[发明专利]透明电容无线供电系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2011年8月16日提交的美国临时申请号61/523925和美国临时申请号61/523951以及于2012年4月10日提交的美国临时申请号61/622106的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及用于无线电力传输的电容供电系统，尤其涉及由透明非导电材料所制成的大面积基础结构上的无线电力传输。

背景技术

无线电力传输是指在没有任何连线或触头的情况下供应电力，因此通过无线介质执行电子设备的供电。一种用于无接触供电的常见应用是用于对例如移动电话、笔记本计算机等的便携式电子设备进行充电。

无线电力传输的一种实施方式是通过电感供电系统来实施。在这样的系统中，电源(发射器)和设备(接收器)之间的电磁感应允许无接触的电力传输。发射器和接收器都配备以电气线圈，并且当在物理上接近时，电信号从发射器流向接收器。

在电感供电系统中，所生成的磁场集中在线圈之内。结果，到接收器拾取场(pick-up field)的电力传输在空间中非常集中。这种现象在系统中创建了限制系统效率的热点。为了提高电力传输的效率，每个线圈都需要高的质量因数。为此，线圈应当以电感与电阻的最优比率为特征，由具有低电阻的材料所组成，并且使用Litze连线处理加以构造以减少集肤效应。此外，线圈应当被设计为满足复杂的几何形状以避免Eddy电流。因此，高效的电感供电系统需要昂贵的线圈。用于大面积的无接触电力传输系统的设计将必然需要许多昂贵的线圈，因此对于这样的应用而言，电感供电系统可能是不可行的。

电容耦合是另一种用于无线传输电力的技术。这种技术主要在数据传输和传感应用中得以被利用。粘贴在挡风玻璃上具有处于车内的拾取元件的汽车无线电天线是电容耦合的一个示例。还能够使用指示性耦合来支持这种类型的应用。也就是说，当前使得能够使用电容耦合或指示性耦合通过玻璃进行电力传输的技术是已知的。这主要在汽车应用中得到利用，其中挡风玻璃或电子设备被有意设计为支持这样的电力传输。

例如，美国专利申请公开号2010/0060077公开了一种汽车玻璃，其具有用于与该玻璃相关联的电子设备的非电流触点。该玻璃包括透明玻璃材料的第一层片和第二层片，其具有在玻璃材料的层片之间进行延伸的一层层间材料。该汽车玻璃被制造为包括电路，其具有被设计为形成耦合区以使得电路中的电信号能够在耦合区和部署在外表面玻璃上的电子设备之间耦合的第一连接器。

然而，这样的玻璃仅能够用于在耦合区中传送电力，该耦合区在玻璃中很小并且面积有限。增加耦合区的大小以对大的面积进行供电将需要例如使用铁磁芯来增大耦合因数。然而，这样的芯是昂贵的并且无法在电容电力系统中应用。因此，相关现有技术中所讨论的无线电力传输系统无法在大的透明区域上进行供电。

因此，提供一种用于为连接至大面积采用的透明表面的负载进行无线供电的低成本且可行的解决方案将是有利的。

发明内容

这里所公开的某些实施例包括一种透明电容供电系统。该系统包括通过电感器连接至负载的一对接收器电极，其中该电感器耦合至负载以使得该系统发生谐振；和透明基础结构，其至少具有互相耦合的非导电透明材料的第一层和导电透明材料的第二层，其中该第二层被部署为形成一对发射器电极，其中该对接收器电极与第二层去耦合由此在该对发射器电极和该对接收器电极之间形成电容阻抗，其中驱动器所生成的电力信号在该电力信号的频率基本上匹配第一电感器和该电容阻抗的串联谐振频率时从该对发射器电极无线传送至该对接收器电极以对负载进行供电。

这里所公开的某些实施例还包括一种透明电容供电系统。该系统包括通过电感器连接至灯具的一对接收器电极，其中该电感器耦合至负载以使得该系统发生谐振，每个接收器电极包括由透明导电材料制成的顶层和由透明非导电材料制成的底层；和透明基础结构，其至少具有互相耦合的非导电透明材料的第一层和导电透明材料的第二层，其中该第二层被部署为形成一对发射器电极，底层的该对接收器电极与该透明基础结构相接触，顶层与灯具相接触，该对接收器电极与第二层去耦合由此在该对发射器电极和该对接收器电极之间形成电容阻抗，其中驱动器所生成的电力信号在该电力信号的频率基本上匹配该电感器和该电容阻抗的串联谐振频率时从该对发射器电极无线传送至该对接收器电极以对灯具进行供电。

附图说明

被视为本发明的主题在说明书完结后在权利要求中特别指出并分别请求保护。本发明的以上和其它特征及优势将由于以下结合附图进行的详细描述而显而易见。