[发明专利]感应功率传输拾取电路

说明书

技术领域

本发明涉及感应功率传输(IPT)系统。

背景技术

IPT拾取电路可以处理交变电流(AC)以向负载提供功率。由于适合于IPT应用(诸如照明)的AC处理电路的功率和电压输出要求的提高，用来调节功率的AC开关上的应变也增加。在专利公开出版物WO2010/030195A1中描述的标准AC处理拾取器中，开关必须标定的VA的积与负载型的品质因数的平方(即Q₂²)大致成比例地增长。但是，拾取器的功率容量只与Q₂成比例地增加。因此，为了获得大的功率输出和相对高的电路Q，要求有改进的控制器。

在WO2010/030195中描述的并联调谐AC控制器电路中的开关和电流额定值具有取决于拓扑结构及驱动负载所需的调谐量的额定值。在非常高的功率应用中，开关额定值可能是过高且昂贵的。例如，图1的并联AC处理拾取电路必须被定标为处理峰值谐振电感器电流及峰值负载电压而在诸如图2中所示的AC处理拾取电路的串联调谐形式中的开关必须被定标为处理峰值谐振电感器电压以及峰值负载电流

如果要求从图1的并联调谐电路中得到DC输出电压，输入到整流器(未显示)的AC电压的峰值必须是输出DC电压的157％。当要求有DC输出时，对于图2的串联调谐电路中的电流同样如此。随着电路Q、输出功率和输出电压的增大，用标准并联和串联调谐AC处理拓扑结构，设计可用的开关技术的限制变得日益困难。

在WO2010/030195A1中描述的并联调谐AC处理拾取器中，AC开关直接与谐振电感器并联，因此必须被定标为承受峰值谐振电感器电流和峰值负载电压。因此，假设将电路设计为运行使得Q_operational＝Q₂，开关必须定标的V_sw·I_sw或VA的积是其略微大于然而，AC开关的目的是控制电路的Q。如果允许大于I_sc的电流流过与AC负载并联的开关，电路的Q下降。如果允许小于I_sc的电流流过与AC负载并联的开关，电路的Q增大。因此，开关的最小VA额定值必须至少是短路电流与拾取器的最大输出电压的积(I_scQ₂v_oc)。因此，两个开关的VA额定值大于功率控制所需的最小开关额定值的2Q₂倍。

提供一种所需峰值开关电压和电流额定值可以被降低的电路拓扑结构可能是有利的。

发明内容

本发明的目的是提供与用于IPT系统的拾取电路相关的设备或方法，所述拾取电路降低开关应力。或者，本发明的目的是至少提供已知设备或方法的可用替代方案。

在一个方面，本发明提供了一种感应功率传输(IPT)拾取电路，其用于以选择的工作频率从初级导体接收功率，所述电路具有：

拾取线圈和补偿电容器；

开关装置，所述开关装置在工作状态和非工作状态之间是可控的；

多个另外的电抗元件，由此当所述开关装置处于所述工作状态或非工作状态之一时，所述另外的电抗元件在所述选择的工作频率下谐振，以实质性降低或阻止功率被供应到所述拾取电路的输出。

优选地，所述开关装置处于所述工作状态或非工作状态中的另一个状态时，功率被供应到负载。优选地，所述开关装置处于所述工作状态或非工作状态中的另一个状态时，所述拾取线圈和补偿电容器变成谐振的。

优选地，当所述开关装置处于所述工作状态或非工作状态中的另一个状态时，所述拾取线圈、补偿电容器和所述多个电抗元件中的至少一个电抗元件一起谐振。

在一个实施例中，所述拾取线圈和补偿电容器并联地连接。优选地，所述输出与所述补偿电容器并联地提供。

优选地，所述多个另外的电抗组件包括串联连接的电容器和电感器。

优选地，所述串联连接的电容器和电感器与所述拾取线圈和补偿电容器并联地连接。

优选地，所述开关装置与所述电容器并联地连接。优选地，所述输出包括整流器以提供DC电源。

在一个实施例中，所述拾取线圈和补偿电容器串联地排列。优选地，所述输出与所述补偿电容器串联地提供。

优选地，所述多个另外的电抗组件包括并联连接的电容器和电感器。优选地，所述并联连接的电容器和电感器与所述拾取线圈和补偿电容器串联地连接。

优选地，所述开关装置与所述电感器串联地连接。优选地，另外的补偿电容器与所述电感器并联地连接以降低峰值开关电压。