CN108539871A - 无线电能传输装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种无线电能传输装置，涉及无线电传输技术领域。无线电能传输装置包含：非接触发射单元，接收输入交流电能，且包含发射线圈；非接触接收单元，包含接收线圈，接收线圈与发射线圈电磁耦合，其中输入交流电能经由发射线圈耦合至接收线圈，以转换为第一输出交流电能；以及降压变压器，包含彼此电磁耦合的第一线圈及第二线圈，第一线圈电连接于接收线圈而接收第一输出交流电能，使第二线圈输出第二输出交流电能，其中第一线圈与第二线圈的匝数比大于发射线圈与接收线圈的匝数比。本公开提供的无线电能传输装置可以节省成本并提升效率。

Description

无线电能传输装置

技术领域

本公开涉及无线电传输技术领域，具体而言，涉及一种同时利用非接触变压器和另一变压器来调整非接触接收单元所输出的电能的无线电能传输装置。

背景技术

随着科技的不断发展与进步，无线电能传输技术得到了越来越多的关注和应用，尤其在某些特定环境下，无线电能传输技术相较于传统电缆供电方式可提高供电的可靠性、便捷性、安全性以及自动化程度。

其中，无线电能传输可采用电磁感应的方式来实现，其基本特征为在无线传输部分中的发射侧电路与接收侧电路之间具有一定的空隙，并根据电磁感应定律经由磁场耦合而进行能量的传输。

利用电磁感应进行无线电能传输的现有无线电能传输装置大致可分为两种，第一种无线电能传输装置包括无线电能传输部和直流对直流转换器，其中，该无线电能传输部通过电磁耦合方式，例如利用非接触变压器，将电能传输至直流对直流转换器，直流对直流转换器再将无线电能传输部输出的电压调整为负载所需的输出电压。第二种无线电能传输装置仅具有无线电能传输部，该无线电能传输部直接利用电磁耦合方式，例如利用非接触变压器，将输入电压转换为负载所需的输出电压。

然而上述两种现有无线电能传输装置却各自存在缺点。首先，针对第一种无线电能传输装置，因需设置直流对直流转换器，又直流对直流转换器多由移相电路或LLC谐振电路所构成，因此无线电能传输装置不但电路较为复杂且元器件数量较多，导致存在成本提高及效率降低的问题，且由于移相电路或LLC谐振电路内的磁件占用较大的体积，亦存在体积增加的问题。针对第二种无线电能传输装置，因无线电能传输部是直接将所接收的输入电压转换为负载所需的输出电压，故当输入电压与输出电压的电压相差较大时，无线电能传输部中非接触变压器的高压侧的线圈与低压侧的线圈的匝数相差较大，两者中低压侧的线圈的匝数较少且流过的电流较大，致使低压侧的线圈的结构设计困难，此外由于低压侧的线圈的感量较小，因此在无线电能传输装置的制作过程中的所产生的元件误差及线路中的寄生参数将对低压侧的感量造成较大的影响，导致对无线电能传输装置系统的设计和电路的运行影响很大，更甚者，当负载所需的输出电压不同时，便需要对应设计不同的非接触变压器，然因非接触变压器在设计时还需考虑无线电能传输的效率，因此非接触变压器的设计难度较高，故实不易因负载所需的输出电压不同来变更设计。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的无线电能传输装置，实为目前迫切的需求。

发明内容

本公开的目的在于提供一种无线电能传输装置，解决现有技术中采用第一种架构的无线电能传输装置由于需设置直流对直流转换器导致具有成本提高、体积增加及效率降低等缺失，以及现有技术中采用第二种架构的无线电能传输装置由于需直接于无线电能传输部将输入电压转换为负载所需的输出电压，导致具有设计与制作困难、成本提高及适应性较差等缺失。

