用于传送电功率的方法和装置

摘要

本发明的实施例涉及一种用于将功率传送至电负载（115）的装置（100），其包括：充电设备（105），所述充电设备（105）包括至少三个发射电枢（120）的组件和初级电路（135），所述初级电路（135）能够将每个发射电枢（120）连接至电压发生器（130）；用户设备（110），所述用户设备（110）与所述充电设备（105）分离且独立于所述充电设备（105），所述用户设备（110）包括电负载（115）、至少一对接收电枢（140，141），和能够将所述接收电枢（140，141）连接至所述电负载（115）的次级电路（145），该成对的接收电枢可面向所述充电设备（105）的至少一对发射电枢（120），从而在此处实现至少两个不同的电容器（165，166）；用于监测和选择的电子系统（170），其连接至所述充电设备（105）的所述初级电路（135），所述电子系统（170）被配置成识别发射电枢（120）的第一子组件，且被配置成识别发射电枢（120）的第二子组件，所述第一子组件面向所述用户设备（110）的接收电枢中的一个电枢（140），所述第二子组件面向所述用户设备（110）的另一接收电枢（141），以及电子指令系统（175），其连接至所述充电设备（105）的初级电路（135），所述电子指令系统（175）被配置成命令所述初级电路在所述第一子组件和所述第二子组件的所述发射电枢（120）之间施加可随时间周期性变化的电压差。

权利要求

1.一种用于将功率传送至电负载(115)的装置(100)，包括：

充电设备(105)，其包括：至少三个发射电枢(120)的组件，和初级电路(135)，所述初级电路(135)能够将每个发射电枢(120)彼此独立地连接至电压发生器(130)，用户设备(110)，其与所述充电设备(105)分离且独立于所述充电设备(105)，所述用户设备(110)包括电负载(115)、至少一对接收电枢(140，141)，和能够将所述接收电枢(140，

141)连接至所述电负载(115)的次级电路(145)，该成对的接收电枢能够面向所述充电设备(105)的至少一对发射电枢(120)，从而以此实现至少两个不同的电容器(165，166)，用于监测和选择的电子系统(170)，其连接至所述充电设备(105)的所述初级电路(135)，所述电子系统(170)被配置为能够识别发射电枢(120)的第一子组件，并能识别发射电枢(120)的第二子组件，所述第一子组件面向所述用户设备(110)的接收电枢中的一个电枢(140)，所述第二子组件面向所述用户设备(110)的另一接收电枢(141)，以及电子指令系统(175)，其连接至所述充电设备(105)的初级电路(135)，所述电子指令系统(175)被配置为能够命令所述初级电路在所述发射电枢(120)的所述第一子组件和所述第二子组件之间施加能随时间周期性变化的电压差。

2.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述次级电路(145)包括与所述接收电枢(140，141)串联连接的至少一个电感(150)。

3.根据权利要求1或2所述的装置(100)，其特征在于，所述次级电路(145)包括电压整流器(155)，所述电压整流器(155)连接在所述接收电枢(140，141)与所述负载(115)之间。

4.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述充电设备(105)的初级电路(135)包括：第一电导体和第二电导体(200，205)，所述第一电导体和第二电导体(200，205)电连接至所述电压发生器(130)，从而承受恒定的电压差，以及多个电子开关(210)，每个所述电子开关(210)能够使各发射电枢(120)选择性地与所述第一电导体或所述第二电导体(200，205)电连接。

5.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述充电设备(105)的初级电路(135)包括：第一电导体和第二电导体(200，205)，所述第一电导体和第二电导体(200，205)通过逆变器系统(215)电连接至所述电压发生器(130)，所述逆变器系统(215)能够产生可随时间变化的电压且将该电压施加至所述第一电 导体(200)，同时使第二电 导体(205)维持恒定电压，以及多个电子开关(210)，每个所述电子开关(210)能够将相应的发射电枢(120)选择性地与所述第一电导体或所述第二电导体(200，205)电连接。

6.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述充电设备(105)的初级电路(135)包括：第一电导体和第二电导体(200，205)，所述第一电导体和第二电导体(200，205)电连接至所述电压发生器(130)的方式使该第一和第二电导体承受恒定电压差，以及多个电子励磁模块(300)，其并联连接在所述第一电导体和所述第二电导体(200，205)之间且单个地连接至相应的发射电枢(120)，每个所述电子励磁模块包括一对开关(305，

310)，该一对开关串联连接且其间包含中心节点，该中心节点电连接至相应的发射电枢(120)。

7.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述充电设备(105)的初级电路(135)包括：第一电导体和第二电导体(200，205)，所述第一电导体和第二电导体(200，205)电连接至所述电压发生器(130)的方式使其承受恒定电压差，以及多个电子励磁模块(300)，其并联连接在所述第一电导体和所述第二电导体(200，205)之间且单个地连接至相应的发射电枢(120)，每个所述电子励磁模块包括电感(335)和开关(340)，所述电感(335)和所述开关(340)串联连接且其间包括中心节点，该中心节点电连接至相应的发射电枢(120)。

8.根据权利要求6或7所述的装置(100)，其特征在于，所述充电设备(105)的初级电路(135)包括串联连接在所述电压发生器(130)和第一电导体(200)之间的电感(315)。

9.根据权利要求8所述的装置(100)，其特征在于，所述充电设备(105)的初级电路(135)包括连接在所述第一电导体(200)和所述第二电导体(205)之间的电容器(320)。

10.根据权利要求6或7中任何一项所述的装置(100)，其特征在于，每个励磁模块(300)包括连接在所述中心节点和相应电枢(120)之间的电感(325，350)。

11.根据权利要求6或7中任何一项所述的装置(100)，其特征在于，每个励磁模块(300)包括连接在所述中心节点和所述初级电路(135)的第二端子(205)之间的电容器(330，

345)。

12.一种用于向电负载(115)传送功率的方法，其包括如下步骤：

预置充电设备(105)，所述充电设备(105)包括至少三个发射电枢(120)的组件和初级电路(135)，所述初级电路(135)能够将每个发射电枢(120)彼此独立地连接至电压发生器(130)，预置用户设备(110)，所述用户设备(110)与所述充电设备(105)分离且独立于所述充电设备(105)，所述用户设备(110)包括所述电负载(115)，至少一对接收电枢(140，141)，和次级电路(145)，所述次级电路(145)能够将所述接收电枢(140，141)连接至所述电负载(115)，该成对的接收电枢(140，141)能够面向所述充电设备(105)的至少一对发射电枢(120)，从而以此实现至少两个不同的电容(165，166)，识别面向用户设备(105)的所述接收电枢中的一个电枢(140)的发射电枢(120)的第一子组件，且从而识别面向所述用户设备(110)的其它接收电枢(141)的发射电枢(120)的第二子组件，以及命令所述初级电路(135)在所述发射电枢(120)的所述第一子组件和所述第二子组件之间施加能随时间周期性变化的电压差。

说明书

用于传送电功率的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明一般涉及用于将电功率传送至一个或多个电气负载的方法和装置。该电气负载或负载可以为，例如，任何电器或电子设备，可以对该电器或电子设备供电从而能够使其自身运行和/或给设备自身的内部电池充电。该类型电气/电子设备的典型例子为移动电话、平板电脑、电视、照明系统（例如LED）等。

背景技术

[0002] 目前经常应用于将电功率传送至负载的技术方案是使用AC/DC转换器，该AC/DC转换器能够将例如由通用配电网络产生的交流电（AC）转换成能够供应电荷的直流电（DC）。待充电的负载可以，例如通过普通连接线，直接连接到AC/ DC转换器。为了更实用，待充电的负载和AC/ DC转换器之间的连接可以通过电触点的机械系统来实现，该电触点的机械系统具有适当形式，例如连接至转换器且能够与连接至该负载的对应电触点接触放置的导电板。该触点系统以适当的几何结构实现，以便在任何时候都保证触点流电连接至至少两个电势不同的点，同时防止有害的短路。当发射系统坐落在充电设备上而接收系统坐落在待供应/充电的用户设备上，将电功率传送至负载的另一种方式，从电压开始，可以在于使用基于比如发射系统和接收系统之间的感应耦合或电容耦合的无线能量发射系统，该用户设备与供应器/充电设备分离且独立于该供应器/充电设备。

[0003] 通常，在基于感应耦合的系统的领域，使用发射天线，例如坐落在待供电用户设备上的卷筒或螺旋形发射天线。以这种方式，甚至在初级和次级电路之间没有流电连接的情况下，也可以供应各种性质的电气和电子设备。

[0004] 另一方面，对于基于电容耦合的系统，发射电枢要求例如具有可通过介电材料与环境隔离开的导电区，该导电区面向接收电枢，从而构成至少两个电容。通过在电容入口施加电压波，可以传送电功率。供有电压波的每个电容器皆可视为一阻抗，从而通过足够高的电压波频率和/或足够大的电容和/或具有足够高电压的电压波，可有利地在电容出口耦合获得足够高、且可用于给负载充电的电压波。

