关于无线电力传输的改进的制作方法

本发明涉及对无线电力传输(用于充电的无线电力传输或实时无线电力传输)的改进。

背景技术：

1、无线电力传输系统用于将电力无线传输到被关注的负载。传统上，负载可以是向例如移动设备之类的电子设备供电、或向例如电动车辆之类的具有较高额定电力的设备供电的可充电电源。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供可以在无线电力传输中实现的ac开关的替代方案。

2、在一个方面，本发明可以包括一种感应电力传输接收器，所述接收器包括：接收线圈、带有接收线圈的ac电路、以及连接到调谐电路的变压器子电路，所述变压器子电路包括变压器原边侧和变压器副边侧，以及至少一个ac开关，所述ac开关在变压器的原边侧上具有开关基准，其中在使用中，变压器子电路：隔离ac开关的开关基准和/或减少或消除由于ac开关引起的任何开关基准电流，减少接收线圈中的电流，提高功率因数，和/或提高调谐电路中的稳定性。

3、可选地，变压器子电路为ac开关提供开关基准和控制信号。

4、可选地，ac开关的开关基准和控制信号都以dc子电路的接地为参考。

5、在另一个方面，本发明可以包括一种感应电力传输接收器，所述接收器包括：接收线圈、带有接收线圈的ac电路以及连接到调谐电路的变压器子电路，所述变压器子电路包括变压器原边侧和变压器副边侧，以及一个带有开关基准的ac开关跨接在变压器的原边侧，其中在使用中，变压器子电路：隔离ac开关的开关基准和/或减少或消除由于ac开关引起的任何开关基准电流。

6、在另一个方面，本发明可以包括一种感应电力传输发射器，所述发射器包括：发射线圈、带有接收线圈的ac电路和连接到调谐电路的变压器子电路，所述变压器子电路包括变压器原边侧和变压器副边侧，以及一个带有开关基准的ac开关跨接在变压器的原边侧，其中在使用中，变压器子电路：隔离ac开关的开关基准和/或减少或消除由于ac开关引起的任何开关基准电流。

7、可选地，变压器子电路为ac开关提供开关基准和控制信号。

8、可选地，ac开关的开关基准和控制信号都以dc子电路的接地为参考。

9、在另一个方面，本发明可以包括逆变器-电感器子电路，其形成感应电力传输系统的一部分，所述系统包括：多个逆变器，每个逆变器具有输出，感应子电路包括：每个逆变器的输出电感器和至少一个公共电感器，其中所述感应子电路被配置为将所述多个逆变器的输出电压/电流同步并组合为公共输出。

10、可选地，所述多个逆变器适于接收公共电压/电流输入。

11、可选地，每个输出电感器连接到各自的逆变器输出，使得多个逆变器彼此并联。

12、可选地，多个逆变器连接到感应子电路，使得多个逆变器中的每个逆变器与一个输出电感器串联。

13、可选地，每个输出电感器连接在相应的逆变器和至少一个公共电感器之间。

14、可选地，所述至少一个公共电感器与所述多个逆变器中的每一个串联连接。

15、可选地，所述至少一个公共电感器与每个输出电感器串联连接。

16、可选地，每个输出电感器具有基本相同的电感。

17、可选地，感应子电路的组合电感是每个输出电感器的电感的约2.5倍至约40倍。

18、可选地，每个逆变器输出包括两个分支。

19、可选地，逆变器-电感器子电路还包括用于每个逆变器输出的附加输出电感器，使得每个逆变器输出中的每个子电路包括输出电感器。

20、可选地，每个输出电感器具有从大约2uh到大约8uh的电感。

21、可选地，有两个公共电感器，每个公共电感器分别连接到每个逆变器输出的一个分支。

22、可选地，每个输出电感器具有n*lpi/2*a的电感，且每个公共电感器的电感为lpi*(1-a)/2，其中lpi＝输出电感器的组合电感，n＝并联逆变器的数量，且a是常数。

23、可选地，lpi具有从大约20uh到大约80uh的值。

24、可选地，逆变器-电感器子电路还适于向原边线圈提供变化的电流以用于无线传输电力。

25、可选地，逆变器-电感器子电路经由调谐子电路连接到原边线圈区域。

26、可选地，调谐子电路包括一个或多个电容器，以及可选地一个或更多个电感器。

27、可选地，所述多个逆变器是半桥、全桥或两者的组合中的一个或多个。

28、在另一个方面，本发明可以包括一种感应电力传输接收器，所述接收器包括：接收线圈、包括接收线圈的调谐电路、以及连接到调谐电路的变压器子电路，所述变压器子电路包括变压器原边侧和变压器副边侧，其中在使用中，变压器子电路：减少接收线圈中的电流，提高功率因数，和/或提高调谐电路的稳定性。