为达上述目的，本公开的一优选实施方式为提供一种无线电能传输装置，包含：非接触发射单元，接收输入交流电能，且包含发射线圈；非接触接收单元，包含接收线圈，接收线圈与发射线圈电磁耦合，其中输入交流电能经由发射线圈耦合至接收线圈，以转换为第一输出交流电能；以及降压变压器，包含彼此电磁耦合的第一线圈及第二线圈，第一线圈电连接于接收线圈而接收第一输出交流电能，使第二线圈输出第二输出交流电能，其中第一线圈与第二线圈的匝数比大于发射线圈与接收线圈的匝数比。

为达上述目的，本公开的另一优选实施方式为提供一种无线电能传输装置，包含：升压变压器，包含彼此电磁耦合的第一线圈及第二线圈，第二线圈接收第一输入交流电能，使第一线圈输出第二输入交流电能；非接触发射单元，电连接于第一线圈而接收第二输入交流电能，且包含发射线圈；非接触接收单元，包含接收线圈，接收线圈与发射线圈电磁耦合，其中第二输入交流电能经由发射线圈耦合至接收线圈，以转换为输出交流电能；其中第一线圈与第二线圈的匝数比大于接收线圈与发射线圈的匝数比。

附图说明

图1为本公开第一实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。

图2为本公开第二实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。

图3为图2所示的本公开第二实施例的无线电能传输装置的细节电路示意图。

图4A及图4B为图3所示的本公开第二实施例的无线电能传输装置中的逆变电路的变化例的细节电路示意图。

图5为图3所示的本公开第二实施例的无线电能传输装置中的整流电路的变化例的细节电路示意图。

图6为本公开第三实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。

图7为本公开第四实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。

图8为本公开第五实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。

图9为图8所示的本公开第五实施例的无线电能传输装置的细节电路示意图。

附图标记说明：

10、20、30、40、50：无线电能传输装置

11、21：逆变电路

12、23：非接触发射单元

121、231：发射侧补偿电路

122、232：发射线圈

13、24：非接触接收单元

131、241：接收线圈

132、242：接收侧补偿电路

14：降压变压器

141、222：第一线圈

142、221：第二线圈

15、25：整流电路

16：检测电路

17：第一无线通信传输单元

18：第二无线通信传输单元

19：控制单元

191：控制器

192：驱动器

23：升压变压器

M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19、M20、M21、M22：开关管

C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14：电容

L1、L6：发射侧漏感

L2、L5：激磁电感

L3、L4：接收侧漏感

N1、N3：发射侧线圈匝数

N2、N4：接收侧线圈匝数

VR：参考电压

IR：参考电流

A、B：箭头

具体实施方式

体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上当作对其进行说明用，而非架构于限制本公开。

请参阅图1，其为本公开第一实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。如图1所示，本公开的无线电能传输装置10实际上为电磁感应式的无线电能传输装置，其是利用电磁耦合的方式来进行电能的转换，进而达到无线电能传输的目的。无线电能传输装置10是用以将相对为高压的电能进行转换，并经由无线传输的方式输出相对为低压的电能，以提供给负载(未图示)使用，且无线电能传输装置10包含一非接触发射单元12、一非接触接收单元13及一降压变压器14。而在图1中，是暂定电能的传输方向如箭头A所示为由左至右。

非接触发射单元12接收一输入交流电能，且包含一发射线圈122。非接触接收单元13则包含一接收线圈131，接收线圈131与发射线圈122是电磁耦合，即接收线圈131与发射线圈122构成一非接触变压器，故输入交流电能可经由发射线圈122电磁耦合至接收线圈131，以转换为一第一输出交流电能而于接收线圈131输出。于一些实施例中，发射线圈122及接收线圈131可由绕组与磁芯组成，亦可仅由绕组构成。