[0005] 为了实现无线供应和/或充电设备的第二运行方案，将每个电容的第一电枢安装在待供应的用户设备（例如移动电话、计算机、电势等）上和将每个电容的第二电枢安装在其上面限定有合适的供应表面的充电设备上是有利的。以这种方式，通过使用户设备靠近该充电设备或使充电设备靠近用户设备，安装在用户设备和充电设备上的电枢实现上述电能容量的耦合和发射。

[0006] 如上所述，为了从电容系统获得高性能，一般可能显著增加施加至发射电枢和/或电枢区域的电压频率和/或向电枢施加振幅足够高的电压波。

[0007] 由于电枢的区域通常受限于用户设备的几何结构和充电设备的充电表面，且由于电压振幅大增会引起安全问题，并增大系统的尺寸和成本（例如，由于运行时高电压所需的变压器），因此在电容系统中获得高性能的最好方式是显著增加施加至发射电枢的电压波频率。

[0008] 用于获得该结果的极其有利的方式包括使用依着整体共振布局实现的电路，其中电路拓扑和操纵系统能够几乎完全消除开关中的动态损耗，因此能够使高切换频率和低损耗成为可能。有利地达到这些目的的无线电路范畴来自于E、F或E/F类放大器的合适修饰。

[0009] 例如，申请号为WO 2013/150352，2013年10月10日提交的国际专利申请中描述了此无线供应/再充电系统的例子。

[0010] 短程无线供应/再充电系统（感应和电容类）的典型问题包括将待供应/充电的用户设备相对于充电设备放置在准确位置。

[0011] 在感应系统的情况下，可以通过建立能够在非常大的空间域（例如具有大尺寸的螺旋管）产生磁感应场的发射天线排除该问题。相反，该方法使系统能量效率显著变差，增加电磁污染，不能对由被传送的所述能量供能的单个设备进行控制，且不能在所产生的磁场覆盖的空间部分的内部选择性地传送能量。可以通过使用多条较小尺寸的螺旋管减少这些问题，该螺旋管可能被定位成确保产生的磁场之间部分叠加，但这导致成本和系统尺寸显著增加，且在任何情况下不会消除在所有感应系统中特征化的能量效率低的问题。

[0012] 虽然确保了较大的能量效率，但电容系统要求正确对齐用户设备和充电设备。事实上，在某些限制内，电容系统容许发射电枢和接收电枢之间不对齐，然而，已经证明，超出这些限制，性能显著下降。

[0013] 为了至少部分减小该缺陷，可能将合适的设计方案用于发射和/或接收电枢。例如，不管用户设备和充电设备之间的角度如何，通过使用具有径向对称设计的电枢都可以确保电容系统的正确运行。同样地，不管用户设备在垂直方向上如何切换，都可以确保该电容供应的运行，例如，通过使用具有一维或二维周期类型的电枢。

[0014] 相反，电枢设计不能在接收电枢相对于发射电枢切换和旋转的同时独立传输电功率，所以通常不可能以任何方式将待充电设备放置在充电设备上且总是确保电枢之间的耦合能够传输足够的能量而不过度损耗。

[0015] 除此之外，现有的技术方案不能以随机的定位和取向将待充电的一个或多个用户设备放置在充电表面两侧，同时确保该表面仅给上述设备充电，不激活其它物体，且在充电表面上没有搁置任何物体的区域不发射电磁波。

[0016] 因此，本发明的目的在于消除上述缺陷，且特别在于通过使充电设备能够随机坐落在充电表面附近的电容耦合实现电能的无线发射系统。

[0017] 本发明另外的目的在于通过能够同时给多个设备充电的电容耦合实现能量的无线发射系统。

[0018] 本发明另外的目的在于消除或最小化未坐落在待供应的设备附近的发射区域的发射。

[0019] 本发明的另外的目的在于使施加至耦合电容的电压波的频率进一步增加，完全在于供应表面的功率密度的优势，从而确保较低的系统成本和可扩展性，因此可复制用于较小或较大的供应和发射表面。

发明内容

[0020] 这些和其它目的通过独立权利要求中记载的特征获得。从属权利要求描述了本发明的优选和/或特别有利的方面。

[0021] 特别地，本发明的实施例公开了用于将功率传送至电负载的装置，其包括：

[0022] 预先处置充电设备，其包括至少三个发射电枢的组件和初级电路，该初级电路能够将每个发射电枢连接至电压发生器（彼此独立），

[0023] 用户设备，其与充电设备分离且独立于该充电设备，所述用户设备包括电负载，至少一对接收电枢，和能够将接收电枢连接至电负载的次级电路，该成对的接收电枢可面向所述充电设备的至少一对发射电枢，从而在此处实现至少两个不同的电容器，[0024] 用于监测和选择的电子系统，其连接至充电设备的初级电路，该电子系统被配置成识别发射电枢（至少一个）的第一子组件，且被配置成识别发射电枢（至少一个）的第二子组件，该第一子组件面向用户的接收电枢中的一个电枢，该第二子组件面向用户设备的另一接收电枢，以及

[0025] 电子指令系统，其连接至充电设备的初级电路，该电子指令系统被配置成命令初级电路在第一子组件和第二子组件的发射电枢之间施加可随时间周期性变化的电压差。

[0026] 即刻指定该控制系统可以依赖或并入监测和选择系统。

[0027] 另外指定该监测和选择系统还可以被配置成识别发射电枢的第三子组件（甚至没有），该第三子组件未面向用户设备的任何接收电枢。该控制系统还可以被配置成向第三子组施加不同的电压（可能为零或恒定的）。

[0028] 另外指定该监测和选择系统还可以被配置成测量传送至每个用户设备的电压和/或电流和/或功率，与此一致，该指令系统可以被配置成命令初级电路在第一子组件和第二子组件的发射电枢之间施加可在第一子组件和第二子组件的发射电枢之间随时间周期性变化的电压差，以向每个用户设备传输正确的电压和/或电流和/或功率。

[0029] 通过该技术方案，发射电枢实质上限定供应表面，用户设备可以以许多不同的位置或取向支撑在该供应表面上，每个位置和取向总是可能确保该接收电枢单个地叠加在发射电枢的至少一个单独电枢上，实现至少两个不同的电容。以这种方式，通过识别面向接收电枢的发射电枢，和通过向其施加可随时间变化的电压差，初级电路向藉此实现的电容施加电压波，该电压波传送至用户设备的次级电路，并因此传送至负载。

[0030] 使用数量足够多的发射电枢，进一步可能限定足够大的表面以能够容纳一个或多个用户设备，该一个或多个用户设备中每个的接收电枢总是单个地叠加在供应器设备的至少一个单独的发射电枢上。

[0031] 所有未面向任何接收电枢的发射电枢可以保持断开，因此确保没有支撑用户设备的供应表面的所有零件的发射可忽略。

[0032] 在本发明的方面中，该用户设备的接收电枢可以再划分成多个小尺寸的板，而不修改装置的运行原理。对于不同的用户设备以及每个单独的用户设备的内部、对于每个接收电枢，该接收电枢的尺寸和形式可以是不同的，例如，随设备的尺寸和设备上存在的几何约束，以及用户设备运行所需的功率而变化。

[0033] 在本发明另外的方面中，该供应器设备的发射电枢可以相互以较规律或较不规律的方式设置在空间中，彼此邻近或远离。例如，该发射电枢可以设置成单维度分布，即，相互对齐以形成单行。可替换地，该发射电枢可以以多个维度分布，例如，其可以以矩阵结构分布，其中该发射电枢成行成列对齐，大致像矩阵或网格的节点。该发射电枢可以具有各种维度和/或几何形状，而不因此改变装置的运行原理。相同的设备上可以存在具有各种形式和/或维度的发射电枢。该发射电枢可以进一步分布在硬的或软的、平面的或非平面的、具有任何形状、厚度或尺寸的刚性或柔性支撑件上。例如，可以通过在硬或软、厚或细电介质基板上施加板、片或叶形式或其它样式的导体，或通过将导体嵌入两层电介质材料之间，或通过修改非导电材料的电学性质使其变成局部导线实现供应器设备的发射电枢。

[0034] 至于用户设备的次级电路，在本发明的方面，其可以包括串联连接至接收电枢的至少一个电子感应器。该次级电路还可以包括连接在接收电枢和负载之间的电压整流器，且可能包括负载的调节电路（例如，DC/DC电路或另一类似电路）。

[0035] 至于供应器设备的初级电路，在本发明的一个方面，其可以包括：

[0036] 第一电导体和第二电导体，电连接至电压发生器从而承受恒定的电压差（例如，该第一电导体可以连接至电压发生器且第二电导体可以接地），以及

[0037] 多个电子开关，每个所述电子开关能够使各发射电枢选择性地与所述第一电导体或第二电导体电连接。

[0038] 通过该技术方案，该电子指令系统可以被配置成操纵电子开关，使得面向用户设备的一个接收电枢的发射电枢（至少一个）可以维持恒定地连接至两个导体中的一个，例如，电势最低的导体（例如，指的是接地的），同时面向该用户设备的另一接收电枢的发射电枢（至少一个）可替换地循环连接至电势最高的电导体且连接至电势最低的电导体。

