[发明专利]用于非接触式功率交换的系统和方法

权利要求书

1.一种非接触式功率传递系统，包括：

被配置用于非接触式功率交换的第一功率交换线圈；

操作地耦合到开关元件的功率配偶线圈；以及

操作地耦合到所述开关元件的控制器，其中所述控制器被配置成控制所述开关元件的开关操作以主动地控制在所述功率配偶线圈中的电流的幅值和相位以匹配所述第一功率交换线圈的阻抗并且实现非接触式交换功率。

2.如权利要求1所述的非接触式功率传递系统，其中所述第一功率交换线圈以第一频率进行操作，以及所述功率配偶线圈以第二频率进行操作，并且其中所述第一频率不同于所述第二频率。

3.如权利要求1所述的非接触式功率传递系统，还包括第二功率交换线圈，所述第二功率交换线圈被配置用于与所述第一功率交换线圈进行非接触式功率交换。

4.如权利要求3所述的非接触式功率传递系统，其中所述第一功率交换线圈被配置成接收来自所述第二功率交换线圈的功率或将功率传送给所述第二功率交换线圈。

5.如权利要求3所述的非接触式功率传递系统，还包括操作地耦合到所述第一功率交换线圈、所述第二功率交换线圈或所述功率配偶线圈的用于聚焦磁场的场聚焦元件。

6.如权利要求5所述的非接触式功率传递系统，其中所述场聚焦元件包括至少一个谐振器，并且其中所述至少一个谐振器被配置成实现在所述第一功率交换线圈与第二功率交换线圈之间的功率和数据信号的双向传递。

7.如权利要求6所述的非接触式功率传递系统，其中所述至少一个谐振器包括被布置成阵列的多个谐振器，并且所述多个谐振器朝向所述第一功率交换线圈或第二功率交换线圈的方向聚焦所述多个谐振器的所产生的磁场。

8.如权利要求7所述的非接触式功率传递系统，其中所述多个谐振器被配置成以两个或更多个不同谐振频率同时操作以实现在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和数据信号的同时双向传递。

9.如权利要求1所述的非接触式功率传递系统，还包括多个第一功率交换线圈和多个功率配偶线圈，其中所述第一功率交换线圈中的每个第一功率交换线圈操作地耦合到对应的功率配偶线圈，以及所述功率配偶线圈中的每个功率配偶线圈的开关单元被个体地控制以选择性地实现来自一个或多个第一功率交换线圈的功率传递。

10.如权利要求1所述的非接触式功率传递系统，其中所述开关元件包括：绝缘栅双极晶体管（IGBT）、硅控制整流器（SCR）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或机械开关。

11.一种用于非接触式功率交换的系统，包括：

非接触式功率传递系统，包括：

被配置用于非接触式功率交换的第一功率交换线圈；

操作地耦合到开关元件的功率配偶线圈；以及

操作地耦合到所述开关元件的控制器，其中所述控制器被配置成控制所述开关元件的开关操作以主动地控制在所述功率配偶线圈中的电流的幅值和相位以匹配所述第一功率交换线圈的阻抗并且实现功率交换；以及

第二功率交换线圈，所述第二功率交换线圈操作地耦合到所述非接触式功率传递系统以及被配置用于经由磁场而与所述第一功率交换线圈进行非接触式功率交换。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述第一功率交换线圈和所述第二功率交换线圈被配置成以第一频率进行操作，以及所述功率配偶线圈被配置成以第二频率进行操作，其中所述第一频率不同于所述第二频率。

13.如权利要求11所述的系统，还包括被设置在所述第一功率交换线圈和所述第二功率交换线圈之间的场聚焦元件，其中所述场聚焦元件被配置成在所述第一功率交换线圈或所述第二功率交换线圈的方向上聚焦磁场。