CN110663157B - 电力传输装置及其相关方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电力传输装置(102)。电力传输装置(102)包括驱动器单元(108)。驱动器单元(108)包括多个转换器(112、114、116、117)，转换器包括彼此耦接的多个支路(118、120、122、124、125)，其中，多个转换器(112、114、116、117)中的每一个的至少一个支路对于多个转换器(112、114、116、117)中的另一电力转换器是公共的，并且其中，多个转换器(112、114、116、117)中的每一个包括输出端(204、206、208、210、304、406、408)。此外，驱动器单元(108)包括至少一个发射线圈(110a、110b、110c、110d)，其中，至少一个发射线圈(110a、110b、110c、110d)耦接到相应的输出端(204、206、208、210、304、406、408)。

Description

电力传输装置及其相关方法
技术领域
本发明的实施方式总体上涉及电力传输系统，更具体地，涉及一种电力传输系统的电力传输装置。
背景技术
使用多个发射线圈实现电力传输装置。通常，专用电力电子驱动器单元可以用于激励多个发射线圈中的每一个。因此，所使用的电力电子装置的数量很高，从而增加了电力电子装置占用面积。此外，由于使用更多数量的电力电子装置，电力传输系统的成本相当高。
在传统系统中，单个大电流容量电力电子驱动器单元可以用于一起激励所有发射线圈。即使没有相应的接收装置时，也可能激励所有发射线圈。所有发射线圈的一起激励导致不必要的电磁干扰和电力损耗。因此，电力传输系统的效率降低。
因此，需要一种增强的电力传输装置和相关方法。
发明内容
根据本发明的一个实施方式，公开了一种电力传输装置。电力传输装置包括驱动器单元。驱动器单元包括多个转换器，这些转换器包括彼此耦合的多个支路，其中，多个转换器中的每个转换器的至少一个支路对于多个转换器中的另一电力转换器是公共的，并且其中，多个转换器中的每个转换器包括输出端。此外，驱动器单元包括至少一个发射线圈，其中，至少一个发射线圈耦接到相应的输出端。
根据本发明的另一实施方式，公开了一种电力传输系统。电力传输系统包括驱动器单元，其中，驱动器单元包括多个转换器，这些转换器包括彼此耦接的多个支路。多个转换器中的每一个的至少一个支路对于多个转换器中的另一转换器是公共的。多个转换器中的每一个包括输出端和至少一个发射线圈，其中，至少一个发射线圈耦接到相应的输出端。此外，电力传输系统包括耦合到驱动器单元的控制单元，其中，控制单元被配置为控制驱动器单元的切换。
根据本发明的另一实施方式，公开了一种操作电力传输系统的方法。该方法包括由控制单元检测至少一个接收线圈，接收线圈设置为靠近电力传输装置的驱动器单元的至少一个发射线圈，其中，驱动器单元还包括多个转换器，多个转换器包括彼此耦接的多个支路。多个转换器中的每一个的至少一个支路对于多个转换器中的另一转换器是公共的。多个转换器中的每一个包括输出端，并且其中，至少一个发射线圈耦接到相应的输出端。此外，该方法包括由控制单元确定多个转换器的相应开关频率。此外，该方法包括由控制单元基于检测到的至少一个接收线圈确定多个转换器的相应开关模式。由控制单元基于所确定的相应开关频率和所确定的相应开关模式，切换多个转换器，以在多个转换器的每一个的输出端处生成具有确定值的输出参数。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，将会更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，在所有附图中，相同的字符表示相同的部分，其中：
图1是根据本发明的实施方式的电力传输系统的框图表示；
图2是根据本发明的另一实施方式的电力传输系统的示意图；
图3是根据本发明的又一实施方式的电力传输系统的示意图；
图4是根据本发明的又一实施方式的电力传输系统的示意图；
图5是根据本发明的又一实施方式的具有高频发射线圈和低频发射线圈的电力传输系统的示意图；以及
图6是示出根据本发明的实施方式的操作电力传输系统的方法的流程图。
具体实施方式
如下文将详细描述的，公开了电力传输系统的各种实施方式。特别地，本文公开的系统和方法采用多个转换器，其中，每个转换器与另一转换器共享至少一条支路。此外，实施方式公开了选择性地驱动不同频率的线圈，从而能够对基于不同频率标准设计的接收装置充电。接收装置可以包括但不限于移动电话、膝上型电脑等。