[0039] 可替换地，该电子指令系统可以被配置成操纵电子开关使得面向用户设备的第一接收电枢的发射电枢（至少一个）可替换地循环连接至电势最高的电导体和电势最低的导体，同时面向用户设备的另一接收电枢的发射电枢（至少一个）同样可替换地循环连接至电势最高的电导体和电势最低的电导体，但相位相反（矢量标记转变180°），或相对于面向用户设备的第一接收电枢的发射电枢以合适的步骤连接。

[0040] 以这种方式，电压波全部施加至通过彼此叠加的发射电枢和接收电枢实现的成对的电容，从而传送至放置在用户设备上的负载。

[0041] 用于确保电压波全部施加至坐落在用户设备上的负载的其它可能的控制模式是所有有效的可选操纵方案且实质上与所描述的那些技术方案相似。

[0042] 该技术方案实际上包括具有产生电压波功能和发射电枢的选择性激活功能的开关。

[0043] 在可替换的实施例中，该初级供电电路可以包括：

[0044] 第一和第二电导体，其可以通过逆变器系统电连接至电压发生器，该逆变器系统能够产生可随时间变化的电压且将该电压施加至第一导体，同时使第二导体维持恒定电压（例如，接地），以及

[0045] 多个电子开关，每个所述电子开关能够使各发射电枢选择性地与所述第一电导体或所述第二电导体电连接。

[0046] 通过被配置成前述技术方案的变体的技术方案，该电子指令系统可以被配置成操纵电子开关使得面向用户设备的接收电枢之一的发射电枢（至少一个）可以维持恒定地连接至第二导体，例如，电势最低的导体（例如，接地），而面向用户设备的另一接收电枢的发射电枢（至少一个）可以恒定地保持连接至第一导体，从而接收逆变器系统产生的电压波。

[0047] 实际上，在该第二技术方案中，电压波的产生通过逆变器系统执行且开关仅用于发射电枢的选择性激活功能。

[0048] 对于本发明的前两个实施例中使用的开关，其中的每个开关可以用至少一个双极型晶体管、IGBT、MOSFET、MEMS开关、继电器或固态继电器、CMOS电偶或任何其它类型的电压开关系统制成。

[0049] 在本发明的第三实施例中，该供应器设备的初级供应电路可以包括：

[0050] 第一和第二电导体，其电连接至电压发生器从而承受恒定电压差（例如，该第一电导体可以连接至电压发生器且该第二电导体可以接地），以及

[0051] 多个电子励磁模块，其并联连接在第一电导体和第二电导体之间且单个 地连接至相应的发射电枢，每个电子励磁模块包括串联连接且其间包括中心节点的成对的开关，该中心节点电连接至相应的发射电枢。

[0052] 实际上，每个励磁模块具有高电压开关和低电压开关，该高电压开关连接至电势最高的电导体（例如，第一电导体），该低电压开关直接连接至电势最低的电导体（例如，第二电导体），在该高电压开关和低电压开关之间得到通向相应的发射电枢的电连接。

[0053] 通过该第三技术方案，该装置的电子指令信号可以被配置成根据下面的策略操纵励磁模块的开关。

[0054] 对于连接至面向用户设备的第一接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，操纵高电压开关使其保持固定断开（一直断开），同时操纵低电压开关使其以高频率循环开通和切断，通过这种方式使发射电枢和面向该发射电枢的接收电枢激发高频率电压波。

[0055] 对于连接至面向用户设备另外的接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，操纵低电压开关使其保持固定断开（一直断开），同时操纵高电压开关使其保持固定接通（一直接通），或可替换地，操纵高电压开关使其以高频率循环开通和切断，并且频率和相位相对于连接至面向用户设备的第一接收电枢的发射电枢的励磁模块的低电压开关是合适的，例如，相对于连接至面向第一电枢的那些发射电枢的励磁模块的低电压开关同步。在不同的策略中，该装置的电子指令系统可以被配置成以下面的方式操纵励磁模块的开关。

[0056] 对于连接至面向用户设备的第一接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，操纵低电压开关使其保持固定断开（一直断开），同时操纵高电压开关使其以高频率循环开通和切断，通过这种方式使发射电枢和面向该发射电枢的接收电枢激发高频率电压波。

[0057] 对于连接至面向用户设备另外的接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，操纵高电压开关使其保持固定断开（一直断开），同时操纵低电压开关使其保持固定开通（一直开通），或可替换地，操纵低电压开关使其以高频率循环接通和断开，并且频率和相位相对于连接至面向用户设备的第一接收电枢的发射电枢的励磁模块的高电压开关是合适的，例如，相对于连接至面向第一电枢的那些发射电枢的励磁模块的高电压开关同步。

[0058] 在第三策略中，可以操纵连接至面向第一接收电枢的发射电枢（至少一个）的高电压开关和低电压开关使其以高频率接通和断开，且可替换地，可以操纵连接至面向另一接收电枢的发射电枢的高电压开关和低电压开关使其也以高频率可替换地接通和断开，并且频率和相位相对于连接至面向用户设备的第一接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块的高电压开关是合适的，例如，相对于连接至面向第一电枢的那些发射电枢的励磁模块的高电压开关同步。

[0059] 在第四策略中，可以操纵连接至面向第一接收电枢的发射电枢的高电压开关和低电压开关使其以高频率接通和断开，同时可以固定操纵连接至面向另一接收电枢的发射电枢的高电压开关和低电压开关，例如，高电压开关固定接通（一直接通）且低电压开关固定断开（一直断开），或，可替换地，低电压开关固定接通（一直接通）且高电压开关固定断开（一直断开）。

[0060] 在任何情况下，有效的替代方案是能够在高电势的导体和低电势的导体之间防止短路和能够在接收电枢上产生能够给负载充电的电压波的任何操作。

[0061] 在第三实施例的方面，该充电器的初级电路可以包括电感（称为节流器）且可能包括电容器（称为蓄能器），该电感串联连接在电压发生器和第一电导体之间，该电容器连接在第一电导体和第二电导体之间。

[0062] 但是，可以利用例如励磁模块的开关（例如，MOSFET）的寄生电容部分或完全消除该蓄能电容器。

[0063] 在该第三实施例的另外方面，每个励磁模块可以包括在中心节点和相应的发射电枢之间连接的电感。

[0064] 以这种方式，可以部分消除与次级电路的电枢串联的电感，例如，从而减小用户设备的尺寸而不在概念上改变发射装置。

[0065] 在该第三实施例的另外方面，每个励磁模块可以包括连接在中心节点和初级电路的第二端子之间的电容。

[0066] 以这种方式，还可以部分或全部消除该蓄能电容器。防止高电压导体和低电压导体之间短路的这些无功元件的存在，甚至在瞬变现象（在瞬变现象期间，每个励磁模块的高电压开关和低电压开关都接通）的情况下，意味着指令系统被配置成执行下面的策略。

[0067] 对于连接至面向用户设备的第一接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，操纵高电压开关使其保持固定接通（一直接通），同时操纵低电压开关使其以高频率循环开通和切断，通过这种方式使发射电枢和面向该发射电枢的接收电枢激发高频率电压波。

[0068] 对于连接至面向用户设备的其它（第二）接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，操作高电压开关使其保持固定断开（一直断开），同时操纵低电压开关310使其保持固定接通（一直接通）。

[0069] 可替换地，再次对于连接至面向第二接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，可以相对于连接至面向第一接收电枢的发射电枢的励磁模块的低电压开关同步或以在任何情况下使电流在负载上循环的切换和/或频率操纵低电压开关。

[0070] 在不同的策略中，该装置的电子指令系统可以被配置成以下面的方式操纵励磁模块的开关。

[0071] 至于连接至面向第一接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，可以同步操纵高电压开关和低电压开关使其以高频率循环开通和切断（同时接通或断开），通过这种方式使发射电枢和面向该发射电枢的接收电枢激发高频率电压波。

[0072] 关于连接至面向第二接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，可以相对于连接至面向第一接收电枢的发射电枢的励磁模块的那些励磁模块以反相（矢量标志转变180°）操纵高电压开关和低电压开关。

[0073] 换句话说，如果接通连接至面向第一接收电枢的发射电枢的励磁模块的高电压开关，则断开连接至面向另一接收电枢的发射电枢的励磁模块的高电压开关，且如果接通连接至面向第一接收电枢的发射电枢的励磁模块的低电压开关，则断开面向另一电枢的励磁模块的低电压开关，且反之亦然。

