无线电力发射器、无线电力发射系统和用于驱动无线电力发射系统的方法技术方案

提供了无线电力发射器、对应的电力发射系统和用于驱动这种系统的方法。电力发射器允许高发射效率并维持允许的工作频率。因此，发射器包括两个发射线圈、开关电路和阻抗电路。有效发射线圈和阻抗电路建立其谐振频率可以经由开关电路调整的谐振电路。

Radio Power Launcher, Radio Power Launch System and Method for Driving Radio Power Launch System

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线电力发射器、无线电力发射系统和用于驱动无线电力发射系统的方法本专利技术涉及无线电力发射器（例如可以在无线电力发射系统中使用的发射器）、以及用于驱动无线电力发射系统的两种方法。特别地，本专利技术涉及用于向无线电力接收器的改进电力发射的无线电力发射器。无线电力发射器和无线电力发射系统可以用于朝向设备传输电力而无需物理连接。例如，诸如移动通信设备的手持设备或汽车可以经由这种发射器和发射系统被提供以电力。无线电力发射系统的固有问题是相对于电力接收器的电力发射器的通常不可再生布置。例如，如果利用电力发射器将电力发射到具有电力接收器的汽车，则横向和水平距离以及定向上的偏离实际上是不可避免的。然而，发射器和接收器之间的距离的偏离会引起发射系统的电感的改变，并且改变了发射系统和接收器系统之间的磁耦合，从而导致增加的电流损失和降低的效率。从US2012/0025623A1中可以知道感应电力接收器。从WO2009/114671A1中可以知道感应电源系统。然而，仍然存在对具有减少的电流损失和提高的效率以及改进的可靠性但不需要附加的空间并且具有可易于执行的控制系统的电力发射器和电力发射系统的需要。此外，存在对支持互操作性即在多个不同环境中的不同电力发射器与不同电力接收器的协作以及发射器和接收器之间的相对布置的系统的需要。为此，提供了根据独立权利要求1的无线电力发射器、无线电力发射系统、以及用于驱动无线电力发射系统的方法。从属权利要求提供了优选和实施例。无线电力发射器包括逆变器、阻抗电路、具有第一发射线圈和第二发射线圈的电感电路。此外，无线电力发射器包括开关电路。阻抗电路和电感电路建立谐振电路。逆变器向谐振电路提供AC电力。开关电路可以将第一发射线圈和/或第二发射线圈耦合到阻抗电路，以改变谐振电路的谐振频率并将AC电力的频率保持在规定范围内。无线电力发射器的逆变器被用作电力源。逆变器从外部电路环境接收电力。从环境接收的电力可以是被提供例如50Hz或60Hz的常规频率的电力。需要满足的规范可以是将逆变器的工作频率限制到可以包括81到90kHz之间的频率的特定频率范围。逆变器可以包括H桥电路，用于将低频（例如DC电力）的电力变换为上述频率范围的电力。用于生成AC电力的H桥电路是工作频率被改变以将频率维持在上述频率范围内的元件。电感电路可以包括另外的发射线圈。电感电路的发射线圈可以是不同类型的。例如，第一和第二发射线圈以及可能另外的发射线圈中的每一个可以是单螺旋型线圈或双螺旋型线圈。双螺旋型线圈包括一个接一个地布置的两个线圈段。双螺旋型线圈的两个线圈段可以串联电连接并一起工作，以使耦合磁场具有优选的形状，即，在不希望的位置处具有降低的场强。因此，电感电路的发射线圈可以选自单螺旋线圈和双螺旋型线圈。已经发现，电力发射器和无线电力接收器之间的距离的变化或无线电力接收器相对于无线电力发射器的定向的变化不仅会导致降低的电力传输效率而且会导致谐振电路的谐振频率的改变。虽然发射效率的降低通常是不希望的但如果效率没有降低太多也是可接受的，使逆变器的工作频率移出上述频率范围的频率变化可能不是可接受的。上述无线电力发射器具有将工作频率保持在上述允许频率范围内的能力（因为发射器具有至少两个发射线圈）和改变谐振电路的谐振频率的能力。开关电路可以将第一发射线圈耦合到阻抗电路，从而产生具有第一谐振频率的谐振电路。此外，开关电路可以将第二发射线圈而不是第一发射线圈耦合到阻抗电路，以提供具有第二谐振频率的谐振电路。第二谐振频率可以与第一谐振频率不同。如果发现向两个线圈提供AC电力的逆变器的工作频率不能将工作频率保持在允许的频率范围内，则作为代替可以使用相应的其他发射线圈来将工作频率移向允许的频率范围。此外，如果第一发射线圈和第二发射线圈具有不同的几何形状，例如内径和外径，则可以通过改变开关的位置来改变发射系统和接收器系统之间的磁耦合。因此，利用本无线电力发射器，提供谐振电路，其允许改变谐振频率以便符合频率需求或修改耦合因子以改进整体效率。开关电路可以提供其中仅第一发射线圈电连接到阻抗电路的工作模式。此外，开关电路可以提供其中仅第二发射线圈电连接到阻抗电路的工作模式。无线电力发射器可以包括另外的发射线圈，并且对于每个发射线圈，开关电路可以提供其中相应的发射线圈排他地连接到阻抗电路以获得具有最佳谐振频率和磁耦合因子的谐振电路的操作模式。然而，可以以这样的方式提供开关电路，即：它同时将两个或更多个发射线圈连接到阻抗电路。然后，工作模式的数量也大大增加。阻抗电路包括阻抗元件，阻抗元件可以从一个或多个电容元件和/或从一个或多个电感元件或从包括电容和电感电路元件的网络中选择。可以选择阻抗电路的电路元件，使得它们的阻抗与电感电路的有效发射线圈一起建立具有适当谐振频率的谐振电路。