实施用于无线功率传送应用中的软切换的混合对称和不对称控制的系统、方法和设备技术方案

提供了在无线功率传送应用中实施用于软切换的混合对称和不对称控制的系统、方法和设备。提供了一种用于无线地传送充电功率的设备。该设备包括无线功率耦合器。该设备包括驱动电路。该设备包括控制单元，其被配置为当传送小于第一量的无线充电功率时指示驱动电路利用第一电压波形驱动无线功率耦合器。第一电压波形包括具有第一持续时间的正部分和具有第一持续时间的负部分。控制单元进一步被配置为当传送大于第一量的无线充电功率时指示驱动电路利用第二电压波形驱动无线功率耦合器，第二电压波形包括具有第二持续时间的正部分和具有不等于第二持续时间的第三持续时间的负部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】实施用于无线功率传送应用中的软切换的混合对称和不对称控制的系统、方法和设备
本公开总体上涉及无线功率传送，并且更具体地，涉及实施用于无线功率传送应用中的软切换的混合对称和不对称控制的系统、方法和设备。
技术介绍
感应功率传输(IPT)系统提供了能量的无线传送的一个示例。在IPT系统中，主功率设备(或“发射器”)向次功率设备(或“接收器”)无线地传输功率。发射器和接收器中的每一个都包括电感耦合器，其通常为包括电流输送材料的绕组的单线圈或多线圈布置(诸如绞合线)。穿过主耦合器的交流电产生交流磁场。当次耦合器被放置为邻近主耦合器时，交流磁场根据法拉第定律在次耦合器中引发电动势(EMF)，从而无线地将功率传送至接收器。为了以高效率进行操作，IPT系统应该能够在驱动交流电尽可能接近零交叉点时切换到正电压相位或负电压相位(“软切换”)。在对称切换条件下，这可以等效于IPT系统尽可能接近单位功率因数来操作，其中，电流和电压波形相互基本同相。然而，由于IPT发射器的电感可根据与IPT接收器的耦合而显著变化，所以这种单位功率因数通常不可利用对称占空比正和负电压相位来实现。当IPT驱动电流处于显著非零值时，这会导致驱动电压波形的正和负电压相位之间的切换(“硬切换”)。这会在IPT驱动器开关中引起过量的功率消耗或者引发IPT驱动器开关的故障。如此，期望实施用于无线功率传送应用中的软切换的混合对称和不对称控制的系统、方法和设备。
技术实现思路
一些实施方式提供了用于无线地传送充电功率的设备。该设备包括无线功率耦合器。该设备还包括驱动电路。该设备还包括控制器，其被配置为当传送小于第一量的无线充电功率时，指示驱动电路利用第一电压波形驱动无线功率耦合器，第一电压波形包括具有第一持续时间的正部分和具有第一持续时间的负部分。控制器进一步被配置为当传送大于第一量的无线充电功率时，选择性地利用第二电压波形驱动无线功率耦合器，第二电压波形包括具有第二持续时间的正部分和具有第三持续时间的负部分，第三持续时间不等于第二持续时间。一些其他实施方式提供了用于无线地传送充电功率的方法。该方法包括：当传送小于第一量的无线充电功率时，利用第一电压波形驱动无线功率耦合器，第一电压波形包括具有第一持续时间的正部分和具有第一持续时间的负部分。该方法包括：当传送大于第一量的无线充电功率时，选择性地利用第二电压波形驱动无线功率耦合器，第二电压波形包括具有第二持续时间的正部分和具有第三持续时间的负部分，第三持续时间不等于第二持续时间。又一些实施方式提供了包括代码的非暂态、计算机可读介质，代码在被执行时使用于无线地传送充电功率的设备在传送小于第一量的无线充电功率时利用第一电压波形驱动无线功率耦合器，第一电压波形包括具有第一持续时间的正部分和具有第一持续时间的负部分。代码在被执行时进一步使设备在传送大于第一量的无线充电功率时利用第二电压波形选择性地驱动无线功率耦合器，第二电压波形包括具有第二持续时间的正部分和具有第三持续时间的负部分，第三持续时间不等于第二持续时间。又一些实施方式提供了用于无线地传输充电功率的设备。该设备包括用于无线地传输充电功率的装置。该设备还包括用于在传送小于第一量的无线充电功率时利用第一电压波形驱动用于无线地传输充电功率的装置的装置，第一电压波形包括具有第一持续时间的正部分和具有第一持续时间的负部分。该设备还包括用于在传送大于第一量的无线充电功率时利用第二电压波形驱动用于无线地传输充电功率的装置的装置，第二电压波形包括具有第二持续时间的正部分和具有第三持续时间的负部分，第三持续时间不等于第二持续时间。附图说明图1示出了根据一些实施方式的用于为电动车辆充电的无线功率传送系统。图2是根据一些实施方式的类似于先前结合图1讨论的无线功率传送系统的核心部件的示意图。