專利名稱：用于在模塊化電力傳輸系統(tǒng)中使用的發(fā)射器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用感應(yīng)無線電力傳輸(transmission)系統(tǒng)的電力傳輸技術(shù)的領(lǐng)域，更具體地涉及用于在感應(yīng)電力系統(tǒng)中使用以用于感應(yīng)地傳輸電力到接收器的發(fā)射器模塊。本發(fā)明還涉及用于在模塊化感應(yīng)電力系統(tǒng)中使用的填充器模塊和擴(kuò)展模塊。
背景技術(shù)：
為了對(duì)諸如蜂窩電話、PDA、遙控器、筆記本等的電池饋給設(shè)備的電池充電，或者直接對(duì)諸如燈或廚房電器的設(shè)備供電，可以應(yīng)用使能實(shí)現(xiàn)無線電力輸送(transfer)的感應(yīng)電力系統(tǒng)。用于輸送電力或?qū)σ苿?dòng)設(shè)備充電的感應(yīng)電力系統(tǒng)通常已知。這種系統(tǒng)包括在下·文中稱為發(fā)射器模塊的電力傳輸設(shè)備，其包括可以單獨(dú)被通電由此產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器線圈。感應(yīng)電力系統(tǒng)被用于輸送電力到下文中稱為接收器的電力接收設(shè)備，該電力接收設(shè)備可連接到待充電或供電的設(shè)備或者是該設(shè)備的一部分。為了接收電力，電力接收設(shè)備設(shè)有接收器線圈，由被通電的發(fā)射器線圈提供的交變磁場(chǎng)在該接收器線圈內(nèi)感應(yīng)電流。此電流可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載或者例如對(duì)電池充電，對(duì)顯示器供電或者點(diǎn)亮燈。文獻(xiàn)US7，576，514描述了一種平面感應(yīng)電池充電系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)成使得電子設(shè)備能夠被再充電。該系統(tǒng)包括平面電力表面，待再充電的設(shè)備放置在該表面上。至少一個(gè)發(fā)射器線圈且優(yōu)選地發(fā)射器線圈陣列位于電力表面內(nèi)，該至少一個(gè)發(fā)射器線圈且優(yōu)選地發(fā)射器線圈陣列將能量感應(yīng)耦合到在待再充電設(shè)備中形成的接收器線圈。描述了發(fā)射器線圈的各種布置從而提供具有基本上恒定密度的發(fā)射器線圈的不間斷電力表面。這種陣列的應(yīng)用可以是用于對(duì)無線設(shè)備供電，例如用于對(duì)集成在家具中或者作為地板或墻壁覆蓋物的電池充電的普通電力表面。

發(fā)明內(nèi)容
已知的無線感應(yīng)電力系統(tǒng)具有這樣的問題，發(fā)射器區(qū)域的尺寸是預(yù)定的。然而，在許多情況下，所需要的區(qū)域可能變化，使得具有預(yù)定尺寸的系統(tǒng)缺乏靈活性。通過選擇適當(dāng)數(shù)目的線圈，發(fā)射器區(qū)域可以被選擇為任何任意尺寸。然而，隨后該尺寸是固定的并且不能擴(kuò)展。如果兩個(gè)或更多個(gè)該預(yù)定尺寸系統(tǒng)放置在一起，系統(tǒng)之間將留下間隙，因?yàn)檫@些系統(tǒng)的邊界不是設(shè)計(jì)成將被組合。在這些位置，沒有恰當(dāng)?shù)靥峁┎僮?例如電力傳輸)。再者，單獨(dú)的系統(tǒng)不被設(shè)計(jì)成彼此協(xié)作。本發(fā)明的目的是提供一種用于在電力傳輸系統(tǒng)中使用的發(fā)射器模塊。該發(fā)射器模塊意圖與其它發(fā)射器模塊連接以形成該系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以容易地?cái)U(kuò)展到任意尺寸同時(shí)維持靈活性。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種用于在模塊化感應(yīng)電力系統(tǒng)中使用的發(fā)射器模塊。該系統(tǒng)包括發(fā)射器模塊，其與其它發(fā)射器模塊連接以用于感應(yīng)地傳輸電力到接收器。優(yōu)選地，其它發(fā)射器模塊在形狀和線圈布置方面與該發(fā)射器模塊相同。這將簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該發(fā)射器模塊包括至少一個(gè)發(fā)射器單元，每個(gè)發(fā)射器單元具有一個(gè)發(fā)射器線圈，發(fā)射器單元通過該發(fā)射器線圈傳輸電力到接收器，該發(fā)射器模塊具有外周緣，其被成形從而適配到相鄰發(fā)射器模塊以用于形成電力傳輸表面，該至少一個(gè)發(fā)射器單元布置成使得電力傳輸表面由在所述表面中擴(kuò)展的毗鄰發(fā)射器線圈的不間斷圖案構(gòu)成，該發(fā)射器模塊包括互連單元，其用于與在所述方向上毗鄰的相鄰發(fā)射器模塊連接以用于共享電源。發(fā)射器單元的外部形狀形成為在各單元并排布置時(shí)允許毗鄰發(fā)射器線圈的致密圖案。例如，單元的形狀為例如六邊形或正方形的正多邊形時(shí)，各單元可以毗鄰并且規(guī)則地布置而沒有任何中斷。模塊的外周緣可以由發(fā)射器單元形狀的節(jié)段構(gòu)成，并且因此允許在單元的基本形狀允許的任何方向上并排地布置各模塊。當(dāng)許多模塊如此布置時(shí)，發(fā)射器單元和相應(yīng)線圈在任意尺寸的區(qū)域中構(gòu)成不間斷圖案。發(fā)射器線圈之間的距離總是相等的，無論線圈是在同一模塊內(nèi)部還是在不同模塊內(nèi)部。利用這種不間斷圖案，用戶可以將接收器放置在電力傳輸表面的任何位置。另外，該系統(tǒng)可以向接收器提供具有更佳效率的大的接收線圈。互連單元方便地至少提供電源到并排布置的所有模塊。在發(fā)射器模塊的實(shí)施例中，它包括用于控制電力傳輸?shù)浇邮掌鞯目刂破?，例如用·于激?lì)各個(gè)發(fā)射器線圈的切換單元。控制器可以使能實(shí)現(xiàn)每個(gè)發(fā)射器模塊的自給自足的操·作，即該控制器可以提供局部智能從而使能實(shí)現(xiàn)電力傳輸?shù)淖灾骺刂坪?或比如與接收器通信的可能的其它功能。隨后，無論是否存在相鄰模塊，該模塊可以自主控制電力輸送到接收器。所述措施具有的效應(yīng)為形成了一種感應(yīng)電力表面，其通過添加附加模塊可以擴(kuò)展到任意尺寸。在發(fā)射器模塊的實(shí)施例中，對(duì)于構(gòu)成外周緣的部分，該發(fā)射器單元可以根據(jù)比如六邊形的正多邊形，或者規(guī)則的花瓣形狀，或者具有凸部和凹部的任何其它彎曲圖案來成形，其中凸部適配到相鄰發(fā)射器模塊的凹部并且凹部適配到相鄰發(fā)射器模塊的凸部，只要外周緣圖案適配到相鄰模塊的外周緣并且它使能實(shí)現(xiàn)沿著整個(gè)電力表面的不間斷線圈布置。由于不間斷線圈布置的原因，感應(yīng)場(chǎng)中的變化減小。在發(fā)射器模塊的實(shí)施例中，外周緣還設(shè)有位于第一周緣位置的擴(kuò)展部和位于第二周緣位置的互補(bǔ)切口部，并且當(dāng)模塊布置在電力表面中時(shí)，第一位置毗鄰相鄰模塊的第二位置以用于經(jīng)由擴(kuò)展部和切口部提供機(jī)械固定。這具有的優(yōu)點(diǎn)為電力表面的機(jī)械穩(wěn)定性增強(qiáng)。在發(fā)射器模塊的實(shí)施例中，當(dāng)模塊布置在電力表面中時(shí)，互連單元具有母連接器的配置，以用于經(jīng)由平行于電力表面的互連銷而與相鄰發(fā)射器模塊連接。這具有的優(yōu)點(diǎn)為，在電力表面的外邊緣處，接觸銷不擴(kuò)展。在發(fā)射器模塊的實(shí)施例中，當(dāng)模塊布置在電力表面中時(shí)，互連單元具有沿著周緣布置在第一周緣位置以用于與在相鄰發(fā)射器模塊處在第二周緣位置的互補(bǔ)連接相連接的電學(xué)連接配置，當(dāng)各模塊按意圖布置時(shí)第一和第二位置匹配，并且當(dāng)各模塊以其它方式布置時(shí)第一和第二位置不匹配，從而用于提供反向連接安全。應(yīng)指出，模塊在至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)位置中可以是對(duì)稱的。所述特征具有的效應(yīng)為，模塊在適當(dāng)布置時(shí)將具有按照意圖的連接，而將模塊定位在不同旋轉(zhuǎn)位置導(dǎo)致互連單元位于不同的不匹配的位置，這稱為反向連接安全。