[发明专利]谐振式非接触充电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种谐振式非接触功率发送装置。

背景技术

图5示意性地示出一种谐振式非接触功率发送装置，该装置经由电磁场的谐振将功率从第一铜线线圈51发送至距离第一铜线线圈51一段距离的第二铜线线圈52。例如，在2007年12月3日出版的NIKKEIELECTRONICS第117-128页以及国际专利公开号为WO/2007/008646中披露了这样一种装置。在图5中，经由第一和第二铜线线圈51、52的磁场谐振加强在连接至AC电源53的初级线圈54处生成的磁场。来自第二铜线线圈52周围的加强磁场的电磁感应效应在次级线圈55中生成功率。然后，所生成的功率被提供给负载56。可以看出，当具有30cm直径的第一和第二铜线线圈51、52距离2m时，作为负载56的60瓦电灯可以点亮。

为了在该谐振式非接触功率发送装置中将AC电源53的输出功率有效地提供给负载56，必须将AC电源53的输出功率有效地提供给谐振系统(第一和第二铜线线圈51、52以及初级和次级线圈54、55)。然而，上述文档没有明确地示出应该做什么以获得将来自AC电源53的功率有效地提供给谐振系统的谐振式非接触功率发送装置。

当第一铜线线圈51和第二铜线线圈52之间的距离和负载56的阻抗恒定时，通过试验预先获得谐振系统的谐振频率。将具有所获得谐振频率的AC电压从AC电源53提供至初级线圈54。然而，如果第一铜线线圈51和第二铜线线圈52之间的距离以及负载56的阻抗中至少之一改变，则谐振系统在谐振频率处的输入阻抗改变。从而，AC电源53的输出阻抗和谐振系统的输入阻抗不匹配。这增加了从谐振系统到AC电源53的反射功率，从而阻碍了输出功率从AC电源53到负载56的有效提供。在本描述中，谐振系统的谐振频率是指功率发送效率η被最大化的频率。

例如，当谐振式非接触功率发送装置用于给电池充电时，电池的负载随着电池充电状态而改变。这改变了谐振系统的输入阻抗，从而增加了到AC电源的反射功率。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供一种谐振式非接触功率发送装置，其能够在不改变AC电源的AC电压的频率的情况下，将来自AC电源的功率有效地提供给负载。

为了实现前述目的并根据本发明的一个方面，提供一种谐振式非接触功率发送装置。该谐振式非接触功率发送装置包括AC电源、初级侧谐振线圈、次级侧谐振线圈、功率转换部、负载和控制部。初级侧谐振线圈接收来自AC电源的功率。次级侧谐振线圈经由磁谐振接收来自初级侧谐振线圈的功率。功率转换部具有DC/DC转换器并输入来自次级侧谐振线圈的功率。负载连接到功率转换部。控制部控制DC/DC转换器。初级侧谐振线圈、次级侧谐振线圈、功率转换部和负载形成谐振系统。控制部控制DC/DC转换器的占空比，使得谐振系统在谐振频率处的输入阻抗和AC电源的输出阻抗相互匹配。

在本描述中，“AC电源”是指输出AC电压的电源。“谐振系统的输入阻抗”是指在谐振系统的初级侧的线圈两端测量整个谐振系统的阻抗。例如，当谐振系统的初级侧具有初级线圈和初级侧谐振线圈时，“谐振系统的输入阻抗”是指在初级线圈两端测量的整个谐振系统的阻抗。当谐振系统的初级侧只有初级侧谐振线圈时，“谐振系统的输入阻抗”是指在初级侧谐振线圈两端测量的整个谐振系统的阻抗。

结合附图并通过示出本发明的原理的实例，本发明的其他方面和优点将从以下描述变得明显。

附图说明

通过参考当前优选实施例的以下描述以及附图，将最好地理解本发明及其目标和优点，其中，

图1是示出根据本发明的第一实施例的谐振式非接触功率发送装置的示意图；

图2是示出根据本发明的第二实施例的谐振式非接触功率发送装置的示意图；

图3是示出根据本发明的第三实施例的谐振式非接触功率发送装置的示意图；

图4是根据本发明的修改实施例的谐振式非接触功率发送装置的示意图；以及

图5是示出现有技术的非接触功率发送装置的配置的示意图。

具体实施方式

现在参考图1描述根据本发明的第一实施例的谐振式非接触功率发送装置。本实施例的谐振式非接触功率发送装置用于在不接触的情况下给装配在车辆上的电池24充电的谐振式非接触充电系统中。