本發明專利技術涉及功率接收裝置、功率傳輸裝置以及控制裝置。提供了一種可與根據來自功率傳輸裝置的AC功率操作的第一負載電路連接的功率接收裝置，其中所述功率接收器通過磁耦合從所述功率傳輸裝置接收所述AC功率，所述阻抗調節器能夠轉換在所述功率接收器處接收的所述AC功率的電壓和電流中的至少一個，所述控制器控制所述功率傳輸裝置的輸出電壓的增加，當所述第一負載電路連接到所述功率接收裝置時，所述AC功率通過所述阻抗調節器提供給所述第一負載電路，以及所述控制器控制所述阻抗調節器以便在其中所述功率傳輸裝置的所述輸出電壓被增加的時長的至少一部分的期間所述阻抗調節器的輸入阻抗低于所述第一負載電路的輸入阻抗。
【技術實現步驟摘要】
這里描述的實施例涉及功率傳輸。
技術介紹
包括功率傳輸裝置和從功率傳輸裝置接收功率的功率接收裝置的無線功率傳輸設備已公知。無線功率傳輸設備存在的問題在于，負載變化等等產生過度突入電流，導致功率接收側上諸如晶體管的有源器件的損壞。常規地，為了解決此問題，采取了通過短路在功率接收側上的電路以隔離共振電路來防止突入電流的方法。常規方法對于保護在功率接收側的元件是有效的。然而，存在這樣的可能性，在負載阻抗高(輕負載)的狀態中的功率傳輸電壓的逐漸增加會在功率傳輸側上的裝置中產生過量的電流。這導致在功率傳輸側上的元件損壞。另外，要求使用能夠容忍比實際功率傳輸狀態中的電流值更高的電流值的器件作為功率傳輸裝置。這導致裝置成本的增加。
技術實現思路
根據一些實施例,提供了一種可與根據來自功率傳輸裝置的AC功率操作的第一負載電路連接的功率接收裝置，包括:功率接收器，阻抗調節器和控制器。所述功率接收器通過磁耦合從所述功率傳輸裝置接收所述AC功率。所述阻抗調節器能夠轉換在所述功率接收器處接收的所述AC功率的電壓和電流中的至少一個。所述控制器控制所述功率傳輸裝置的輸出電壓的增加，當所述第一負載電路連接到所述功率接收裝置時，所述AC功率通過所述阻抗調節器提供給所述第一負載電路。所述控制器控制所述阻抗調節器以便在其中所述功率傳輸裝置的所述輸出電壓被增加的時長的至少一部分的期間所述阻抗調節器的輸入阻抗低于所述第一負載電路的輸入阻抗。附圖說明圖1示出了根據第一實施例的無線功率傳輸設備；圖2示出了圖1中的無線功率傳輸設備中的功率傳輸裝置和功率接收裝置；圖3示出了根據第二實施例的無線功率傳輸設備；圖4示出了根據第三實施例的阻抗調節器的配置實例；圖5示出了根據第四實施例的阻抗調節器的配置實例；圖6示出了電壓增加速率和阻抗增加速率之間的關系；圖7示出了根據第六實施例的無線功率傳輸設備；以及圖8示出了根據第七實施例的阻抗調節器的配置實例。具體實施例方式下文中，參考附圖詳細描述實施例。圖1 (a)示出了根據第一實施例的無線功率傳輸設備的框圖。此無線功率傳輸設備包括:產生所述AC功率的AC功率產生器11 ;包括至少兩個電感元件和至少一個電容元件的非接觸功率輸送器12 ;阻抗調節器(阻抗調節電路)13，轉換輸入電壓和輸出電壓之間的關系或者輸入電流和輸出電流之間的關系或者這兩者用于進行阻抗轉換；控制器15控制AC功率產生器11和阻抗調節器13 ;以及消耗接收的功率的負載電路14。實際上，如圖2所示，此無線功率傳輸設備包括兩個裝置，功率傳輸裝置21和功率接收裝置22。圖1示出的功率輸送器12包括在功率傳輸裝置21側的功率傳輸器16以及在功率接收裝置22側的功率接收器17。功率傳輸裝置21包括AC功率產生器11和功率傳輸器16。功率接收裝置22包括功率接收器17、阻抗調節器13、負載電路14和控制器15。替代包括在功率接收裝置22中，負載電路14可以獨立裝置，并可以包括在其它裝置中。控制器15控制阻抗調節器13和AC功率產生器11。從控制器15輸出的控制信號被使用無線通信單元或者有線通信單元傳輸到在相對側上的功率傳輸裝置21。控制器15可以包括在功率傳輸裝置21中而不是功率接收裝置22中。控制器15可以與功率接收裝置22和功率傳輸裝置21分離，并且作為控制裝置獨立存在。替代地，控制器15可以以分布的方式包括在功率傳輸裝置和功率接收裝置兩者中。在此情況中，使用無線通信單元或者有線通信單元在分布配置的控制器15之間傳送信號。同樣，控制裝置可以作為分布方式的多個裝置存在。圖1 (b)示出了使用逆變器電路實現AC功率產生器11的情況的實施例。上部和下部開關21和22互補操作從而在輸出端子產生AC電壓和電流(AC功率)。產生的功率輸入到非接觸功率輸送器12，更具體地，傳輸到功率傳輸器16。