[發(fā)明專利]感應(yīng)功率傳輸拾取電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180051750.6
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN103181050A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·A·考維克;D·J·羅伯遜
• 申請（專利權(quán)）人: 奧克蘭聯(lián)合服務(wù)有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J7/00;H01F38/14;H02J17/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 曹瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及感應(yīng)功率傳輸(IPT)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

IPT拾取電路可以處理交變電流(AC)以向負(fù)載提供功率。由于適合于IPT應(yīng)用(諸如照明)的AC處理電路的功率和電壓輸出要求的提高，用來調(diào)節(jié)功率的AC開關(guān)上的應(yīng)變也增加。在專利公開出版物WO2010/030195A1中描述的標(biāo)準(zhǔn)AC處理拾取器中，開關(guān)必須標(biāo)定的VA的積與負(fù)載型的品質(zhì)因數(shù)的平方(即Q₂²)大致成比例地增長。但是，拾取器的功率容量只與Q₂成比例地增加。因此，為了獲得大的功率輸出和相對高的電路Q，要求有改進的控制器。

在WO2010/030195中描述的并聯(lián)調(diào)諧AC控制器電路中的開關(guān)和電流額定值具有取決于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及驅(qū)動負(fù)載所需的調(diào)諧量的額定值。在非常高的功率應(yīng)用中，開關(guān)額定值可能是過高且昂貴的。例如，圖1的并聯(lián)AC處理拾取電路必須被定標(biāo)為處理峰值諧振電感器電流及峰值負(fù)載電壓而在諸如圖2中所示的AC處理拾取電路的串聯(lián)調(diào)諧形式中的開關(guān)必須被定標(biāo)為處理峰值諧振電感器電壓以及峰值負(fù)載電流

如果要求從圖1的并聯(lián)調(diào)諧電路中得到DC輸出電壓，輸入到整流器(未顯示)的AC電壓的峰值必須是輸出DC電壓的157％。當(dāng)要求有DC輸出時，對于圖2的串聯(lián)調(diào)諧電路中的電流同樣如此。隨著電路Q、輸出功率和輸出電壓的增大，用標(biāo)準(zhǔn)并聯(lián)和串聯(lián)調(diào)諧AC處理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計可用的開關(guān)技術(shù)的限制變得日益困難。

在WO2010/030195A1中描述的并聯(lián)調(diào)諧AC處理拾取器中，AC開關(guān)直接與諧振電感器并聯(lián)，因此必須被定標(biāo)為承受峰值諧振電感器電流和峰值負(fù)載電壓。因此，假設(shè)將電路設(shè)計為運行使得Q_operational＝Q₂，開關(guān)必須定標(biāo)的V_sw·I_sw或VA的積是其略微大于然而，AC開關(guān)的目的是控制電路的Q。如果允許大于I_sc的電流流過與AC負(fù)載并聯(lián)的開關(guān)，電路的Q下降。如果允許小于I_sc的電流流過與AC負(fù)載并聯(lián)的開關(guān)，電路的Q增大。因此，開關(guān)的最小VA額定值必須至少是短路電流與拾取器的最大輸出電壓的積(I_scQ₂v_oc)。因此，兩個開關(guān)的VA額定值大于功率控制所需的最小開關(guān)額定值的2Q₂倍。

提供一種所需峰值開關(guān)電壓和電流額定值可以被降低的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能是有利的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供與用于IPT系統(tǒng)的拾取電路相關(guān)的設(shè)備或方法，所述拾取電路降低開關(guān)應(yīng)力。或者，本發(fā)明的目的是至少提供已知設(shè)備或方法的可用替代方案。

在一個方面，本發(fā)明提供了一種感應(yīng)功率傳輸(IPT)拾取電路，其用于以選擇的工作頻率從初級導(dǎo)體接收功率，所述電路具有：

拾取線圈和補償電容器；

開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)之間是可控的；

多個另外的電抗元件，由此當(dāng)所述開關(guān)裝置處于所述工作狀態(tài)或非工作狀態(tài)之一時，所述另外的電抗元件在所述選擇的工作頻率下諧振，以實質(zhì)性降低或阻止功率被供應(yīng)到所述拾取電路的輸出。

優(yōu)選地，所述開關(guān)裝置處于所述工作狀態(tài)或非工作狀態(tài)中的另一個狀態(tài)時，功率被供應(yīng)到負(fù)載。優(yōu)選地，所述開關(guān)裝置處于所述工作狀態(tài)或非工作狀態(tài)中的另一個狀態(tài)時，所述拾取線圈和補償電容器變成諧振的。

優(yōu)選地，當(dāng)所述開關(guān)裝置處于所述工作狀態(tài)或非工作狀態(tài)中的另一個狀態(tài)時，所述拾取線圈、補償電容器和所述多個電抗元件中的至少一個電抗元件一起諧振。

在一個實施例中，所述拾取線圈和補償電容器并聯(lián)地連接。優(yōu)選地，所述輸出與所述補償電容器并聯(lián)地提供。

優(yōu)選地，所述多個另外的電抗組件包括串聯(lián)連接的電容器和電感器。

優(yōu)選地，所述串聯(lián)連接的電容器和電感器與所述拾取線圈和補償電容器并聯(lián)地連接。

優(yōu)選地，所述開關(guān)裝置與所述電容器并聯(lián)地連接。優(yōu)選地，所述輸出包括整流器以提供DC電源。

在一個實施例中，所述拾取線圈和補償電容器串聯(lián)地排列。優(yōu)選地，所述輸出與所述補償電容器串聯(lián)地提供。

優(yōu)選地，所述多個另外的電抗組件包括并聯(lián)連接的電容器和電感器。優(yōu)選地，所述并聯(lián)連接的電容器和電感器與所述拾取線圈和補償電容器串聯(lián)地連接。

優(yōu)選地，所述開關(guān)裝置與所述電感器串聯(lián)地連接。優(yōu)選地，另外的補償電容器與所述電感器并聯(lián)地連接以降低峰值開關(guān)電壓。