在發(fā)射器模塊的實(shí)施例中，互連單元布置成用于提供該發(fā)射器模塊和其它發(fā)射器模塊之間的通信連接。這具有的效應(yīng)為，控制器被使能在各模塊之間交換數(shù)據(jù)。例如當(dāng)接收器跨過模塊邊界定位時(shí)，電力輸送和其它任務(wù)可以有利地跨過各模塊被協(xié)調(diào)。在發(fā)射器模塊的實(shí)施例中，控制器布置成用于確定該發(fā)射器模塊相對(duì)于布置在電力表面中的其它發(fā)射器模塊的位置和取向。此文獻(xiàn)中發(fā)射器模塊的確定是這樣的功能該模塊與經(jīng)由其互連單元被連接的其它模塊通信，并且探測(cè)它相對(duì)于其它模塊在電力表面中定位在何處以及如何定位。隨后該模塊將自己分配到電力表面內(nèi)的一個(gè)位置和取向。這具有的優(yōu)點(diǎn)為，各模塊現(xiàn)在可以響應(yīng)于指示電力表面內(nèi)特定位置的例如用于激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)特定接收器的命令。在發(fā)射器模塊的實(shí)施例中，發(fā)射器模塊包括存儲(chǔ)器，其用于當(dāng)該模塊布置在電力表面中時(shí)存儲(chǔ)用于識(shí)別該發(fā)射器模塊的識(shí)別信息。識(shí)別信息可以存儲(chǔ)于硬連線或可切換(例如在制造期間或在安裝階段被設(shè)置)的永久存儲(chǔ)器。這具有的優(yōu)點(diǎn)為該模塊可以單獨(dú)被尋址。在一個(gè)實(shí)施例中，填充器模塊被提供用于在如上文限定的模塊化感應(yīng)電力系統(tǒng)中 使用，該填充器模塊具有至少一個(gè)外周緣部分，其被成形從而在至少一個(gè)方向上適配到相鄰發(fā)射器模塊形成電力傳輸表面，與各發(fā)射器模塊相鄰的外周緣部分根據(jù)相鄰發(fā)射器模塊的外周緣被成形；以及至少一個(gè)另一外圍部分，與各發(fā)射器模塊不相鄰的該另一外圍部分是直的以用于向電力表面證明直的邊界。在布置在電力表面內(nèi)時(shí)，填充器模塊有利地向電力表面提供直的外周緣。在一個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)展模塊被提供用于在如上文限定的模塊化感應(yīng)電力系統(tǒng)中使用，該擴(kuò)展模塊具有至少一個(gè)外周緣部分，其被成形從而在至少一個(gè)方向上適配到相鄰發(fā)射器模塊形成電力傳輸表面，與各發(fā)射器模塊相鄰的外周緣部分根據(jù)相鄰發(fā)射器模塊的外周緣被成形，該擴(kuò)展模塊包括用于提供電源到相鄰發(fā)射器模塊的互連單元，或者用于控制跨過不同發(fā)射器模塊的電力輸送或通信的系統(tǒng)控制器；或者用于使能控制跨過不同發(fā)射器模塊的電力輸送或通信的操作接口 ；或者用于使能跨過不同發(fā)射器模塊或該接收器的數(shù)據(jù)輸送或通信的數(shù)據(jù)接口。該擴(kuò)展模塊在布置在電力表面內(nèi)時(shí)有利地提供到電力表面的共享電源；或者中央控制單元，從而使能實(shí)現(xiàn)各發(fā)射器模塊之間的協(xié)調(diào)功能；或者操作接口，從而使能個(gè)人用戶控制該系統(tǒng)；或者數(shù)據(jù)接口，用于使能跨過不同發(fā)射器模塊或該接收器的數(shù)據(jù)輸送或通信。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法的另外優(yōu)選實(shí)施例在所附權(quán)利要求中給出，所附權(quán)利要求的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。


本發(fā)明的這些和其它方面將另外參考通過示例方式在下述說明書中描述的各實(shí)施例并且參考附圖而是顯而易見的并且得到闡述，在附圖中
圖I示出發(fā)射器線圈的正則方形布置，
圖2示出發(fā)射器線圈的正六邊形布置，
圖3示出呈六邊形形狀的發(fā)射器單元，
圖4示出基于六邊形發(fā)射器單元的發(fā)射器模塊，
圖5不出3線圈模塊的電力表面，圖6不出7線圈模塊的電力表面，
圖7不出6線圈模塊的電力表面，
圖8不出6線圈模塊的窄條形電力表面，
圖9不出6線圈模塊的寬條形電力表面，
圖10示出機(jī)械固定布局，
圖11示出具有水平銷的機(jī)械連接器布局，
圖12示出具有豎直銷的機(jī)械連接器布局的示例， 圖13示出互連單元的電學(xué)布局和定位，
圖14示出通過對(duì)稱銷分配具有反向連接安全的電連接器布局，
圖15示出具有兩個(gè)母連接器插塞和一個(gè)公交叉引線互連器的電連接器布局，
圖16示出具有正確取向的各模塊的互連，
圖17示出反向連接安全，
圖18示出具有利用填充器模塊連接的兩個(gè)有源區(qū)域的電力表面，所述有源區(qū)域具有6個(gè)線圈模塊，
圖19示出6線圈模塊和填充器模塊的條區(qū)域，以及 圖20示出發(fā)射器模塊和接收器的截面。各圖純粹是圖解性的并且未按比例繪制。在各圖中，對(duì)應(yīng)于已描述元件的元件具有相同附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖I示出發(fā)射器單元的正則方形布置。發(fā)射器線圈11的布置被示出線圈被定位在由畫線指示的正方形區(qū)域中。如箭頭14所指示的由線圈構(gòu)成的電力表面的尺寸是預(yù)定的，并且可以通過在如豎直點(diǎn)12和水平點(diǎn)13所指示的豎直或水平方向中擴(kuò)展該表面而被選擇。各種類似布置是有可能的，例如三角形布置也是有可能的。圖2示出發(fā)射器單元的正六邊形布置。發(fā)射器線圈21的布置被示出；線圈被定位在如細(xì)的點(diǎn)線所指示的六邊形區(qū)域22中。由線圈構(gòu)成的電力表面的尺寸是預(yù)定的，并且可以通過在如豎直點(diǎn)23和水平點(diǎn)24所指示的豎直或水平方向中擴(kuò)展該表面而被選擇。在類似圖I和2的這種預(yù)定規(guī)則布置中，單獨(dú)線圈的形狀可以適于該布置，例如正方形形狀用于正方形布置并且六邊形形狀用于六邊形布置。但是也可以很好地使用圓形線圈，這使得設(shè)計(jì)計(jì)算更簡(jiǎn)單。使用所描述的線圈形狀的這種規(guī)則的預(yù)定布置在本領(lǐng)域中是已知的，例如見 US7, 576，514。另外指出，US2009/0096413A1在第
段參考圖8描述了模塊化電力板的示例。各矩形板在一個(gè)方向上被連接以允許多個(gè)設(shè)備被供電。然而，這樣一串板不構(gòu)成不間斷的可擴(kuò)展的電力表面。另外，所述板是分離的單元，它們需要中央通信和存儲(chǔ)單元，并且無法自主操作。圖3示出六邊形形狀的發(fā)射器單元。發(fā)射器單元30根據(jù)正多邊形(圖中六邊形31)成形。發(fā)射器單元包括發(fā)射器線圈33并且可以另外包括電子器件34，例如在承載線圈的面板的背側(cè)的控制電路系統(tǒng)。線圈的區(qū)域由線圈邊界32指示。電路系統(tǒng)可包括用于存在探測(cè)的傳感器以及產(chǎn)生或控制線圈中的電流的電子器件。電子器件通常位于線圈33的背側(cè)從而為接收器提供平坦表面。發(fā)射器單元具有與線圈布置的類型有關(guān)的外部形狀。各單元可以布置在六邊形布置中，但是線圈的形狀可以是圓的，如圖3說明。為了提供具有任意可擴(kuò)展電力表面的模塊化系統(tǒng)，各發(fā)射器單元布置在發(fā)射器模塊中。該發(fā)射器模塊具有外周緣，其被成形從而適配到相鄰發(fā)射器模塊以用于形成電力傳輸表面，該至少一個(gè)發(fā)射器單兀布置在發(fā)射器模塊的外周緣內(nèi)，使得電力傳輸表面由在所述表面中擴(kuò)展的毗鄰發(fā)射器線圈的不間斷圖案構(gòu)成。為了使得各模塊能夠作為連續(xù)電力表面操作，該發(fā)射器模塊具有用于與相鄰發(fā)射器模塊連接以用于共享電源的互連單元。發(fā)射器模塊可以由單個(gè)發(fā)射器單元構(gòu)成。但是優(yōu)選地若干單元被組合在一個(gè)模塊中。以此方式，控制電子器件(例如微處理器、通信)被各單元共享，這減小了針對(duì)電子器件的投入。模塊的尺寸是模塊化和投入降低之間的折衷。發(fā)射器模塊被構(gòu)思成提供單獨(dú)模塊之間不具有間隙的發(fā)射器線圈的規(guī)則圖案，SP不間斷的圖案。優(yōu)選地，如下文所述，每個(gè)模塊由多于一個(gè)發(fā)射器線圈構(gòu)成以降低針對(duì)模塊控制的投入。