都可用于产生电磁场的多个场发生器，所述场发生 器相对于所述电力传输表面位于不同的位置，所述次级设备包括具有一般是伸长的芯和缠 绕着所述芯的次级线圈的电力接收器，所述系统还包括用于确定所述芯相对于所述电力传输表面的位置和取向中的至少一个的装置；以及用于控制所述场发生器使得根据该确定选择的场发生器中的第一和第二场发生器在 彼此相反的指向上是活动的以便引导磁通量穿过所述次级线圈，从而向所述次级设备供应 电力的装置。20.如权利要求19所述的系统，还包括多个次级设备。21.如权利要求19或20所述的系统，其中，每个场发生器包括线圈。22.如权利要求19至21中任何一项所述的系统，其中，所述第一和第二场发生器之一 具有固定指向。23.如权利要求19至22中任何一项所述的系统，其中，所述确定装置包括用于感测所 述场发生器的电感的装置。24.如权利要求19至23中任何一项所述的系统，其中，开关装置包括用于测量所述场发生器的功率消耗的装置。25.如权利要求19至24中任何一项所述的系统，其中，开关装置还用于对第三场发生 器去激活，以便不是所有的场发生器被同时激活。26.如权利要求25所述的系统，还包括多个第三场发生器。27.如权利要求19至26中任何一项所述的系统，还包括多个第一场发生器和第二场发 生器中的至少一个。28.如权利要求19至27中任何一项所述的系统，还包括与所述磁芯相对的接近于所述 场发生器的磁性材料。29.如权利要求19至28中任何一项所述的系统，其中，所述场发生器相对于所述电力 传输表面被按阵列布置。30.如权利要求19至29中任何一项所述的系统，还包括用于使得能够实现所述次级设 备与所述初级单元之间的通信的装置。31.一种用于通过电磁感应从初级单元向可与所述初级单元分离的次级设备传输电力 的系统，包括所述初级单元，包括电力传输表面和多于两个的初级线圈；所述次级设备，包括电力接收器，该电力接收器包括次级线圈；电流发生器，用于产生交流电流；确定装置，用于确定电力接收器相对于所述电力传输表面的位置；以及对所述确定装置进行响应的开关装置，用于沿着一个指向从电流发生器向第一初级线 圈供应电流并沿着相反指向向第二初级线圈供应电流，使得磁通量流过所述次级线圈，向 所述次级设备供应电力，所述开关装置还用于使第三初级线圈去激活，以便不是所有的线 圈被同时激活。32.如权利要求31所述的系统，还包括多个次级设备。33.如权利要求31或32所述的系统，其中所述次级线圈包括第一和第二部分；以及所述第一发生器接近于所述第一部分，且所述第二发生器接近于所述第二部分。34.如权利要求31至33中任何一项所述的系统，其中，所述第一和第二初级线圈之一 具有固定指向。35.如权利要求31至34中任何一项所述的系统，其中，所述确定装置包括用于感测所 述初级线圈的电感的装置。36.如权利要求31至35中任何一项所述的系统，其中，开关装置包括用于测量所述初 级线圈的功率消耗的装置。37.如权利要求31至36中任何一项所述的系统，还包括多个第三初级线圈。38.如权利要求31至37中任何一项所述的系统，还包括多个第一初级线圈和第二初级 线圈中的至少一个。39.如权利要求31至38中任何一项所述的系统，其中，所述次级线圈包括磁芯，所述系 统还包括与所述磁芯相对的接近于所述初级线圈的磁性材料。40.如权利要求31至39中任何一项所述的系统，其中，所述初级线圈被按阵列布置。41.如权利要求31至40中任何一项所述的系统，还包括用于使得能够实现所述次级设备与所述初级单元之间的通信的装置。42.一种用于通过电磁感应向可与感应式电力传输系统中的初级单元分离的次级设备 传输电力的初级单元，所述初级单元包括电力传输表面和多于两个的初级线圈；所述次级 设备包括电力接收器，该电力接收器包括次级线圈，所述系统包括用于产生交流电流的电 流发生器，所述初级单元还包括确定装置，用于确定电力接收器相对于所述电力传输表面的位置；以及 对所述确定装置进行响应的开关装置，用于沿着一个指向从电流发生器向第一初级线 圈供应电流并沿着相反指向向第二初级线圈供应电流，使得磁通量流过所述次级线圈，向 所述次级设备供应电力，所述开关装置还用于使第三初级线圈去激活，以便不是所有的线 圈被同时激活。43.一种用于通过电磁感应从初级单元向可与感应式电力传输系统中的初级单元分离 的次级设备传输电力的方法，所述初级单元包括电力传输表面和多于两个的初级线圈；所 述次级设备包括电力接收器，该电力接收器包括次级线圈，所述系统包括用于产生交流电 流的电流发生器，所述方法还包括确定所述电力接收器相对于所述电力传输表面的位置；以及响应于该确定，沿着一个指向从电流发生器向第一初级线圈供应电流并沿着相反指向 向第二初级线圈供应电流，使得磁通量流过所述次级线圈，从而向所述次级设备供应电力， 并使第三初级线圈去激活，以便不是所有的线圈被同时激活。44.