降压变压器14包含彼此电磁耦合的一第一线圈141及一第二线圈142。第一线圈141电连接于非接触接收单元13而接收第一输出交流电能。第二线圈142与一负载(未图示)电连接，用以通过电磁耦合方式转换第一线圈141的第一输出交流电能，以输出一第二输出交流电能。不同于非接触变压器，降压变压器14的第一线圈141和第二线圈142不具有完全的空间隔离，共同位于接收侧的电路中。于上述实施例中，第一线圈141与第二线圈142的匝数比可大于发射线圈122与接收线圈131的匝数比。

由上述可知，本公开的无线电能传输装置10不仅通过发射线圈122及接收线圈131实现电能的无线传输，还通过设置降压变压器14来将非接触接收单元13所输出的第一输出交流电能进行电压的转换，以提供给负载使用，而由于第一线圈141与第二线圈142的匝数比大于发射线圈122与接收线圈131的匝数比，亦即负载所需的电压调整主要是通过降压变压器14来行进，故发射线圈122的匝数与接收线圈131的匝数可相差较小，如此一来，发射线圈122及接收线圈131的设计与制作难度较低，可降低成本。例如，发射线圈122与接收线圈131的匝数比可以不小于1且不大于2，但不以此为限，只要不提高接收线圈131的设计难度即可。此外，由于负载所需的电压调整主要是通过无线电能传输装置10的降压变压器14来进行，因此当负载所需的电压不同时，仅需调整降压变压器14中第一线圈141及第二线圈142的匝数比，而因降压变压器14结构简单灵活，故降压变压器14的设计及制作皆较为简单，因此可根据不同输出电压的需求来变更设计。

当然，本公开的无线电能传输装置所接收的电能及所输出的电能并不限于交流电能，即本公开的无线电能传输装置所接收的电能亦可为直流电能，而本公开的无线电能传输装置所输出的电能亦可为直流电能，以下将再进行说明。

请参阅图2，其为本公开第二实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。于此第二实施例中，无线电能传输装置20与图1所示的本公开第一实施例的无线电能传输装置10的电路结构相似，故仅以相同符号标示来代表电路的结构相似而不再赘述。而与图1所示的本公开第一实施例的无线电能传输装置10相比，本实施例的无线电能传输装置20改为接收一输入直流电能，并输出一输出直流电能，此外无线电能传输装置20还包含一逆变电路11及整流电路15，且非接触发射单元12还包含一发射侧补偿电路121，而非接触接收单元13亦包含一接收侧补偿电路132。

逆变电路11用于接收输入直流电能，并转换为输入交流电能，以提供至非接触发射单元12。发射侧补偿电路121电连接于逆变电路11及发射线圈122之间，用于补偿发射线圈122的无功能量，以减小输入交流电能的容量，藉此提升电能传输的效率。接收侧补偿电路132电连接于接收线圈131及第一线圈141之间，用于补偿接收线圈131的无功能量，以减小第一输出交流电能的容量，藉此提升电能传输的效率。整流电路15的输入端电连接于第二线圈142，整流电路15的输出端可电连接于负载，例如直流负载，整流电路15是用以将第二输出交流电能整流为输出直流电能。当然，图2所示的利用发射侧补偿电路121及接收侧补偿电路132的技术亦可分别应用于图1的无线电能传输装置10中，即无线电能传输装置10可以只包含发射侧补偿电路121或接收侧补偿电路132。于另一些实施例中，无线电能传输装置20可以不包含发射侧补偿电路121和接收侧补偿电路132，发射线圈122可直接连接至逆变电路11，接受线圈131可直接连接到第一线圈141。

