相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年9月5日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/046,392號(hào)的優(yōu)先權(quán)。通過(guò)引用將該申請(qǐng)的內(nèi)容并入本文。

本發(fā)明在示例性實(shí)施例中描述了一種旨在對(duì)用來(lái)給電動(dòng)車輛充電的諧振感應(yīng)無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)進(jìn)行控制的全雙工近場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈路。本發(fā)明使用相干轉(zhuǎn)發(fā)器配置，該相干轉(zhuǎn)發(fā)器配置使得能夠?qū)υ醋愿浇拖噜徿囕v的信號(hào)進(jìn)行干擾抑制同步檢測(cè)和積極抑制。

背景技術(shù)：

感應(yīng)電力傳輸具有跨許多行業(yè)和市場(chǎng)的許多重要應(yīng)用?？梢詫⒅C振感應(yīng)無(wú)線電力設(shè)備視為具有將電力供給輸入部和電力供給輸出部分離和隔離開的大氣隙變壓器的開關(guān)模式直流-直流電力供給。由于通過(guò)調(diào)整輸入側(cè)參數(shù)來(lái)控制輸出電流，因此必須有一種方式將輸出參數(shù)傳遞至輸入側(cè)控制電路。常規(guī)的隔離的開關(guān)模式電力供給使用光耦合器或耦合變壓器來(lái)進(jìn)行跨隔離勢(shì)壘的通信，但是這些常規(guī)的方法在存在大物理間隙時(shí)沒有用?？珉娏鬏旈g隙的聲通信和光通信在理論上可行，但是在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)受到泥、道路碎片、雪和冰以及積水的挑戰(zhàn)時(shí)卻無(wú)法勝任。可以借助于調(diào)制接收電感器阻抗以及檢測(cè)初級(jí)側(cè)電感器上感應(yīng)的電壓變化和電流變化來(lái)進(jìn)行跨電力傳輸間隙的通信。然而，由于諧振感應(yīng)無(wú)線電力傳輸設(shè)備通常采用的低操作頻率以及這種諧振感應(yīng)無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的初級(jí)側(cè)電感器和次級(jí)側(cè)電感器的中至高的負(fù)載q值，因此嚴(yán)重限制了可用的數(shù)據(jù)通信帶寬，并且難以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。

由于基于射頻的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)不受上面列舉的問(wèn)題影響，因此優(yōu)選基于射頻的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，然而，常規(guī)的射頻數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在許多方面存在不足。半雙工系統(tǒng)只在一個(gè)方向上傳輸，但通過(guò)快速地交替?zhèn)鬏敺较蚩梢詣?chuàng)建充當(dāng)全雙工鏈路的數(shù)據(jù)鏈路。傳輸數(shù)據(jù)緩沖或排隊(duì)會(huì)引入顯著和可變的傳輸延遲，因此當(dāng)在控制系統(tǒng)的反饋路徑上出現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)緩沖或排隊(duì)時(shí)會(huì)造成控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，這是很不可取的。

常規(guī)的超外差接收器通常需要很好的中頻濾波器以提供信道外干擾抑制。然而，這種濾波器通常很貴并且很難單片集成。

此外，常規(guī)的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路并不固有地區(qū)別于附近其他相同類型的數(shù)據(jù)鏈路。這意味著，常規(guī)基于無(wú)線的數(shù)據(jù)鏈路當(dāng)被用于調(diào)節(jié)電動(dòng)車輛的無(wú)線充電時(shí)，經(jīng)常對(duì)由附近或相鄰?fù)＼囄坏某潆娫O(shè)備發(fā)出的無(wú)線命令做出響應(yīng)，這種行為使明確的車輛識(shí)別和隨后的無(wú)線充電控制大大復(fù)雜化。

為了高電力無(wú)線充電的安全操作，非常期望提供具有最小延遲的通信鏈路以在負(fù)載脫離的情況下提供安全、快速的關(guān)閉。為了無(wú)線電力傳輸裝置的安全且實(shí)用的操作，還非常期望通信鏈路具有固有區(qū)別性以最小化相鄰裝置或車輛之間的通信串?dāng)_或誤讀的風(fēng)險(xiǎn)。一旦建立了通信，通信鏈路應(yīng)該能夠保證在操作期間一個(gè)車輛只與一個(gè)指定的地面站進(jìn)行通信而不與其他車輛或地面站進(jìn)行通信。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過(guò)實(shí)現(xiàn)一種相干全雙工射頻數(shù)據(jù)鏈路來(lái)解決上述需求和現(xiàn)有技術(shù)的限制，該相干全雙工射頻數(shù)據(jù)鏈路依賴于近場(chǎng)感應(yīng)耦合而不是如在常規(guī)系統(tǒng)中的遠(yuǎn)場(chǎng)傳播以限制有效通信范圍，采用同步檢測(cè)以在沒有復(fù)雜的頻域?yàn)V波的情況下抑制信道外和一些同信道的干擾，并且采用相干轉(zhuǎn)發(fā)器架構(gòu)以進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路傳輸-接收裝置對(duì)的正確識(shí)別。本文使用的“相干”意味著各個(gè)頻率彼此正好通過(guò)比率m/n相關(guān)，其中m和n是整數(shù)。換言之，包含第一頻率的m個(gè)整數(shù)周期的時(shí)間段恰好包含第二頻率的n個(gè)整數(shù)周期。

在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，提供了兩個(gè)設(shè)備，一個(gè)與地面?zhèn)葻o(wú)線電力發(fā)送裝置相關(guān)聯(lián)，另一個(gè)與車輛側(cè)無(wú)線電力接收裝置相關(guān)聯(lián)。位于地面?zhèn)仍O(shè)備中的晶控基準(zhǔn)振蕩器提供用于傳輸和檢測(cè)所需的所有射頻信號(hào)的相干產(chǎn)生的共同基礎(chǔ)。由于這是全雙工通信設(shè)備，因此存在兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)送-接收鏈路：從地面?zhèn)仍O(shè)備到車輛側(cè)設(shè)備的前向鏈路和從車輛側(cè)設(shè)備到地面?zhèn)仍O(shè)備的返回鏈路。車輛側(cè)環(huán)形天線通常位于車輛的導(dǎo)電底部下方并且相對(duì)于地表面平行。在示例性實(shí)施例中，前向感應(yīng)鏈路和返回感應(yīng)鏈路被復(fù)用到車輛側(cè)和地面?zhèn)鹊臒o(wú)線電力傳輸裝置的無(wú)線電力傳輸線圈。

