无接触功率传递系统技术方案

提出一种无接触功率传递系统。该系统包括配置成经由磁场来交换功率的功率交换线圈。该系统还包括用于聚焦磁场的场聚焦元件。该系统还包括具有与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率、用于匹配无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因无接触功率传递系统中的未对准产生的相位的变化的补偿线圈。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提出一种无接触功率传递系统。该系统包括配置成经由磁场来交换功率的功率交换线圈。该系统还包括用于聚焦磁场的场聚焦元件。该系统还包括具有与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率、用于匹配无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因无接触功率传递系统中的未对准产生的相位的变化的补偿线圈。【专利说明】无接触功率传递系统
一般来说，本专利技术的实施例涉及功率传递系统，以及更具体来说，涉及无接触功率传递系统。
技术介绍
功率传递系统用于将功率从一个对象传送到另一个。基于传送功率的方法，功率传递系统能够分类为使用用于传送功率的发射器与接收器之间的物理连接的功率传递系统，以及其中在发射器与接收器之间不存在物理连接的无接触功率传递系统。无接触功率传递系统将各种方法用于无线地传送功率。一种这样的方式是包括发射器线圈和接收器线圈的电感耦合系统，其中两者均电感耦合到相应变压器绕组，并且基于电感耦合来传送功率。在备选方式中，使用一种包括用于在某个距离范围内来传送功率的三线圈系统的基于谐振器的无接触功率传递系统。三个线圈包括发射器线圈、接收器线圈以及用于增强发射器线圈与接收器线圈之间的谐振耦合的谐振器。通常，无接触功率传递系统的效率和功率传递能力取决于发射器线圈与接收器线圈之间的距离以及发射器线圈与接收器线圈之间的物理对齐。三线圈系统的效率和功率传递能力随着发射器线圈与接收器线圈之间的距离增加而逐渐降低。另外，发射器线圈与接收器线圈之间的小未对准引起三线圈系统的效率和功率传递能力的显著降低。因此，例如，在诸如EV充电之类的某些应用中，对未对准具有较小灵敏度的更有效无接触功率传递系统是合乎需要的。因此，需要一种解决上述问题的改进系统。
技术实现思路
简言之，按照一个实施例，提供一种无接触功率传递系统。该系统包括配置成经由磁场来交换功率的功率交换线圈。该系统还包括用于聚焦磁场的场聚焦元件。该系统还包括具有与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率、用于匹配无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因无接触功率传递系统的未对准产生的相位的变化的补偿线圈。在另一个实施例中，提供一种包括第一功率交换线圈的系统。该系统还包括耦合到第一功率交换线圈的无接触功率传递系统，并且无接触功率传递系统经由磁场来与第一功率交换线圈交换功率。无接触功率传递系统包括配置成经由磁场来交换功率的第二功率交换线圈以及用于聚焦磁场的场聚焦元件。无接触功率传递系统还包括具有与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率、用于匹配无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因无接触功率传递系统相对第一功率交换线圈的未对准产生的相位的变化的补偿线圈。在又一个实施例中，提供一种用于无接触功率传递的方法。该方法包括从自电源所接收的功率来生成磁场。该方法还包括由场聚焦元件将磁场聚焦到功率交换线圈上。该方法还包括使用补偿线圈来补偿相位的变化并且匹配阻抗用于增强功率交换线圈的功率交换能力，其中补偿线圈包括与场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率。根据本公开的一方面，一种无接触功率传递系统，包括:功率交换线圈，其配置成经由磁场来交换功率；场聚焦元件，其用于聚焦所述磁场；以及补偿线圈，其具有与所述场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率，用于匹配所述无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因所述无接触功率传递系统的未对准产生的相位的变化。其中，所述场聚焦元件包括至少一个谐振器。其中，所述至少一个谐振器包括以阵列布置的多个谐振器，其中所述多个谐振器作为单个单元共同操作，以及聚焦到所述功率交换线圈上的合成磁场由所述多个谐振器来发出。其中，所述至少一个谐振器包括至少两个不同的谐振频率。