请参阅图3，其为图2所示的本公开第二实施例的无线电能传输装置的细节电路示意图。如图3所示，逆变电路11包含开关管M1、M2、M3、M4及电容C1，且开关管M1、M2、M3、M4可构成一全桥电路结构，电容C1并联连接于全桥电路结构的输入端。发射侧补偿电路121可包含电容C2，电容C2串联连接于逆变电路11与发射线圈122之间，故发射侧补偿电路121是采用串联电容补偿结构来进行对于无功能量的补偿。但发射侧补偿电路121的电路结构不限于此，亦可采用并联电容补偿结构或电感电容补偿结构等实现对于无功能量的补偿，其中当发射侧补偿电路121采用并联电容补偿结构时，发射侧补偿电路121可包含一电容，且该电容并联连接于发射线圈122的输入端，而当发射侧补偿电路121采用电感电容补偿结构时，发射侧补偿电路121可包含两个电容及一电感，该电感串联连接于发射线圈122的输入端，其中的一电容并联连接于发射线圈122的输入端，而另一电容串联连接于发射线圈122的输入端。图3还示出了图2中发射线圈122和接收线圈131的等效电路图，发射线圈122和接收线圈131可以等效为包含有发射侧漏感L1、接收侧漏感L3以及归算到发射侧的激磁电感L2的理想变压器，而N1为发射侧线圈匝数，N2为接收侧线圈匝数。接收侧补偿电路132可包含电容C3，电容C3串联连接于接收线圈131与降压变压器14之间，故接收侧补偿电路132采用串联电容结构进行对于无功能量的补偿。但接收侧补偿电路132的电路结构不限于此，亦可采用并联电容结构或电感电容结构等实现对于无功能量的补偿，其中当接收侧补偿电路132采用并联电容补偿结构时，接收侧补偿电路132可包含一电容，该电容并联连接于接收线圈131的输出端，而当接收侧补偿电路132采用电感电容补偿结构时，接收侧补偿电路132可包含两个电容及一电感，其中电感串联连接于接收线圈131的输出端，其中的一电容并联连接于接收线圈131的输出端，另一电容串联连接于接收线圈131的输出端。

降压变压器14为一带中心抽头的三端输出结构的变压器，但不限于此，降压变压器14亦可为两端输入两端输出结构的变压器。整流电路15包含开关管M5、M6及电容C4，且M5、M6可构成一全波整流结构，电容C4并联连接于全波整流结构的输出端。开关管M5、M6可采用如图3所示的MOSFET进行同步整流，该整流电路15具有驱动电路设计简单的优点，而于其他实施例中，开关管M5、M6亦可采用二极管进行整流。然图3中所示的无线电能传输装置中各个电路的各个元器件并不限于此，与图3中所示的各个电路具有相同功能的电路皆为本公开所欲保护的范围。

另外，本公开的无线电能传输装置的逆变电路并不限于图3中所示为全桥电路结构，逆变电路亦可为半桥电路结构。请参阅图4A及图4B，其是分别为图3所示的本公开第二实施例的无线电能传输装置中的逆变电路的变化例的细节电路示意图。如图4A所示，于一些实施例中，逆变电路11a可包含电容C5、C6、C7及开关管M7、M8，且开关管M7、M8构成半桥电路结构，开关管M7的一端电连接于开关管M8的一端，电容C6电连接于开关管M7的另一端，电容C7电连接于M8的另一端，电容C5并联连接于半桥电路结构的输入端。而如图4B所示，逆变电路11b亦可改为包含电容C8、C9及开关管M9、M10，且开关管M9、M10构成半桥电路结构，开关管M9的一端电连接于开关管M10的一端，电容C9电连接于开关管M9的一端与开关管M10的一端之间，电容C8并联连接于半桥电路结构的输入端。

另外，本公开的无线电能传输装置的整流电路并不限于图3中所示为全波整流结构。请参阅图5，其为图3所示的本公开第二实施例的无线电能传输装置中的整流电路的变化例的细节电路示意图。如图5所示，整流电路15a可包含开关管M11、M12、M13、M14及电容C10，且开关管M11、M12、M13、M14是构成全桥整流结构，电容C10并联连接于全桥整流结构的输出端。此外，整流电路15a并不限于如图3所示连接于带中心抽头的三端输出结构的变压器，亦可连接于两端输出结构的变压器。