前向鏈路傳輸信號(hào)從基準(zhǔn)振蕩器得出。通過(guò)調(diào)制器將串行數(shù)據(jù)施加在前向鏈路載波上。傳輸發(fā)生在具有明顯互感耦合的兩個(gè)電小環(huán)天線之間，所述兩個(gè)電小環(huán)天線被分離得遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前向鏈路操作頻率的波長(zhǎng)。在前向鏈路的車輛側(cè)，通過(guò)零差檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)接收信號(hào)，零差檢測(cè)器用于提取信號(hào)的載波并將該載波用作同步檢測(cè)器中的檢測(cè)參考。提取的載波被用作返回鏈路載波的頻率參考，返回鏈路數(shù)據(jù)通過(guò)第二調(diào)制器施加在載波上。從而，返回鏈路載波與前向鏈路載波相干，但是在頻率上加倍。和以前一樣，通過(guò)兩個(gè)間距很小的電小環(huán)天線之間的近場(chǎng)感應(yīng)耦合來(lái)進(jìn)行返回鏈路傳輸。也可以使用多個(gè)返回路徑數(shù)據(jù)信道，每個(gè)返回路徑數(shù)據(jù)信道以第一感應(yīng)鏈路的傳輸頻率的不同的m/n倍來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，其中m和n是整數(shù)。在鏈路的地面?zhèn)鹊耐綑z測(cè)器將原始基準(zhǔn)振蕩器信號(hào)的倍頻版本用作檢測(cè)參考來(lái)提取返回鏈路數(shù)據(jù)。在兩個(gè)方向上的鏈路調(diào)制可以是幅值調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制或其組合。

由于前向鏈路載波、前向鏈路檢測(cè)參考、返回鏈路載波和返回鏈路檢測(cè)參考全部從相同的初級(jí)側(cè)基準(zhǔn)振蕩器得出，所以通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)確保這四個(gè)關(guān)鍵信號(hào)的一致性。不需要復(fù)雜的頻率獲取電路和頻率同步電路。可以使用諧波消除電路以便避免前向通信鏈路和返回通信鏈路上的信號(hào)之間的自干擾。此外，基準(zhǔn)振蕩器之間的生產(chǎn)公差和環(huán)境引起的頻率變化確保來(lái)自位于相鄰?fù)＼囄恢械脑O(shè)備的鏈路信號(hào)將不是相干的，因此將不受到同步檢測(cè)。在車輛底部和地表面充當(dāng)以低于波導(dǎo)傳播截止頻率操作的波導(dǎo)的兩個(gè)板的情況下，當(dāng)鏈路傳輸波長(zhǎng)超過(guò)車輛底部到地表面的間隔距離時(shí)引起的衰減造成對(duì)源自相鄰?fù)＼囄恢械脑O(shè)備和車輛的鏈路信號(hào)的進(jìn)一步抑制。

在示例性實(shí)施例中，提供了一種用于在第一發(fā)送/接收系統(tǒng)與第二發(fā)送/接收系統(tǒng)之間采用近場(chǎng)感應(yīng)傳輸提供全雙工數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)及其相關(guān)聯(lián)的方法。該方法包括以下步驟：第一發(fā)送/接收系統(tǒng)通過(guò)第一感應(yīng)鏈路發(fā)送第一信號(hào)，第二發(fā)送/接收系統(tǒng)通過(guò)第一感應(yīng)鏈路接收第一信號(hào)，第二發(fā)送/接收系統(tǒng)通過(guò)第二感應(yīng)鏈路發(fā)送第二信號(hào)，以及第一發(fā)送/接收系統(tǒng)通過(guò)第二感應(yīng)鏈路接收第二信號(hào)，其中第二信號(hào)從第一信號(hào)得出并且第一信號(hào)和第二信號(hào)是頻率相干的。第一信號(hào)與第二信號(hào)是頻率同步的并且第一信號(hào)的頻率和第二信號(hào)的頻率通過(guò)比率m/n相關(guān)，其中m和n都是整數(shù)。在示例性實(shí)施例中，第一信號(hào)和第二信號(hào)相互之間具有整數(shù)諧波關(guān)系，其中整數(shù)不等于1。因此，第一信號(hào)和第二信號(hào)彼此具有正好是整數(shù)或正好是有理分?jǐn)?shù)的頻率關(guān)系。

本文描述的方法還包括一種用于通過(guò)建立車輛和充電站之間的全雙工通信鏈路，使用無(wú)線感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行無(wú)線充電的方法，其中全雙工通信鏈路在充電站處的第一發(fā)送/接收系統(tǒng)和車輛上的第二發(fā)送/接收系統(tǒng)之間采用近場(chǎng)感應(yīng)傳輸。在示例性實(shí)施例中,全雙工通信鏈路包括：第一發(fā)送/接收系統(tǒng)通過(guò)第一感應(yīng)鏈路發(fā)送第一信號(hào)，第二發(fā)送/接收系統(tǒng)通過(guò)第一感應(yīng)鏈路接收第一信號(hào)，第二發(fā)送/接收系統(tǒng)通過(guò)第二感應(yīng)鏈路發(fā)送第二信號(hào)，以及第一發(fā)送/接收系統(tǒng)通過(guò)第二感應(yīng)鏈路接收第二信號(hào)，其中第二信號(hào)從第一信號(hào)得出并且第一信號(hào)和第二信號(hào)是頻率相干的。然后通過(guò)在全雙工通信鏈路上發(fā)送控制信號(hào)來(lái)控制充電站與車輛之間的無(wú)線電力傳輸。當(dāng)充電站檢測(cè)到由頭頂上的車引起的充電站的無(wú)線電力傳送線圈、校正線圈和/或近場(chǎng)通信天線的隔離電磁元件之間的阻抗或互阻抗的變化時(shí)，啟動(dòng)通信鏈路。當(dāng)檢測(cè)到電感變化時(shí)，啟動(dòng)通過(guò)第一感應(yīng)鏈路進(jìn)行的控制信號(hào)傳輸。