除非另有定义，本文使用的技术和科学术语具有与本说明书所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本文使用的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元件与另一元件区分开来。此外，术语“一”和“一个”不表示数量限制，而是表示存在至少一个引用的项目。本文使用“包括”、“包含”或“具有”及其变型意味着包含其后列出的项目及其等同物以及额外项目。术语“连接”和“耦接”不限于物理或机械连接或耦接，可以包括直接或间接的电连接或耦接。此外，术语“电路”和“电路系统”以及“控制单元”可以包括单个部件或者多个部件，这些部件是有源的和/或无源的，并且连接或者以其他方式耦接在一起，以提供所描述的功能。此外，本文使用的术语操作耦接包括有线耦接、无线耦接、电耦接、磁耦接、无线电通信、基于软件的通信或其组合。
图1是根据本发明的实施方式的电力传输系统100的示意图。电力传输系统100用于将电力和/或电能传输到接收装置(图1中未示出)，例如，移动装置、生物医学装置、感应炉灶、感应炉和其他便携式消费装置。电力传输系统100也可以称为无线电力传输系统或无接触电力传输系统。
在一个实施方式中，电力传输系统100是无线充电系统。电力传输系统100包括电力传输装置102。此外，在一个实施方式中，电力传输装置102是无线充电装置。本文应该注意的是，对于附图标记100，可以互换使用术语“电力传输系统”和“无线充电系统”。类似地，对于附图标记102，可以互换使用术语“电力传输装置”和“无线充电装置”。
在另一实施方式中，电力传输系统100可以是用于激励接收装置(例如，感应炉灶、感应炉等)的感应加热系统。在这样的实施方式中，电力传输系统100包括感应加热装置。感应加热装置的拓扑类似于无线充电装置102的拓扑。本文使用的术语“拓扑”是指电路结构。然而，用于操作感应加热装置的控制可以不同于用于无线充电装置102的控制。本说明书更详细地描述了无线充电系统100。
无线充电装置102无线耦接到接收线圈104。此外，无线充电装置102被配置为向接收装置(例如，移动装置)的接收线圈104传输电力。无线充电装置102包括电源106、驱动器单元108和发射线圈110。电源106耦接到驱动器单元108。驱动器单元108将直流(DC)电参数转换成具有确定频率的交流(AC)电参数。此外，驱动器单元108耦接到发射线圈110。发射线圈110感应耦接到相应的接收装置。发射线圈110用于激励接收装置/给接收装置供电。具体地，发射线圈110电感性地耦接到相应的接收线圈104，并且被配置为激励接收线圈104/给接收线圈104供电。发射线圈110的数量可以根据应用而变化。
在一个实施方式中，电源106是用于向驱动器单元108提供输入电力的DC源。在一些实施方式中，输入电力可以在大约1W至200W的范围内。在一个实施方式中，电源106可以与无线充电装置102集成。在另一实施方式中，电源106可以位于无线充电装置102的外部。
在一个实施方式中，发射线圈110包括高频发射线圈和低频发射线圈。在另一实施方式中，发射线圈110包括高频发射线圈或低频发射线圈。
可以注意到，接收线圈104分别与多个无线频率标准兼容。例如，一个接收线圈104可以与以大约6.8MHz的频率定义的无线电力联盟(A4WP)/空气燃料联盟(AFA)标准兼容。类似地，另一接收线圈104可以与在100kHz至200kHz的频率范围内定义的无线电力联盟(WPC)标准(Qi)兼容。又一接收线圈104可以与在200kHz至400kHz的频率范围内定义的电力物质联盟(PMA)标准兼容。一些接收线圈104可以与低频标准兼容，例如，WPC标准和PMA标准。其他接收线圈104与高频标准兼容，例如，A4WP标准和AFA标准。
与低频标准兼容的接收线圈104可以由发射线圈110中的低频发射线圈激励。与低频标准兼容的接收线圈可以称为低频接收线圈。与高频标准兼容的接收线圈104可以由发射线圈110中的高频发射线圈激励。与高频标准兼容的接收线圈可以称为高频接收线圈。在一个实施方式中，低频发射线圈可以在从大约100kHz到大约400kHz的频率范围内操作。在一个实施方式中，高频发射线圈可以在从大约6MHz到大约7MHz的频率范围内操作。
