[发明专利]无线功率传输控制

权利要求书

1.一种特别用于电池的无线充电的无线功率传输装置，包括初级侧和次级侧，初级侧包括用于将输入功率转换为AC初级输出的输入级和用于接收AC初级输出并感应出用于无线功率传输的磁场的初级谐振器，次级侧包括用于将通过磁场接收的功率转换为AC次级输出的次级谐振器和用于将AC次级输出转换为DC次级输出的输出级，其特征在于，所述无线功率传输装置还包括控制装置，所述控制装置适配成彼此独立地：

a）将AC初级输出的频率控制在谐振器的谐振频率处，并且

b）通过控制AC初级输出的电压或电流来控制从初级侧传输到次级侧的功率。

2.根据权利要求1所述的无线功率传输装置，其中所述输出级适配成输送充电功率以对高容量电池充电。

3.根据权利要求2所述的无线功率传输装置，其中所述输出级适配成以高于0.3c、优选高于0.5c的充电速率对锂离子牵引电池充电。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的无线功率传输装置，其中所述初级谐振器和所述次级谐振器包括线圈、磁通引导元件和电容器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的无线功率传输装置，其中所述初级谐振器和所述次级谐振器被调谐到相同的工作频率。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的无线功率传输装置，其中控制器适配成通过将所述AC初级输出的电压和电流之间的相位角控制为尽可能小但等于或高于最小相位角来控制所述AC初级输出的频率，其中最小相位角优选等于或大于充电角φ_c，其中φ_c=ωt_c，其中ω是AC初级输出的角频率，并且t_c是输入级的内部电容特别是输入级的输出处的逆变器的内部电容的充电时间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的无线功率传输装置，其中控制器适配成通过控制所述AC初级输出的电压来控制从初级侧传输到次级侧的功率。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的无线功率传输装置，其中控制器适配成基于次级侧的实际输出功率和用于次级侧的输出功率的设定值的功率差值来控制所述AC初级输出的电压。

9.根据权利要求8所述的无线功率传输装置，其中所述次级侧适配成通过确定所述输出级的实际输出功率并从其减去用于所述输出级的输出功率的设定值来确定所述功率差值，其中所述输出级的实际输出功率是通过测量所述输出级的输出电流和输出电压并计算测量的输出电流和测量的输出电压的乘积来确定的，并且其中用于所述输出级的输出功率的设定值是通过计算所述输出级的测量的输出电压和用于所述输出级的输出电流的设定值的乘积来确定的。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的无线功率传输装置，其中所述初级侧和所述次级侧均包括用于与彼此的无线通信的、优选用于诸如LTE、Wi-Fi、蓝牙等的无线电通信的收发器。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的无线功率传输装置，其中所述次级侧包括过电压检测器和响应于由所述过电压检测器检测到的过电压而可控制地使所述次级谐振器短路的可控开关装置，其中所述过电压检测器优选包括参考电压和用于将次级侧电压与所述参考电压进行比较以检测过电压的比较器。

12.根据权利要求11所述的无线功率传输装置，其中所述可控开关装置包括连接在所述AC次级输出两端的可控开关，诸如晶闸管或三端双向可控硅开关。