本文描述的通信系統(tǒng)還可以適用于使用包括安裝在道路中的多個(gè)充電站的無(wú)線感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)來(lái)提供對(duì)移動(dòng)車輛的動(dòng)態(tài)無(wú)線充電。這種方法包括：建立車輛與第一充電站之間的全雙工通信鏈路，其中該全雙工通信鏈路在第一充電站處的第一發(fā)送/接收系統(tǒng)與車輛上的第二發(fā)送/接收系統(tǒng)之間采用頻率相干的近場(chǎng)感應(yīng)傳輸。在操作中，第一充電站和/或車輛發(fā)送器將關(guān)于車輛的位置、時(shí)刻和/或速度信息提供至第二充電站，該第二充電站使用位置、時(shí)刻和/或速度信息來(lái)確定車輛的無(wú)線充電接收裝置將要位于第二充電站上方的時(shí)間。第二充電站在確定的時(shí)間提供無(wú)線電力傳輸以向車輛提供無(wú)線電力傳輸，從而在車輛經(jīng)過(guò)多個(gè)充電站上方時(shí)對(duì)該車輛進(jìn)行充電。在示例性實(shí)施例中，前序發(fā)射過(guò)程建立以與車輛的無(wú)線充電接收裝置的速率相同的速率進(jìn)行移動(dòng)的磁能行波。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其他有益特征及優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明的概念性表示。

圖2示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

圖3示出了示例性實(shí)施例采用的用于避免自干擾的低諧波波形。

圖4示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例使用的數(shù)字幅移調(diào)制的表示。

圖5示出了產(chǎn)生圖3所示的波形的低諧波生成電路的實(shí)施例。

圖6示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例使用的數(shù)字幅移調(diào)制的表示。

圖7示出了接收器電平檢測(cè)電路的實(shí)施例。

圖8示出了用于自干擾消除的設(shè)備的實(shí)施例。

圖9示出了使用本文描述的通信方法的動(dòng)態(tài)充電的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

將結(jié)合圖1至圖9來(lái)描述用于對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電的本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本文提供的教導(dǎo)可以用于其他非車輛諧振磁感應(yīng)無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)。旨在使這樣的實(shí)施例在本公開的范圍內(nèi)。

圖1示出了本發(fā)明的概念性表示，其中提供了兩個(gè)設(shè)備，即與地面?zhèn)葻o(wú)線電力發(fā)送裝置相關(guān)聯(lián)的地面?zhèn)仍O(shè)備以及與車輛側(cè)無(wú)線電力接收裝置相關(guān)聯(lián)的車輛側(cè)設(shè)備。圖1所示的數(shù)據(jù)鏈路可以例如在2013年8月6日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/682,572號(hào)中描述的線圈對(duì)準(zhǔn)誤差檢測(cè)設(shè)備、無(wú)線電力傳輸線圈或在近場(chǎng)通信天線上實(shí)現(xiàn)。如圖1所示，地面?zhèn)仍O(shè)備包括倍頻器10、數(shù)據(jù)調(diào)制器20和同步檢測(cè)器30，數(shù)據(jù)調(diào)制器20用于接收用于發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)，同步檢測(cè)器30用于通過(guò)返回鏈路接收來(lái)自車輛側(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)以及提供輸出數(shù)據(jù)。類似地，車輛側(cè)設(shè)備包括倍頻器40、零差檢測(cè)器50和調(diào)制器60，零差檢測(cè)器50用于通過(guò)前向鏈路接收來(lái)自地面?zhèn)仍O(shè)備的數(shù)據(jù)，調(diào)制器60用于通過(guò)返回鏈路將數(shù)據(jù)發(fā)送至地面?zhèn)仍O(shè)備。地面?zhèn)仍O(shè)備的環(huán)形天線70和70’通過(guò)以常規(guī)的方式與車輛側(cè)設(shè)備的環(huán)形天線80和80’感應(yīng)來(lái)無(wú)線通信。位于地面?zhèn)仍O(shè)備中的晶控基準(zhǔn)振蕩器90為發(fā)送和檢測(cè)所需的所有射頻信號(hào)的相干產(chǎn)生提供共同基礎(chǔ)。如上所述，本文使用的“相干”表示對(duì)應(yīng)頻率彼此精確通過(guò)比率m/n相關(guān)，其中m和n是整數(shù)。由于這是全雙工通信設(shè)備，因此存在兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)送-接收鏈路：從地面?zhèn)仍O(shè)備到車輛側(cè)設(shè)備的前向鏈路和從車輛側(cè)設(shè)備到地面?zhèn)仍O(shè)備的返回鏈路。車輛側(cè)環(huán)形天線80和80’通常位于車輛的導(dǎo)電底座下方并且相對(duì)于地面?zhèn)拳h(huán)形天線70和70’平行。

本文描述的和圖1所示的本發(fā)明在以下方面不同于常規(guī)的無(wú)線數(shù)據(jù)通信：

-通信路徑是全雙工和雙向的，具有從地面?zhèn)仍O(shè)備到車輛側(cè)設(shè)備的前向路徑，以及起始于向地面?zhèn)仍O(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的車輛側(cè)設(shè)備的第二返回?cái)?shù)據(jù)路徑。

-電子通信機(jī)制是兩個(gè)天線70、80和70’、80’之間的對(duì)沖擊磁場(chǎng)能量敏感的近場(chǎng)磁場(chǎng)耦合，而不是常規(guī)實(shí)踐射頻數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)場(chǎng)自由空間傳播。

-前向路徑信號(hào)載波提供了用于借助于倍頻來(lái)產(chǎn)生返回路徑信號(hào)的參考頻率。這意味著返回路徑信號(hào)與前向路徑信號(hào)相干，并且避免了導(dǎo)出用于返回路徑同步檢測(cè)的同步和相干參考信號(hào)的技術(shù)難度。此外，相干前向路徑信號(hào)和相干返回路徑信號(hào)使得可以簡(jiǎn)單、明確地抑制同信道干擾和信道外干擾，并且抑制源自相鄰?fù)＼囄坏钠渌嗤O(shè)備的數(shù)據(jù)鏈路信號(hào)。