為了實(shí)現(xiàn)無縫區(qū)域，發(fā)射器模塊的外周緣必須適配到相鄰發(fā)射器模塊的外周緣，并且發(fā)射器單元在發(fā)射器模塊內(nèi)應(yīng)按不間斷方式布置，以及模塊的外周緣應(yīng)布置成使·得當(dāng)它與相鄰發(fā)射器模塊連接時(shí)，不同發(fā)射器模塊中的兩個(gè)毗鄰發(fā)射器線圈遵循與該發(fā)射器模塊的線圈布置相同的線圈布置，即相鄰模塊應(yīng)之間的毗鄰發(fā)射器線圈也是呈不間斷方式。如果發(fā)射器單元的外邊緣遵循模塊的外周緣圖案，模塊的外周緣可以由發(fā)射器單元的外邊緣的部分構(gòu)成。對(duì)于正方形布置，模塊形狀遵循單元的正方形形狀。六邊形線圈布置使得復(fù)雜得多的模塊形狀是有可能的。圖4示出基于六邊形發(fā)射器單元的發(fā)射器模塊40。在示例其中之一中，發(fā)射器單元30示意性地由增寬的線指示；每個(gè)發(fā)射器單元具有一個(gè)發(fā)射器線圈46。發(fā)射器模塊41的第一示例具有3個(gè)六邊形發(fā)射器單元。第二示例42具有4個(gè)六邊形發(fā)射器單元。第三示例43具有7個(gè)六邊形發(fā)射器單元。第四示例44具有6個(gè)六邊形發(fā)射器單元。每個(gè)模塊具有外周緣45，其在一個(gè)示例模塊中由增寬的線示意性指示，該周緣由在該模塊的邊界處各單元的部分構(gòu)成。下述各圖示出可以如何組合這些模塊以形成更大區(qū)域的電力表面。圖5不出3線圈模塊的電力傳輸表面。第一發(fā)射器模塊51 Btt鄰第二模塊52。第三發(fā)射器模塊53同樣毗鄰互補(bǔ)取向的第二模塊52，接著是第四模塊54。該圖案在不同方向上是任意可擴(kuò)展的。圖6不出7線圈模塊的電力表面。第一發(fā)射器模塊61 Btt鄰第二模塊62。第三模塊63示為在不同方向上擴(kuò)展該圖案。圖7示出6線圈模塊的電力表面。第一發(fā)射器模塊71毗鄰第二模塊72。另外的模塊允許在由豎直點(diǎn)73和水平點(diǎn)74所示的不同方向上擴(kuò)展該圖案。圖8示出6線圈模塊的窄條形電力表面。模塊81、82、83被線性布置用于構(gòu)成窄條形電力表面。圖9示出6線圈模塊的寬條形電力表面。模塊91、92、93被線性布置用于構(gòu)成比圖8的布置寬的條形電力表面。不同模塊形狀的組合也是有可能(圖中未示出)，只要它們涉及相同線圈布置類型。
為了實(shí)現(xiàn)不依賴于接收器位置的合理電力傳輸，發(fā)射器線圈直徑可以小于接收器線圈。優(yōu)選的是，在任何任意位置處，至少一個(gè)發(fā)射器線圈被接收器完全覆蓋。圖10示出機(jī)械固定布局。圖IOa示出嵌入式(snap-in)固定，并且圖IOb示出燕尾榫固定。如上所述的發(fā)射器模塊可使外周緣另外設(shè)有位于第一周緣位置的擴(kuò)展部101、103以用于與相鄰發(fā)射器模塊的外周緣中位于第二周緣位置的互補(bǔ)切口部102、104連接，諸如圖10所示各示例。當(dāng)該模塊布置在電力傳輸表面中時(shí)，第一位置毗鄰相鄰模塊的第二位置。隨后經(jīng)由擴(kuò)展部和切口部提供機(jī)械固定。發(fā)射器模塊的另一任務(wù)是提供相鄰模塊之間的合適電互連。需要該連接以用于從模塊到模塊連接電源電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，另外的通信信號(hào)以及其它公共信號(hào)被提供到相鄰的模塊。在后面提供有關(guān)信號(hào)的細(xì)節(jié)?；ミB單元應(yīng)允許最大的自由度來組合模塊。優(yōu) 選地它們禁止錯(cuò)誤互連，即避免不同信號(hào)彼此連接。各種機(jī)械布局變?yōu)榭色@得的。各模塊之間的互連的優(yōu)選機(jī)械布局是使用接觸銷和插座，因?yàn)榇藰?gòu)造典型地提供可靠的接觸。此布局也提供一些基本機(jī)械固定。圖11示出具有水平銷的機(jī)械連接器布局。圖Ila示出屬于發(fā)射器模塊的公連接器110，其用于與屬于相鄰發(fā)射器模塊的母連接器111連接。圖Ilb示出兩個(gè)母連接器插塞113、114，其用于經(jīng)由公互連器112與相鄰發(fā)射器模塊中的母連接器連接，這也提供一些基本機(jī)械固定。銷和插座按水平方式布置，使得各模塊在水平平面中必須卡在一起。作為圖Ila中指示的公-母解決方案的優(yōu)點(diǎn)，它固有地是反向連接安全的。作為此解決方案的缺點(diǎn)，需要兩種類型的連接器。這限制了任意地互連各模塊的可能性。再者，公連接器的銷在該模塊的外邊緣上擴(kuò)展。如果連接器在電力傳輸區(qū)域的外邊緣上并且不被使用，它限制該布置，因?yàn)樵撃K無法接近邊緣放置。一種不同解決方案示于圖lib。此處，該模塊僅包括母連接器。為了連接兩個(gè)模塊，使用了具有銷的互連器。作為優(yōu)點(diǎn)，該模塊中的所有連接器可以是相同的類型，這允許模塊布置的高自由度。再者，不使用的連接器不在模塊的邊緣上擴(kuò)展。作為缺點(diǎn)，連接器不是固有地反向連接安全的。必須相應(yīng)地選擇銷分配。作為小缺點(diǎn)，需要附加的互連器部分。作為水平銷連接器的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建高度可以非常低。作為缺點(diǎn)，不可能移除或交換更大區(qū)域中的單個(gè)模塊。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，整個(gè)區(qū)域必須被拆卸。再者，不可能安裝某些形狀的模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，為了允許按照任意順序安裝任意形狀的模塊，提供了具有豎直銷的連接器。圖12示出具有豎直銷的機(jī)械連接器布局的示例。圖12a示出具有公和母連接器的布置。圖12b不出具有兩個(gè)豎直母銷和一個(gè)公互連器的布置。兩種布置都具有與具有水平銷的相關(guān)布置類似的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。另一可能性是使用接觸彈簧而不是銷。隨后，機(jī)械固定必須提供將各模塊保持在一起的力。作為優(yōu)點(diǎn)，所述接觸沒有顯著地在模塊的邊緣上擴(kuò)展并且各模塊可以容易地安裝。在發(fā)射器模塊中，當(dāng)各模塊布置在電力傳輸表面中時(shí)，互連單元如上所示被配置。該配置可以是公和母連接器，其用于與相鄰發(fā)射器模塊中的母和公連接器連接，公銷平行于電力表面；母連接器，其用于經(jīng)由平行于電力表面的互連銷與相鄰發(fā)射器模塊中的母連接器連接；公和母連接器，其用于與相鄰發(fā)射器模塊中的母和公連接器連接，公銷垂直于電力表面；母連接器，其用于經(jīng)由垂直于電力表面的互連銷與相鄰發(fā)射器模塊中的母連接器連接；或者位于相對(duì)位置的各連接器，其具有經(jīng)由接觸彈簧可連接的各接觸區(qū)域。在發(fā)射器模塊中，當(dāng)各模塊布置在電力傳輸表面中時(shí)，互連單元可以具有下述的各種電學(xué)配置。在一個(gè)實(shí)施例中，連接沿著周緣布置在第一周緣位置并且相鄰發(fā)射器模塊的互補(bǔ)連接布置在第二周緣位置，當(dāng)各模塊按意圖布置時(shí)第一和第二位置匹配，并且當(dāng)各模塊以其它方式布置時(shí)第一和第二位置不匹配，從而用于提供反向連接安全。圖13示出互連單元的電學(xué)布局和定位。圖13a示出利用公連接器131和母連接器132的組合。它們固有地是反向連接安全的。此外，連接器相對(duì)于模塊的面對(duì)的邊緣的中心不對(duì)稱地放置。如下文結(jié)合圖17所說明，必須不彼此連接的兩個(gè)連接器不彼此面對(duì)。圖13b示出具有兩個(gè)母連接器和一個(gè)公互連器133的布置。銷分配是不對(duì)稱的。因此需要兩個(gè)不同銷分配。為了實(shí)現(xiàn)反向連接安全，連接器相對(duì)于模塊的面對(duì)的邊緣的中心不對(duì)稱地放置。以此方式，與圖17中說明的情形類似，必須不彼此連接的兩個(gè)連接器不彼此面對(duì)。·