[0074] 当在任何情况下，任何操作能有效确保接收电枢之间设置的电势差可以给负载充电时，在任何情况下，可以相对于所示替换方案修改该操纵系统。

[0075] 在所有上述情况中，关于连接至没有面向任何接收电枢的发射电枢的励磁模块，高电压开关可以保持固定断开（一直断开），同时低电压开关可以保持接通或断开，从而将相应的发射电枢连接至低电势导体（例如，接地）或使其浮动。

[0076] 关于上述所有情况中的成对的开关，其可以被制造成pnp或npn类（例如，仅为npn类，或pnp类的晶体管，或pnp晶体管和npn晶体管）成对双极型晶体管或IGBT的任何组合，且还可以使用任何组合的（仅p-MOS、由n-MOS和p-MOS组成的CMOS对）MOSFET，以及继电器、固态继电器、MEMS开关或任何其它开关实现。

[0077] 举例来说，每个励磁模块可以使用p-MOS作为高电压开关和n-MOS作为低电压开关有利地实现。

[0078] 此结构构成可轻易操纵的CMOS对，成本低，且易于集成，甚至是通过目前的半导体技术集成在单晶片中也是如此，从而以极低成本实现能够管理特别扩展的发射电枢表面的装置。

[0079] 可以调整该第三实施例（在其所有变体中）的无功电子元件（发射电枢、接收电枢和可能的电容器和感应器，包括开关的寄生元件和电路自身）的组件从而以与每个励磁模块的至少一个开关相同或接近的操纵频率共振。此外，通过使这些电子元件成适当的尺寸，由与发射电枢和接收电枢耦合的初级电路和次级电路构成的发射装置的全电路可以比作谐振型放大电路，例如，E、F、E/F类等放大器。以这种方式，上述电路中的损耗可以是非常低的，实际上几乎为零，因为调整了谐振电路（例如，E、F、E/F类等）以消除所有损耗或至少使所有损耗最小化，因而其性能比任何非谐振感应或电容系统的性能要好很多。

[0080] 此外，凭借可以实现的大量的小尺寸电枢以及随之而来的跨越每个励磁模块的单个开关的低电流，相对于仅由两个大尺寸电枢（由控制全部功率传送至负载的开关操纵）构成的系统，可以轻易使运转频率显着增加，因为通常适用于控制小电流的开关具有寄生现象可忽略的特征（例如，用于MOSFET的低寄生栅极电容），因此相比适于控制大电流的开关，该开关更适于达到非常高的频率。

[0081] 在本发明的第四实施例中，供应器设备的初级电路可以包括：

[0082] 第一和第二电导体，电连接至电压发生器从而承受恒定的电压差（例如，第一电导体可以连接至电压发生器而第二电导体可以接地），以及

[0083] 多个电子励磁模块，其并联连接在第一电导体和第二电导体之间且单独地连接至各发射电枢，每个电子励磁模块包括串联连接且其间包括中心节点的成对开关，该中心节点电连接至相应的发射电枢。

[0084] 实际上，该实施例类似前述实施例，区别仅在于其用合适的电感代替每个励磁模块的两个开关之一（优选地，高电压开关）。

[0085] 通过此第三技术方案，该装置的电子指令信号可以被配置成以下面的方式操纵励磁模块的开关。

[0086] 对于连接至面向用户设备的第一接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，操纵唯一的开关使其以高频率循环接通和断开。

[0087] 对于连接至面向用户设备的另一接收电枢的发射电枢（至少一个）的励磁模块，操纵唯一的开关从而相对于连接至面向第一接收电枢的发射电枢的励磁模块以高频率、相对于第一子组的励磁模块的开关同步但反相（矢量标志转变180°）循环接通和断开。

[0088] 以这种方式，第一组的电枢会激发周期性电压波，而第二组电枢会激发相同的电压波，但转变半个周期（矢量标志180°）。该操纵能够在第一组和第二组发射电枢之间产生最大电势差，从而可能在接收电枢的下游收集有益于给负载充电的能量。

[0089] 例如，通过改变励磁的切换和/或频率和/或操纵形式，可能修改系统的操纵，从而在任何情况下确保接收有益于给接收电枢下游的负载充电的能量。

[0090] 对于连接至未面向任何接收电枢的发射电视的励磁模块，可以使唯一的开关保持固定断开（一直断开）。

[0091] 同样在该第四实施例中，充电器的初级电路可以包括串联连接在电压发生器和第一电导体之间的电感（称为节流器），且可能包括电容器（称为蓄能器），该电容器连接在第一电导体和第二电导体之间。

[0092] 但是，可以利用例如励磁模块的开关的寄生电容部分或完全消除该蓄能电容器。

[0093] 还可以通过使每个励磁模块的电感成适当尺寸以及利用开关和电路的寄生电感部分或完全消除该节流电感。

[0094] 节流电感的消除可以确保，例如，保持断开的发射电枢设定持续电压，因此不产生电磁污染或损耗，且决不与周围环境相互影响。

[0095] 在该第四实施例的另外方面，每个励磁模块可以包括连接在中心节点和相应的发射电枢之间的电感和/或连接在中心节点和初级电路的第二端子之间的电容。

[0096] 至于任何励磁模块中的开关，其可以为pnp或npn类双极型晶体管或IGBT，或可以为MOSFET (n-MOS、p-MOS)、MEMS开关、继电器、固态继电器、或任何其它开关。

[0097] 在前述情况中，可以调整该第四实施例的无功电子元件（发射电枢、接收电枢和可能的感应器）的组件从而以与每个励磁模块300的开关340相同或类似的操纵频率共振。此外，通过使这些电子元件成适当的尺寸，由与发射电枢和接收电枢耦合的初级电路和次级电路构成的发射装置的全电路可以比作谐振型放大电路，例如，E、F、E/F类等放大器。以这种方式，上述电路中的损耗可以是非常低的，实际上几乎为零，因为调整了谐振电路（例如，E、F、E/F类等）从而消除所有损耗或至少使所有损耗最小化，因而其性能比任何非谐振电感或电容系统的性能要好很多。

[0098] 此外，凭借可以实现的大量小尺寸电枢以及随之而来的跨越每个励磁模块的单个开关的低电流，相对于仅由两个大尺寸电枢（由控制全部功率传送至负载的开关操纵）构成的系统，可以轻易使运转频率显着增加，因为通常适用于控制小电流的开关具有寄生现象可忽略的特征（例如，用于MOSFET的低寄生栅极电容），因此相比适于控制大电流的开关，该开关更适于达到非常高的频率。

[0099] 此外，甚至相对于前述的其它实施例，该第四实施例在简化操纵和进一步提高性能上也特别有利，因为存在于每个励磁模块中的唯一的开关涉及较低的电势（例如，接地），因此可以以极高性能和经济的驱动器操纵。

[0100] 在所有上述实施例共同的方面，操纵该发射电枢的初级电路可以通过独立的电子卡实现，该电子卡可以通过布线连接至发射电枢。

[0101] 可替换地，该初级电路可以使用例如，一个或多个叠加的导电层（多层），实现部分或全部直接分布在应用发射电枢的子层上，每个叠加的导电层具体起到实现合适的导电通路的作用，可能通过绝缘层分离且通过层间导电通路使彼此适当地连接，能够实现前面描述的任何一个概念布局。

[0102] 例如，多层印刷电路可以用刚性或柔性，硬或软电介质子层实现，其中该发射电枢在第一导电层上实现，且其中电子元件安装和/或设计在最后的导电层上并（例如，通过导电层之间的过孔）连接至发射电枢。

[0103] 以这种方式获得相当小的充电垫，其厚度较薄且可能可切割成任何形状而不损害运转，相对于局部破坏非常强健，且成本相对较低。

[0104] 在本发明另外的方面，另外可能例如通过以平板屏幕或OFET（有机场效应晶体管）形式已经利用了一段时间的TFT技术（薄膜晶体管）在薄层上直接实现初级电路的无源元件（比如电感、电容、任何电阻）以及有源电子元件（例如，MOSFETS、其它晶体管或其它元件）。

[0105] 在本发明的上述所有实施例共同的另外的方面，电子监测和选择系统可以被配置成执行监测充电设备的每个发射电枢的步骤。

[0106] 该监测步骤可以包括向每个发射电枢供应预定的电子测试信号且测量电路参数（例如，电路的元件或零件的阻抗，一点或多点的电压，一个或多个元件中的电流或发射电路的另一物理和/或电子性质），该电路参数的值在发射电枢面向接收电枢或不面向任何东西之前已知晓，或可以根据状态预测运行状况。