在如圖2所示的示例性實(shí)施例中，來(lái)自基準(zhǔn)振蕩器90的前向路徑頻率為13.560mhz。返回路徑以前向路徑的三次諧波(m/n＝3)40.680mhz操作。這兩種頻率均被國(guó)際分配用于非通信行業(yè)，科學(xué)和醫(yī)療(ism)使用。還允許在ism信道中進(jìn)行通信使用，其中，監(jiān)管要求減少但必須接受來(lái)自所有其他ism信道用戶的干擾。本文描述的相干轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)的非輻射近場(chǎng)性質(zhì)連同在典型應(yīng)用中低于由車輛導(dǎo)電底部和地表面構(gòu)成的截止結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)，使得所描述的系統(tǒng)非常容忍同信道干擾，并且因此很適合在ism分配的頻率上使用。

前向路徑信號(hào)產(chǎn)生從以13.560mhz的頻率操作的基準(zhǔn)石英晶體振蕩器90開始。該信號(hào)被施加到包括三次諧波消除電路22和幅移調(diào)制器24的波形生成級(jí)，三次諧波消除電路22和幅移調(diào)制器24一起構(gòu)成圖1的調(diào)制器20。當(dāng)然，也可使用其他類型的調(diào)制器，例如頻移調(diào)制器、qpsk調(diào)制器等。在示例性實(shí)施例中，幅移調(diào)制器24生成如圖3所示的矩形波，其中t是波形周期并且三次諧波的功率接近為0。具有平衡饋電的小環(huán)天線70用作前向路徑發(fā)送天線，而第二車載平衡饋電小環(huán)天線80用于前向路徑接收天線。天線70和天線80二者遠(yuǎn)小于操作頻率的波長(zhǎng)，因此是不良自由空間輻射器。然而，當(dāng)物理上很接近時(shí)，兩個(gè)小環(huán)天線70、80具有顯著的相互磁場(chǎng)耦合從而使得前向通信路徑和反向通信路徑二者都沒有顯著的自由空間傳播。

根據(jù)“engineeringmathematicshandbook,thirdedition,tuma,janj.,mcgraw-hill1987isbn0-07-065443-3”，圖3所示的修正正弦波形的傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)由下式給出：

前二十個(gè)傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)中只有六個(gè)不為0。相對(duì)于期望的n＝1分量，非零系數(shù)是：第5個(gè)系數(shù)和第7個(gè)系數(shù)，其抑制-14db和-16.9db；第11個(gè)系數(shù)和第13個(gè)系數(shù)，其抑制-20.8db和-22.3db；以及第17個(gè)和第19個(gè)系數(shù)，其抑制-22.9和-25.5db。盡管數(shù)學(xué)上理想的波形具有無(wú)限的三次諧波抑制，但是由于不相等的0-1和1-0邏輯傳播延遲以及其他小波形不對(duì)稱性，實(shí)際實(shí)現(xiàn)將具有小于無(wú)限的諧波消除。盡管如此，由具有圖5所示的電路的三次諧波消除電路22生成的如圖3所示的波形具有卓越的三次諧波抑制(3次諧波能量接近于0)，這是非常期望的特征，用于避免前向發(fā)送路徑的三次諧波與對(duì)40.680mhz返回路徑的檢測(cè)之間的自干擾。如果需要，可以使用常規(guī)的諧波濾波技術(shù)來(lái)進(jìn)一步抑制剩余殘存的三次諧波能量。

圖5所示的低三次諧波生成電路包括步進(jìn)環(huán)計(jì)數(shù)器，該步進(jìn)環(huán)計(jì)數(shù)器由時(shí)鐘為期望輸出頻率的六倍的三個(gè)d觸發(fā)器102、104、106組成，該期望輸出頻率是通過(guò)pll倍頻器108從基準(zhǔn)振蕩器90的13.560mhz頻率中導(dǎo)出的。一對(duì)邏輯(nand)門110、112對(duì)步進(jìn)環(huán)計(jì)數(shù)器進(jìn)行解碼以產(chǎn)生期望的矩形波，該矩形波借助于以對(duì)稱的推挽式配置布置的兩個(gè)晶體管114、116驅(qū)動(dòng)前向鏈路環(huán)形天線70。連接到電壓源122的兩個(gè)射頻扼流圈118、120的電感與圖5所示的環(huán)形天線70的電感以及天線諧振電容器124相結(jié)合，構(gòu)成提供對(duì)殘存諧波能量特別是所示實(shí)施例中的三次諧波的抑制的諧振電路。

如圖2所示，在示例性實(shí)施例中，通過(guò)改變前向鏈路發(fā)送級(jí)供給電壓的值，幅移調(diào)制器24對(duì)前向鏈路載波施加幅移鍵控(ask)調(diào)制。在發(fā)送級(jí)在全供給電壓下操作的情況下，邏輯1比特被編碼為全信號(hào)幅值。在發(fā)送級(jí)在降低的供給電壓下操作的情況下，邏輯0比特被編碼為全信號(hào)幅值的一半。以這種方式改變發(fā)送器級(jí)供給電壓產(chǎn)生如圖4所示的發(fā)送波形。

在前向鏈路的車輛側(cè)，可變?cè)鲆婵刂品糯笃?2增加從環(huán)形天線80接收的信號(hào)幅值。由于接收信號(hào)即使對(duì)邏輯0比特也具有非零值，因此總是存在13.56mhz的載波(見圖4)。經(jīng)放大的接收信號(hào)的一部分被施加到限幅放大器54，限幅放大器54去除由幅值數(shù)據(jù)調(diào)制引入的接收信號(hào)幅值變化和由于兩個(gè)前向路徑環(huán)形天線70、80之間的磁場(chǎng)耦合的偶然改變而引起的接收信號(hào)幅值變化。限幅放大器54的輸出是指示接收信號(hào)的瞬時(shí)極性的恒定幅值方波。可變?cè)鲆娣糯笃?2輸出中未施加到限幅放大器54的部分被施加到乘法混頻器56的一個(gè)輸入。限幅放大器54的輸出驅(qū)動(dòng)另一混頻器的輸入。限幅放大器54和混頻器56包括零差檢測(cè)器50，在零差檢測(cè)器50中對(duì)傳入信號(hào)載波進(jìn)行提取并用于對(duì)傳入信號(hào)進(jìn)行同步檢測(cè)。限幅放大器54的傳播延遲必須可忽略不計(jì)或受到補(bǔ)償以實(shí)現(xiàn)相干檢測(cè)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。零差檢測(cè)器50的輸出相當(dāng)于傳入幅值調(diào)制信號(hào)的全波整流。電阻器-電容器低通濾波去除二次載波頻率紋波，留下根據(jù)所施加的串行數(shù)字調(diào)制而改變幅值的直流電壓。已進(jìn)行載波紋波濾波的后零差檢測(cè)器信號(hào)被施加到電平檢測(cè)電路59，電平檢測(cè)電路59饋送agc控制環(huán)路58，并且還借助于幅值電平檢測(cè)來(lái)提取前向路徑串行數(shù)據(jù)。以下將參照?qǐng)D7來(lái)更詳細(xì)地描述電平檢測(cè)電路的實(shí)現(xiàn)方式。