请参阅图6，其为本公开第三实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。如图6所示，本实施例的无线电能传输装置30与图2所示的本公开第二实施例的无线电能传输装置20的电路结构相似，故仅以相同符号标示来代表电路的结构相似而不再赘述，而与图2所示的本公开第二实施例的无线电能传输装置20相比，本公开第三实施例的无线电能传输装置30还可包含一检测单元16、一第一无线通信传输单元17、一第二无线通信传输单元18及一控制单元19。检测单元16电连接于整流电路15的输出端，用以检测整流电路15所输出的输出直流电能中的一输出电压和/或一输出电流。第一无线通信传输单元17电连接于检测单元16，用以依据检测单元16的检测结果而得知输出电压和/或输出电流，并依据输出电压和/或输出电流产生一无线信号。第二无线通信传输单元18与第一无线通信传输单元17进行无线通信，以接收第一无线通信传输单元17传来的无线信号。

控制单元19包含一控制器191及一驱动器192。控制器191接收一参考电压VR和/或一参考电流IR，且电连接于第二无线通信传输单元18，用以经由第二无线通信传输单元18接收第一无线通信传输单元17传来的无线信号，以通过无线信号得知输出电压和/或输出电流，且控制单元19还将输出电压和/或输出电流与参考电压VR和/或参考电流IR进行比较，依据比较结果输出反映逆变电路11的开关频率和/或相位的控制信号，但不仅限于提到的控制量，亦可以为反映占空比的控制信号等。驱动器192电连接于控制器191及逆变电路11之间，用以接收控制信号，并驱动逆变电路11依据控制信号而对应运行。因此，本实施例的无线电能传输装置30可通过检测输出直流电能的输出电压和/或输出电流，来控制逆变电路11的开关频率和/或相位，进而通过调整输入直流电能来实现调整输出直流电能的技术效果。当无线电能传输装置30的负载所需的电压等级不变时，可以仅通过调整逆变电路11即可得到负载所需的直流电能。同时，当无线电能传输装置30的负载所需的电压等级发生变化时，为了提升变换效率，则可改变降压变压器14的匝数比使降压变压器14提供符合负载所需的电压等级，再通过控制单元19对逆变电路11的开关频率和/或相位进行控制，从而实现对输出电压的精确控制，便可节省成本并提升效率，且无需重新设计发射线圈和接收线圈。以无线电能传输装置30应用于电池充电中为例，已知电池的电压等级可以为6V、12V或24V，而无线电能传输装置30的输出端是连接至电池，当更换不同电压等级的电池进行充电时，无需重新设计发射线圈和接收线圈，仅需调整降压变压器的匝数比即可满足相应的输出电压等级，再由控制单元19可对逆变电路11的开关频率和/或相位进行控制，使得无线电能传输装置30输出负载所需的电能。当然，第一无线通信传输单元17并不局限发射依据输出电压和/或该输出电流产生的无线信号，而第二无线通信传输单元18亦不局限接收第一无线通信传输单元17所输出的依据输出电压和/或该输出电流产生的无线信号，于一些实施例中，第一无线通信传输单元17也可用于发射其它数据或指令信号至第二无线通信传输单元18，亦可接收第二无线通信传输单元18所发射的数据或指令信号，而第二无线通信传输单元18也可用于发射数据或指令信号至第一无线通信传输单元17，及接收第一无线通信传输单元17所发射的数据或指令信号。

请参阅图7，其为本公开第四实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。如图7所示，本公开的无线电能传输装置40实际上为电磁感应式的无线电能传输装置，其是利用电磁耦合的方式来进行电能的转换，进而达到无线电能传输的目的。无线电能传输装置40是用以将相对为低压的电能进行转换，并经由无线传输的方式输出相对为高压的电能，且无线电能传输装置40包含一升压变压器22、一非接触发射单元23及一非接触接收单元24，而在图7中，是暂定电能的传输方向如箭头B所示为由右至左。