[0107] 比较测量值和监测到的参数的已知值，监测和选择系统能够识别每个单独的发射电枢的具体情况。

[0108] 该监测步骤可以同时或依次在充电设备的所有发射电枢上以单独的诊断程序执行，其可以连续地且周期性地重复或当重大事件发生时重复。

[0109] 可替换地，对于独立于其它发射电枢的每个发射电枢，可以以连续模式、周期性模式和/或当重大事件发生时进行该监测步骤。

[0110] 可替换地，监测步骤可以在没有测试信号的情况下进行且在该系统的正常系统运行期间直接使用监测属性，从而实时确定每个电枢的状态且因此修改其操作。

[0111] 如前面所述，该监测系统可以确定传送至每个负载的功率，且因此向控制系统供应有益于控制功率传送至负载的追溯系统。

[0112] 该控制系统可以，例如，通过激活面向每个接收电枢的较大或较小数量的发射电枢调节传送至负载的功率，和/或该系统可以改变一些发射电枢的操纵信号的频率和/或相位和/或形状，从而以这种方式修改传送至负载的电功率。

[0113] 本发明的另一实施例最后提供用于向电荷传送功率的方法，其包括:

[0114] 预置充电设备，该充电设备包括至少三个发射电枢的组件和初级电路，该初级电路能够将每个发射电枢连接至电压发生器（独立于其它发射电枢），

[0115] 预置用户设备，该用户设备与充电设备分离且独立于该充电设备，其包括电负载，至少一对接收电枢，和次级电路，该次级电路能够将所述接收电枢连接至所述电负载，该成对的接收电枢可面向所述充电设备的至少一对发射电枢，从而在此处实现至少两个不同的电容，

[0116] 识别面向用户设备的接收电枢的电枢的发射电枢（至少一个）的第一子组件，且从而识别面向用户设备的另一接收电枢的发射电枢的第二子组件，以及

[0117] 命令初级电路在第一子组件和第二子组件的发射电枢之间施加可随时间周期性变化的电压差。

[0118] 该功率传送方法采用与前面描述的装置相同的概念，且表现出与其大致相同的优势。

[0119] 因此，可以理解，结合装置描述的本发明的所有方面和特征也可以应用至功率传送方法。特别地，通过电子监测和选择系统以及通过电子控制系统执行的所有操作都被认为是本发明的方法的步骤。

附图说明

[0120] 通过阅读以下以非限制性实施例的形式进行的描述，辅以附图中所示的图表，能够理解本发明的其他特征和优点。

[0121] 图1是根据本发明的无线供应装置的示意图。

[0122] 图2、3和4为在三个可替换实施例中的图1的装置的发射表面的俯视图。

[0123] 图5为第一具体实施例中的图1的装置的电路图。

[0124] 图6为第二具体实施例中的图1的装置的电路图。

[0125] 图7为第三具体实施例中的图1的装置的电路图。

[0126] 图8为图7的电路图的变体。

[0127] 图9为图7的电路图的变体。

[0128] 图10为在第四具体实施例中图1的装置的电路图。

[0129] 图11为图10的电路图的变体。

[0130] 图12为实现用于本发明的装置的充电设备的多层印刷电路的仰视图。

[0131] 图13为图12的侧视图。

具体实施方式

[0132] 参见图1的总图，本发明涉及用于将电功率从充电设备105无线传送至一个或多个用户设备110的装置100，每个用户设备110与充电设备105在物理上分离并独立于该充电设备105且包括需要充电的电负载115。

[0133] 该用户设备110可以为，例如，电话、计算机、键盘、鼠标、平板电脑、电视机、照明系统、可植入的生物医学系统，或需要供电和/或给其内部电池再充电的任何其它电器和电子设备。

[0134] 充电装置105可以制成独立的物体，例如设有专用外壳，或者可以并入预先存在的结构中，或应用至预先存在的结构中，例如，办公桌、桌子、墙壁、仪表板、贮物箱、地板和除此之外的其它结构，下面将更全面地展示。

[0135] 详细地说，充电装置105包括发射电枢120的组件，该发射电枢120的组件可以制成，例如，板、片、叶、或另一导电元件样式。发射电枢120的数量必须不低于三个，但优选地，该发射电枢120的数量大得多。该发射电枢120相互设置在侧面，例如，共平面的，从而将发射表面125整体限定在充电设备105中，该发射表面125根据需要可为任何形状和尺寸。

[0136] 在附图中，为了清晰起见，所示发射电枢120与发射表面125隔开一段距离。实际上，该发射电枢120与发射表面125基本上齐平是优选的（虽然不是必需的），该发射表面125可能被优选的电介质材料薄层覆盖。

[0137] 该发射电枢120可以相互以较规律或较不规律的方式设置在空间中，彼此邻近或隔开。例如，该发射电枢可以设置成单维度分布（参见图2），即，相互对齐以形成单行，或可以以多维度分布，例如，其可以以矩阵结构分布（参见图3和4），其中发射电枢120可以大致像矩阵的节点一样在行和列上对齐。

[0138] 如提及的附图所示，该发射电枢120可以具有多个尺寸和/或几何形状。特别地，在各种模型的充电设备105之间和相同模型的充电设备105内部，该发射电枢120的形状和/或尺寸可以变化。

[0139] 该发射电枢120可以进一步分布在刚性或柔性、软或硬、平面或非平面的、具有任何形状、厚度或尺寸的支撑件上。例如，可以通过在厚或薄电介质基板上施加导电片，或通过将导电片嵌入两层电介质材料之间，或通过修改非导电材料的电学性质从而使其变成局部导电，实现该供应器设备的发射电枢120。

[0140] 再次观察图1，该充电设备105还包括至少一个电压发生器130和初级电路的组件，该初级电路用附图标记135示意性表示，能够独立于其它发射电枢将每个发射电枢120连接至电压发生器130。

[0141] 立即指定在本说明书中该电压发生器130被当作是能够产生随时间大致保持恒定的电势差（电压）的任何电子设备。因此，该构造可以为针对在其头部直接产生恒定电压的构造，例如电池，但也可以为能够将交流电（例如，来自国内标准配电网）转换成直流电的整流器，或可以为能够将初始直流电转换成能够供应初级电路135的合适电压的DC/DC转换器。

[0142] 该用户设备110转而包括至少一对接收电枢140和141，和次级电路，该次级电路以145表示其整体，能够将接收电枢140和141连接至电负载115。

[0143] 在一些可能的实施例中，该用户设备110的次级电路145可以包括电压整流器155，该电压整流器155连接在接收电枢140和141与负载115之间，且可能包括负载的调整电路（例如，DC/DC电路或另一类似电路）。

[0144] 该接收电枢140和141还可以以板、片、叶或另一样式的导体元件实现。每个接收电枢140和141可能可以由彼此适当连接的、较小尺寸的多块板制成。

[0145] 该接收电枢140和141可以相互设置在侧面，例如，共平面的，从而在充电设备110中整体限定与充电设备105的发射表面125形状互补的接收表面160.

[0146] 在附图中，为了清晰起见，所示的接收电枢140和141与发射表面125隔开。实际上，该接收电枢140和141优选靠近该发射表面125，该发射表面125可能被厚度优选较薄的介电层覆盖。

[0147] 对于不同的用户设备110，在每个单独的用户设备110的内部，且对于每个接收电枢110，该接收电枢140和141的尺寸和/或形式可以根据设备的尺寸和存在于设备上的几何约束以及用户设备运转所需的功率而不同。

[0148] 重要的是，用户设备110上的接收电枢140和141的形状、尺寸和设置以及所述充电设备105上的发射电枢120的数量、形状、尺寸和设置必须是这样的：通过将用户设备100的接收表面160搁置在充电设备105的发射表面125上或靠近充电设备105的发射表面125，关于用户设备110相对于该充电设备105的多个位置和/或取向，优选关于用户设备110的任何位置和/或取向，用户设备110的成对的接收电枢140和142面向该充电设备105的至少一对发射电枢120。

[0149] 在附图中，仅为了清晰起见，所示发射表面125和接收表面相互隔开。实际上，该发射表面125和接收表面优选相互接触或在任何情况下彼此靠近。

[0150] 以这种方式，在用户设备100的所有上述位置和/或取向中，每个接收电枢140和141会通过面向该接收电枢140和141的发射电枢120（至少一个）的各子组件分别实现电容器165和166。因此，成对的电容165和166构成能够在充电设备105的初级电路135和用户设备110的次级电路145之间实现无线连接的阻抗。

[0151] 因此，该装置100包括用于监测和选择的电子系统，该电子系统用附图标记170示意性表示，例如，基于微处理器、可编程逻辑、有线逻辑、集成电路或另一电路的系统，该系统可能具有适当的模拟或数字信号调节电路，其连接至充电设备105的初级电路13且被配置成识别面向接收电枢140的发射电枢120的第一子组件和面向用户设备110的另一接收电枢141的发射电枢120的第二子组件，并且可能用于识别未面向用户设备110的任何接收电枢140和141的发射电枢120的第三子组件。

[0152] 该监测和选择系统170还可以被配置成测量传送至每个用户设备110的电压和/或电流和/或功率。

[0153] 该装置100最后包括电子指令系统，该电子指令系统用附图标记175示意性表示。该指令系统175还可以基于微处理器、可编程逻辑、有线逻辑、集成电路或另一电路，且可以制成与监测和选择系统170分离的系统（如图1所示）或可以集成于同样集成了监测和选择系统170的单个电子控制系统中。