29、可选地，变压器子电路通过将与接收线圈串联的变压器原边侧两端的电压增加到高于变压器副边侧上的电压来减小接收线圈中的电流。

30、可选地，当负载连接到感应电力传输接收器时，变压器子电路通过向接收线圈提供高于负载的实际实阻抗的有效实阻抗负载来提高调谐电路中的稳定性。

31、可选地，变压器子电路包括一个变压器，所述变压器包括变压器原边线圈和副边线圈。

32、可选地，变压器具有变压器原边线圈与变压器副边线圈的匝数比，其中匝数比：影响副边线圈两端的电压，从而影响通过副边线圈的电流，且提供有效的实阻抗负载，所述有效的实阻负载是负载的实际实阻抗的倍数，所述倍数是匝数比的平方。

33、可选地，变压器为中心抽头。

34、可选地，中心抽头变压器的变压器副边线圈包括第一副边线圈部分和第二副边线圈部分。

35、可选地，所述变压器具有变压器原边线圈与第一或第二副边线圈部分的匝数比，其中所述匝数比：影响跨接在所述第一或第二副边线圈部分上的电压，从而影响通过所述第一和第二副边线圈部分的电流，且提供有效的实阻抗负载，所述实阻抗负载是所述负载的实际实阻抗的倍数，所述倍数是匝数比的平方。

36、可选地，构成中心抽头变压器的副边线圈的第一和第二副边线圈部分彼此并联连接。

37、可选地，感应电力传输接收器用于向额定电压为约100v或更小或约200v或更小、额定电流为约50a或更小的负载提供电力。

38、可选地，所述变压器子电路包括至少一个附加变压器，所述至少一个附加变压器中的每一个包括变压器原边线圈和变压器副边线圈。

39、可选地，多个变压器具有多个变压器原边线圈与多个变压器副边线圈的匝数比，其中匝数比：影响副边线圈两端的电压，从而影响通过副边线圈的电流，并提供有效的实阻抗负载，所述负载是负载的实际实阻抗的倍数，倍数是匝数比的平方。

40、可选地，多个变压器被连接，使得变压器副边线圈彼此串联连接。

41、可选地，多个变压器被连接，使得变压器副边线圈被连接在彼此分开的分支上。

42、可选地，变压器副边线圈形成变压器子电路的变压器副边侧。

43、可选地，多个变压器被连接，使得变压器原边线圈彼此串联连接。

44、可选地，变压器原边线圈形成变压器子电路的变压器原边侧。

45、可选地，感应电力传输接收器用于向额定电压为约100v或更高或约200v或更大的负载提供电力。

46、可选地，多个变压器是中心抽头的。

47、可选地，中心抽头变压器的变压器副边线圈每个包括第一副边线圈部分和第二副边线圈部分。

48、可选地，多个中心变压器具有多个变压器原边线圈与多个第一或第二副边线圈部分的匝数比，其中匝数比影响副边线圈两端的电压并因此影响通过副边线圈的电流，且提供有效的实阻抗负载，所述有效的实阻负载是负载的实际实阻抗的倍数，倍数是匝数比的平方。