圖14示出通過對(duì)稱銷分配具有反向連接安全的電連接器布局。如果連接器可以面內(nèi)旋轉(zhuǎn)180°并且旋轉(zhuǎn)的連接器適配到原始的連接器，則實(shí)現(xiàn)正確對(duì)稱。由A、B、C指示的銷分配必須具有相對(duì)于連接器的中間的鏡面對(duì)稱以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。作為缺點(diǎn)，所有信號(hào)(除了中間那個(gè))必須被路由到兩個(gè)銷，這要求更大的連接器。圖14a示出具有兩個(gè)母連接器和一個(gè)互連器的解決方案。圖14b示出混合解決方案，其中一個(gè)連接器的一些接觸是公的并且其它是母的。由于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，它們可以任意組合。這種混合解決方案使用水平銷。在這種布置中，正確的銷彼此面對(duì)并且連接器的任何組合是允許的。因此，連接器相對(duì)于模塊的面對(duì)的邊緣的中心對(duì)稱地放置。連接器布局應(yīng)用沿著周緣布置的連接并且具有相對(duì)于中心位置的重復(fù)的銷，當(dāng)模塊布置在電力表面中時(shí)所述中心位置匹配。圖15示出具有兩個(gè)母連接器插塞和一個(gè)公交叉引線互連器的電連接器布局。所述連接需要各互連單元之間的交叉引線互連器151。實(shí)現(xiàn)對(duì)稱連接器的另一選擇是使用同軸連接器。示例為頭戴式耳機(jī)連接器(4個(gè)或更多個(gè)銷是可用的)或同軸電力連接器?？梢允褂猛S連接，其在中心位置沿著周緣布置，當(dāng)各模塊布置在電力表面中時(shí)所述中心位置匹配。在中心位置垂直于電力表面堆疊布置的連接也是有可能的，當(dāng)各模塊布置在電力表面中時(shí)所述中心位置匹配。為了允許模塊的最靈活布置，優(yōu)選地每個(gè)模塊在每個(gè)邊緣上具有一個(gè)連接器，該模塊在該邊緣可能面對(duì)相鄰的模塊。取決于連接器的類型，如上所解釋它相對(duì)于此邊緣放置在中心或者偏離中心放置。不一定所有這些連接器需要在最后布置中被使用。如果使用了兩個(gè)不同類型的連接器或銷分配，則沿著對(duì)稱軸分割該模塊。在對(duì)稱軸的一個(gè)側(cè)面使用第一類型的連接器，在另一側(cè)面使用第二類型的連接器。圖16示出具有正確取向的模塊的互連。該圖提供接觸位置的互連示例以及用于六邊形的6個(gè)線圈模塊的互連。使用了兩種類型的連接器?？梢运降乩L制對(duì)稱線。該圖示出兩種可能布置，即豎直布置161和水平布置162。該圖還示出用于在兩個(gè)方向上連接各模塊的互連單元165、166，以及如下所述在每個(gè)模塊上用于控制該模塊的電力輸送功能以及其它任務(wù)的控制器167。
圖17示出反向連接安全。在該示例中，各模塊具有錯(cuò)誤的互連取向。在不正確的側(cè)面連接兩個(gè)模塊的嘗試中，連接器171、172不彼此適配并且錯(cuò)誤連接被避免。在另一實(shí)施例中(未示出)，每個(gè)模塊包括一個(gè)中央連接器并且所有模塊使用此連接器通過扁平線纜連接。各模塊可以具有保持相鄰模塊機(jī)械地鋪設(shè)在一起的裝置。例如，這可以是如圖IOa所示的“棘爪”或“嵌入”連接。固定裝置可以與電連接器組合。例如從扁平帶狀線纜連接器已知的“鎖合”連接也是可能的。另外示例性裝置為如圖IOb所示的燕尾榫連接，其可以與如圖12所示具有豎直銷的電連接器一起使用。例如具有兩個(gè)燕尾榫的互連器的機(jī)械互連器也是可能的。有利地，它可以與具有水平銷的電連接器組合以改進(jìn)機(jī)械固定。該系統(tǒng)可以設(shè)有填充器模塊。該填充器模塊具有至少一個(gè)外周緣部分，其被成形從而在至少一個(gè)方向上適配到相鄰發(fā)射器模塊形成電力傳輸表面。另外，與各發(fā)射器模塊相鄰的外周緣部分根據(jù)相鄰發(fā)射器模塊的外周緣來成形。填充器模塊具有至少一個(gè)另一外 圍部分，與發(fā)射器模塊不相鄰的該另一外圍部分是直的以用于向電力表面證明直的邊界。
填充器模塊可以具有減少的電子功能或者不具有電子功能。這些模塊可以用于填充間隙以得到用于局部有源區(qū)域之間的互連的均勻區(qū)域，從而使區(qū)域邊緣變直或者有效地?cái)U(kuò)展有源區(qū)域。可能發(fā)生的是，僅僅部分的表面(例如地板、墻壁、天花板等)將設(shè)有無線電力傳輸功能。此表面的其余部分于是沒有被覆蓋并且得到的表面不平坦。為了實(shí)現(xiàn)均勻平坦表面，可以用沒有電子功能的恰當(dāng)?shù)摹摆I”模塊填充“孔”。各模塊的外部形狀適應(yīng)有源模塊的形狀。在最簡(jiǎn)單情形中，它們具有相同形狀。圖18示出電力表面，其具有利用擴(kuò)展模塊180連接的具有6個(gè)線圈模塊的兩個(gè)有源區(qū)域。電力表面具有位于同一表面上的兩個(gè)(或更多個(gè))分離的有源區(qū)域181、182。在一個(gè)實(shí)施例中，為了連接這些區(qū)域，將填充器模塊插在發(fā)射器模塊之間。填充器模塊提供各有源區(qū)域之間的電連接。填充器模塊可以具有與發(fā)射器模塊相同的形狀和連接器。如果發(fā)射器模塊不具有直的邊緣，贗模塊可以用于使區(qū)域的邊緣變直。在另一個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)展模塊180設(shè)有用于構(gòu)成中央控制單元的部件。另外該擴(kuò)展模塊具有用于提供電源到相鄰發(fā)射器模塊的互連單元185。再者，擴(kuò)展模塊可以具有用于控制跨過不同發(fā)射器模塊的電力輸送或通信的系統(tǒng)控制器186，和/或用于使能控制跨過不同發(fā)射器模塊的電力輸送或通信的操作接口 188，和/或用于使能跨過不同發(fā)射器模塊或該接收器的數(shù)據(jù)輸送或通信的數(shù)據(jù)接口 187。操作接口可以設(shè)有用戶接口元件，比如按鈕和/或顯示器。圖19示出6線圈模塊和填充器模塊的條區(qū)域。條形電力表面由發(fā)射器模塊191構(gòu)成。填充器模塊192定位在外邊界處，其具有直的外周緣194。接收器193示為毗鄰電力表面。與發(fā)射器或接收器模塊類似，贗模塊也可包括軟磁層，如下文所述。在填充器模塊中，軟磁層可以用于提供接收器的磁引力。這對(duì)于邊緣填充器模塊是有利的，如圖19說明。發(fā)射器可以仍被固定，即使其僅僅部分與發(fā)射器線圈交疊。以此方式，可以毫不費(fèi)力地?cái)U(kuò)展有效有源區(qū)域。圖20示出發(fā)射器模塊和接收器的截面。該圖說明當(dāng)接收器放置在發(fā)射器上時(shí)該系統(tǒng)的豎直構(gòu)建。圖中尺度不是按比例的；特別是豎直尺度相對(duì)于水平尺度被增大。接收器載體201由例如印刷電路板(PCB)材料的剛性材料形成。代表接收器的接收器線圈的接收器繞組203置于面對(duì)發(fā)射器的側(cè)面上。它可以由銅線構(gòu)成，或者由層壓到PCB的結(jié)構(gòu)化銅層構(gòu)成。永磁體204例如通過膠粘而附連在繞組的側(cè)面。永磁體被發(fā)射器的軟磁層吸引(見下文)，使得接收器被固定到發(fā)射器。在不同實(shí)施例中，永磁體安裝在線圈的中心(未示出)。電子部件可以置于載體頂部上，例如從而對(duì)接收器的交變電壓進(jìn)行整流。在此實(shí)施例中，例如燈或發(fā)光二極管(LED)的目標(biāo)設(shè)備205直接附連到載體。燈也可以利用附加機(jī)械裝置連接到載體。在此示例性實(shí)施例中，接收器含有附加軟磁層202以從電子電路屏蔽交變磁場(chǎng)從而防止故障，并且屏蔽接收器上方的空間以防止磁場(chǎng)的過量發(fā)射。圖20還示出發(fā)射器的示例性實(shí)施例。它包括軟磁片210、填充器和粘合劑層211以及印刷電路板212。模塊可以使用類似螺釘213的固定器(fixation)、間隔物214和密封件215而固定到墻壁216。磁片由例如鐵素體的材料構(gòu)成，該材料在受到交變磁場(chǎng)時(shí)具有低損耗。由于難以實(shí)現(xiàn)由鐵素體制成大的薄片，該片可以由靠近在一起放置的單個(gè)瓦制成。優(yōu)選材料為鐵素體聚合物復(fù)合物(FPC)。FPC由混合在塑料基體中的鐵素體粉末構(gòu)成。這種材料可以容易在大面積中制造并且可以甚至設(shè)計(jì)成與PCB制造工藝兼容，使得它可以類 似于多層PCB的層被處理，如歐洲專利申請(qǐng)EP03101991. 2中所描述。為了實(shí)現(xiàn)合理功能，軟磁層厚度為約Imm或更大。發(fā)射器線圈的繞組放置在磁片頂部上。繞組可以是薄的平面螺旋繞組。繞組可以由導(dǎo)電引線制成或者由層壓到軟磁片的結(jié)構(gòu)化銅層制成。發(fā)射器可以由多于一個(gè)發(fā)射器線圈構(gòu)成，所述發(fā)射器線圈并排緊密放置，如圖中由位于各側(cè)面上相鄰線圈的各部分所示。發(fā)射器模塊包括如圖所示位于印刷電路板212背側(cè)的控制器217和其它電子部件。各部件也可以放置在系統(tǒng)的側(cè)面上或者放置在軟磁片后方。