[0154] 在任何情况下，该指令系统175连接至充电设备105的初级电路135，该指令系统175被配置成命令初级电路135在监测和选择系统170识别的第一子组件和第二子组件的发射电枢120之间施加可随时间周期性变化的电压差。

[0155] 通过向面向接收电枢140和142的发射电枢120施加可随时间变化的电压差，初级电路135向藉此实现的电容165和166施加至电压波，该电压波传送至所述用户设备110的所述次级电路145，且因此传送至所述负载115。

[0156] 通过改变激活的发射电枢120的数量和/或每个发射电枢120的操纵信号的频率和/或形式，该指令系统175可以有效地调节传送至每个负载115的电压和/或电流和/或功率。

[0157] 同时，未面向任何接收电枢的所有发射电枢120可以保持断开，因此确保未支撑用户设备110的发射表面125的所有零件的发射可忽略。

[0158] 使用数量足够大的发射电枢120实际上可能限定足够大的发射表面125从而也能够容纳其它用户设备110（如附图所示），其它用户设备110可以同时以第一模态和以与前面描述相同的模态充电。

[0159] 从通用设备开始，可以在各个实施例中应用装置100，主要区别在于充电设备105的初级电路135的布局，且因此，在于指令系统175命令该充电设备105的初级电路135实现电压波且将该电压波施加至发射电枢120的模态。

[0160] 如图5所示，第一实施例可以，例如包括初级电路135，该初级电路135具有第一电导体200和第二电导体205，该第一电导体直接连接至电压发生器130的正极夹子，该第二电导体205连接至电压发生器130的负极夹子。以这种方式，电压发生器在第一电导体200和第二电导体205之间施加电压差，该电压差基本上恒定、在第一电导体200处较大，且在第二电导体205处较小。

[0161] 同样在这个具体实施例中，该第二电导体205是土地，使得至少所述电压发生器130的负极夹子接地。但是，在其它实施例中，该第二导体205可以具有不同的电势，这是可能的。

[0162] 该初级电路135还可以包括多个电子励磁模块210，数量与发射电枢120的数量相同。每个发射电枢120仅连接至这些开关210中的一个，这些开关能够单独地使相应的发射电枢120选择性电连接至第一电导体200或第二电导体205（在该情况下接地）。该开关可以为，例如，双极型晶体管、IGBT、MOSFET、MEMS开关、继电器或固态继电器、CMOS电偶或任何其它类型的电压中断系统。

[0163] 通过此简单的电路布局，为了供应每个用户设备110的负载115，电子指令系统175可以被配置成操纵该电子开关210从而使第一子组件的发射电枢120，即，面向接收电枢140的那些发射电枢（至少一个）维持恒定地连接至两个导体200或205之一，例如，该第二导体（在该实施例中，指地面），而第二子组件的发射电枢120，即，面向另一接收电枢141的那些发射电枢（至少一个）可替换地循环连接至电势最高的第一电导体200和电势最低的第二电导体205（或，反之亦然）。

[0164] 可替换地，该电子指令系统可以被配置成操纵该电子开关210从而第一子组件的发射电枢120，即，面向接收电枢140的那些发射电枢（至少一个）维持循环连接至电势较高的第一导体200和连接至电势较低的第二导体205，而第二子组件的发射电枢120，即，面向另一接收电枢141的那些发射电枢（至少一个）类推地可替换循环但连接至电势最高的第一电导体200和电势最低的第二电导体205，相对于面向所述接收电枢140的发射电枢120相位相反（矢量标志转变180°）。

[0165] 以这种方式，电压波全部施加至通过彼此叠加的发射电枢120与接收电枢140和141实现的成对的电容165和166，从而传送至放置在用户设备110上的负载115.[0166] 图6展示了装置100的第二实施例，该第二实施例的初级电路135整体上类似前面的初级电路，相对于前面的初级电路，其区别仅在于包括逆变器系统（一般以215表示）的事实，该逆变器系统被配置成将从电压发生器130输出的直流电转换成电压波，该电压波施加至第一电子末端200。

[0167] 例如，该逆变器系统215可以包括电支路，该电支路具有设置成相互串联的两个开关（例如，晶体管）220，该电支路的一端节点连接至电压发生器130的正极夹子，相反的端节点连接至电压发生器的负极夹子（在该情况下接地），且中心节点在所述两个开关200之间，连接至第一电导体200。

[0168] 以这样的方式，通过适当地操纵所述两个开关200，该逆变器系统215能够向第一导体200施加电压波，同时使该第二导体205保持恒定的参考电压（在该实施例中，接地）。

[0169] 因此，通过该变体，在仅起到激发作用或不具有发射电枢的开关的上游产生电压波。

[0170] 因此，为了给每个用户设备110的负载115充电，该电子指令系统175可以简单地被配置成操纵开关210使得第一子组件的发射电枢120，即，面向接收电枢140的那些发射电枢（至少一个）维持恒定地连接至第二导体205（在该实施例中，接地），同时第二子组件的发射电枢120，即，面向另一接收电枢141的那些发射电枢（至少一个），保持恒定连接至所述第一导体200从而接收由逆变器系统215产生的电压波。

[0171] 在本发明的第三实施例中，如图7所示，该充电设备105的初级电路135可以包括，如第一实施例，直接连接至电压发生器130的正极夹子的第一电导体和连接至电压发生器130的负极夹子的第二电导体205，使得该电压发生器130在该第一电导体200和第二电导体
205之间施加基本上恒定的电压差，该电压差在第一导体200处较大且在第二导体205处较小。

[0172] 同样，在该具体实施例中，该第二电导体205为土地，使得至少该电压发生器130的负极夹子接地。但是在其它实施例中，该第二导体205可以具有不同的电势，这是可能的。

[0173] 该初级电路135还包括多个电子励磁模块300，其数量与发射电枢120的数量相等。每个发射电枢120仅连接至励磁模块300中的一个，该励磁模块300并联连接在第一电导体
200和第二电导体205之间。

[0174] 特别地，每个励磁模块300包括电支路，该电支路的一端节点连接至第一导体200，且相反的端节点连接第二导体205（在该情况下接地）。该支路包括在两个端节点之间串联的成对的开关，其中高电压开关305直接连接至第一导体200（施加较大的电压），低电压开关310直接连接至第二导体205（在该情况下，接地）。在这两个开关305和310之间，电支路呈现连接相应的发射电枢120的中心节点。

[0175] 该开关305和310可以为pnp或npn类（例如，仅为npn类，或pnp类的晶体管，或pnp晶体管和npn晶体管）成对双极型晶体管或IGBT的任何组合，且还可以为任何组合的MOSFET（仅p-MOS、由n-MOS和p-MOS组成的CMOS对），以及继电器、固态继电器、MEMS开关或任何其它开关。通过该实施例，可以使用p-MOS作为高电压开关305且n-MOS作为低电压开关310，从而有利地实现每个励磁模块300。该结构构成可轻易操纵的CMOS对，成本低且易于集成，甚至是通过现有的半导体技术也易于集成在单晶片中。

[0176] 通过该电路布局，为了给每个用户设备110的负载115充电，该第三实施例的此变体的电子指令系统175可以被配置成以下面的方式操纵励磁模块300的开关305和310。

[0177] 对于连接至面向接收电枢140的第一子组件的发射电枢120（至少一个）的励磁模块300，操纵该高电压开关305从而保持固定断开（一直断开），同时操纵低电压开关310使其以高频率循环开通和切断，以这种方式使发射电枢120和面向该发射电枢120的接收电枢140激发高频率电压波。

[0178] 对于连接至面向另一接收电枢141的发射电枢120（至少一个）的励磁模块300，操纵该低电压开关310使其保持固定断开（一直断开），同时操纵该高电压开关305使其保持固定接通（一直接通），或可替换地，操纵该高电压开关305使其以高频率循环开通和切断，并且频率和相位相对于连接至面向用户设备的第一接收电枢140的发射电枢120的励磁模块的低电压开关是合适的，例如，相对于面向第一接收电枢140的那些发射电枢的励磁模块的低电压开关同步。

[0179] 在不同的策略中，该装置的电子指令系统175被配置成以下面的方式操纵该励磁模块的开关305和310.