在所示的实施方式中，驱动器单元108包括彼此可操作地耦接的第一转换器112、第二转换器114和第三转换器116。第一转换器112包括第一支路118和第二支路120。第二转换器114包括第二支路120和第三支路122。第三转换器116包括第三支路122和第四支路124。第二支路120对于第一转换器112和第二转换器114是公共的。第三支路122对于第二转换器114和第三转换器116是公共的。换言之，与第二支路120相关联的电子装置对于第一转换器和第二转换器114是公共的。类似地，与第三支路122相关联的电子装置对于第二转换器114和第三转换器116是公共的。本文应该注意，转换器之间共享的支路数量可以根据应用而变化。
第一支路118、第二支路120、第三支路122和第四支路124中的每一个包括多个开关(图1中未示出)。此外，第一转换器112、第二转换器114和第三转换器116中的每一个都包括相应的输出端(图1中未示出)。发射线圈110可操作地耦接到相应的输出端。在另一实施方式中，单个发射线圈110耦接到一个输出端。在又一实施方式中，并联设置的发射线圈110可以耦接到一个输出端。
此外，无线充电系统100包括控制单元126。控制单元126可操作地耦接到无线充电装置102。在一个实施方式中，控制单元126可以与无线充电装置102集成。在另一实施方式中，控制单元126可以位于无线充电装置102的外部。如本文所使用的，术语“控制单元”是指包括在计算机中的本领域中所称的集成电路，但是也指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或任何其他可编程电路。
控制单元126控制第一转换器112、第二转换器114和第三转换器116的操作。具体地，控制单元126控制第一转换器112、第二转换器114和第三转换器116的开关的切换。因此，在每个相应的输出端处生成具有确定值/大小和确定频率的电压的输出参数。在一个实施方式中，输出参数是交流(AC)参数。当一个输出端的电压为零时，不激励耦接到相应输出端的一个发射线圈110。当在特定输出端处生成具有确定值和确定频率的电压时，激励耦接到相应输出端的发射线圈110。此外，相应的接收线圈104基于相应的发射线圈110的激励而供电。
参考图2，描绘了根据本发明的另一实施方式的电力传输系统200的示意图。特别地，图2表示电力传输系统200，例如，无线充电系统。本文应该注意的是，术语“电力传输系统”和“无线充电系统”对于附图标记200可以互换使用。
无线充电系统200包括电源106。电源106耦接到驱动器单元108。驱动器单元108包括第一转换器112、第二转换器114、第三转换器116和第四转换器117。第一转换器112包括第一支路118和第二支路120。第二转换器114包括第二支路120和第三支路122。第三转换器116包括第三支路122和第四支路124。第四转换器117包括第四支路124和第五支路125。第二支路120对于第一转换器112和第二转换器114是公共的。第三支路122对于第二转换器114和第三转换器116是公共的。第四支路124对于第三转换器116和第四转换器117是公共的。在一个实施方式中，第一转换器112、第二转换器114、第三转换器116和第四转换器117中的每一个都是H桥式电路。
第一支路118、第二支路120、第三支路122、第四支路124和第五支路125包括多个开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10。多个开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10可以是半导体开关。在一个实施方式中，半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10包括绝缘栅双极晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、场效应晶体管、注入增强栅晶体管、集成栅换向晶闸管等。在另一实施方式中，半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10包括氮化镓基开关、碳化硅基开关、砷化镓基开关等。
第一转换器112包括第一输出端204，第二转换器114包括第二输出端206，第三转换器116包括第三输出端208，以及第四转换器117包括第四输出端210。
在所示的实施方式中，第一发射线圈110a耦接到第一输出端204。类似地，第二发射线圈110b、第三发射线圈110c、第四发射线圈110d分别耦接到第二输出端206、第三输出端208和第四输出端210。在一个实施方式中，第一发射线圈110a、第二发射线圈110b、第三发射线圈110c和第四发射线圈110d是高频发射线圈。在另一实施方式中，第一发射线圈110a、第二发射线圈110b、第三发射线圈110c和第四发射线圈110d是低频发射线圈。在又一实施方式中，第一发射线圈110a、第二发射线圈110b、第三发射线圈110c和第四发射线圈110d包括低频发射线圈和高频发射线圈。