由限幅放大器54恢復(fù)的前向路徑載波在首先通過(guò)晶體濾波器44之后被施加到三倍頻器42，該三倍頻器42被實(shí)現(xiàn)為濾波器或等效地鎖相環(huán)路之后的脈沖發(fā)生器，晶體濾波器44只在存在足夠強(qiáng)的前向鏈路信號(hào)的情況下允許倍頻器的操作，從而避免沖突的頻率。通過(guò)使用如前所述的100％和50％調(diào)制電平將所得的40.680mhz載波施加到第二幅移調(diào)制器62，以將串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼在返回?cái)?shù)據(jù)路徑上。返回路徑幅移調(diào)制器62如前述那樣驅(qū)動(dòng)小諧振環(huán)形天線80’，除了不需要圖5的諧波發(fā)送消除元件102-112。

在返回鏈路的地面?zhèn)?，存在小諧振環(huán)形接收天線70'和由agc電路34控制的放大器32。放大器32以及混頻器17和38與三倍頻器14一起形成同步檢測(cè)器30。通過(guò)以三倍頻的方式生成40.680mhz同步檢測(cè)參考信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接收的返回路徑信號(hào)的同步檢測(cè)。雖然通過(guò)設(shè)備的整體設(shè)計(jì)能確保同步檢測(cè)參考信號(hào)的頻率誤差為零，但是不能保證零相位誤差，因此通過(guò)使用移相器級(jí)的正交信道相位檢測(cè)以及鎖相環(huán)控制來(lái)獲得零相位誤差。將相移級(jí)(相移器12)放在三倍頻器14之前而非放在三倍頻器14之后意味著總相移控制范圍僅需要超過(guò)120度而不是同步檢測(cè)器30所需的全360度來(lái)確保相位同步檢測(cè)。為了簡(jiǎn)化為40.680mhz的正交參考信號(hào)生成，來(lái)自晶體振蕩器90的地面?zhèn)?3.560mhz信號(hào)通過(guò)三倍頻器14進(jìn)行復(fù)用，三倍頻器14輸出偏移90°的兩個(gè)方波。三倍頻器14由因數(shù)為六的鎖相環(huán)倍頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在因數(shù)為六的鎖相環(huán)倍頻器之后是如圖6所示的包括d觸發(fā)器130、132的正交二分頻電路，以獲得i和q同步檢測(cè)參考信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)在17處的q信道信號(hào)輸出為0v時(shí)，不存在相位誤差。然而，如果在17處的輸出不為0v，則存在相位誤差并且相移器12的鎖相環(huán)路操作起作用以將相位差別驅(qū)動(dòng)至0。

可變相移電路12實(shí)現(xiàn)為具有可變供給電壓的一系列電容性負(fù)載邏輯反相器。電容性負(fù)載增加了從反相器輸入到反相器輸出的傳播延遲。增加的供給電壓降低了反相器的傳播延遲，從而減少了反相器相移。由q信道混頻器17和相關(guān)聯(lián)的環(huán)路濾波器16構(gòu)成的常規(guī)鎖相環(huán)將同步檢測(cè)器30的q信道輸出驅(qū)動(dòng)至0，從而確保i信道幅值檢測(cè)的適當(dāng)?shù)南辔煌健?/p>

同步檢測(cè)器30的i信道混頻器38將放大器32的輸出與三倍頻器14的i信道輸出混合，從而提供電平檢測(cè)電路36的幅值輸入信號(hào)。返回路徑電平檢測(cè)電路36與前向路徑電平檢測(cè)電路59相同，不同之處在于：前者包括用于檢測(cè)返回路徑信號(hào)的存在的載波檢測(cè)功能和相關(guān)聯(lián)的電壓比較器138(圖7)。

圖7示出了接收器電平檢測(cè)電路36的實(shí)施例。由全波精密整流器136驅(qū)動(dòng)的峰值保持電容器134保持最大檢測(cè)電壓電平，該最大檢測(cè)電壓電平又通過(guò)自動(dòng)增益控制(agc)電路34(圖2)保持在恒定值。agc幅值穩(wěn)定的峰值檢測(cè)電壓借助于r-2r-r電阻器分壓器142來(lái)提供1-0串行、二進(jìn)制檢測(cè)電壓比較器138的參考電壓和載波檢測(cè)電壓比較器140的參考電壓，r-2r-r電阻器分壓器142用于將電壓比較器參考電壓分別設(shè)置為圖4所示的后檢測(cè)波形的峰值的25％和75％。載波檢測(cè)電壓比較器140提供車輛側(cè)故障發(fā)生的快速指示。如果在車輛側(cè)發(fā)生故障，例如突然意外負(fù)載脫落，則立即禁用返回鏈路載波。地面?zhèn)仍O(shè)備僅檢測(cè)由預(yù)檢測(cè)濾波器延遲和后檢測(cè)濾波器延遲所延遲的載波去除，并且立即停止無(wú)線電力傳輸。峰值保持函數(shù)的全值被施加到agc積分器144，agc積分器144用于調(diào)整agc環(huán)路電壓從而調(diào)整放大器32的增益，以使峰值保持電容器134的電壓保持等于agc設(shè)置點(diǎn)146的電壓。常規(guī)的精密整流器136生成與輸入電壓的絕對(duì)值成比例的輸出電壓，并且包括放置在運(yùn)算放大器反饋路徑內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)小信號(hào)二極管，這是有效地消除二極管前向電壓降從而能夠以最小誤差實(shí)現(xiàn)對(duì)低電平信號(hào)的精密整流的配置。