[0180] 对于连接至面向接收电枢140的发射电枢120（至少一个）的励磁模块300，操纵该低电压开关310使其保持固定断开（一直断开），同时操纵该高电压开关305，使其以高频率循环开通和切断，以这种方式使发射电枢120和面向该发射电枢的接收电枢140激发高频率电压波。

[0181] 对于连接至面向另一接收电枢141的发射电枢120（至少一个）的励磁模块300，操纵该高电压开关305使其保持固定断开（一直断开），同时操纵低电压开关310使其保持接通（一直接通），或，可替换地，操纵该低电压开关310使其以高频率循环开通和切断，并且频率和相位相对于连接至面向用户设备的第一接收电枢140的发射电枢120的励磁模块300的高电压开关305是合适的，例如，相对于面向接收电枢140的那些发射电枢同步。

[0182] 在第三策略中，可以操纵连接至面向第一接收电枢140的发射电枢120的高电压开关305和低电压开关310使其以高频率接通和断开，且可替换地，可以操纵连接至面向另一接收电枢141的发射电枢120的高电压开关305和低电压开关310使其也以高频率可替换地接通和断开，并且频率和相位相对于连接至面向第一接收电枢140的发射电枢120的高电压开关305和低电压开关310是合适的，例如，相对于连接至面向第一电枢140的那些发射电枢120的高电压开关305和低电压开关310同步。

[0183] 在第四策略中，可以操纵连接至面向第一接收电枢140的发射电枢120的高电压开关305和低电压开关310使其以高频率接通和断开，同时可以固定操纵连接至面向另一接收电枢141的发射电枢120的高电压开关305和低电压开关310，例如，高电压开关305固定接通（一直接通）且低电压开关310固定断开（一直断开），或，可替换地，低电压开关310固定接通（一直接通）且高电压开关305固定断开（一直断开）。

[0184] 在该第三实施例的变体中，如图8所示，该用户设备110的次级电路145可以包括至少一个电感150，该电感150与每个接收电枢140和141串联连接。

[0185] 该充电器的初级电路135还可以包括节流电感315，该节流电感315串联连接在电压发生器130和该第一电导体300之间，即，与励磁模块300串联，且该初级电路135可能包括蓄能电容器320，该蓄能电容器320连接在第一电导体200和第二电导体205之间。

[0186] 但是，可以利用例如励磁模块300的开关305和310的寄生电容部分或完全消除该蓄能电容器320。

[0187] 通过该电路布局，为了给每个用户设备110的负载115充电，第三实施例的此变体的电子指令信号175可以被配置成以下面的方式操纵该励磁模块300的开关305和310。

[0188] 对于连接至面向接收电枢140的第一子组件的发射电枢120（至少一个）的励磁模块300，操纵该高电压开关305使其保持固定接通（一直接通），同时操纵该低电压开关310使其以高频率循环开通和切断，以这种方式使发射电枢120和面向该发射电枢的接收电枢140激发高频率电压波。

[0189] 对于连接至第二子组件的发射电枢120，即，面向另一接收电枢141的那些发射电枢，的励磁模块300，操纵该高电压开关305使其保持固定断开（一直断开），同时操纵该低电压开关310，使其保持固定接通（一直接通），将相关的发射电枢120连接至电势较低（在该实施例中，接地）的第二导体205。

[0190] 可替换地，可以操纵连接至第二子组件的发射电枢120的励磁模块300的低电压开关310使其以高频率和与连接至第一子组件的发射电枢120的励磁模块的低电压开关305同相位接通和断开，并且切换和/或频率能在任何情况下使电流在负载上循环。

[0191] 在不同的策略中，该装置的电子指令系统175可以以下面的方式配置。

[0192] 对于连接至第一子组件的发射电枢120，即，面向所述接收电枢140的那些发射电枢（至少一个），的励磁模块300，可以操纵该高电压开关305和低电压开关310，从而以高频率，彼此以同相位（同时接通或断开）循环接通或断开。

[0193] 对于连接至第二子组件的发射电枢120，即，面向另一接收电枢141的那些发射电枢，的励磁模块300，该高电压开关305和低电压开关210也都在操纵阶段，以高频率循环接通或断开，且相位彼此相同（同时接通或断开）但相对于连接至第一子组件的发射电枢120的励磁模块300的开关305和310以相位相反（即，矢量标志改变180°）。

[0194] 通过该方法，该第一子组件和第二子组件的每个发射电枢120充当电流的外流和回流行程。相反，高频率开关305以高电压操纵，结果是使开关的驱动系统复杂化。

[0195] 在所有上述情况中，励磁模块300连接至未面向任何用户设备110的任何接收电枢140和141的发射电枢120，高电压开关305可以保持固定断开（一直断开），同时低电压开关可以保持接通或断开，从而将相应的发射电枢120连接至电势较低（例如，接地）的第二导体
120，或使其浮动。

[0196] 在第三实施例的另外的变体中，如图9所示，每个励磁模块300可以包括电感325，该电感325连接在中心节点和串联的两个开关305和310与各发射电枢120之间。

[0197] 以这种方式，可以部分地或完全地消除与用户设备110的接收电枢140串联的电感150 ，例如，从而减小所述用户设备的尺寸。

[0198] 每个励磁模块300还可以包括电容器330，该电容器330连接在串联的中心节点和两个开关305和310与初级电路135的第二端子205之间（在该实施例中，接地）。

[0199] 以这种方式，还可以部分地或完全地消除蓄能电容器320，而不在概念上改变发射装置100。

[0200] 可以调整该第三实施例（在其所有变体中）的无功电子元件的组件从而以与每个励磁模块300的开关305或310中的至少一个相同或类似的导频共振。此外，通过使这些电子元件成适当的尺寸，由与发射电枢120和接收电枢140和141耦合的初级电路135和次级电路145组成的发射装置全电路可以比作共振电路，例如，E、F、E/F类等放大器。

[0201] 以这种方式，上述电路的损耗可能是非常地的，事实上几乎为零，因为共振电路（例如，E、F、E/F类等）被调整从而消除所有损耗或至少使所有损耗最小化，因此性能比任何电感系统的性能好得多。

[0202] 在本发明的第四实施例中，根据图10所示，该充电设备105的初级电路130，如前面的实施例，包括，第一电导体200和第二电导体205，该第一电导体200直接连接至电压发生器130的正极夹子，该第二电导体205连接至电压发生器130的负极夹子，使得该电压发生器130在该第一电导体200和该第二电导体205之间施加大致恒定的电压差，该电压差在该第一电导体200处较大而在第二电导体205处较小。

[0203] 同样在该实施例中，该第二电导体为土地，使得至少所述电压发生器130的负极夹子接地。但是，在其它实施例中，该第二导体205可以具有不同的电势，这是可能的。

[0204] 该初级电路135还包括多个电子励磁模块300，其数量与发射电枢120的数量相等。每个发射电枢120仅连接至一个励磁模块300，该励磁模块300在第一电导体200和第二电导体205之间相互并联连接。

[0205] 每个励磁模块300包括电支路，其一末端节点连接至第一导体200，相反的末端节点连接第二导体205（在该情况下，接地）。该支路包括在两个末端节点之间串联连接的电感335和开关340，该电感335直接连接至第一导体200（施加了较大的电压），而开关340直接连接至第二导体205（在该情况下，接地）。中心节点包括在电感335和开关340之间，该中心节点电连接至相应的发射电枢120。

[0206] 每个励磁模块300的开关340可以为pnp或npn类双极型晶体管或IGBT，或可以为MOSFET (n-MOS、p-MOS)、MEMS开关、继电器、固态继电器、或任何其它开关。

[0207] 同样在该实施例中，该用户设备110的次级电路145可以包括至少一个电感150，该电感150与每个接收电枢140,141串联连接。

[0208] 同样在该实施例中，该初级电路130可以包括节流电感315且可能包括蓄能电容器320，该节流电感315串联连接在电压发生器130和第一电导体200之间，即，与励磁模块300串联，该蓄能电容器320可能连接在第一电导体200和第二电导体205之间。

[0209] 但是，通过例如利用励磁模块300的开关340的寄生电容，可以部分地或全部地消除该蓄能电容320。

[0210] 通过使每个励磁模块的电感成合适尺寸，还可以部分地或完全地消除该节流电感315 。

[0211] 该节流电感315的消除可以确保，例如，保持断开的发射电枢120设定持续电压，因此决不会产生电磁污染或损耗，且不会与周围的环境互相影响。

[0212] 实际上，该第四实施例与第三实施例大致类似，其区别仅在于该第四实施例用合适的电感335代替高电压开关305。

[0213] 通过该技术方案，为了给每个用户设备110的负载115充电，该装置100的电子指令信号175可以被配置成以下面的方式操作励磁模块300的开关340。

[0214] 对于连接至第一子组件的发射电枢120的励磁模块300，即，面向接收电枢140的发射电枢120的那些励磁模块，操作唯一的开关340使其以高频率循环接通和断开。

[0215] 对于连接至第二子组件的发射电枢120的励磁模块300，即，面向另一接收电枢141的发射电枢120（至少一个）的那些励磁模块300，操作唯一的开关340使以高频率循环接通和断开，其相对于第一子组件的励磁模块300的开关340同步但相位相反（矢量标志改变180°）。