圖1 (C)是非接觸功率輸送器12的實施例。非接觸功率輸送器12包括兩個LC共振器。在功率傳輸側的LC共振器包括相互串聯的電容元件31和電感元件32。在功率接收側的LC共振器包括相互串聯的電感元件42和電容元件41。在功率傳輸側的LC共振器對應于圖2中的功率傳輸器16。在功率接收側的LC共振器對應于圖2中的功率接收器17。在圖1 (C)的配置中，通過利用互相相對的電感元件32和42之間的磁耦合，分別與電感元件32和42串聯的電容元件31和41與兩個電感元件32和42在功率傳輸頻率附近一起共振，其實現了從功率傳輸裝置21到功率接收裝置22的高效無線功率傳輸。在電感元件32和42之間的耦合系數“k”是根據電感元件的尺寸和傳輸距離的為一或更少的任意值。在此實例中，在功率傳輸側和功率接收側兩者上提供電容元件。替代地，可以采納例如，在功率接收側提供電容元件31而在功率傳輸側沒有提供電容元件41的配置。在圖1中的負載電路14可以是具有能量存儲功能的二次電池或者不具有能量存儲功能的裝置。這里，負載電路14的輸入阻抗，其為輸入電壓除以輸入電流，標記為“ZL”。類似地，阻抗調節器13的輸入阻抗標記為“Z2”。功率輸送器12的輸入阻抗標記為“Z1”。在本實施例中，當增加功率傳輸電壓“Vs”用于激活AC功率產生器11或者增加傳輸功率時，在AC功率產生器11中產生由功率傳輸電壓“Vs”除以阻抗“Z1”得到的電流。在阻抗調節器13的狀態固定的情況中，在共振頻率附近，“ZL”值越高，阻抗“Z1”的值變得越低。因此，在提供的電壓沒有達到操作電壓并且負載電路14沒有消耗電流或在輕負載下消耗的電流低的情況中，阻抗“ZL”變得無窮大或者大的值但是阻抗“Z1”變成低值。這在AC功率產生器11處產生過電流并且損壞開關元件等等(電流路徑直到圖1 (c)的功率傳輸側并且電流沒有到達功率接收側)。為了解決此問題，例如，具有高承受電流值的開關元件的使用增加了用于執行AC功率產生器的成本。因此，在本實施例中，在功率輸送器12和負載電路14之間提供阻抗調節器13。另夕卜，提供了用于控制阻抗調節器13和AC功率產生器11的控制器15。通過控制器15控制阻抗調節器13僅要求至少一個觸發器用于引起阻抗調節器13開始調節阻抗(減少阻抗)。另外，該控制可以包括關于阻抗調節的速度、調節的時長和暫時停止的處理。通過控制器15控制AC功率產生器11僅要求至少一個觸發器用于開始增加AC功率產生器11 (功率傳輸裝置)的輸出電壓。另外，該控制可以包括對輸出電壓的增加速度、增加時長以及暫時停止的處理。阻抗調節器13可以轉換通過功率接收器17接收的AC功率的電壓和電流中的至少一個。在負載電路14連接到功率接收裝置以允許AC功率通過阻抗調節器13提供給負載電路的情況下，控制器15控制AC功率產生器11以便功率傳輸電壓“Vs”逐漸增加以達到目標值(負載電路的操作電壓)，并且進一步控制阻抗調節器13以便在此期間滿足“Z2〈ZL”。更具體地，當滿足“Z2〈ZL”時，此控制器適當增加“Z2”并且當功率傳輸電壓“Vs”達到目標值時最終實現“Z2=ZL”。該狀態在最終狀態處不必變為“Z2=ZL”。其中的一個可以更高。根據這樣的控制，甚至在功率傳輸電壓“Vs”達到目標值之前，電流不僅在功率傳輸側而且在功率接收側流動，并由此防止在AC功率產生器11處的過電流。注本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種可與根據來自功率傳輸裝置的AC功率操作的第一負載電路連接的功率接收裝置，包括：功率接收器，通過磁耦合從所述功率傳輸裝置接收所述AC功率；阻抗調節器，能夠轉換在所述功率接收器處接收的所述AC功率的電壓和電流中的至少一個；以及控制器，控制所述功率傳輸裝置的輸出電壓的增加，其中當所述第一負載電路被連接到所述功率接收裝置時，所述AC功率通過所述阻抗調節器提供到所述第一負載電路，以及所述控制器控制所述阻抗調節器以便在其中所述功率傳輸裝置的所述輸出電壓被增加的時長的至少一部分的期間所述阻抗調節器的輸入阻抗低于所述第一負載電路的輸入阻抗。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：鬼冢浩平，大高章二，石原寬明，杜冢芙美，
申請(專利權)人：株式會社東芝，
類型：發明
國別省市：
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