發(fā)射器可以用保護(hù)層覆蓋。此保護(hù)層優(yōu)選地由PCB材料制成并且有利地使發(fā)射器的表面平滑。此保護(hù)層也可以具有裝飾功能，例如類似于陶瓷瓦或木質(zhì)地板磚。附加裝飾功能具有可選的覆蓋層。此覆蓋層可以是薄層顏料、印刷的裝飾箔、壁紙、薄木材、薄石膏，或者比如PCV瓦或地毯的地板覆蓋物。薄的平滑覆蓋層甚至在發(fā)射器線圈頂部上允許磁性固定。使用例如通過層壓固定到軟磁層的附加PCB，驅(qū)動(dòng)電子器件可以位于軟磁片的背偵U。如果需要，附加PCB可以附連到背側(cè)。PCB的互連通過導(dǎo)電通路219而連接到發(fā)射器線圈。如果需要，通路與軟磁片絕緣(未示出)。形成發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)、控制和通信電路的電氣部件附連在PCB上。為了防止背側(cè)的電子設(shè)備上的機(jī)械壓力，添加了間隔物214以提供足夠距離。間隔物不僅需要在螺釘?shù)奈恢?如圖所示)，而且可以在電子電路周圍過量布置?？蛇x的密封件隨后可以用于保護(hù)電子電路免受環(huán)境沖擊。整個(gè)布置可以通過固定裝置213固定到墻壁、天花板或地板，該固定裝置例如為用于螺釘或釘子的一個(gè)或兩個(gè)孔。固定器可以在安裝之后用覆蓋層覆蓋以使得系統(tǒng)不可見。它也可以是在模塊背側(cè)上類似鉤和眼布置的布置。該固定必須不擴(kuò)展到模塊的外部形狀的外部。為了提供更佳的耦合均勻性，特別是對(duì)于小的接收器，附加層的發(fā)射器線圈可以與第一層交疊。為了實(shí)現(xiàn)相鄰模塊中的線圈與整個(gè)區(qū)域的平坦表面交疊，模塊必須具有臺(tái)階形狀廓形來交疊。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器模塊具有第一層的發(fā)射器單兀和另一層的發(fā)射器單兀。另一層的發(fā)射器線圈交疊第一層的至少兩個(gè)發(fā)射器線圈，從而提供更均勻磁場(chǎng)以用于感應(yīng)電力輸送到接收器。多于兩層的發(fā)射器單元也是可能的。在發(fā)射器模塊中，外周緣還可設(shè)有臺(tái)階形狀廓形，另一層在該周緣的部分處擴(kuò)展超出第一層。當(dāng)在電力表面中布置這種發(fā)射器模塊時(shí)，一個(gè)模塊的擴(kuò)展另一層部分裝配在第一層的互補(bǔ)擴(kuò)展部分下方。關(guān)于提供電力到發(fā)射器線圈，每個(gè)模塊可以具有其自己的發(fā)電機(jī)。于是每個(gè)單元還包括電子開關(guān)從而控制此單元的傳輸。更靈活的解決方案是為每個(gè)單元提供發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)可以具有呈半橋布置的兩個(gè)切換元件(例如晶體管)。如本領(lǐng)域中所知曉，不同布置也是可能的。每個(gè)模塊可包括附加電力轉(zhuǎn)換器從而為控制電路提供輔助電壓。電源電壓將被提供到發(fā)射器模塊，該電源電壓通常是DC電源。因此電源在各模塊之間共享。連接器的有關(guān)銷并聯(lián)連接。電力電壓可以由中央電源提供。提供分離的電源電壓用于電力傳輸以及用于控制電路系統(tǒng)，這會(huì)是有利的。用于電力傳輸?shù)碾娫措妷阂部梢允茿C電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，在發(fā)射器模塊中布置互連單元以用于提供所述相鄰發(fā)射器模塊·之間的通信連接?？刂破骱土硗怆娮硬考梢员惶峁┯糜谕ㄐ乓约坝糜谔峁┝硗饪刂菩盘?hào)到相鄰模塊。特別地，互連單元可以布置成如上所述用于提供至少兩個(gè)分離電源信號(hào)。再者，電信號(hào)可以被提供用于供應(yīng)(accommodate)公共通信總線、局部通信總線、虛擬公共通信總線、連接的模塊檢測(cè)信號(hào)、同步信號(hào)、和/或任何其它合適的通信或控制信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)由通信總線提供數(shù)字通信。在第一示例性實(shí)施例中，所有模塊共享公共通信總線。在連接器處的有關(guān)銷并聯(lián)連接并且總線連接到該模塊的控制器。優(yōu)選地，它使用串行數(shù)據(jù)通信。存在可以被使用的若干標(biāo)準(zhǔn)，例如RS485?？梢允褂锰幚矸罌_突的已知方法,例如反應(yīng)的任意延遲?？蛇x的主控制器或遙控器可以利用此總線來控制單獨(dú)的模塊或公用的所有模塊。作為優(yōu)點(diǎn)，此實(shí)施例每個(gè)控制器僅需要一個(gè)通信端口并且所有模塊彼此互連。然而，如果大量的模塊被組合并且在通信時(shí)，通信速度會(huì)是低的。再者，公共總線系統(tǒng)在可以被連接的模塊的數(shù)目上有著實(shí)際限制，并且如果一個(gè)模塊故障并且向總線表現(xiàn)出錯(cuò)誤的行為，整個(gè)通信系統(tǒng)會(huì)崩潰。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供局部通信總線。局部通信總線是僅僅位于兩個(gè)相鄰模塊之間的直接連接。存在從一個(gè)控制器到每個(gè)鄰居的單獨(dú)通信線路。有利地，它是例如RS232的串行連接或者具有TTL電平或更低的簡(jiǎn)單數(shù)字線路。有利地，通信速度是高的，因?yàn)槟K不彼此影響。一個(gè)局部連接中的錯(cuò)誤不直接影響系統(tǒng)其余部分。盡管兩個(gè)模塊之間的鏈接斷開，整個(gè)系統(tǒng)可以仍然通信。該通信系統(tǒng)針對(duì)通信鏈接中的錯(cuò)誤可以變得更魯棒。然而，僅僅可能與緊挨著的鄰居進(jìn)行通信。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供虛擬公共通信總線。為了組合高通信速度和全局通信，公共總線和局部總線均被實(shí)施。局部總線可以按要求組合到公共通信總線。在第一解決方案中，每個(gè)模塊具有物理地連接所有局部總線的裝置。得到的總線的行為類似于所描述的公共通信總線。局部總線和公共總線之間的改變可以與操作階段有關(guān)。例如在調(diào)試(commissioning)的第一階段(見下文)，總線處于局部操作模式，并且在此之后改變到公共操作。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了“廣播”命令的可能性，該命令設(shè)置總線的操作模式。局部總線可以用作公共總線以“廣播”命令。如果模塊或主控制器希望與一個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有模塊通信，它在消息之前發(fā)送特殊命令。如果相鄰模塊接收到此命令，它將發(fā)送相同消息到所有其它連接的模塊。模塊會(huì)第二次接收到來自由不同鄰居的相同消息。在此情形中，消息不再被發(fā)送。以此方式，消息在整個(gè)區(qū)域之間擴(kuò)散。因而，局部總線被虛擬地連接以構(gòu)成虛擬公共通信總線。在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)模塊具有局部路由表，該局部路由表可以在確定該發(fā)射器模塊相對(duì)于其它發(fā)射器模塊的位置和取向過程中逐步建立。當(dāng)模塊希望與另一模塊通信時(shí)，它發(fā)出含有該模塊的識(shí)別符的消息。每個(gè)模塊的路由表含有用于每個(gè)消息ID的連接端口。如果模塊必須將消息通信到另一模塊，或者如果模塊必須將消息轉(zhuǎn)發(fā)到另一模塊，它查找路由表中它必須發(fā)送消息到的恰當(dāng)連接端口。以此方式，消息發(fā)現(xiàn)其從源模塊到目標(biāo)模塊的路徑。為了使通信系統(tǒng)魯棒，每個(gè)模塊可以存儲(chǔ)用于每個(gè)消息ID的附加可替換連接端口。對(duì)于優(yōu)選連接端口的通信鏈接不起作用的情形，該模塊可以選擇可替換連接端口來路由消息。 在一個(gè)實(shí)施例中，提供連接的模塊檢測(cè)信號(hào)。每個(gè)插頭可以具有檢測(cè)信號(hào)，該檢測(cè)信號(hào)指示一個(gè)相鄰模塊連接到此插頭。在一個(gè)實(shí)施例中，提供靜態(tài)模塊檢測(cè)信號(hào)，例如連接到對(duì)應(yīng)連接器的銷的數(shù)字線路輸入。作為一個(gè)示例，此線路利用上拉電阻器被拉到高電勢(shì)。相鄰連接器的有關(guān)銷連接到地電平(GND)。