可替換地，可以通過(guò)使用相干的但不是相位同步的i和q檢測(cè)信道來(lái)進(jìn)行返回鏈路同步檢測(cè)。可以以常規(guī)的方式來(lái)提取幅值和相位調(diào)制，其中幅值是i和q信道的均方根，并且相位角是i和q的比率的反正切。在該替選實(shí)施例中，不需要相移和相位控制環(huán)電路。

圖1和圖2示出了四個(gè)環(huán)形天線：用于前向鏈路的發(fā)送和接收天線對(duì)70、80以及用于返回鏈路的第二天線對(duì)70’、80’。在替選實(shí)施例中，前向和返回鏈路天線對(duì)可以合并成具有常規(guī)天線雙工器的單環(huán)天線，以分離和隔離前向鏈路信號(hào)與返回鏈路信號(hào)。同樣，也可以將一個(gè)或兩個(gè)數(shù)據(jù)鏈路信號(hào)復(fù)用到無(wú)線電力傳輸線圈上或者輔助電磁結(jié)構(gòu)上，例如作為美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/682,572號(hào)中描述的線圈對(duì)準(zhǔn)誤差檢測(cè)設(shè)備的一部分的渦流生成線圈。

為了簡(jiǎn)化和降低成本，期望前向路徑和反向路徑共享公共天線結(jié)構(gòu)。于是問(wèn)題是對(duì)前向路徑信號(hào)和返回路徑信號(hào)進(jìn)行組合以及隨后使前向路徑信號(hào)和返回路徑信號(hào)彼此分離并且與通過(guò)將功能組合成單個(gè)天線結(jié)構(gòu)而遇到的其他電信號(hào)分離。通常，存在兩種一般的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)組合、分離和路由。第一種方法使用混合變壓器、混合耦合器或定向耦合器，定向耦合器借助于信號(hào)流方向來(lái)區(qū)分前向路徑信號(hào)與反向路徑信號(hào)。第二種方法依賴于頻率選擇濾波器，該頻率選擇濾波器基于頻率來(lái)區(qū)分信號(hào)。頻率選擇復(fù)用器可以用lc集總組件、分布式組件或者作為包含多個(gè)諧振元件和耦合元件的單片電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。頻率復(fù)用功能塊可以組合信號(hào)方向鑒別與信號(hào)頻率鑒別二者。

可以通過(guò)添加如圖8所示的電子信號(hào)消除來(lái)增強(qiáng)信號(hào)復(fù)用器功能塊(電路)的性能。電子信號(hào)消除功能塊(電路)被放置在公共前向/返回路徑天線和接收器之間的路徑中。公共天線連接至信號(hào)分離器204的端口202。一個(gè)分離器的輸出借助于隔離放大器208到達(dá)混頻器206的輸入端口。要消除的信號(hào)的樣本被施加到端口210，并且所施加的信號(hào)通過(guò)可變移相器212進(jìn)行相移，并且借助于限幅放大器214被施加到混頻器206的本地振蕩器端口。混頻器206的輸出被施加到環(huán)路濾波器216，然后被施加到可變移相器212的控制端口。組件212、組件214、組件206和組件216構(gòu)成相位控制環(huán)路，該相位控制環(huán)路用于確保消除信號(hào)與施加到端口202的不想要的信號(hào)分量的相位相差90度。零相位誤差對(duì)應(yīng)于混頻器206輸出處的零直流電壓。

如圖8所示，分離器204的第二輸出借助于隔離放大器220到達(dá)組合器218。如圖所示，信號(hào)組合器218、分離器222、隔離放大器224、混頻器226、環(huán)路濾波器228和衰減器230一起構(gòu)成幅值控制環(huán)。由移相器212輸出的正交采樣信號(hào)的一部分被施加到固定90度移相器232，產(chǎn)生消除信號(hào)的180度異相版本，該消除信號(hào)的180度異相版本通過(guò)受控衰減器230進(jìn)入信號(hào)組合器218，其中如果消除信號(hào)幅值正確，則完成對(duì)不想要的信號(hào)的完全消除。組合器218的輸出信號(hào)的一部分經(jīng)由分離器222被引導(dǎo)至234處的接收器輸入。另一部分通過(guò)隔離放大器224被引導(dǎo)至混頻器226的信號(hào)端口，該信號(hào)端口用作由180度異相消除信號(hào)的未衰減部分驅(qū)動(dòng)的相干幅值檢測(cè)器?；祛l器226的輸出通過(guò)用于控制可變衰減器230的環(huán)路濾波器228。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，零消除信號(hào)幅值誤差對(duì)應(yīng)于混頻器226的輸出處的零直流電壓。

在操作中，當(dāng)車輛接近無(wú)線充電站時(shí)，在充電開始之前建立通信。一旦充電開始，全雙工通信用于調(diào)節(jié)和控制無(wú)線電力傳送操作的多個(gè)方面，包括傳輸電力電平，輸出電壓和電流，以及對(duì)適當(dāng)系統(tǒng)操作的監(jiān)視。為了建立控制通信，地面裝置可以在連續(xù)地或周期性地發(fā)送前向路徑信號(hào)的同時(shí)收聽車輛生成的返回路徑信號(hào)。在檢測(cè)到車輛生成的返回路徑信號(hào)時(shí)啟動(dòng)雙向通信?；蛘?，車輛側(cè)電子器件可以與臨時(shí)導(dǎo)出自臨時(shí)晶體振蕩器(未示出)的返回路徑信號(hào)進(jìn)行初始接觸，而不是與通常使用的由零差檢測(cè)器50恢復(fù)且由地面?zhèn)入娮悠骷窍喔傻貦z測(cè)到的載波進(jìn)行初始接觸。在地面?zhèn)冉邮哲囕v信號(hào)時(shí)，地面?zhèn)妊b置發(fā)送前向路徑信號(hào)。在車輛側(cè)通信啟動(dòng)的情況下，車輛側(cè)設(shè)備禁用臨時(shí)晶體振蕩器，并且在成功進(jìn)行了零差檢測(cè)和載波恢復(fù)時(shí)回復(fù)成相干轉(zhuǎn)發(fā)器操作。

