功率发射器被配置成在扩展范围处将无线功率传输到无线接收器，该扩展范围包括大于8毫米(mm)的间隔间隙。功率发射器包括控制和通信单元以及逆变器电路，该逆变器电路被配置成接收输入功率并将输入功率转换成功率信号。该功率发射器还包括被配置成将功率信号传送给功率接收器的线圈，该线圈由缠绕的Litz线形成并且包括至少一个层，该线圈至少限定顶面。功率发射器还包括屏蔽，该屏蔽包括铁氧体芯并限定腔，该腔被配置成使得铁氧体芯基本上包围线圈除了线圈顶面之外的全部。圈除了线圈顶面之外的全部。圈除了线圈顶面之外的全部。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在扩展间隔距离处传送功率的无线功率发射器和相关联基站
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请请求下述优先权：(i)美国非临时申请号16/863,706，2020年4月30日提交且名为“WIRELESS POWER TRANSMITTERS AND ASSOCIATED BASE STATIONS FOR TRANSMITTING POWER AT EXTENDED SEPARATION DISTANCES(用于在扩展间隔距离处传送功率的无线功率发射器和相关联基站)”，(ii)美国非临时申请号16/863,691，2020年4月20日提交且名为“SURFACE MOUNTABLE WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR TRANSMISSION AT EXTENDED RANGE(用于在扩展范围处传输的表面可安装无线功率发射器)”，(iii)美国非临时申请号16/863,703，2020年4月30日提交且名为“WIRELESS POWER TRANSMITTERS WITH FRONT END VEHICULAR INPUT POWER PROTECTION(具有前端车辆输入功率保护的无线功率发射器)”，(iv)美国非临时申请号16/863,698，2020年4月30日提交且名为“OPERATING FREQUENCY BASED POWER LEVEL ALTERING IN EXTENDED RANGE WIRELSS POWER TRANSMITTERS(扩展范围无线功率发射器中基于操作频率的功率电平改变)”，以及(vi)美国非临时申请号16/863,710，2020年4月30日提交且名为“MULTI
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CHANNEL COOLING FOR EXTENDED DISTANCE WIRELESS POWER TRANSMITTER(用于扩展距离无线功率发射器的多通道冷却)，它们每个都通过引用以其整体结合于此”。
[0003]本公开一般涉及用于电功率的无线传递的系统和方法，并且更具体地涉及用于在扩展间隔距离处传送功率的无线功率发射器。
技术介绍
[0004]无线功率传递系统被用在用于电能、电功率信号、电磁能、电数据信号以及其他已知的可无线传送的信号的无线传递的各种应用中。此类系统通常使用感应式无线功率传递，这在由发射元件产生的磁场在接收元件中感生出电场且因此感生出电流时发生。这些发射和接收器元件将通常采取盘绕电线和/或天线的形式。
[0005]因为一些无线功率传递系统在近场中是可操作的和/或最高效的，所以一些发射器可能局限于仅在发射器线圈与接收器线圈之间的限制性小间隙处具有可操作性。为此，在无线功率联盟的QiTM标准下的典型无线功率发射器可限于在大约3毫米(mm)到大约5mm的最大线圈到线圈间隔间隙(其在本文中可称为“间隔间隙”或“间隙”)处的操作性。间隔间隙有时被称为Z高度或Z距离，并且通常被测量为发射器线圈与接收器线圈之间的距离。
[0006]随着无线功率的采用增长，商业应用需要能够以大于3
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5mm的间隙将功率传递给功率接收器的功率发射器。作为示例，橱柜和/或台面厚度可能大于3
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5mm，并且因此，阻止穿过这种家具进行无线充电。因而，如果无线功率发射器仅能够发射穿过3
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5mm材料，那么此充电器可能需要昂贵地内置到此类基础设施中，像机柜、工作台面和/或桌子等。就功率发射器相对于基础设施的放置而言，对内置充电器的这种需要限制了模块化。作为另一示
例，现代移动设备可与可能阻碍到移动设备的无线功率传输和/或产生不允许无线功率传输的可操作性的间隔间隙的外壳、抓握设备和/或钱包等一起使用。由于传统近场无线功率传递系统所固有的间隔间隙的限制，传统无线功率发射器设计还可能不能够进行所需商业应用(例如，穿过对象充电器、桌下充电器、基础设施充电器、加固计算设备充电，等等)。增加间隔间隙同时保持令人满意的性能(例如，热性能、传递/充电速度、效率等)将增加可利用无线功率的商业应用的数量。
[0007]此外，当前标准规范、规章和/或最终用户产品规范可能需要特定功率电平以供传输给功率接收器。为此，出于效率、安全性和/或任何其他功率控制原因，功率接收器可以具有特定的功率请求和/或特定的限制。