一种用于通过电磁感应从初级单元向可与所述初级单元分离的次级设备传输电力 的系统，包括所述初级单元，包括电力传输表面和多于两个的初级线圈；所述次级设备，包括电力接收器，该电力接收器包括磁芯和缠绕着所述磁芯的次级线圈；电流发生器，用于产生交流电流；确定装置，用于确定电力接收器相对于所述电力传输表面的位置；以及 开关装置，用于从电流发生器向接近于所述磁芯的第一部分的至少第一初级线圈供应 电流且向接近于所述磁芯的第二部分的至少第二初级线圈供应电流，被供应给所述第二线 圈的电流的方向与被供应给所述第一初级线圈的电流的方向相反，其中，磁通量流过所述 次级线圈，向所述次级设备供应电力。45.如权利要求44所述的系统，包括多个次级设备。46.如权利要求44或45所述的系统，其中，所述第一和第二初级线圈之一具有固定指向。47.如权利要求44至46中任何一项所述的系统，其中，所述确定装置包括用于感测所 述初级线圈的电感的装置。48.如权利要求44至47中任何一项所述的系统，其中，开关装置包括用于测量所述初 级线圈的功率消耗的装置。49.如权利要求44至48中任何一项所述的系统，其中，开关装置还用于对第三初级线 圈去激活，以便不是所有的初级线圈被同时激活。50.如权利要求49所述的系统，还包括多个第三初级线圈。51.如权利要求44至50中任何一项所述的系统，还包括多个第一初级线圈和第二初级 线圈中的至少一个。52.如权利要求44至51中任何一项所述的系统，还包括与所述磁芯相对的接近于所述 初级线圈的磁性材料。53.如权利要求44至52中任何一项所述的系统，其中，所述初级线圈被按阵列布置。54.如权利要求44至53中任何一项所述的系统，还包括用于使得能够实现所述次级设 备与所述初级单元之间的通信的装置。55.一种用于通过电磁感应向可与初级单元分离的次级设备传输电力的初级单元，所 述次级设备包括次级线圈，所述初级单元包括电力传输表面和多于两个的场发生器，每个场发生器都能够产生场； 确定装置，用于确定所述次级线圈相对于所述电力传输表面的位置；以及 对所述确定装置进行响应的开关装置，用于激活场发生器中的第一和第二场发生器， 使得由所述第二场发生器产生的场处于与所述第一场发生器产生的场相反的指向，由此来 自第一和第二场发生器的磁通量流过所述次级线圈，向所述次级设备供应电力，所述开关 装置还用于使场发生器中的第三场发生器去激活，以便不是所有的场发生器被同时激活。56.如权利要求55所述的初级单元，其中 所述次级线圈包括第一和第二部分；以及所述第一场发生器接近于所述第一部分，且所述第二场发生器接近所述第二部分。57.如权利要求55或56所述的初级单元，还包括多个第一和第二场发生器中的至少一个。58.如权利要求55至57中任何一项所述的初级单元，其中，每个场发生器包括线圈。59.如权利要求55至58中任何一项所述的初级单元，其中，所述第一和第二场发生器 之一具有固定指向。60.如权利要求55至59中任何一项所述的初级单元，其中，所述确定装置包括用于感 测所述场发生器的电感的装置。61.如权利要求55至60中任何一项所述的初级单元，其中，开关装置包括用于测量所 述场发生器的功率消耗的装置。62.如权利要求55至61中任何一项所述的初级单元，其中，所述场发生器被按阵列布置。63.如权利要求55至62中任何一项所述的系统，还包括用于使得能够实现所述次级设 备与所述初级单元之间的通信的装置。64.一种用于通过电磁感应向可与初级单元分离的次级设备传输电力的初级单元，所 述次级设备包括具有磁芯的次级线圈，所述初级单元包括电力传输表面和多于两个的场发生器，每个场发生器都能够产生场； 确定装置，用于确定所述次级芯相对于所述电力传输表面的位置；以及 对所述确定装置进行响应的开关装置，用于激活场发生器中的第一和第二场发生器， 使得由所述第二场发生器产生的场处于与所述第一场发生器产生的场相反的指向，由此来 自第一和第二场发生器的磁通量流过所述次级芯，向所述次级设备供应电力。65.如权利要求64所述的初级单元，适合于向多个次级设备传输电力。66.如权利要求64或65所述的初级单元，其中，每个场发生器包括线圈。67.如权利要求64至66中任何一项所述的初级单元，其中，所述第一和第二场发生器 之一具有固定指向。68.如权利要求64至67中任何一项所述的初级单元，其中，所述确定装置包括用于感 测所述场发生器的电感的装置。69.如权利要求64至68中任何一项所述的初级单元，其中，开关装置包括用于测量所 述场发生器的功率消耗的装置。70.如权利要求64至69中任何一项所述的初级单元，其中，开关装置还用于对第三场 发生器去激活，以便不是所有的场发生器被同时激活。...

【专利技术属性】
技术研发人员：JAJ费尔斯，DM普利，
申请(专利权)人：捷通国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]