[0216] 以这种方式，该第一子组件的发射电枢120会激发周期性电压波，而该第二子组件的发射电枢会激发相同的电压波，但转变半个周期（矢量标记180°）。该操作能够使第一子组件和第二子组件的发射电枢120之间一直具有最大电势差，使得可能在接收电枢140和141的下游收集有益于给负载115充电的能量。然而，通过改变开关340的励磁信号的频率、相位和形态，可能获得其它操作技术方案，所有有效的技术方案都应该可能收集有益于给接收电枢140和141下游的负载115充电的能量。

[0217] 同时，可以适当地利用发射电枢120数量的变化，以及开关340的励磁信号的频率，相位和形状的改变，以控制传送至负载115的电压和/或电流和/或功率。

[0218] 对于连接至未面向任何用户设备110的任何接收电枢140或141的发射电枢120的励磁模块300，唯一的开关340可以保持固定断开（一直断开）。

[0219] 如图10所示，每个励磁模块300还可以包括电容器345，该电容器345连接在电支路的中心节点和初级电路135的第二端子205（在该实施例中，接地）之间，该中心节点在电感335和开关340之间。

[0220] 以这种方式，还可以部分地或完全地消除蓄能电容320，而不在概念上改变该发射装置100。

[0221] 图11展示了第四实施例的变体，其与前面描述的实施例的区别仅在于：每个励磁模块300还包括电感350，该电感350连接在电支路的中心节点和相关的发射电枢120之间，该中心节点在电感335和开关340之间。

[0222] 以这种方式，可以部分地或完全地消除与用户设备110的接收电枢140和141串联的电感150，例如，从而减小用户设备110的尺寸。

[0223] 根据前面的情况，可以调整该第四实施例的无功电子元件（发射电枢、接收电枢和可能的感应器）的组件从而以与每个励磁模块300的开关340相同或类似的导频共振。此外，通过使这些电子元件成合适尺寸，可以将由与发射电枢120和接收电枢140和141耦合的初级电路130和次级电路145组成的全电路比作共振电路，例如，E、F、E/F类等放大器。

[0224] 在上述实施例的共同的方面中，可以通过专用电子卡实现操纵该发射电枢120的初级电路135，该专用电子卡可以通过布线连接至发射电枢。

[0225] 可替换地，该初级电路可以实现部分地或完全地直接分布，例如，在应用发射电枢120的子层上，例如，使用一个或多个叠加的导电层（多层），每个导电层专门起到实现合适的导电路径的作用，能够实现前面描述的任何一种概念布局。

[0226] 例如，多层印刷电路可以用刚性或柔性，硬或软电介质子层实现，其中该发射电枢在第一导电层上实现，且其中电子元件安装和/或设计在最后的导电层上并通过过孔连接至发射电枢。

[0227] 特别地，通过直接在构成发射系统的板上实现电感和电容，该系统可以使分立电感和电容最小化或消除。

[0228] 该类技术方案的实施例如图12和13所示，其中该发射电枢120应用在介电层500上，且最终通过坐落在该电枢自身上的另外的介电层与周围的环境隔离。导电层505应用在介电层500下方，导电层505连接至，例如，土地，随后是另外的介电层510，最后是连接至电压发生器130的另一介电层515。该初级电路135的无源电子元件（例如，电容、感应器、电阻（如果存在）等）可以安装在最后的导电层515上，并且有源电子元件（例如，晶体管、开关，以525表示其整体）的痕迹和位置最后连接至土地且通过在不同层之间通行的过孔520连接至发射电枢120。但是，根据需要修改层数量和设置，而不改变其系统自然是可能的。

[0229] 以这种方式，获得相当小的充电垫，其厚度小，其可能可被切成任何形状而不损害其功能，相对于局部损害非常强健且成本相对较低。

[0230] 因此，可以应用该垫，其成本较低且带易于扩展的技术，例如，基本上应用至任何现有桌面，或应用至家具、壁、汽车和许多其它地方内部，这些能够使该垫转换成无线供应和再充电系统。

[0231] 在本发明的另一方面，另外可能例如通过以平板屏幕或OFET（有机场效应晶体管）形式已经利用了一段时间的TFT技术（薄膜晶体管）在薄层上直接实现初级电路的无源元件（比如电感、电容、任何电阻）以及有源电子元件（例如，MOSFETS、其它晶体管或开关）。

[0232] TFT技术可以用于产生薄层，其中操纵每个发射电枢所需的所有元件可以以非常大的数量直接在单个子层（例如，复合层）上实现。

[0233] 因此，这些薄层可以直接应用至图12的多层构件，从而主要在降低厚度、包含的成本以及操作的简化方面进一步改进性质。

[0234] 实际上，由于TFT技术，就像平面屏幕一样，通过行和列的划分，可以操作与矩阵的单个发射电枢120相关的开关，从而显著降低控制卡的复杂度。

[0235] 可替换地，可能使每个操纵系统自治，通过使操纵系统配备自主控制系统，单个发射电枢120能够根据单个电枢的性质（电学性质和其它性质）的测量结果输入确定状态（对于操作第一电枢是断开、接通，对于第二电枢是接通）而不需要任何系统或外部控制卡，该测量结果，例如，阻抗、电压、电流或在电枢之间传输的特定信号，用于确定真实和合适的电枢内通讯协议，旨在向单个独立的电枢告知系统的整体状态或其一部分或单个电枢将处的状态。该通讯可以通过注入和读取导频信号在发射电枢和接收电枢之间产生，或接收电枢可以通过由单个发射电枢独立读取的导频信号表示其存在。

[0236] 值得注意的是，实现这样配置的无线能量功率的发射板是非常经济的，并且达到的频率和因此传输的功率可能是非常高的，以便同时成功地对诸如计算机、键盘、鼠标、平板电脑、电话、MP3读取器、电视、立体声系统、照明系统等许多用户设备110进行无线充电。

[0237] 在本发明所有上述实施例共同的另外的方面，为了识别充电设备的发射电枢120是否面向该接收电枢140、该接收电枢141，或识别充电设备的发射电枢120是否未面向任何物体或不同的物体，可以使该电子监测和选择系统进行监测的预备步骤。

[0238] 一般地，该监测步骤可以包括向每个发射电枢120供应预定的电子测试信号，从而测量电路参数（例如，发射电枢120的另一物理和/或电学性质中的阻抗），其中，该值在，发射电枢120面向接收电枢140或141或不面向任何物体之前是已知的。

[0239] 比较测量的值和已知的监测参数的值，该监测和选择系统能够识别每个单个发射电枢120的特定状态。

[0240] 例如，监测步骤可能包括向每个发射电枢120供应预定的电子操作信号且测量发射电枢120上的电压或电路的支路中的电流。在监测步骤期间，向该发射电枢120供应的电压相对于给负载120充电期间的运行电压不同，从而例如，消除任何来源的电磁污染或使监测更快进行。

[0241] 如果所述发射电枢120面向接收电枢140或141，通过接收电枢141和141的阻抗和电路的特定调谐（为已知参数），测定的电压或电流应该具有预定的特征波形，该波形与发射电枢120未面向任何物体或如果面向另一物体时应该产生的波形非常不同。

[0242] 结果，根据测定的波形与上述特征波形之一是否一致，监测阶段能够确定发射电枢120是否面向接收电枢140或141，不同的物体或该发射电枢120是否未面向任何物体。

[0243] 要是确定该发射电枢120面向接收电枢，该监测步骤可以区分该接收电枢是否是电枢140或电枢141，例如，通过测量施加至发射电枢120的导频信号因接收电枢140或141的存在如何影响附近的发射电枢120。

[0244] 该监测步骤可以在充电设备的所有发射电枢120上以单个诊断程序同时或依次进行，该监测步骤可以连续地或周期地或在重大事件发生时进行。

[0245] 可替换地，对于每个彼此独立的发射电枢，可以以连续模式、周期模式和/或在重大事件发生时进行该监测步骤。

[0246] 如前面所述，发射电枢120的选择和命令可以由电子控制系统执行，能够读取突出的数量并且适当地操作初级电路135的所有开关，或者可以由多个电子控制系统 （例如，用于每组电枢的一个电子控制系统，或者甚至用于每个电枢的一个或一个以上的电子控制系统）执行，以这种方式阻止布线并使每个发射电枢120自治，使得系统鲁棒且非常通用（例如，能够以任何形式切割并因此易于应用至任何表面）。

[0247] 在此最后情况下，可以包括发射电枢120（以另外的方式独立）可能通过被动反应的接收电枢之间的通讯系统（有益于在各种控制系统之间共享数据），或接收电枢之间的通讯系统（其主动或被动地表示其存在），和发射电枢（其被告知在第一和第二接收电枢附近）。不管通讯协议如何，利用注入发射电枢120的信号在控制系统之间更换数据是可能的，这有益于了解附近的电枢是否是主动的，使电枢同步，正确激活单个电枢等，或者可以利用，连接至接收电枢的、由待充电的设备上的合适电路产生的信号。

[0248] 显然，本领域技术人员可以对所述装置及其变体的技术应用性质进行各种修改，而不脱离本发明的范围。