升压变压器22包含彼此电磁耦合的一第一线圈222及一第二线圈221。第二线圈221接收第一输入交流电能。第一线圈222通过电磁耦合方式转换第二线圈221的第一输入交流电能，以输出一第二输入交流电能。升压变压器22的第一线圈222和第二线圈221不具有完全的空间隔离，共同位于发射侧的电路中。

非接触发射单元23接收第二输入交流电能，且包含一发射线圈232。非接触接收单元24则包含一接收线圈241。接收线圈241与发射线圈232是电磁耦合，构成一非接触变压器，故第二输入交流电能可经由发射线圈232电磁耦合至接收线圈241，以转换为一输出交流电能而于接收线圈241输出。于一些实施例中，发射线圈232及接收线圈241可由绕组与磁芯组成，亦可仅由绕组构成。于上述实施例中，第一线圈222与第二线圈221的匝数比可大于接收线圈241与发射线圈232的匝数比。

当然，本公开的无线电能传输装置所接收的电能及所输出的电能并不限于交流电能，即本公开的无线电能传输装置所接收的电能亦可为直流电能，而本公开的无线电能传输装置所输出的电能亦可为直流电能，以下将再进行说明。

请参阅图8，其为本公开第五实施例的无线电能传输装置的电路结构示意图。于此第五实施例中，无线电能传输装置50与图7所示的本公开第四实施例的无线电能传输装置40的电路结构相似，故仅以相同符号标示来代表电路的结构相似而不再赘述。而与图7所示的本公开第四实施例的无线电能传输装置40相比，本实施例的无线电能传输装置50是改为接收一输入直流电能，并输出一输出直流电能，此外无线电能传输装置50还包含一逆变电路21及整流电路25，且非接触发射单元23还包含一发射侧补偿电路231，而非接触接收单元24亦包含一接收侧补偿电路242。

逆变电路21用于接收输入直流电能，并转换为第一输入交流电能，以提供至升压变压器22的第二线圈221。发射侧补偿电路231电连接与第一线圈222及发射线圈232之间，用于补偿发射线圈232的无功能量，以减小第二输入交流电能的容量，藉此提升电能传输的效率。接收侧补偿电路242电连接于接收线圈241及整流电路25之间，用于补偿接收线圈241的无功能量，以减小输出交流电能的容量，藉此提升电能传输的效率。整流电路25电连接于接收侧补偿电路242，用以将输出交流电能整流为一输出直流电能。当然，图8所示的利用发射侧补偿电路231及接收侧补偿电路242的技术亦可分别应用于图7的无线电能传输装置40中，即无线电能传输装置40可以只包含发射侧补偿电路231或接收侧补偿电路242。于另一些实施例中，无线电能传输装置50可以不包含发射侧补偿电路231和接收侧补偿电路242，发射线圈232可直接连接至第一线圈222，接受线圈241可直接连接到整流电路25。于一些实施例中，可参照本发明的第三实施例，无线电能传输装置50亦可包含检测单元、无线通信传输单元及控制单元，控制单元用以输出反映逆变电路21的开关频率、相位等的控制信号，从而使得逆变电路21依据控制信号而对应运行。