49、可选地，连接多个中心抽头变压器，使得构成多个中心分接变压器的多个变压器副边线圈的第一副边线圈部分和第二副边线圈部分彼此并联连接。

50、可选地，变压器副边线圈形成变压器子电路的变压器副边侧。

51、可选地，多个中心抽头变压器被连接，使得原边线圈彼此串联连接。

52、可选地，变压器原边线圈形成变压器子电路的变压器原边侧。

53、可选地，感应电力传输接收器用于向额定电压为约100v或更小或约200v或更小、额定电流为约50a或更大的负载提供电力。

54、可选地，调谐电路还包括至少一个电容器。

55、可选地，在调谐电路中，接收线圈和至少一个电容器被连接为：其彼此串联或并联，或者可以被改造为彼此串联或并联。

56、可选地，在使用中，变压器子电路提高了调谐电路的稳定性，以实现以下一个或多个：更低的盘损耗、改进式功率因数和降低的灵敏度。

57、在另一个方面，本发明是一种感应电力传输系统，包括根据前述陈述中任一陈述的感应电力传输接收器。

58、可选地，所述感应电力传输系统还包括感应电力传输发射器，所述感应电力传输发射器包括传输线圈。

59、可选地，感应电力传输发射器还包括至少一个电感器和一个电容器，以与发送线圈形成lcl调谐电路。

60、在本说明书中，“高电力应用”是指具有高额定电力的(感应电力传输系统的)应用。所述高额定电力例如可以是大约4kw或大约10kw或更大。

61、在本说明书中，“低电力应用”是指具有低额定电力的(感应电力传输系统的)应用。所述低额定电力例如可以是大约4kw或大约10kw或更小。

62、术语“电容器”是所属领域中众所周知的术语。然而，在本说明书中，“电容器”也可以指具有容抗的任何部件。“电容器”也可以指任何组件组合(可以包括也可以不包括任何电容器)，其布置使得组件组合的净电抗是电容性的，因此可以被改造为电容器。

63、术语“电感器”在所述领域是众所周知的术语。然而，在本说明书中，“电感”也可以指具有电感电抗的任何部件。“电感器”也可以指任何组件组合(可以包括也可以不包括任何电感器)，其布置使得组件组合的净电抗是电感性的，因此可以被改造为电感器。

64、在本说明书中，术语“lcl调谐”是指可以应用于感应电力传输系统的原边/发射线圈以及副边/接收线圈的调谐类型。图2c-2f示出了lcl调谐的不同示例。原边/发射线圈的lcl调谐示例如图2c所示，其中“lcl”中的第一“l”表示块1具有净电感电抗，“lcl”中的“c”表示块2具有净容抗，“lcl”中的第二“l”)表示块3具有净电感抗(由原边/发射绕组的电感提供)。副边/接收线圈的lcl调谐示例如图2d所示，其中“lcl”中的第一“l”表示块1具有净电抗，“lcl”中的“c”表示块2具有净容抗，“lcl”中的第二“l)表示块3具有净电抗(由原边/发射线圈的电感提供)。希望块1-3中的每一个的电抗在绝对值上是相同的。例如，块1和块3各自具有+x的感抗，块2具有-x的容抗。块1和3可以可选地具有串联电容器，但是块1和块3都应具有净电感电抗，尽管其具有电容器。图2c-2e中给出了lcl调谐的一些进一步示例，其中第一和第二电感器被拆分为两个相同的电感器，每个电感器具有原始电感的一半，并添加了串联电容器。将第一电感器拆分为两个相同的电感器可以提高emi性能。

65、在本说明书中，术语“lc调谐”/“lc并联调谐”是指可以应用于感应电力传输系统的原边/发射线圈以及副边/接收线圈的调谐类型。副边/接收线圈的lc并联调谐示例如图2f所示，其中“lcl”中的第一“l”表示块1具有净电感电抗(由副边/接收绕组的电感提供)，“lcl”中的“c”表示块2具有净容抗。希望块1-2中的每一个的电抗在绝对值上是相同的。例如，块1和具有+x的感抗，块2具有-x的容抗。块1可以可选地具有串联电容器，但是块1应具有净电感电抗，尽管具有电容器。对于lc调谐，在整流器输出和dc电容器之间提供了一个dc电感器(ldc)，如图2x的示例所示——对于lc并联调谐，dc电感器在输出级的标准电路中。

66、在本说明书中，术语“串联调谐”/“lc串联调谐”是指可以应用于感应电力传输系统的原边/发射线圈以及副边/接收线圈的调谐类型。副边/接收线圈的串联调谐示例如图2f所示，其中块1具有净电感电抗(由副边/接收绕组的电感提供)，块2具有净容抗。希望块1-2中的每一个的电抗在绝对值上是相同的。例如，块1和具有+x的感抗，块2具有-x的容抗。

67、在本说明书中，变量“w”指的是角频率ω。

68、对本文公开的数字范围(例如，1至10)的引用也包括对所述范围内的所有有理数(例如，1.1，2，3，3.9，4，5，6，6.5，7，8，9和10)的参考，以及所述范围内任何有理数范围(例如2至8，1.5至5.5和3.1至4.7)的参考，在此明确公开本文中明确公开的所有范围的所有子范围。这些只是具体意图的示例，且列举的最低值和最高值之间的所有可能的数值组合应被认为以类似的方式在本技术中明确说明。

69、本说明书中使用的术语“包括”是指“至少部分地包括”。在解释本说明书中包含术语“包括”的每个陈述时，也可能存在所述术语以外的特征或以所述术语开头的特征。“包括”等相关术语的解释方式相同。除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，“包括”等词应在包容性的意义上解释，而非排他性或详尽的意义，也就是说，“包括但不限于”。