上述兩種啟動(dòng)方法都依賴于前向路徑信號(hào)或返回路徑信號(hào)的發(fā)送。也可以有利地在沒有前向或反向路徑發(fā)送的情況下啟動(dòng)通信。在示例性實(shí)施例中，地面裝置檢測(cè)由頭頂上的車引起的在無(wú)線電力傳輸線圈的阻抗中的變化，并通過(guò)發(fā)出前向路徑信號(hào)來(lái)響應(yīng)。該實(shí)施例減少或消除了不必要的信號(hào)發(fā)送，并且在一些規(guī)定環(huán)境下是有利的。除了無(wú)線電力傳輸線圈之外，還可以在線圈對(duì)準(zhǔn)輔助線圈中或在近場(chǎng)通信天線中檢測(cè)啟動(dòng)阻抗變化。除了阻抗變化之外，隔離電磁元件之間的互阻抗的變化也可以用于啟動(dòng)通信。

在本文描述的示例性實(shí)施例中，40.680mhz的反向信號(hào)是13.560mhz的前向信號(hào)頻率的簡(jiǎn)單整數(shù)倍，并且兩個(gè)信號(hào)都落在現(xiàn)有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的ism-行業(yè)，科學(xué)醫(yī)學(xué)頻率分配之中。也可以使用具有非整數(shù)頻率比的其他頻率和頻率對(duì)。例如，也可以使用中心頻率為2450mhz和5800mhz的兩個(gè)國(guó)際ism頻帶。本文描述的與常規(guī)鎖相環(huán)技術(shù)組合的相干轉(zhuǎn)發(fā)器架構(gòu)可以產(chǎn)生與頻率比m/n為116/49的2450mhz信號(hào)頻率同步的5800mhz信號(hào)，其中m＝5800mhz和n＝2450mhz。ism頻帶和非ism頻帶頻率的其他組合、具有其他整數(shù)或有理分?jǐn)?shù)頻率的頻率對(duì)和多個(gè)同時(shí)傳輸和接收的載波頻率也是可能的。例如，也可以使用多個(gè)返回路徑數(shù)據(jù)信道，每個(gè)返回路徑數(shù)據(jù)信道以第一感應(yīng)鏈路的傳輸頻率的不同的m/n倍來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，其中m和n是整數(shù)。全雙工、頻率相干的通信也是可能的，其中地面裝置和遠(yuǎn)程設(shè)備通過(guò)遠(yuǎn)場(chǎng)傳播來(lái)連接，而不是通過(guò)近場(chǎng)傳播來(lái)連接。

動(dòng)態(tài)充電

動(dòng)態(tài)電動(dòng)車充電是在電力驅(qū)動(dòng)的車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)向車輛提供電能的特殊情況。如圖9所示，可以用諧振磁感應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)充電的使用，其中多個(gè)獨(dú)立的發(fā)送器300以線性陣列的形式安裝在道路中，并且隨著目標(biāo)車輛310、312在線性陣列300上行進(jìn)以受控的順序被激勵(lì)?？梢栽趦H有一個(gè)車輛310在發(fā)送器陣列300上移動(dòng)時(shí)，或者在更真實(shí)的環(huán)境下，在存在多個(gè)不同類型、速度和電力要求的多個(gè)電動(dòng)車輛310、312在所述發(fā)送器陣列300上移動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)充電。在后一種情況下，特定發(fā)送器300的激勵(lì)順序在陣列內(nèi)是可變的，并且將取決于各種車輛的類型及其運(yùn)動(dòng)、固有地不可預(yù)測(cè)的因素。因此，動(dòng)態(tài)充電的技術(shù)要求造成特殊的技術(shù)挑戰(zhàn)。上述系統(tǒng)解決了下面列舉的動(dòng)態(tài)充電的多個(gè)問(wèn)題。

動(dòng)態(tài)充電的最嚴(yán)重的問(wèn)題是需要車輛對(duì)地面以及地面對(duì)車輛的通信，其中當(dāng)要操縱和控制充電系統(tǒng)時(shí)必須要傳輸離散的、高速的、高差別性的和可靠的數(shù)據(jù)。在一個(gè)或幾個(gè)車輛可以穿過(guò)嵌入地面的感應(yīng)電力發(fā)射器的串行陣列的情況下，需要所述數(shù)據(jù)來(lái)操作充電系統(tǒng)。

如圖9所示，在道路下方安裝有感應(yīng)電力發(fā)送器300的陣列，將每個(gè)發(fā)送器300沿著道路的縱向軸線以串聯(lián)陣列的形式放置。意圖是提供一段道路，當(dāng)電動(dòng)車輛310、312在該段道路上行駛時(shí)，該段道路可以向在感應(yīng)發(fā)送器300的線性陣列上行進(jìn)的車輛310、312供應(yīng)電能。期望的是僅激勵(lì)直接在車輛接收器下方的發(fā)送器300。沒有車輛在其上方的發(fā)送器300應(yīng)保持惰性(即，不被激勵(lì))。

在感應(yīng)電力傳輸?shù)拿糠N情況下，無(wú)論是在這里描述的動(dòng)態(tài)充電模式中，還是在上述固定充電的即配備有單個(gè)電力接收器的車輛停放在嵌入路面中的單個(gè)電力發(fā)送器上方并且保持不動(dòng)的更簡(jiǎn)單的情況下，必須發(fā)生基于車輛的接收器和基于地面的發(fā)送器之間的通信。這對(duì)于車輛識(shí)別、能量購(gòu)買的計(jì)費(fèi)、調(diào)節(jié)電流和電壓、諧振頻率、垂直間隙分離距離、初級(jí)至次級(jí)的對(duì)準(zhǔn)以及用于其他目的，例如安全操作和緊急斷電來(lái)說(shuō)是期望的。在移動(dòng)車輛在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行充電的情況下也是如此，不同之處在于內(nèi)置于車輛中的單個(gè)發(fā)送器按順序與多個(gè)獨(dú)立的發(fā)送器進(jìn)行通信。這種移動(dòng)的一對(duì)一關(guān)系造成非常顯著的通信挑戰(zhàn)。

用于對(duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行充電的操作方法是使得線性陣列中的每個(gè)獨(dú)立的發(fā)送器300隨著車輛接收器320經(jīng)過(guò)每個(gè)獨(dú)立的發(fā)送器300上方以順序模式來(lái)激勵(lì)以產(chǎn)生諧振磁場(chǎng)。車輛的類型、車輛特定充電要求、車輛的速度、相對(duì)于發(fā)送器300的對(duì)準(zhǔn)以及車輛的預(yù)測(cè)軌跡都是使得該問(wèn)題難以解決的重要因素。

