用于无线电力传递系统的调谐电路及方法技术方案

本发明专利技术提供用于无线电力传递且特别是到例如电动车辆等远程系统的无线电力传递的系统、方法和设备。在一个方面中，一种无线电力传递系统包含发射器及接收器。所述发射器包含第一感应元件及电流产生器。所述电流产生器将电流供应到所述第一感应元件以产生电磁场。所述接收器包含第二感应元件、调谐电路及控制器。所述第二感应元件从所述电磁场接收无线电力。所述调谐电路具有电抗且包含连接到所述第二感应元件的多个电容性元件。所述多个电容性元件将输出电流供应到负载。所述控制器在多个配置中选择性地连接所述多个电容性元件。所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及无线电力传递，且更具体来说，涉及与到远程系统（例如，包含 电池的车辆）的无线电力传递相关的装置、系统及方法及用于在无线电力传递接收器装置 中采用开关电容性元件的调谐电路。
技术介绍
已引进例如车辆的远程系统，其包含从自例如电池的能量存储装置接收的电得到 的移动电力。举例来说，混合无线电力接收器包含使用来自车辆制动的电力的机载充电器 及对车辆充电的传统马达。仅为电动的车辆通常从其它源接收电以用于对电池充电。电池 型无线电力接收器（无线电力接收器）常常被提议经由某一类型的有线交流电（AC)(例 如，家用或商用AC电力）来充电。有线充电连接需要电缆或物理连接到电力供应器的其它 类似连接器。电缆及类似连接器可有时不方便或麻烦且具有其它缺点。能够在自由空间中 传递电力（例如，经由无线场）以用以对无线电力接收器充电的无线电力充电系统可克服 有线充电解决方案的一些不足。因而，需要有效率且安全地传递电力以用于对无线电力接 收器充电的无线电力充电系统及方法。 感应电力传递（IPT)系统为用于能量的无线传递的一种装置。在IPT中，初级（或 基础）电力装置将电力发射到次级（或拾取）电力接收器装置。发射器电力装置及接 收器电力装置中的每一者包含电感器，其通常为电流传送媒体的线圈或绕组。初级电感器 中的交流电产生波动电磁场。当次级电感器经放置成最接近初级电感器时，所述波动电磁 场在次级电感器中感应电动势（EMF)，借此将电力传递到次级电力接收器装置。
技术实现思路
在所附权利要求书的范围内的系统、方法及装置的各种实施方案各自具有若干方 面，所述方面中无单一一个方面单独地负责本文中所描述的合乎需要的属性。在不限制所 附权利要求书的范围的情况下，本文中描述一些重要特征。 本说明书中所描述的目标物的一或多个实施方案的细节在附图及以下描述中予 以阐述。其它特征、方面及优点将从所述描述、所述图式及权利要求书而变得显而易见。应 注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。 本专利技术的一个方面提供一种包含发射器及接收器的无线电力传递系统。所述发射 器包含第一感应性元件及电流产生器。所述电流产生器经配置以将电流供应到所述第一感 应性元件以产生用于传递无线电力的电磁场。所述接收器包含第二感应性元件、调谐电路 及控制器。所述第二感应性元件经配置以从所述电磁场接收无线电力。所述调谐电路具有 电抗且包含连接到所述第二感应性元件的多个电容性元件。所述多个电容性元件经配置以 将输出电流供应到负载。所述控制器经配置以在多个配置中选择性地连接所述多个电容性 元件。所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。 在另一方面中，本专利技术提供一种无线电力接收器，其包含感应性元件、调谐电路及 控制器。所述感应性元件经配置以从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力。所 述调谐电路具有电抗且包含连接到所述感应性元件的多个电容性元件。所述多个电容性元 件经配置以将输出电流供应到负载。所述控制器经配置以在多个配置中选择性地连接所述 多个电容性元件。所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。 在另一方面中，本专利技术提供一种用于接收无线电力的方法，其包含：使用感应性元 件从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力；在多个配置中的一者中选择性地连 接调谐电路的多个电容性元件，所述调谐电路具有电抗且包括连接到所述感应性元件的所 述多个电容性元件；所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗， 所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。 在另一方面中，本专利技术提供一种无线电力接收器，其包含：用于从与无线电力发射 器相关联的电磁场接收无线电力的装置；及用于在多个配置中的一者中选择性地连接调谐 电路的多个电容性元件的装置，所述调谐电路具有电抗且包括连接到所述用于接收无线电 力的装置的所述多个电容性元件；所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上 相同的电抗，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载。 在另一方面中，本专利技术提供一种非暂时性计算机可读媒体，其包括指令，所述指令 在被执行时致使处理器执行以下方法：使用感应性元件从与无线电力发射器相关联的电磁 场接收无线电力；及在多个配置中的一者中选择性地连接调谐电路的多个电容性元件，所 述调谐电路具有电抗且包括连接到所述感应性元件的所述多个电容性元件，所述调谐电路 在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗，所述多个电容性元件经配置以将输 出电流供应到负载。 【附图说明】 图1为根据一示范性实施例的用于对无线电力接收器充电的一示范性无线电力 传递系统的图。 图2为图1的无线电力传递系统的示范性核心组件的示意图。 图3为展示图1的无线电力传递系统的示范性核心组件及辅助组件的功能框图。 图4是根据示范性实施例的无线电力传递系统的部分的示范性组件的示意图。 图5是等效于图4中展示的无线电力接收电路的电路的示意图。 图6是根据示范性实施例的无线电力接收器充电系统电路的示意图。 