其中，所述至少两个不同的谐振频率使能够传递功率和数据信号。其中，所述功率交换线圈耦合在所述场聚焦元件与所述补偿线圈之间。其中，所述无接触功率传递系统电耦合到车辆。根据本公开的另一方面，一种系统，包括:第一功率交换线圈；无接触功率传递系统，其耦合到所述第一功率交换线圈，其中所述无接触功率传递系统经由磁场来与所述第一功率交换线圈交换功率，其中所述无接触功率传递系统包括:第二功率交换线圈，其配置成经由所述磁场来交换功率；场聚焦元件，其用于聚焦所述磁场；以及补偿线圈，其具有与所述场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率，用于匹配所述无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因所述无接触功率传递系统相对所述第一功率交换线圈的未对准产生的相位的变化。其中，所述第一功率交换线圈包括发射器线圈，以及所述无接触功率传递系统包括接收器线圈。其中，所述第一功率交换线圈电耦合到电源，以及所述无接触功率传递系统电耦合到负载。其中，所述负载包括能量存储装置。其中，所述场聚焦元件包括至少一个谐振器。其中，所述至少一个谐振器包括以阵列布置的多个谐振器，其中所述多个谐振器作为单个单元共同操作，以及聚焦到所述第二功率交换线圈上的合成磁场由所述多个谐振器来发出。其中，所述至少一个谐振器包括至少两个不同的谐振频率。其中，所述至少两个不同的谐振频率使能够传递功率和数据信号。其中，所述第一功率交换线圈和所述第二功率交换线圈配置成处理所述第一功率交换线圈与所述第二功率交换线圈之间的功率的双向流动。其中，所述无接触功率传递系统电耦合到车辆。根据本专利技术的又一方面，一种方法，包括:从自电源所接收的功率生成磁场；由场聚焦元件将所述磁场聚焦到功率交换线圈上；以及使用补偿线圈来补偿相位的变化并且匹配阻抗用于增强所述功率交换线圈的功率交换能力，其中所述补偿线圈包括与所述场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率。【专利附图】【附图说明】通过参照附图阅读以下详细描述时，将会更好地理解本专利技术的这些及其它特征、方面和优点，附图中，相似标号在全部附图中通篇表示相似部件，其中: 图1是按照本专利技术的实施例、包括耦合到无接触功率传递系统的第一功率交换线圈的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统包括第二功率交换线圈。图2是按照本专利技术的实施例、场聚焦元件中使用的各种谐振器结构的示意表示。图3是按照本专利技术的实施例、包括以阵列布置的多个谐振器的用于把来自第一功率交换线圈的磁场聚焦到第二功率交换线圈的示范场聚焦元件的示意表示。图4是按照本专利技术的实施例、包括无接触功率传递系统的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统还包括相互电耦合的场聚焦元件和补偿线圈。图5是按照本专利技术的实施例、包括无接触功率传递系统的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统还包括相互电耦合的场聚焦元件、补偿线圈和第二功率交换线圈。图6是按照本专利技术的实施例、包括无接触功率传递系统的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统还包括第二功率交换线圈、场聚焦元件和补偿线圈，其中场聚焦元件和补偿线圈电耦合到T型电容器配置。图7是按照本专利技术的实施例、包括无接触功率传递系统的系统的示意表示，其中无接触功率传递系统还包括第二功率交换线圈、场聚焦元件和补偿线圈，其中场聚焦元件和补偿线圈电耦合到饼型(Pie-type)电容器配置。图8是按照本专利技术的实施例、包括电耦合到电动车辆用于对电动车辆进行充电的无接触功率传递系统的电动车辆充电系统的示意表示。图9是按照本专利技术的实施例、包括电耦合到充电站用于对电动车辆进行充电的无接触功率传递系统的电动车辆充电系统的示意表示。图10是按照本专利技术的实施例、包括电耦合到充电站用于将功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无接触功率传递系统，包括：功率交换线圈，其配置成经由磁场来交换功率；场聚焦元件，其用于聚焦所述磁场；以及补偿线圈，其具有与所述场聚焦元件的谐振频率不同的谐振频率，用于匹配所述无接触功率传递系统的阻抗并且补偿因所述无接触功率传递系统的未对准产生的相位的变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AK博霍里，SMN巴特，AK拉格胡纳坦，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US