[发明专利]无线电力传递装置

说明书

公开了一种无线电力传递装置。在无线电力传递装置(1)中，借助于生成磁场(9)的初级谐振器(6)和通过拾取磁场(9)来接收电力的次级谐振器(10)而跨空气间隙(8)将电力从初级侧(2)无线地传递到次级侧(3)。次级侧(3)包括输出级(11)，其接收由次级谐振器(10)提供的AC电力并且生成要被提供给负载的DC输出(13)。电流感测装置(18)感测从次级谐振器(10)流动到输出级(11)的AC电流，并且向电力传递控制器(15)提供电流感测信号(16)，该电力传递控制器(15)基于电流感测信号(16)来控制无线电力传递装置(1)的电力传递。并且电流感测信号(16)被提供给开关控制器(20)，该开关控制器(20)控制输出级(11)的同步整流器的开关，该同步整流器将由次级谐振器(10)提供的AC电力(12)转换为DC输出(13)。

技术领域

本发明涉及用于通过感应耦合从初级侧跨空气间隙到次级侧的无线电力传递的无线电力传递装置，其中初级侧包括用于接收输入电力的电力输入、用于将输入电力转换成初级AC电力的输入级、以及用于接收初级AC电力并且感应磁场的初级谐振器，次级侧包括用于将通过磁场接收的电力转换成次级AC电力的次级谐振器和用于将次级AC电力转换成DC输出电力的输出级，输出级包括用于将次级AC电力转换成DC输出电力的可控整流器，无线电力传递装置包括被适配为产生电流感测信号的电流感测装置、被适配为基于电流感测信号控制无线电力传递的电力传递控制器、以及用于控制可控整流器的控制装置。本发明进一步涉及用于这样的无线电力传递装置的次级侧、用于这样的无线电力传递装置的电流感测设备以及用于无线电力传递的对应方法。

背景技术

电能被使用在许多不同的应用中。为了对并未永久地连接到电力源的电驱动的设备、物品或物体供电，这样的设备、物品或物体经常配备有一个或多个电池，该一个或多个电池被用于存储能量以用于在这样的设备、物品或物体没有连接到电力源时对这样的设备、物品或物体供电。示例是移动设备，诸如手机、PDA(个人数字助理)等，机动车辆，诸如汽车、卡车、摩托车、火车、船、货轮、飞机、和直升机等，而且还有工业车辆，诸如叉车、AGV(自动引导车辆)、清洁机、和升降机等，或者用于提升、移位或运输任何种类的货物的电气工作装备。所有这些设备、物品或物体通常包括用于使其工作的电池。

虽然初级侧最经常地是被固定地安装的并且被连接到电力源，但是次级侧通常被布置在如上面提到的移动设备内，移动设备仅偶尔被放置在初级侧附近以用于对其电池充电或者以其它方式向其供给电力。

虽然铅酸电池已经经常被用于存储电力以用于驱动这样的设备、物品或物体，但是锂离子电池现在经常被用于该目的。原因之一是它们可以被以更高得多的充电率(c-rate)充电。铅酸电池可以以大约0.1c至0.2c的充电率充电。这意味着600 Ah的铅酸电池可以以大约60安培至120安培的电流充电并且将需要大约5至10小时。锂离子电池可以以达到1c的充电率充电，因此600 Ah的锂离子电池可以以达到600安培的电流充电，这将充电时间降低到低至大约1小时。此外，锂离子电池可以被偶尔地充电而不对电池造成损坏，这种损坏在铅酸电池的情况下在仅几分钟内施加多个短充电循环时发生。

然而，在锂离子电池的情况下的高的充电电流可能引起基于布线的充电器的问题，在基于布线的充电器中，充电电流被经由线缆连接——其中线缆被通过连接器连接到源和/或电池——从电力源馈送到电池。高的充电电流将要求具有大的铜直径的充电线缆和重载连接器。因此，充电线缆难以处置并且连接器将被快速磨损。在偶尔充电的情况下，这样的连接器将在几周内被磨损。

为了克服在充电线缆方面的问题，这样的电池的充电通常是通过无线电力传递来完成的。在通过感应耦合无线地传递电力的情况下，这样的无线电力传递系统被称为感应电力传递(IPT)系统。一些IPT系统也与松耦合的电感器一起工作。