[發(fā)明專利]無線電力傳輸系統(tǒng)中的安全運(yùn)行

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080004037.5
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN112534678A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 約翰內(nèi)斯·特里茨勒;本里亞·高爾迪
• 申請（專利權(quán)）人: 威弗榮股份有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02M1/32;H02M7/219
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 郎志濤;董李欣

本發(fā)明涉及無線電力傳輸系統(tǒng)的安全運(yùn)行。無線電力傳輸系統(tǒng)的移動側(cè)電路包括感應(yīng)耦合至所述無線電力傳輸系統(tǒng)的固定側(cè)諧振電路(18)的移動側(cè)諧振電路(26)。移動側(cè)控制電路(40)適于在移動側(cè)電路(24)中出現(xiàn)故障狀態(tài)時改變移動側(cè)整流器(32)的運(yùn)行模式。本發(fā)明確保了所述無線電力傳輸系統(tǒng)的安全運(yùn)行，同時有效地避免了在移動側(cè)出現(xiàn)故障狀態(tài)時對移動側(cè)電路的損壞。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線電力傳輸系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并且特別地涉及無線電力傳輸系統(tǒng)的移動側(cè)電路，其中移動側(cè)整流器中的電路拓?fù)湓谝苿觽?cè)電路中出現(xiàn)故障狀態(tài)時是可動態(tài)配置的；本發(fā)明還涉及使用移動側(cè)電路的無線電力傳輸系統(tǒng)，以及移動側(cè)電路和無線電力傳輸系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行方法。

背景技術(shù)

與電纜連接系統(tǒng)相比，無線電力傳輸系統(tǒng)(也稱為感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng))具有巨大的優(yōu)勢。由于技術(shù)的進(jìn)步，用于例如移動電池的充電的無線電力傳輸系統(tǒng)越來越受到關(guān)注。

通常，無線電力傳輸系統(tǒng)由固定側(cè)電路和移動側(cè)電路組成。固定側(cè)電路具有開關(guān)模式電子電路，開關(guān)模式電子電路充當(dāng)固定側(cè)諧振電路的固定激勵單元，其中固定側(cè)諧振電路由至少一個電容器和傳輸線圈組成。在移動側(cè)電路處，在移動側(cè)諧振電路中感應(yīng)出電壓和電流。無源或有源整流器直接為電池或移動能源系統(tǒng)供電，其中移動能源系統(tǒng)由多個負(fù)載組成，例如，DC/DC轉(zhuǎn)換器以及能量存儲設(shè)備如電池、超級電容器(Supercap)和/或超電容(Ultracap)。

圖1示出了如本領(lǐng)域中已知的使用串聯(lián)-串聯(lián)補(bǔ)償?shù)臒o線電力傳輸系統(tǒng)的示意圖。

如圖1所示，可以在無線電力傳輸系統(tǒng)中使用串聯(lián)-串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)。對于固定側(cè)電路，提供了向固定側(cè)諧振電路2供電的固定激勵單元1。在移動側(cè)電路中，橋式整流器4將接收到的、由移動側(cè)諧振電路3輸出的AC信號轉(zhuǎn)換為DC輸出電壓和電流。將整流器4的輸出與平滑電容器和負(fù)載6并聯(lián)連接，其中負(fù)載6可以是電池或任何其它消費(fèi)品設(shè)備或存儲設(shè)備。通常，提供了開關(guān)元件5，用以在移動側(cè)電路中出現(xiàn)故障狀態(tài)時保護(hù)負(fù)載6。

然而，開關(guān)元件5的斷開或?qū)е乱苿觽?cè)電路上開路的任何其它事件可能導(dǎo)致移動側(cè)諧振電路的輸出側(cè)的過電壓，因?yàn)楣潭娫慈匀焕^續(xù)向移動側(cè)諧振電路提供能量。這可能導(dǎo)致?lián)p壞移動側(cè)電子設(shè)備。為了避免損壞移動側(cè)電子設(shè)備，需要在出現(xiàn)移動側(cè)故障狀態(tài)時無時延地保護(hù)移動側(cè)電路。

為了解決該問題，在US-A-6,037,745中提出了使移動側(cè)諧振電路短路而不使移動側(cè)電池或能量存儲設(shè)備短路的方案。對于串聯(lián)-串聯(lián)補(bǔ)償拓?fù)洌@可以看作是現(xiàn)有技術(shù)。然而，使移動側(cè)諧振電路短路會中斷對電池的電力供應(yīng)，但不會中斷移動側(cè)諧振電路中的電流。鑒于此，在EP 2 903 852 B1中建議使移動側(cè)諧振電路短路并檢測固定側(cè)上的短路，以中斷來自固定側(cè)諧振電路的電力供應(yīng)。

圖2示出了對于串聯(lián)-串聯(lián)補(bǔ)償?shù)母袘?yīng)電力傳輸系統(tǒng)，在建立了移動側(cè)電路的移動側(cè)諧振電路短路之后的電壓和電流波形。

如圖2所示，如上所述的使移動側(cè)諧振電路短路導(dǎo)致移動側(cè)諧振電路突然出現(xiàn)非常硬的階躍響應(yīng)，從而導(dǎo)致電力傳輸線圈以及諧振電容器中的非常高的電流和極高的電壓峰值。這可能會導(dǎo)致這些部件中的隔離故障，或者由于高電流而導(dǎo)致短路開關(guān)損壞或性能下降。

同樣如圖2所示，突然的電壓階躍產(chǎn)生極高的電流，所述電流幾乎達(dá)到初始穩(wěn)態(tài)電流的四倍。這導(dǎo)致傳輸線圈以及諧振電容器中出現(xiàn)非常高的電壓。另一方面，使MOSFET電路短路面臨很高的電流應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述，本發(fā)明的目的是確保無線電力傳輸系統(tǒng)的安全運(yùn)行，同時有效地避免在移動側(cè)出現(xiàn)故障狀態(tài)時對移動側(cè)電路的損壞。