如圖9所示，確定是嵌入路面的發(fā)送器300的陣列將同時(shí)經(jīng)歷兩個(gè)或更多個(gè)車輛310、312的存在并且對(duì)每個(gè)車輛310、312的可變條件做出響應(yīng)的情況。在這種情況下，每個(gè)車輛310、312與該車輛310、312位于其上方的特定地面發(fā)送器300之間的通信是離散的和有區(qū)別的，使得沒有其他車輛310、312被混淆也沒有來(lái)自附近車輛310、312的數(shù)據(jù)傳輸被接收和誤讀。對(duì)此的要求包括數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)被最近地約束到預(yù)期的車輛310、312的目標(biāo)區(qū)域。通過(guò)比較，廣播無(wú)線電和諸如wi-fi的其他系統(tǒng)具有可以容易地被許多附近車輛接收的范圍。

第一要求是具有高度接近的發(fā)送接收能力，也就是說(shuō)被限制為小于2米(以60mph移動(dòng)的車輛以每秒88英尺行進(jìn)。接收器暴露于發(fā)送器的時(shí)間可以是大約0.02秒的數(shù)量級(jí)。在這個(gè)時(shí)間幀中，在典型的數(shù)字通信系統(tǒng)的信號(hào)傳輸中的0.04至0.07秒的時(shí)間延遲顯然是不行的)。

第二要求是在信號(hào)中沒有時(shí)間延遲或具有非常低的時(shí)間延遲(或時(shí)延)。需要這樣做是因?yàn)檐囕v310、312可以在多個(gè)發(fā)送器300上以高速率移動(dòng)，并且應(yīng)當(dāng)確保車載接收器320與任何一個(gè)發(fā)送器300之間的離散通信。

第三要求是通信系統(tǒng)能夠?qū)εc發(fā)送器300的有序陣列的通信進(jìn)行“切換”或排序。這可以通過(guò)將發(fā)送器300彼此接線或通過(guò)允許一個(gè)發(fā)送器300使用本發(fā)明的近場(chǎng)通信系統(tǒng)進(jìn)行通信來(lái)尋址有序陣列中的相鄰發(fā)送器300來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第四要求是全雙工操作或雙向性的，從而確保在車輛310,312存在于發(fā)送器300之上的非常短的時(shí)間跨度內(nèi)，數(shù)據(jù)可在從車輛到地面以及從地面到車輛的兩個(gè)方向上交換。

第五要求是允許在所有天氣和環(huán)境條件下的不間斷通信。這通過(guò)使用如本文所描述的磁能來(lái)實(shí)現(xiàn)，磁能使得能夠穿過(guò)水體、雪、冰和其他惡劣路面表面條件來(lái)通信。

第六要求是避免在車輛310、312遠(yuǎn)端的多個(gè)天線的問(wèn)題。多個(gè)遠(yuǎn)端天線引入由于道路鋪路和車體干擾而造成的顯著問(wèn)題，例如多徑信號(hào)無(wú)效。具有多個(gè)天線的高可靠性車輛識(shí)別難以確保避免惡意黑客或其他網(wǎng)絡(luò)破壞行為。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本文描述的通信系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的解決方案以解決這些要求中的每一個(gè)要求。

如上所述，動(dòng)態(tài)充電使得能夠隨著車輛310、312經(jīng)過(guò)道路中的發(fā)送器300上方，在車輛行駛的同時(shí)對(duì)移動(dòng)的車輛進(jìn)行充電。當(dāng)預(yù)期在其上方存在車輛310、312時(shí)，每個(gè)發(fā)送器300以受控的順序被激勵(lì)。由于車輛接收器320僅在短時(shí)間內(nèi)“存在”在于任一個(gè)充電站上方，因此需要一個(gè)排序系統(tǒng)，該排序系統(tǒng)實(shí)時(shí)地知道車輛的接收器與充電站的發(fā)送器在何處相互關(guān)聯(lián)。理想地，前序發(fā)射程序有效地建立磁能行波，該磁能行波以與車輛接收器320的速率相同的速率進(jìn)行移動(dòng)。為了做到這一點(diǎn)，需要具有最小時(shí)延的通信系統(tǒng)，例如本文所描述的通信系統(tǒng)。如上所述，本文描述的通信系統(tǒng)非常快(接近零時(shí)延)并且非常接近，從而了解接收器320相對(duì)于發(fā)送器300的位置。因此，為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)充電，提供了配備有本文所描述的通信系統(tǒng)的一系列充電站。在操作期間，每個(gè)充電站和/或車輛發(fā)送器將信息提供至下一個(gè)發(fā)送器，所述信息包括：例如，車輛識(shí)別、用于能量購(gòu)買的計(jì)費(fèi)、調(diào)節(jié)電流和電壓、諧振頻率、垂直間隙分離距離、初級(jí)至次級(jí)的對(duì)準(zhǔn)以及用于其他目的例如安全操作和緊急斷電的信息、關(guān)于車輛310、312的位置、時(shí)刻、軌跡和/或速度信息，使得在行駛期間當(dāng)車輛的無(wú)線充電接收器320位于發(fā)送器300上方時(shí)下一個(gè)發(fā)送器進(jìn)行發(fā)射。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本文所描述的拓?fù)浜碗娐穼?shí)現(xiàn)方法使得能夠有效地實(shí)現(xiàn)為單個(gè)專用集成電路。此外，雖然本文包含的公開內(nèi)容涉及向車輛提供電力，但是應(yīng)當(dāng)理解，這僅僅是許多可能應(yīng)用中的一個(gè)，并且包括非車輛應(yīng)用的其他實(shí)施例是可能的。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，存在在非車輛感應(yīng)充電應(yīng)用中提供全雙工數(shù)據(jù)鏈路的許多應(yīng)用，例如便攜式消費(fèi)電子裝置充電器，例如用于對(duì)牙刷、蜂窩電話和其他裝置充電的充電器(例如，powermat^tm)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以使用采用了其他復(fù)雜調(diào)制方法的同步幅值和角度調(diào)制并且通過(guò)使用多個(gè)調(diào)制的前向路徑載波和反向路徑載波來(lái)增加本文描述的通信系統(tǒng)的傳輸帶寬(數(shù)據(jù)速率)。因此，這些和其他這種應(yīng)用包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。