图3是示出图1的无线功率传送系统的核心和辅助部件的功能框图。图4是示出根据一些实施方式的用于无线功率传送系统的LCL并联拓扑的功能框图。图5是示出根据一些实施方式的用于利用硬切换在对称驱动方案下操作的无线功率传送系统的输出电压和电流波形的曲线图。图6是示出根据一些实施方式的用于利用软切换在不对称驱动方案下操作的无线功率传送系统的输出电压和电流波形的曲线图。图7是根据一些实施方式的用于驱动无线功率传送系统的全桥反相器的示意图。图8A至图8E示出了根据一些实施方式的在混合对称和不对称驱动方案的控制下的与图7的反相器相关联的输出电压和电流波形。图9A示出了根据一些实施方式的在引起硬切换的对称驱动方案下用于图7的反相器的输出电压和电流波形以及用于图7的反相器中的每个开关的相关联驱动信号的曲线图。图9B示出了根据一些实施方式的在引起软切换的单腿不对称驱动方案下用于图7的反相器的输出电压和电流波形以及用于图7的反相器中的每个开关的相关联驱动信号的曲线图。图10示出了根据一些实施方式的用于调整与图7的反相器相关联的多个参数的控制系统的功能框图。图11A示出了根据一些实施方式的在引起硬切换的另一对称驱动方案下用于图7的反相器的输出电压和电流波形以及用于图7的反相器中的每个开关的相关联驱动信号的曲线图。图11B示出了根据一些实施方式的在引起软切换的另一单腿不对称驱动方案下用于图7的反相器的输出电压和电流波形以及用于图7的反相器中的每个开关的相关联驱动信号的曲线图。图12A示出了根据一些实施方式的在引起硬切换的又一对称驱动方案下用于图7的反相器的输出电压和电流波形以及用于图7的反相器中的每个开关的相关联驱动信号的曲线图。图12B示出了根据一些实施方式的在引起软切换的双腿不对称驱动方案下用于图7的反相器的输出电压和电流波形以及用于图7的反相器中的每个开关的相关联驱动信号的曲线图。图13示出了根据一些实施方式的用于调整与图7的反相器相关联的多个参数的另一控制系统的另一功能框图。图14A示出了根据一些实施方式的在引起硬切换的又一对称驱动方案下用于图7的反相器的输出电压和电流波形以及用于图7的反相器中的每个开关的相关联驱动信号的曲线图。图14B示出了根据一些实施方式的在引起减少的硬切换的另一双腿不对称驱动方案下用于图7的反相器的输出电压和电流波形以及用于图7的反相器中的每个开关的相关联驱动信号的示图。图15示出了根据一些实施方式的用于调整与图7的驱动器相关联的多个参数的另一控制系统的另一功能框图。图16是示出根据一些实施方式的用于实施无线功率传送应用中的软切换的混合对称和不对称控制的方法的流程图。具体实施方式以下结合附图阐述的详细描述是为了描述一些实施方式而不仅用于表示实施方式。详细描述包括用于提供对实施方式的完整理解的具体细节。在一些情况下，以框图形式示出了一些设备。无线地传送功率是指将与电场、磁场、电磁场等相关联的任何形式的能量从发射器传送到接收器而不使用物理电导体(例如，可以通过自由空间传送功率)。可以通过“接收线圈”接收、捕获或耦合输出到无线场(例如，磁场)中的功率以实现功率传送。本文使用电动车辆来描述远程系统，其示例是包括从可充电能量存储设备(例如，一个或多个可充电电化电池或其他类型的电池)得到的电功率来作为其运动能力的部分的车辆。作为非限制性示例，一些电动车辆可以是混合动力电动车辆，其除了电动机之外还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线地传送充电功率的设备，所述设备包括：无线功率耦合器；驱动电路；以及控制单元，被配置为：当传送小于第一量的无线充电功率时，指示所述驱动电路利用第一电压波形来驱动所述无线功率耦合器，所述第一电压波形包括具有第一持续时间的正部分和具有所述第一持续时间的负部分，并且当传送大于所述第一量的无线充电功率时，选择性地指示所述驱动电路利用第二电压波形驱动所述无线功率耦合器，所述第二电压波形包括具有第二持续时间的正部分和具有第三持续时间的负部分，所述第三持续时间不等于所述第二持续时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.27 US 14/809,9421.一种用于无线地传送充电功率的设备，所述设备包括：无线功率耦合器；驱动电路；以及控制单元，被配置为：当传送小于第一量的无线充电功率时，指示所述驱动电路利用第一电压波形来驱动所述无线功率耦合器，所述第一电压波形包括具有第一持续时间的正部分和具有所述第一持续时间的负部分，并且当传送大于所述第一量的无线充电功率时，选择性地指示所述驱动电路利用第二电压波形驱动所述无线功率耦合器，所述第二电压波形包括具有第二持续时间的正部分和具有第三持续时间的负部分，所述第三持续时间不等于所述第二持续时间。