电容性非接触供电系统技术方案

一种电容性非接触供电系统(100)包括：一对接收器电极(141,142)，其通过第一电感器(160)连接到负载(150)，其中所述第一电感器被耦合到所述负载以便使所述系统谐振；连接到驱动器(110)的一对发送器电极(121,122)；具有彼此相反的第一面和第二面的绝缘层(130)，其中所述一对发送器电极被耦合到所述绝缘层的第一面并且所述一对接收器电极被从所述绝缘层的第二面解耦，使得电容性阻抗被形成在所述一对发送器电极与所述一对接收器电极之间，其中由所述驱动器所生成的电力信号从所述一对发送器电极被无线地传输到所述一对接收器电极，以便当所述电力信号的频率和所述第一电感器与所述电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给所述负载供电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种电容性非接触供电系统(100)包括：一对接收器电极(141,142)，其通过第一电感器(160)连接到负载(150)，其中所述第一电感器被耦合到所述负载以便使所述系统谐振；连接到驱动器(110)的一对发送器电极(121,122)；具有彼此相反的第一面和第二面的绝缘层(130)，其中所述一对发送器电极被耦合到所述绝缘层的第一面并且所述一对接收器电极被从所述绝缘层的第二面解耦，使得电容性阻抗被形成在所述一对发送器电极与所述一对接收器电极之间，其中由所述驱动器所生成的电力信号从所述一对发送器电极被无线地传输到所述一对接收器电极，以便当所述电力信号的频率和所述第一电感器与所述电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给所述负载供电。【专利说明】电容性非接触供电系统本申请要求2011年8月16日提交的美国临时申请61/523，922、2011年8月16日提交的61/523，932、2011年8月16日提交的61/523，935、2011年8月16日提交的61/523，941,2011 年 8 月 16 日提交的 61/523，942 的利益。
本专利技术一般地涉及用于无线电力传输的电容性供电系统，并且更特别地，涉及在大面积之上的无线电力传输。
技术介绍
无线电力传输涉及在没有任何电线或触点的情况下的电功率的供应，借此电子设备的供电通过无线介质被执行。用于非接触供电的一个流行应用是针对便携式电子设备(例如，移动电话、膝上型计算机等等)的充电。针对无线电力传输的一个实施方案是通过感应供电系统。在这样的系统中，电源(发送器)与设备(接收器)之间的电磁电感允许非接触电力传输。发送器和接收器两者都装有电线圈，并且当进入物理接近时，电信号从发送器向接收器流动。在感应供电系统中，所生成的磁场被集中在线圈内。结果，到接收器拾取场的电力传输在空间上是非常集中的。这个现象在系统中创建热点，其限制系统的效率。为了改善电力传输的效率，针对每个线圈的高品质因数是需要的。为此目的，线圈应该被用电感与电阻的最佳比来表征，由具有低电阻的材料组成，并且使用李兹线(Litze-wire)工艺制造以降低集肤效应。而且，线圈应该被设计成满足复杂的几何结构以避免涡流。因此，昂贵的线圈对于高效的感应供电系统来说是必需的。对于针对大面积的非接触电力传输系统的设计将需要许多昂贵的线圈。因此，对于这种应用来说，感应供电系统可能不是可行的。电容性耦合是用于无线地传输电力的另一技术。该技术被主要利用在数据传输和感测应用中。粘结在窗户上的在汽车内部具有拾取元件的汽车无线电天线是电容性耦合的例子。电容性耦合技术被同样利用于电子装置的非接触充电。对于这种应用来说，充电单元(实施电容性耦合)在设备的固有谐振频率外的频率下操作。在相关技术中，还讨论了使得能够实现LED照明的电容性电力传输电路。该电路是基于电源(驱动器)中的电感器的。因此，仅单个接收器能够被使用并且发送器应该被调谐成传输最大电力。此外，这样的电路需要像素化电极，当接收器和发送器未被完美地对准时所述像素化电极确保来自接收器和发送器的电力传输。然而，增加像素化电极的数目增加了到电极的连接的数目，从而增加电力损耗。因此，当具有仅单个接收器和有限尺寸的电极时，在相关技术中讨论的电容性电力传输电路不能够在例如窗户、墙壁等等的大面积之上供应电力。
技术实现思路