图7是根据示范性实施例的无线电力接收器充电系统电路的示意图。 图8是根据示范性实施例的说明配置及操作无线电力传递系统的方法的流程图。 图9是说明示范性无线电力传递系统的特性的图表。 图10是根据示范性实施例的无线电力接收器充电系统电路的示意图。 图11是第一配置中的图10中展示的电路的示意图。 图12是第二配置中的图10中展示的电路的示意图。 图13是用于操作无线电力接收器的示范性方法的流程图。 图14是示范性无线电力接收器的功能框图。 图式中所说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为清楚起见，可任意扩大或缩 小各种特征的尺寸。另外，一些图式可能未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后， 相似参考数字可用以贯穿本说明书及各图表示相似特征。 【具体实施方式】 下文结合附图而阐述的详细描述意欲作为示范性实施例的描述，而并不意欲表示 可实践的唯一实施例。遍及此描述所使用的术语示范性是指充当实例、例子或说明，且 未必应被解释为比其它示范性实施例优选或有利。为了提供对示范性实施例的透彻理解， 详细描述包含特定细节。可在无这些特定细节的情况下实践本专利技术的示范性实施例。在一 些例子中，以框图形式展示众所周知的结构及装置以便避免混淆本文中所呈现的示范性实 施例的新颖性。 感应电力传递（IPT)系统可使用谐振感应耦合，其中在经调谐以在某一频率下谐 振的感应线圈之间发射电力。可通过与感应线圈串联或并联地添加感应性及/或电容性元 件来实现谐振偶合。 在谐振IPT系统中，传递到次级电力接收器装置的可用电力的比例取决于初级与 次级电感器之间的耦合程度。耦合越大，传递到次级电感器的电力越多。耦合系数被界定 为初级电感器线圈的通量的穿过次级电感器线圈的分数且是系统的几何形状的函数。耦合 系数因此取决于初级及次级线圈之间的距离及其对准。 在用于使用IPT对装置充电的无线电力传递系统中，每次对装置充电时在耦合水 平中可存在较大变化。初级及次级电感器线圈之间的距离及对准可基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电力接收器，其包括：感应元件，其经配置以从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力；调谐电路，其具有电抗且包括连接到所述感应元件的多个电容性元件，所述多个电容性元件经配置以将输出电流供应到负载；及控制器，其经配置以在多个配置中选择性地连接所述多个电容性元件，所述调谐电路在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.16 US 61/672,249;2012.12.21 US 13/725,3461. 一种无线电力接收器，其包括： 感应元件，其经配置W从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力； 调谐电路，其具有电抗且包括连接到所述感应元件的多个电容性元件，所述多个电容 性元件经配置W将输出电流供应到负载；及 控制器，其经配置W在多个配置中选择性地连接所述多个电容性元件，所述调谐电路 在所述多个配置中的每一者中具有大体上相同的电抗。2. 根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述控制器进一步经配置W在所述多 个配置中选择性地连接所述多个电容性元件W便改变到所述负载的所述输出电流。3. 根据权利要求1或2所述的无线电力接收器，其中所述调谐电路包括一或多个子电 路，每一子电路包括可在至少两个配置中选择性地连接的所述多个电容性元件的子集，所 述子电路彼此并联连接。4. 根据权利要求3所述的无线电力接收器，其中每一子电路包括： 第一、第二和第=电容性元件；及 第一和第二开关元件， 其中所述第一及第=电容性元件在第一开关配置中彼此并联连接且与所述第二电容 性元件串联连接，且所述第二及第=电容性元件在第二开关配置中彼此并联连接且与所述 第一电容性元件串联连接。5. 根据权利要求4所述的无线电力接收器，其中所述第一和第二电容性元件的电容大 体上相同。6. 根据权利要求4所述的无线电力接收器，其中所述第一电容性元件的所述电容大于 所述第二电容性元件的所述电容。7. 根据权利要求1到6中任一权利要求所述的无线电力接收器，其进一步包括经配置 W测量无线电力传递参数的参数测量器，其中所述控制器进一步经配置W基于所述所测量 的无线电力传递参数来确定所述多个电容性元件的第一配置，且在所述第一配置中连接所 述多个电容性元件。8. 根据权利要求7所述的无线电力接收器，其中所述参数测量器经配置W测量所述感 应元件与第二感应元件之间的禪合水平，所述第二感应元件经配置W产生所述电磁场。9. 根据权利要求7所述的无线电力接收器，其中所述参数测量器经配置W测量跨越所 述感应元件的短路电流。10. -种用于接收无线电力的方法，其包括： 使用感应元件从与无线电力发射器相关联的电磁场接收无线电力；及 在多个配置中的一者中选择性地连接调谐电路的多个电容性元件，所述调谐电路具有 电抗且包括连接到所述感应性元件的所述多个电容性元件，所述调谐电路在所述多个配置 中的每一者中具有大体上相同的电抗，所述多个电容性元件经配置W将输出电流供应到负 载。11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述输出电流经配置成在所述多个配置中的每 一者中是不同的。12. 根据权利要求10或11所述的方法，其中所述多个电容性元件包括一或多个子电 路，每一子电路包括可在至少两个配置中选择性地连接的所述多个电容性元件的子集，所 述子电路彼此并联连接。13. 根据权利要求12所述的方法，其中每一子电路包括： 第一、第二和第=电容性元件；及 第一和第二开关元件， 其中所述第一及第=电容性元件在第一开关配置中彼此并联连接且与所述第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·A·基林，乔纳森·比弗，迈克尔·基辛，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US