如果兩個(gè)模塊與這些連接器連接，該線路被下拉并且控制器知曉此連接器連接到相鄰模塊。銷分配必須是對(duì)稱的，使得兩個(gè)模塊知道連接的情況。在一個(gè)實(shí)施例中，提供動(dòng)態(tài)模塊檢測(cè)信號(hào)。現(xiàn)在該線路不被短路，但是與對(duì)應(yīng)連接器有關(guān)的兩個(gè)線路被連接。所述兩個(gè)控制器的每一個(gè)可以讀取此線路的狀態(tài)并且可以設(shè)置其電平。例如每個(gè)控制器具有集電極開路的輸出以下拉該線路，并且在非激活狀態(tài)期間，該線路通過上拉電阻器被設(shè)置到高電平。銷分配必須是對(duì)稱的，使得兩個(gè)對(duì)應(yīng)線路被連接。在一個(gè)實(shí)施例中，為了同步相鄰的模塊的電力傳輸，電力時(shí)鐘信號(hào)被提供為由各模塊共享。該信號(hào)具有與電力傳輸相同的頻率。電力發(fā)電機(jī)被同步到此信號(hào)。以此方式，各相鄰模塊的交變磁場(chǎng)的相移可以被控制以保持其恒定以及或者使其最小化。例如如果更大的電力接收器需要多于一個(gè)發(fā)射器的電力傳輸并且如果電力接收器覆蓋兩個(gè)或更多個(gè)相鄰模塊的發(fā)射器單元，則這會(huì)是必須的。電力時(shí)鐘信號(hào)可以由中央電源或中央主控制器提供。在另一實(shí)施例中，電力時(shí)鐘信號(hào)由有關(guān)通信主機(jī)(master)產(chǎn)生。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)發(fā)射器模塊可以自給自足操作。另外，發(fā)射器模塊包括控制器以自主控制發(fā)射器單元，例如具有非易失性存儲(chǔ)器的微處理器。所有模塊可以具有相同層次水平，并且被布置成自己組織，如下文段落中所描述。各模塊的控制器能夠彼此通信。每個(gè)發(fā)射器模塊可以具有唯一識(shí)別符(ID)，例如編號(hào)代碼。ID可以由制造商提供。在不同示例中，在所有涉及的模塊之間協(xié)商(negotiate)ID，例如通過它們被組裝在一起的順序。ID存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器中。每個(gè)模塊中的單元可以具有連續(xù)編號(hào)，使得每個(gè)發(fā)射器單元可以單獨(dú)被尋址。將模塊ID和單元編號(hào)組合則給出每個(gè)單獨(dú)單元的唯一識(shí)別符。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器模塊包括用于存儲(chǔ)識(shí)別信息的存儲(chǔ)器。特別地，識(shí)別信息可包括當(dāng)模塊布置在電力表面中時(shí)，用于識(shí)別發(fā)射器模塊的識(shí)別信息。再者，識(shí)別信息可包括當(dāng)模塊布置在電力表面中時(shí)，用于識(shí)別每個(gè)發(fā)射器單元的發(fā)射器單元尋址信息。附加地，識(shí)別信息可包括當(dāng)模塊布置在電力表面中時(shí)，用于識(shí)別發(fā)射器模塊類型的類型信息?？刂破鞅徊贾贸捎糜谠诓贾迷陔娏Ρ砻嬷械牟煌l(fā)射器模塊之間輸送識(shí)別信息。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器模塊的控制器布置成用于確定其相對(duì)于其它模塊的位置和取向。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，知曉直接毗鄰模塊和它們的取向是足夠的。更精確地，每個(gè)模塊知曉每個(gè)自己?jiǎn)卧南噜弳卧?。此信息可以按照特殊?qǐng)求被獲得，例如在組裝無線電力區(qū)域期間或者緊接著之后。隨后此信息存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器。此信息的確定稱為調(diào)試。下述方法為用于獲得調(diào)試的示例。在一個(gè)實(shí)施例中，手動(dòng)確定發(fā)射器模塊相對(duì)于其它發(fā)射器模塊的位置和取向被供應(yīng)。具有用戶接口的特殊控制設(shè)備可以讀取模塊的ID。再者，此控制設(shè)備具有用戶接口，該用戶接口允許對(duì)模塊虛擬分組。在組裝前，用戶必須讀取每個(gè)模塊的ID。隨后各模塊被虛擬地放置在它們最后將被定位在那里的位置上的用戶接口中。最后，控制設(shè)備將所輸入的位置信息發(fā)送到所有模塊。作為優(yōu)點(diǎn)，此方法不需要局部智能以用于確定發(fā)射器模塊的位置和取向。再者，一個(gè)全局通信總線結(jié)構(gòu)足以用于此類應(yīng)用。手動(dòng)設(shè)置發(fā)射器模塊的位置和取向是非常靈活的，但是它要求組裝各模塊的用戶的投入，并且可能容易發(fā)生錯(cuò)誤?！ぴ谝粋€(gè)實(shí)施例中，在連接期間確定位置和取向信息被供應(yīng)，即在電力表面組裝期間進(jìn)行該確定。它要求在每個(gè)插頭(見上文)用于連接的模塊的至少靜態(tài)檢測(cè)信號(hào)以及在電力接通期間用于至少該控制電路的組裝(“熱插拔”)。如果新模塊附連到現(xiàn)有區(qū)域，它通過通信信道發(fā)送其ID。它所附連到的相鄰模塊在有關(guān)插頭上登記該一個(gè)模塊被連接。由于新模塊已經(jīng)發(fā)送其ID，相鄰模塊可以將來自該連接器的信號(hào)歸屬到正確模塊ID。以此方式，可以成功地完成確定。在一個(gè)實(shí)施例中，利用發(fā)送信號(hào)到鄰居的確定被供應(yīng)。檢測(cè)線路從每個(gè)插頭連接到模塊的控制器以提供動(dòng)態(tài)模塊檢測(cè)信號(hào)，如上所述。在電力表面組裝之后，響應(yīng)于特殊事件，例如緊接著電力接通之后或者在經(jīng)由公共通信線路的主控制器的命令之后，開始該確定過程。隨后，每個(gè)模塊相繼在公共通信總線上發(fā)送其ID，同時(shí)將所有檢測(cè)線路激勵(lì)到其連接器。相鄰模塊可以識(shí)別檢測(cè)線路激勵(lì)到它們自己的連接器。它們現(xiàn)在可以將該激勵(lì)關(guān)聯(lián)到發(fā)送其ID并且因而現(xiàn)在是它們鄰居的模塊。在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)連接器可以歸屬于單獨(dú)的單元(有可能允許每個(gè)單元多于一個(gè)連接器)并且模塊一個(gè)接一個(gè)地將線路激勵(lì)到連接器，同時(shí)它經(jīng)由公共通信總線發(fā)送單元編號(hào)。以此方式，相鄰模塊不僅可以識(shí)別相鄰模塊，而且可以識(shí)別相鄰單元的確切位置。在類似但不同的方法中，每個(gè)連接器與該模塊的一個(gè)邊緣相關(guān)。隨后，相鄰模塊可以確定活性模塊的取向。由此可以導(dǎo)出單獨(dú)的單元的位置。為了提高可靠性，探測(cè)到鄰居的各模塊可以使用公共通信總線確認(rèn)該探測(cè)。模塊激勵(lì)的順序可以例如被歸屬到模塊的ID編號(hào)。在指定時(shí)間內(nèi)沒有另外模塊將其ID置于總線上之后，該過程結(jié)束(以“超時(shí)”結(jié)束)。在不同實(shí)施例中，在確定之前，該區(qū)域中的所有模塊登記在特殊“輪回”內(nèi)。于是模塊的編號(hào)已知并且調(diào)試不需要超時(shí)。在探測(cè)過程之后，每個(gè)模塊知曉其直接鄰居。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，這是足夠的，但是對(duì)于先進(jìn)應(yīng)用，會(huì)要求每個(gè)模塊知曉模塊的整個(gè)景觀或者至少更寬的環(huán)境。因此，在第一確定輪回之后，所有模塊可以交換它們的信息，使得每個(gè)模塊獲得完整景觀信息。