因此，针对大面积为无线供电应用提供低成本且可行的解决方案将是有利的。本文中所讨论的特定实施例包括电容性供电系统。所述系统包括:一对接收器电极，其通过第一电感器连接到负载，其中所述第一电感器被耦合到负载以便使系统谐振；连接到驱动器的一对发送器电极；具有彼此相反的第一面和第二面的绝缘层，其中该对发送器电极被耦合到绝缘层的第一面并且该对接收器电极被从绝缘层的第二面解耦，从而在该对发送器电极与该对接收器电极之间形成电容性阻抗，其中由驱动器所生成的电力信号从该对发送器电极被无线地传输到该对接收器电极，以便当该电力信号的频率和第一电感器与电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给负载供电。本文中所公开的特定实施例同样包括针对电容性非接触电力传输的方法。所述方法包括:通过第一电感器将一对接收器电极连接到负载；将一对发送器电极连接到驱动器；通过将该对发送器电极耦合到绝缘层的第一面、使该对接收器电极从该绝缘层的第二面解耦来在该对发送器电极与该对接收器电极之间形成电容性阻抗；对由驱动器所生成的电力信号的频率进行调谐以便和第一电感器与电容性阻抗的串联谐振频率匹配；以及将电力信号从该对发送器电极无线地传输到该对接收器电极，以便当该电力信号的频率和第一电感器与电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给负载供电。被认为是本专利技术的主题在本说明书结束处的权利要求书中被特别指出并且清楚地要求保护。本专利技术的前述和其它特征以及优点从结合附图进行的以下【具体实施方式】中将是明显的。【专利附图】【附图说明】图1是根据本专利技术的实施例的电容性电力系统。图2是根据本专利技术的实施例实施的电容性电力系统的电气图。图3是根据本专利技术的实施例的包括多个负载的电容性供电系统的图。图4是根据本专利技术的实施例的具有无源匹配电路的电容性供电系统的电气图。图5是根据本专利技术的实施例的具有无源电容性匹配电路的电容性供电系统的电气图。图6是根据本专利技术的实施例的具有有源匹配电路的电容性供电系统的电气图。图7是根据本专利技术的实施例的具有安全电位谐振电路的电容性供电系统的电气图。【具体实施方式】重要的是指出，实施例仅仅是本文中的创新教导的许多有利用途的例子。一般而言，在本申请的说明书中所作出的陈述未必限制各种要求保护的专利技术中的任一个。而且，一些陈述可以适用于一些专利技术特征，但不适用于其它特征。一般而言，除非另外指示，否则单数元件在不失一般性的情况下可以是复数并且反之亦然。在附图中，同样的标号贯穿数个视图旨在指同样的部件。图1示出了根据本专利技术的实施例构造的电容性供电系统100的示意图。系统100使得能够实现大面积电力传送。系统100能够被安装在其中开放式电触点不是优选的或者不是所希望的地方中，所述地方诸如浴室、其中规则变化被需要以便照射产品、家具等等的零售商店。系统100能够在大面积之上传输电力，并且因此能够被利用来给安装在墙壁、窗户、镜子、地板、座位、通道等等上的设备供电。系统100包括连接到一对发送器电极121和122的驱动器110，所述一对发送器电极121和122被附连到绝缘层130。系统100还包括一对接收器电极141和142，一对接收器电极141和142被连接到负载150和电感器160。可选地，系统100可以包括耦合到驱动器110的电感器112。在本专利技术的实施例中，发送器电极121、122到驱动器110之间的连接是借助于流电(galvanic)触点。在另一实施例中，电容性内耦合能够被应用在驱动器110与电极121、122之间，借此不需要电线连接。该实施例在模块化基础设施中对于基础设施的容易扩展是有利的。在接收器和发送器电极之间没有直接触点的情况下通过接近发送器电极121和122放置接收器电极141、142来给负载150供应电力。因此，不需要机械连接或电触点以便给负载150供电。负载150可以是但不限于照明元件(例如，LED、LED串、灯等)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容性供电系统，包括：一对接收器电极，其通过第一电感器连接到负载，其中所述第一电感器被耦合到所述负载以便使所述系统谐振；连接到驱动器的一对发送器电极；以及具有彼此相反的第一面和第二面的绝缘层，其中所述一对发送器电极被耦合到所述绝缘层的第一面并且所述一对接收器电极被从所述绝缘层的第二面解耦，使得电容性阻抗被形成在所述一对发送器电极与所述一对接收器电极之间，其中由所述驱动器所生成的电力信号从所述一对发送器电极被无线地传输到所述一对接收器电极，以便当所述电力信号的频率和所述第一电感器与所述电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给所述负载供电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A塞姆佩，E瓦夫芬施米特，DW范戈尔，HT范德赞登，
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