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被配置为在所述第一电压波形的正部分的上升边缘处，基于所述无线功率耦合器中循环的正电流，指示所述驱动电路利用所述第二电压波形驱动所述无线功率耦合器。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制单元进一步被配置为指示所述驱动电路通过偏移角提前所述第二电压波形的正部分的上升边缘和下降边缘中的每一个，使得在所述第二电压波形的正部分的上升边缘处，没有电流在所述无线功率耦合器中循环。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制单元进一步被配置为指示所述驱动电路通过偏移角提前所述第二电压波形的负部分的下降边缘，使得在所述第二电压波形的负部分的下降边缘处，没有电流在所述无线功率耦合器中循环。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述控制单元进一步被配置为指示所述驱动电路通过所述偏移角推迟所述第二电压波形的负部分的上升边缘。6.根据权利要求4所述的设备，其中所述控制单元进一步被配置为指示所述驱动电路通过将所述第二电压波形的正部分的持续时间从所述第二持续时间递增到所述第三持续时间来将传输的所述无线充电功率增加至大于所述第一量的第二量。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制单元进一步被配置为独立地控制导通角和至少一个偏移角，所述导通角是所述第二电压波形的正部分和负部分中的每一个的公共的角，所述至少一个偏移角可施加于所述第二电压波形的正部分和负部分的至少一个的每个上升边缘和下降边缘。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述偏移角包括：第一偏移角，施加于所述第二电压波形的正部分的每个上升边缘和下降边缘；以及第二偏移角，施加于所述第二电压波形的负部分的每个上升边缘和下降边缘。9.一种用于无线地传送充电功率的方法，所述方法包括：当传送小于第一量的无线充电功率时，利用第一电压波形驱动无线功率耦合器，所述第一电压波形包括具有第一持续时间的正部分和具有所述第一持续时间的负部分，以及当传送大于所述第一量的无线充电功率时，选择性地利用第二电压波形驱动所述无线功率耦合器，所述第二电压波形包括具有第二持续时间的正部分和具有第三持续时间的负部分，所述第三持续时间不等于所述第二持续时间。10.根据权利要求9所述的方法，还包括：在所述第一电压波形的正部分的上升边缘处，基于在所述无线功率耦合器中循环的正电流，利用所述第二电压波形驱动所述无线功率耦合器。11.根据权利要求9所述的方法，其中利用所述第二电压波形驱动所述无线功率耦合器包括：通过偏移角提前所述第二电压波形的正部分的上升边缘和下降边缘中的每一个，使得在所述第二电压波形的正部分的上升边缘处，没有电流在所述无线功率耦合器中循环。12.根据权利要求9所述的方法，其中利用所述第二电压波形驱动所述无线功率耦合器包括：通过偏移角提前所述第二电压波形的负部分的下降边缘，使得在所述第二电压波形的负部分的下降边缘处，没有电流在所述无线功率耦合器中循环。13.根据权利要求12所述的方法，其中利用所述第二电压波形驱动所述无线功率耦合器包括：通过所述偏移角推迟所述第二电压波形的负部分的上升边缘。14.根据权利要求12所述的方法，还包括：通过将所述第二电压波形的正部分的持续时间从所述第二持续时间递增到所述第三持续时间来将传输的所述无线充电功率增加至大于所述第一量的第二量。15.根据权利要求9所述的方法，其中利用所述第二电压波形驱动所述无线功率耦合器还包括：独立地控制导通角和至少一个偏移角，所述导通角是所述第二电压波形的正部分和负部分中的每一个的公共的角，所述至少一个偏移角可施加于所述第二电压波形的正部...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·维德纳，M·帕夫洛夫斯基，
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