请参阅图9，其为图8所示的本公开第五实施例的无线电能传输装置的细节电路示意图，如图9所示，逆变电路21包含开关管M19、M20、M21、M22及电容C14，且开关管M19、M20、M21、M22可构成一全桥电路结构，电容C14并联连接于全桥电路结构的输入端，但逆变电路21的电路结构不限于此，逆变电路21亦可为类似于图4A及图4B中所示的半桥电路结构。升压变压器22为两端输入两端输出结构的变压器。发射侧补偿电路231可包含电容C13，电容C13串联连接于升压变压器22与发射线圈232之间，故发射侧补偿电路231是采用串联电容补偿结构进行对于无功能量的补偿。但发射侧补偿电路231的电路结构不限于此，亦可采用并联电容补偿结构或电感电容补偿结构等实现对于无功能量的补偿，其中当发射侧补偿电路231采用并联电容补偿结构时，发射侧补偿电路231可包含一电容，且该电容并联连接于发射线圈232的输入端，而当发射侧补偿电路231采用电感电容补偿结构时，发射侧补偿电路231可包含两个电容及一电感，该电感串联连接于发射线圈232的输入端，其中的一电容并联连接于发射线圈232的输入端，而另一电容串联连接于发射线圈232的输入端。图9还示出了图8中发射线圈232和接收线圈241的等效电路图，发射线圈组232和接收线圈241可以等效为包含有发射侧漏感L6、接收侧漏感L4以及归算到接收侧的激磁电感L5的理想变压器，而N3为发射侧线圈匝数，N4为接收侧线圈匝数。接收侧补偿电路242可包含电容C12，电容C12串联连接于接收线圈241与整流电路25之间，故接收侧补偿电路242采用串联电容结构进行对于无功能量的补偿。但接收侧补偿电路242的电路结构不限于此，亦可采用并联电容结构或电感电容结构等实现对于无功能量的补偿，其中当接收侧补偿电路242采用并联电容补偿结构时，接收侧补偿电路242可包含一电容，该电容并联连接于接收线圈241的输出端，而当接收侧补偿电路242采用电感电容补偿结构时，接收侧补偿电路242可包含两个电容及一电感，其中电感串联连接于接收线圈241的输出端，其中的一电容并联连接于接收线圈241的输出端，另一电容串联连接于接收线圈241的输出端。整流电路25包含开关管M15、M16、M17、M18及电容C11，且开关管M15、M16、M17、M18可构成一全桥整流结构，电容C11并联连接于全桥整流结构的输出端。然图9中所示的无线电能传输装置中各个电路的各个元器件并不限于此，与图9中所示的各个电路具有相同功能的电路皆为本公开所欲保护的范围。

综上所述，本公开是公开一种无线电能传输装置，不但通过发射线圈及接收线圈实现电能的无线传输，且本公开是通过设置降压变压器或升压变压器来进行电压的转换，故发射线圈的匝数与接收线圈的匝数可相差较小，如此一来，发射线圈及接收线圈的设计与制作难度较低，使无线电能传输装置的成本对应降低。此外，由于负载所需的电压调整主要是通过无线电能传输装置的降压变压器或升压变压器来进行，因此当负载不同或是负载所需的电压不同时，仅需调整降压变压器或升压变压器中第一线圈及第二线圈的匝数比，而因降压变压器或升压变压器结构简单灵活，故降压变压器或升压变压器的设计及制作皆较为简单，因此可因应不同负载的需求来变更设计。再者，本公开的无线电能传输装置通过检测输出直流电能的输出电压和/或输出电流，并据此改变逆变电路的开关频率、相位等以调整输入直流电能，进而达到调整输出直流电能的技术效果，因此可更加精准地将输出直流电能调整至负载所需的电能，从而可节省成本并提升效率。

须注意，上述仅是为说明本公开而提出的优选实施例，本公开不限于所述的特定实施例，本公开的范围由权利要求决定。且本公开得由本领域相关技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如权利要求所欲保护者。

Claims (18)

1.一种无线电能传输装置，包含：

一非接触发射单元，接收一输入交流电能，且包含一发射线圈；

一非接触接收单元，包含一接收线圈，该接收线圈与该发射线圈电磁耦合，其中该输入交流电能是经由该发射线圈耦合至该接收线圈，以转换为一第一输出交流电能；以及

一降压变压器，包含彼此电磁耦合的一第一线圈及一第二线圈，该第一线圈电连接于该接收线圈而接收该第一输出交流电能，使该第二线圈输出一第二输出交流电能，其中该第一线圈与该第二线圈的匝数比大于该发射线圈与该接收线圈的匝数比。