开关电路可以将第一发射线圈与第二发射线圈并联或串联耦合。发射线圈或一组发射线圈可以并联或串联电连接到另一发射线圈或另一组发射线圈的事实进一步增加了当存在若干个发射线圈时的不同工作模式的大量数量。开关电路可以将一个发射线圈耦合到阻抗电路，而相应的另一发射线圈与阻抗电路分离。例如，如果第一发射线圈电连接到阻抗电路，则第二发射线圈（以及相应的其他发射线圈（如果存在的话））与阻抗电路去耦合。从电感电路的发射线圈中选择的仅一个发射线圈是谐振电路的一部分的工作模式是优选的，因为减小了不同有效发射线圈之间的电磁相互作用。开关电路可以包括第一开关和第二开关，并且第一发射线圈和第二发射线圈中的每一个耦合在第一开关和第二开关之间。这种开关电路可以使第一开关电连接到第一发射线圈的第一电极、第二发射线圈的第一电极和阻抗电路的一个端口。开关电路还可以具有第二开关，该第二开关电连接到第一发射线圈的第二电极、第二发射线圈的第二电极以及阻抗电路的第二端口。第一开关可以选择性地将阻抗电路的第一端口连接到第一发射线圈的第一电极或第二发射线圈的第一电极。另外，第二开关可以将阻抗电路的第二端口电连接到第一发射线圈的第二电极或第二发射线圈的第二电极。当然，如果无线电力发射器具有多于两个发射线圈，则相应的开关可以包括一个公共端子和多于两个可选择的端子。公共端子连接到端口，如果阻抗电路。可选择的端子连接到相应的发射线圈。相应的开关可以将公共端子连接到可选择的端子中的任何一个。此外，开关电路可以包括另外的开关，以在不同的发射线圈之间建立电连接，以提供其中多于一个发射线圈有效的工作模式。阻抗电路可以包括第一电容元件和第二电容元件。两个电容元件分别耦合到第一开关和第二开关。特别地，第一电容元件可以电连接在阻抗电路的第一端口和逆变器之间。第二电容元件可以电连接在阻抗电路的第二端口和逆变器之间。然后，无线电力发射器可以提供其中第一发射线圈或第二发射线圈在两个电容元件之间串联电连接的工作模式。如果无线电力发射器包括多于两个发射线圈，则对于每个发射线圈，开关电路可以包括一种工作模式，其中相应的发射线圈串联电连接在第一电容元件和第二电容元件之间。因此，无线电力发射器可以在开关电路中具有第一和第二开关以及在阻抗电路中具有第一和第二电容器，同时在电感电路中具有两个或多个发射线圈。开关电路可以将第一发射线圈串联电连接在第一电容元件和第二电容元件之间，或将第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线电力发射器，包括：‑逆变器，‑阻抗电路，‑具有第一发射线圈和第二发射线圈的电感电路，和‑开关电路，其中‑阻抗电路和电感电路建立谐振电路，‑逆变器向谐振电路提供AC电力，并且‑开关电路可将第一发射线圈和/或第二发射线圈耦合到阻抗电路，以改变谐振电路的谐振频率并将AC电力的频率保持在规定范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无线电力发射器，包括：-逆变器，-阻抗电路，-具有第一发射线圈和第二发射线圈的电感电路，和-开关电路，其中-阻抗电路和电感电路建立谐振电路，-逆变器向谐振电路提供AC电力，并且-开关电路可将第一发射线圈和/或第二发射线圈耦合到阻抗电路，以改变谐振电路的谐振频率并将AC电力的频率保持在规定范围内。2.根据前述权利要求所述的无线电力发射器，其中开关电路可选择第一发射线圈或第二发射线圈以向接收器线圈提供最佳磁耦合。3.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器，其中电感电路的发射线圈选自单螺旋线圈和双螺旋型线圈。4.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器，其中所述开关电路可将第一发射线圈与第二发射线圈并联或串联耦合。5.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器，其中所述开关电路可将从第一和第二发射线圈中选择的一个发射线圈耦合到阻抗电路，同时相应的另一发射线圈与阻抗电路分离。6.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器，其中所述开关电路包括第一开关和第二开关，并且-第一发射线圈和第二发射线圈中的每个耦合在第一开关和第二开关之间。7.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器，其中-阻抗电路包括第一电容元件和第二电容元件，-其分别耦合到第一开关和第二开关。8.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器，-具有开关电路中的第一和第二开关以及阻抗电路中的第一和第二电容器，其中开关电路可：-将第一发射线圈串联电连接在第一电容元件和第二电容元件之间，或者，-将第二发射线圈串联电连接在第一电容元件和第二电容元件之间。9.根据前述权利要求之一所述的无线电力发射器，其中-阻抗电路电连接在开关电路和逆变器之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：H亨普菲尔，N千代，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE