[發(fā)明專利]非接觸式功率傳遞系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611176286.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN106899089A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P.維加彥;R.奈克;A.K.拉胡納桑;V.M.艾爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): H02J50/12
• 分類號(hào): H02J50/12
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 鄭浩,姜甜

技術(shù)領(lǐng)域

本說明書的實(shí)施例涉及功率傳遞系統(tǒng)，以及更具體來說涉及非接觸式功率傳遞系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

非接觸式功率傳遞系統(tǒng)用來將功率從一個(gè)位置傳送到另一個(gè)位置，而無需兩個(gè)位置之間的物理連接、例如導(dǎo)線。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)可基于其操作原理來分類為電感耦合系統(tǒng)以及基于諧振的耦合系統(tǒng)。

電感耦合系統(tǒng)是眾所周知的，并且基于感應(yīng)原理進(jìn)行工作。但是，在這類電感耦合系統(tǒng)中，功率能夠僅在兩個(gè)緊密耦合線圈之間傳送。此外，電感耦合系統(tǒng)具有不良功率傳輸效率。

基于諧振的耦合系統(tǒng)采用諧振線圈，其以系統(tǒng)頻率來操作，以經(jīng)由磁場(chǎng)在兩個(gè)位置之間傳送功率。這類基于諧振的耦合系統(tǒng)用來通過較長(zhǎng)距離傳送功率，并且因而用于各種應(yīng)用中。在這類應(yīng)用中，基于諧振的耦合系統(tǒng)用來向負(fù)載提供功率，其中系統(tǒng)頻率基于負(fù)載的功率額定而改變。此外，對(duì)于基于諧振的耦合系統(tǒng)的應(yīng)用、例如對(duì)電池進(jìn)行充電，系統(tǒng)頻率可基于用于對(duì)負(fù)載進(jìn)行充電的所要求的負(fù)載功率而改變。在這類應(yīng)用中，所要求的負(fù)載功率在單個(gè)充電循環(huán)期間對(duì)相同負(fù)載而改變；以及系統(tǒng)頻率在單個(gè)充電循環(huán)期間對(duì)相同負(fù)載基于在單個(gè)充電循環(huán)中的不同時(shí)刻的所要求的負(fù)載功率來改變。系統(tǒng)頻率中的這類變化引起對(duì)基于諧振的耦合系統(tǒng)的功率傳輸效率的不合需要影響，因?yàn)榛谥C振的耦合系統(tǒng)的功率傳輸效率取決于諧振線圈進(jìn)行操作的頻率。

發(fā)明內(nèi)容

簡(jiǎn)言之，按照本說明書的一個(gè)方面，提供一種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)包含第一功率交換器線圈，其配置成交換功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第一功率轉(zhuǎn)換器，其在操作上耦合到第一功率交換器線圈，并且配置成將直流功率轉(zhuǎn)換成以系統(tǒng)頻率的交流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含控制器，其配置成控制第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)，以便以系統(tǒng)頻率改變提供給第一功率交換器線圈的交流功率。

在本說明書的另一方面中，提供一種非接觸式功率傳遞的方法。該方法包含以系統(tǒng)頻率來操作第一功率交換器線圈。該方法還包含檢測(cè)第二功率交換器線圈。該方法還包含使用第一功率轉(zhuǎn)換器來以系統(tǒng)頻率生成交流功率。該方法還包含經(jīng)由磁場(chǎng)把來自第一功率交換器線圈的交流功率以系統(tǒng)頻率傳遞給第二功率交換器線圈。該方法還包含控制工作在系統(tǒng)頻率的第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)的時(shí)間周期用于改變由第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的交流功率，其中控制第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)包括變更第一功率轉(zhuǎn)換器的激活狀態(tài)的第一時(shí)間周期，并且變更第一功率轉(zhuǎn)換器的停用狀態(tài)的第二時(shí)間周期，以改變由第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的交流功率。

在本說明書的又一方面中，提供一種非接觸式功率傳遞系統(tǒng)。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)包含第一功率轉(zhuǎn)換器，其配置成將從功率源所接收的直流功率以系統(tǒng)頻率轉(zhuǎn)換成交流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第一功率交換器線圈，其在操作上耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成從第一功率轉(zhuǎn)換器接收交流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第二功率交換器線圈，其配置成經(jīng)由磁場(chǎng)以系統(tǒng)頻率從第一功率交換器線圈來接收交流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含第二功率轉(zhuǎn)換器，其在操作上耦合到第二功率交換器線圈，并且配置成將交流功率轉(zhuǎn)換成傳送給負(fù)載的輸出直流功率。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含傳感器，其在操作上耦合到第二功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成測(cè)量輸出直流功率的至少電壓。非接觸式功率傳遞系統(tǒng)還包含控制器，其在操作上耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器，并且配置成控制第一功率轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)用于基于從傳感器所接收的至少感測(cè)的電壓來改變由第一功率轉(zhuǎn)換器所生成的交流功率。

本發(fā)明提供一組技術(shù)方案,如下:

1. 一種用于非接觸式功率傳遞的方法，包括：

以系統(tǒng)頻率來操作(252)第一功率交換器線圈(20;120;160)；

檢測(cè)(254)第二功率交換器線圈(24;124;164)；

使用第一功率轉(zhuǎn)換器(12;112;152)來以所述系統(tǒng)頻率生成(256)交流功率；

經(jīng)由磁場(chǎng)把來自所述第一功率交換器線圈(20;120;160)的所述交流功率以所述系統(tǒng)頻率傳遞(258)給所述第二功率交換器線圈(24;124;164)；以及