[0008]概要
[0009]因此，需要能够附接到表面下方且可与所述表面上的功率接收器正确地耦合的新无线功率发射器。为此，需要无线功率发射器和/或相关联的基站，其能够在大于传统发射器的大约3mm到大约5mm的间隔间隙的间隔间隙处将无线功率信号传递给功率接收器，使得这样的无线功率发射器能够附接到表面的底部并且向在所述表面的顶部的接收器发射。此类无线功率发射器在交通工具中使用是合需的。另外，这些较大间隙距离处的无线功率发射器可能需要和/或可经由更精确和/或粒度化的功率控制来增强。此外，为了减轻可能由于增加的功率和/或间隔间隙的相关联增加而发生的任何发热问题，需要用于减轻此类潜在发热问题的新系统、方法和装置。
[0010]在一实施例中，发射器的总体结构以允许发射器在约87千赫(kHz)至约205kHz的操作频率下传递功率并且实现与在该频率范围中操作的传统发射器相同和/或增强的功率传递相对特性(例如，功率传递速率、功率传递速度、功率电平、功率电平管理等)的方式来配置。因此，间隔间隙可使用发射器的总体结构从约3
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5mm增加至约15mm或更大。在一实施例中，发射器可配置有铁氧体芯，该铁氧体芯在三侧上基本上包围发射器天线。铁氧体芯没有包围发射器天线的唯一位置是在顶部(例如，在功率传递方向上)和功率线连接到发射器天线的地方。发射器的这种总体结构允许功率传递特性、功率电平特性、自谐振频率限制、设计要求、对标准主体所需特性的遵守、材料清单(BOM)和/或形状因子限制等的组合，其允许在更大的间隔间隙上进行功率传递。
[0011]通常，从此类线圈天线中的一者到另一者的电能、电功率、电磁能或电子数据信号中的一者或多者的传输在一个操作频率和/或一个操作频率范围下操作。可以出于多种原因来选择操作频率，诸如但不限于，功率传递特性、功率电平特性、自谐振频率限制、设计要求、遵守标准主体的所需特性、材料清单(BOM)和/或形状因子限制、以及其他。应注意，如本领域技术人员已知的，“自谐振频率”通常是指由于组件的寄生特性引起的电感器的谐振频率。
[0012]交通工具可以是运输人和/或货物的机器。示例性交通工具包括汽车，诸如小汽车、卡车、公共汽车和其他陆地交通工具。交通工具的其他示例可包括飞机、船、高尔夫车、小型工业车、农业设备、建筑装备、航海交通工具、混用交通工具、休闲交通工具、运动交通工具、公共交通工具和火车。交通工具功率源引入用于设计无线功率发射器的挑战，因为输入功率易受功率浪涌、瞬变和静电放电(ESD)等等中的一者或多者影响，这些可造成功率发射器和功率源系统本身中的一者或两者中的损坏和/或失效。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在从约87千赫(kHz)至约205kHz的范围中选择的操作频率下的无线功率传递的功率发射器，所述功率发射器包括：控制和通信单元；逆变器电路，其被配置成接收输入功率并且将所述输入功率转换成功率信号；线圈，其被配置成将所述功率信号传送给功率接收器，所述线圈由缠绕的Litz线形成并且包括至少一个层，所述线圈至少限定顶面；以及屏蔽，所述屏蔽包括铁氧体芯并限定腔，所述腔被配置成使得所述铁氧体芯基本上包围所述线圈的除了所述线圈的顶面之外的全部。2.如权利要求1所述的功率发射器，其特征在于，所述屏蔽是E芯型屏蔽，并且所述腔被配置成E形结构。3.如权利要求1所述的功率发射器，其特征在于，所述屏蔽的屏蔽外边缘从所述线圈的线圈外边缘向外延伸约4.5毫米(mm)至约6.5mm。4.如权利要求1所述的功率发射器，其特征在于，所述线圈具有在约40mm至约50mm的范围中的内径长度。5.如权利要求1所述的功率发射器，其特征在于，所述线圈具有在约15mm至约25mm的范围中的内径长度。6.如权利要求1所述的功率发射器，其特征在于，所述线圈具有在约2mm至约3mm的范围中的厚度。7.如权利要求1所述的功率发射器，其特征在于，所述至少一层包括第一层和第二层。8.如权利要求7所述的功率发射器，其特征在于，所述Litz线是双股Litz线。9.如权利要求8所述的功率发射器，其特征在于，所述第一层包括在约4匝至约5匝的范围中的第一匝数，并且其中所述第二层包括在约4匝至约5匝的范围中的第二匝数。10.如权利要求1所述的功率发射器，其特征在于，所述Litz线具有在约1mm至约1.5mm范围中的直径，并且包括多根股线，所述多根股线包括在约80根股线至约120根股线范围中的股线数。11.如权利要求10所述的功率发射器，其特征在于，所述多根股线中的每根股线具有在约0.05mm至约0.1mm范围中的直径。12.一种用于在从约87千赫(kHz)至约205kHz的范围中选择的操作频率下的无线功率传递系统的基站，所述基站系统包括：接口表面；控制和通信单元；逆变器电路，其被配置成接收输入功率并且将所述输入功率转换成功率信号；线圈，其被配置成将所述功率信号传送给功率接收器，所述线圈由缠绕的Litz线形成并且包括至少一个层，所述线圈至...
【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：努卡任特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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