作為優(yōu)點(diǎn)，此方法僅僅需要一條通信總線，同時(shí)在與鄰居的信號(hào)線路上沒有高的要求。在一個(gè)實(shí)施例中，利用與鄰居通信的確定被供應(yīng)。每個(gè)連接器通過局部通信總線而提供自/往控制器的單獨(dú)數(shù)字通信。如果兩個(gè)模塊被連接，則在兩個(gè)控制器之間形成獨(dú)有的數(shù)字通信信道。在確定過程中，每個(gè)模塊使用這些通信信道發(fā)送其ID到其鄰居。以此方式，每個(gè)模塊獲得關(guān)于其直接鄰居的知識(shí)。與先前實(shí)施例類似，每個(gè)連接器可以被歸屬于一個(gè)邊緣或歸屬于一個(gè)單元，使得相鄰模塊可以確定模塊的取向。在探測(cè)到直接鄰居之后，所有模塊可以交換它們的信息，使得每個(gè)模塊得到完整的景觀信息。為此目的，附加公共通信總線被使用，或者局部總線被物理地或虛擬地連接到虛擬公共通信總線。作為優(yōu)點(diǎn)，此方法比簡(jiǎn)單發(fā)送信號(hào)到鄰居的順序方法更快。然而作為缺點(diǎn)，它要求每個(gè)模塊更多的通信線路。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器模塊的控制器被布置成用于探測(cè)接收器。如果接收器放置在該模塊上，它可以使用任何已知方法來探測(cè)。隨后，發(fā)射器模塊和接收器彼此通信。除了其它初始化信息，接收器利用唯一識(shí)別符(接收器ID)來自我識(shí)別。如果接收器被驗(yàn)證，·發(fā)射器模塊的控制器發(fā)送請(qǐng)求到相鄰(或所有)模塊，如果具有相同識(shí)別符的接收器在其它位置被探測(cè)到，發(fā)射器模塊的控制器也發(fā)送請(qǐng)求到相鄰(或所有)模塊。如果另外模塊沒有探測(cè)到同一接收器，該模塊控制器接管電力傳輸?shù)目刂?。如果另外模塊探測(cè)到同一接收器，各模塊必須協(xié)調(diào)電力傳輸?shù)目刂?。在下述部分中描述這一點(diǎn)的不例。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器布置成用于協(xié)調(diào)布置在電力表面中的不同發(fā)射器模塊中的發(fā)射器單元之間的電力控制。為了協(xié)調(diào)電力控制，如果多于一個(gè)模塊探測(cè)到同一接收器，所涉及的模塊其中之一被分配為“控制主機(jī)”。主控制器適于經(jīng)由所述互連單元發(fā)送控制信號(hào)到其它發(fā)射器模塊中的其它控制器，使得控制信號(hào)由所述其它控制器使用以用于控制它們所屬的模塊的電力輸送?；谔綔y(cè)具有與接收器的最佳通信(最強(qiáng)的信號(hào)，最佳的信噪比)的發(fā)射器單元，可以實(shí)現(xiàn)控制主機(jī)的選擇?？商鎿Q地第一位發(fā)現(xiàn)該接收器的可以取得控制。此控制主機(jī)接管對(duì)此接收器的控制。它管理與接收器的通信并且設(shè)置恰當(dāng)單元的電力水平。如果需要，它可以控制相鄰模塊的單元。為此目的，它與相鄰模塊通信。它請(qǐng)求控制相鄰模塊中的單元并且相鄰模塊把這些單元的屬性設(shè)為“被占據(jù)”?？刂浦鳈C(jī)隨后“決定”單元的電力水平，并且相鄰模塊的控制器必須相應(yīng)地設(shè)置電力水平。主模塊可以請(qǐng)求將其主功能移交給鄰居模塊，該鄰居模塊優(yōu)選地但不排外地為單元在其探測(cè)到接收器的那個(gè)模塊。對(duì)于模塊可能必須控制用于多個(gè)接收器的單元的情形，此特征是特別相關(guān)的。通過此特征，控制任務(wù)可以在所涉及的模塊之間分布，從而防止用控制任務(wù)使模塊超負(fù)荷。此特征還允許最小化所需的每個(gè)模塊的處理能力以及最優(yōu)化模塊的生產(chǎn)成本。在一個(gè)實(shí)施例中，將至少一個(gè)發(fā)射器單兀與布置在電力表面中的不同發(fā)射器模塊中的至少一個(gè)其它發(fā)射器單元進(jìn)行分組被供應(yīng)。分組由控制主機(jī)完成。在此分組之后，控制主機(jī)隨后可以產(chǎn)生控制信號(hào)到一個(gè)組中的各個(gè)發(fā)射器單元。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電力傳輸中涉及多于一個(gè)發(fā)射器單兀時(shí)各模塊之間的通信被供應(yīng)。除了交疊的接收器之外，如先前部分所描述，另外示例包括協(xié)商用于更大接收器的用于多單元激勵(lì)的電力傳輸，遠(yuǎn)場(chǎng)補(bǔ)償，或者由于最大電力約束(例如多于一個(gè)接收器需要電力時(shí))引起的電力傳輸?shù)南拗?。最后，在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)設(shè)有中央單元。該中央單元可以用于下述任務(wù) 協(xié)調(diào)，例如復(fù)位位置探測(cè)，充當(dāng)控制主機(jī)，
人機(jī)接口(接通/斷開開關(guān)、遙控器)，
管理應(yīng)用數(shù)據(jù)輸送。應(yīng)指出，本發(fā)明可以使用可編程部件而在硬件和/或軟件中實(shí)施。將理解，為了清楚起見上述說明書已經(jīng)參考不同部件、功能單元和處理器描述了本發(fā)明的實(shí)施例。然而將顯見，可以使用不同功能單元或處理器之間任何合適功能分配而不偏離本發(fā)明。例如，被說明為由分離單元、處理器或控制器執(zhí)行的功能可以由相同處理器或控制器執(zhí)行。因此，引用特定功能單元僅僅被看作是引用用于提供所描述功能的合適裝置，而不是指示嚴(yán)格的邏輯或物理結(jié)構(gòu)或組織?！?br> 在本發(fā)明中介紹了一種包括多個(gè)發(fā)射器模塊的模塊化電力傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明中提出的發(fā)射器模塊是在一種系統(tǒng)中使用。該系統(tǒng)包括連接在一起用于感應(yīng)地傳輸電力到接收器的多個(gè)發(fā)射器模塊。優(yōu)選地，每個(gè)發(fā)射器模塊具有相同線圈布置和外周緣布置。每個(gè)模塊包括至少一個(gè)發(fā)射器單元，每個(gè)發(fā)射器單元具有一個(gè)發(fā)射器線圈，發(fā)射器單元通過該發(fā)射器線圈傳輸電力到接收器；該發(fā)射器模塊具有外周緣，其被成形從而適配到相鄰發(fā)射器模塊以用于形成電力傳輸表面，該外周緣還被成形，使得電力傳輸表面由在所述表面中擴(kuò)展的毗鄰發(fā)射器線圈的不間斷圖案構(gòu)成；以及互連單元(110、111)，其用于與相鄰發(fā)射器模塊連接以用于共享電源。這種系統(tǒng)具有不間斷的線圈布置。盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合一些實(shí)施例予以描述，它不意圖限制于此處給出的特定形式。附加地，盡管特征可能看上去是結(jié)合具體實(shí)施例予以描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，所描述的實(shí)施例的各種特征可以依據(jù)本發(fā)明被組合。在權(quán)利要求中，術(shù)語包括不排除存在其它元件或步驟。再者，盡管單獨(dú)地列出，多個(gè)裝置、元件或方法步驟可以由例如單個(gè)單元或處理器實(shí)施。附加地，盡管單獨(dú)的特征可能包含在不同權(quán)利要求中，這些特征可以被有利地組合，并且包含在不同權(quán)利要求不暗示特征的組合不是可行和/或有利的。另外，特征包含在一個(gè)類別的權(quán)利要求中不暗示限制于此類別，而相反地指示特征同樣可恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用于其它權(quán)利要求類別。再者，權(quán)利要求中特征的順序不暗示所述特征必須被運(yùn)作的任何特定順序，并且特別地方法權(quán)利要求中的單獨(dú)步驟的順序不暗示所述步驟必須按照此順序執(zhí)行。相反，所述步驟可以按照任何合適順序執(zhí)行。此外，單數(shù)引用不排除多個(gè)。因而提及〃一"、〃一個(gè)"、〃第一"、〃第二 〃等不排除多個(gè)。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記純粹被提供作為闡述性示例，不應(yīng)被解讀為以任何方式限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.發(fā)射器模塊，用于與其它發(fā)射器模塊連接以用于感應(yīng)地傳輸電力到接收器， 其中該發(fā)射器模塊(40)包括 至少一個(gè)發(fā)射器單元(30)，每個(gè)發(fā)射器單元具有一個(gè)發(fā)射器線圈(33)，發(fā)射器單元通過該發(fā)射器線圈傳輸電力到接收器， 該發(fā)射器模塊具有外周緣(45)，該外周緣被成形從而適配到相鄰發(fā)射器模塊以用于形成電力傳輸表面，該至少一個(gè)發(fā)射器單7Π布置成使得該電力傳輸表面由在所述表面中擴(kuò)展的毗鄰發(fā)射器線圈的不間斷圖案構(gòu)成，以及 互連單元(I 10、111)，其用于與相鄰發(fā)射器模塊連接以用于共享電源。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)射器模塊，其中發(fā)射器模塊的外周緣根據(jù)正六邊形的外周緣的部分來成形。