2.如权利要求1所述的无线电能传输装置，其中该无线电能传输装置还包含一整流电路，电连接于该第二线圈，用以将该第二输出交流电能整流为一输出直流电能。

3.如权利要求2所述的无线电能传输装置，其中该整流电路为一全桥整流电路或一全波整流电路。

4.如权利要求1所述的无线电能传输装置，其中该无线电能传输装置还包含一逆变电路，电连接于该非接触发射单元，用以接收一输入直流电能并转换为该输入交流电能，以提供至该非接触发射单元。

5.如权利要求4所述的无线电能传输装置，其中该逆变电路为一全桥电路或一半桥电路。

6.如权利要求4所述的无线电能传输装置，其中该无线电能传输装置还包含一整流电路，电连接于该第二线圈，用以将该第二输出交流电能整流为一输出直流电能。

7.如权利要求6所述的无线电能传输装置，其中该无线电能传输装置还包含：

一检测电路，电连接于该整流电路，用以检测该输出直流电能的一输出电压及一输出电流；

一第一无线通信传输单元，电连接于该检测电路，用以依据该输出电压及该输出电流产生一无线信号；

一第二无线通信传输单元，是经由与该第一无线通信传输单元进行无线通信而接收该无线信号；

一控制单元，电连接于该第二无线通信传输单元与该逆变电路之间，接收一参考电压、一参考电流及该无线信号，输出用来反映该逆变电路的开关频率和/或相位的控制信号，使该逆变电路依据该控制信号对应运行。

8.如权利要求1所述的无线电能传输装置，其中该非接触发射单元还包含一发射侧补偿电路，电连接于该发射线圈，用以接收该输入交流电能并补偿发射线圈的无功能量以减小该输入交流电能的容量。

9.如权利要求1所述的无线电能传输装置，其中该非接触接收单元还包含一接收侧补偿电路，电连接于该接收线圈与该第一线圈之间，用以接收该第一输出交流电能并补偿接收线圈的无功能量以减小该第一输出交流电能的容量。

10.如权利要求1所述的无线电能传输装置，其中该发射线圈由一绕组所组成。

11.如权利要求1所述的无线电能传输装置，其中该发射线圈由一绕组及一磁芯所组成。

12.一种无线电能传输装置，包含：

一升压变压器，包含彼此电磁耦合的一第一线圈及一第二线圈，该第二线圈接收一第一输入交流电能，使该第一线圈输出一第二输入交流电能；

一非接触发射单元，电连接于该第一线圈而接收该第二输入交流电能，且包含一发射线圈；

一非接触接收单元，包含一接收线圈，该接收线圈与该发射线圈电磁耦合，其中该第二输入交流电能是经由该发射线圈耦合至该接收线圈，以转换为一输出交流电能；

其中该第一线圈与该第二线圈的匝数比大于该接收线圈与该发射线圈的匝数比。

13.如权利要求12所述的无线电能传输装置，其中该无线电能传输装置还包含一逆变电路，电连接于该第二线圈，用以接收一输入直流电能并转换为该第一输入交流电能以提供至该第二线圈。

14.如权利要求13所述的无线电能传输装置，其中该逆变电路为一全桥电路或一半桥电路。

15.如权利要求12所述的无线电能传输装置，其中该无线电能传输装置还包含一整流电路，电连接于该非接触接收单元，用以将该输出交流电能整流为一输出直流电能。

16.如权利要求15所述的无线电能传输装置，其中该整流电路为一全桥整流电路。

17.如权利要求12所述的无线电能传输装置，其中该非接触发射单元还包含一发射侧补偿电路，电连接于该发射线圈与该第一线圈之间，用以接收该第二输入交流电能并补偿发射线圈的无功能量以减小该第二输入交流电能的容量。

18.如权利要求12所述的无线电能传输装置，其中该非接触接收单元还包含一接收侧补偿电路，电连接于该接收线圈，用以接收该输出交流电能并补偿接收线圈的无功能量以减小该输出交流电能的容量。