3.如權(quán)利要求I所述的發(fā)射器模塊，其中發(fā)射器模塊包括第一層的發(fā)射器單元和至少一個(gè)另一層的發(fā)射器單元，該另一層的發(fā)射器線圈與該第一層的至少兩個(gè)發(fā)射器線圈交疊。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射器模塊，其中外周緣還設(shè)有臺(tái)階形狀廓形，該另一層在該外周緣的一部分處擴(kuò)展超出該第一層。
5.如權(quán)利要求I所述的發(fā)射器模塊，其中發(fā)射器模塊的外周緣還設(shè)有位于第一周緣位置的擴(kuò)展部(101)和位于第二周緣位置的互補(bǔ)切口部(102)，并且第一位置毗鄰相鄰模塊的第二位置以用于經(jīng)由擴(kuò)展部和切口部提供機(jī)械固定。
6.如權(quán)利要求I所述的發(fā)射器模塊，其中互連單元具有包括下述中的至少一個(gè)的配置 公連接器(110、111)，其用于與相鄰發(fā)射器模塊中的母連接器連接，公銷平行于電力表面； 母連接器(113、114)，其用于與相鄰發(fā)射器模塊中的公連接器連接，或者用于經(jīng)由平行于電力表面的互連銷(112)與相鄰發(fā)射器模塊中的母連接器連接； 公連接器(121、122)，其用于與相鄰發(fā)射器模塊中的母連接器連接，公銷垂直于電力表面； 母連接器(123、124)，其用于與相鄰發(fā)射器模塊中的公連接器連接，或者用于經(jīng)由垂直于電力表面的互連銷(125)與相鄰發(fā)射器模塊中的母連接器連接； 連接器，其具有經(jīng)由接觸彈簧可連接的接觸區(qū)域。
7.如權(quán)利要求I或6所述的發(fā)射器模塊，其中互連單元具有包括下述中的至少一個(gè)的電學(xué)配置 沿著周緣布置在第一周緣位置的連接以及相鄰發(fā)射器模塊的位于第二周緣位置的互補(bǔ)連接，當(dāng)各模塊按意圖布置時(shí)第一和第二位置匹配，并且當(dāng)各模塊以其它方式布置時(shí)第一和第二位置不匹配，從而用于提供反向連接安全； 沿著周緣布置并且相對(duì)于中心位置是重復(fù)的連接，當(dāng)各模塊布置在電力表面中時(shí)，所述中心位置與位于相鄰發(fā)射器模塊的中心位置匹配； 包括互連單元之間的交叉引線互連器(151)的連接； 沿著周緣布置在中心位置的同軸連接，當(dāng)各模塊布置在電力表面中時(shí)所述中心位置匹配；在中心位置垂直于電力表面堆疊布置的連接，當(dāng)各模塊布置在電力表面中時(shí)所述中心位置匹配。
8.如權(quán)利要求I所述的發(fā)射器模塊，其中互連單元布置成用于提供發(fā)射器模塊和其它發(fā)射器模塊之間的通信連接。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)射器模塊，其中互連單元布置成用于包括下述中的至少一個(gè) 的連接 至少兩個(gè)分離的電源信號(hào)； 公共通信總線； 局部通信總線； 虛擬公共通信總線； 連接的模塊檢測(cè)信號(hào)； 同步信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1、8或9所述的發(fā)射器模塊，其中發(fā)射器模塊還包括用于控制從所述發(fā)射器模塊傳輸電力到接收器的控制器(167)，該控制器(167)布置成用于下述中的至少其一 協(xié)調(diào)布置在電力表面中的不同發(fā)射器模塊中的發(fā)射器單元之間的電力控制； 確定該發(fā)射器模塊相對(duì)于布置在電力表面中的其它發(fā)射器模塊的位置和取向； 將至少發(fā)射器單元與布置在電力表面中的不同發(fā)射器模塊中的至少一個(gè)其它發(fā)射器單元進(jìn)行分組； 探測(cè)接收器，該接收器跨過布置在電力表面中的不同發(fā)射器模塊定位。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)射器模塊，其中發(fā)射器模塊包括用于存儲(chǔ)下述中的至少其一的存儲(chǔ)器 用于識(shí)別發(fā)射器模塊的識(shí)別信息； 用于識(shí)別每個(gè)發(fā)射器單元的發(fā)射器單元尋址信息； 用于識(shí)別發(fā)射器模塊類型的類型信息；并且 其中控制器布置成用于經(jīng)由互連單元在布置在電力表面中的不同發(fā)射器模塊之間輸送上述信息中的至少其一。
12.如權(quán)利要求10所述的發(fā)射器模塊，其中控制器(167)布置成用于通過下述中的至少其一來確定該發(fā)射器模塊相對(duì)于布置在電力表面中的其它發(fā)射器模塊的位置和取向 經(jīng)由具有用戶接口的控制設(shè)備接收位置和取向信息； 在發(fā)射器模塊的連接期間，探測(cè)相鄰發(fā)射器模塊的至少一個(gè)控制信號(hào)； 與系統(tǒng)的主控制器通信； 與相鄰發(fā)射器模塊通信。
13.填充器模塊，其用于在如權(quán)利要求I中限定的模塊化感應(yīng)電力系統(tǒng)中使用，該填充器模塊(180、192)具有 至少一個(gè)外周緣部分，其被成形從而在至少一個(gè)方向上適配到相鄰發(fā)射器模塊形成傳輸電力表面，與各發(fā)射器模塊相鄰的外周緣部分根據(jù)相鄰發(fā)射器模塊的外周緣來成形，以及 至少一個(gè)另一外圍部分(184、194),與發(fā)射器模塊不相鄰的該另一外圍部分是直的，以用于向電力表面證明直的邊界。
14.擴(kuò)展模塊，其用于在如權(quán)利要求I中限定的模塊化感應(yīng)電力系統(tǒng)中使用，該擴(kuò)展模塊(180)具有至少一個(gè)外周緣部分，其被成形從而在至少一個(gè)方向上適配到相鄰發(fā)射器模塊形成電力傳輸表面，與各發(fā)射器模塊相鄰的外周緣部分根據(jù)相鄰發(fā)射器模塊的外周緣來成形，并且 其中該擴(kuò)展模塊包括 互連單元(185)，其用于提供電源到相鄰發(fā)射器模塊，或者 系統(tǒng)控制器(186)，其用于控制跨過不同發(fā)射器模塊的電力輸送或通信；或者 操作接口(188)，其用于使能控制跨過不同發(fā)射器模塊的電力輸送或通信；或者 數(shù)據(jù)接口(187)，其用于使能跨過不同發(fā)射器模塊或接收器的數(shù)據(jù)輸送或通信。
15.一種模塊化電力傳輸系統(tǒng)，其包括被連接用于感應(yīng)地傳輸電力到接收器的多個(gè)發(fā)射器模塊，其中所述多個(gè)發(fā)射器模塊的每一個(gè)包括 至少一個(gè)發(fā)射器單元(30)，每個(gè)發(fā)射器單元具有一個(gè)發(fā)射器線圈(33)，該發(fā)射器單元通過該發(fā)射器線圈傳輸電力到接收器， 該發(fā)射器模塊具有外周緣(45)，其被成形從而適配到相鄰發(fā)射器模塊以用于形成電力傳輸表面，該至少一個(gè)發(fā)射器單元布置成使得電力傳輸表面由在所述表面中擴(kuò)展的毗鄰發(fā)射器線圈的不間斷圖案構(gòu)成，以及 互連單元(I 10、111)，其用于與相鄰發(fā)射器模塊連接以用于共享電源。
全文摘要
一種模塊化電力傳輸系統(tǒng)包括被連接在一起以用于感應(yīng)地傳輸電力到接收器的多個(gè)發(fā)射器模塊。該發(fā)射器模塊與其它發(fā)射器模塊連接以用于感應(yīng)地傳輸電力到接收器，其中發(fā)射器模塊(40)包括至少一個(gè)發(fā)射器單元(30)，每個(gè)發(fā)射器單元具有一個(gè)發(fā)射器線圈(33)，發(fā)射器單元通過該發(fā)射器線圈傳輸電力到接收器；該發(fā)射器模塊具有外周緣(45)，其被成形從而適配到相鄰發(fā)射器模塊以用于形成電力傳輸表面，至少一個(gè)發(fā)射器單元布置成使得電力傳輸表面由在所述表面中擴(kuò)展的毗鄰發(fā)射器線圈的不間斷圖案構(gòu)成；以及互連單元(110、111)，其用于與相鄰發(fā)射器模塊連接以用于共享電源。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102906832SQ201180026525
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者E·瓦芬施米特, R·羅伊爾里奇, M·德克斯, D·范瓦格寧恩 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司