无线充电系统200包括控制单元126。控制单元126用于激活/去激活开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10。因此，在第一输出端204、第二输出端206、第三输出端208和第四输出端210中的每一个处生成输出参数。由此，选择性地激励第一发射线圈110a、第二发射线圈110b、第三发射线圈110c和第四发射线圈110d。
在一个实施方式中，如果在第一输出端204、第二输出端206、第三输出端208和第四输出端210的每一个上施加AC电压的确定值，则激励第一发射线圈110a、第二发射线圈110b、第三发射线圈110c和第四发射线圈110d。如果第一输出端204、第二输出端206、第三输出端208和第四输出端210中的每一个上的电压是零值，则不激励第一发射线圈110a、第二发射线圈110b、第三发射线圈110c和第四发射线圈110d。
在所示的实施方式中，第一接收线圈104a靠近第一发射线圈110a设置，第二接收线圈104b靠近第三发射线圈110c设置，以及第三接收线圈104c靠近第四发射线圈110d设置。在另一实施方式中，第一接收线圈104a设置在第一发射线圈110a上，第二接收线圈104b设置在第三发射线圈110c上，以及第三接收线圈104c设置在第四发射线圈110d上。基于第一接收线圈104a、第二接收线圈104b和第三接收线圈104c中的每一个的位置来确定第一转换器112、第二转换器114、第三转换器116和第四转换器117的开关的开关模式。本文使用的术语“开关模式”是指激活或去激活转换器的开关以激励/不激励相应的发射线圈的模式。
表(1)示出了与第一接收线圈104a靠近第一发射线圈110a设置、第二接收线圈104b靠近第三发射线圈110c设置以及第三接收线圈104c靠近第四发射线圈110d设置的状态相对应的开关的开关模式。T1和T2是以秒为单位的时间段，其中，T1和T2是连续的时间段。
表(1)
如表(1)所示，当开关Q1和Q4在同一时间段内处于接通/断开状态时，激励第一发射线圈110a。本文使用的术语“接通”是指开关被激活时的状态。本文使用的术语“断开”是指开关去激活的状态。此外，开关Q2和Q3在同一时间段内处于接通/断开状态，并且与开关Q1和Q4的切换互补地进行切换。特别地，在时间段T1期间，开关Q1和Q4处于接通状态，并且开关Q2和Q3处于断开状态。在随后的时间段T2，开关Q1和Q4处于断开状态，并且开关Q2和Q3处于接通状态。因此，激励第一接收线圈104a，并且对与第一接收线圈104a相关联的任何接收装置进行充电。类似地，当开关Q5和Q8在同一时间段内处于接通/断开状态时，激励第三发射线圈110c。此外，开关Q7和Q6在同一时间段内处于接通/断开状态，并且与开关Q5和Q8的切换互补地进行切换。以类似的方式，当开关Q7和Q10在同一时间段内处于接通/断开状态时，激励第四发射线圈110d。此外，开关Q8和Q9在同一时间段内处于接通/断开状态，并且与开关Q7和Q10的切换互补地进行切换。因此，也激励第二接收线圈104b和第三接收线圈104c。
因为没有接收线圈靠近第二发射线圈110b设置，所以不激励第二发射线圈110b。因此，第二发射线圈110b上的电压具有零值。因此，开关Q3和Q5在同一时间段内处于接通/断开状态，并且开关Q4和Q6在同一时间段内处于接通/断开状态。此外，开关Q4和Q6与开关Q3和Q5的切换互补地进行切换。
根据本发明的实施方式，当接收线圈靠近相应的发射线圈设置时，只激励相应的发射线圈，而不激励其他发射线圈。因此，减少了发射线圈中不必要的电磁干扰和电力损耗。
图3是根据本发明的又一实施方式的电力传输系统300的示意图。特别地，图3表示电力传输系统300，例如，无线充电系统。本文应该注意的是，术语“电力传输系统”和“无线充电系统”对于附图标记300可以互换使用。无线充电系统300包括耦接到驱动器单元108的电源106。驱动器单元108包括第一转换器112、第二转换器114、第三转换器116、第四转换器117和第五转换器302。第一转换器112包括第一支路118和第二支路120。第二转换器114包括第二支路120和第三支路122。第三转换器116包括第三支路122和第四支路124。此外，第四转换器117包括第四支路124和第五支路125。第五转换器302包括第五支路125和第一支路118。
第二支路120对于第一转换器112和第二转换器114是公共的。第三支路122对于第二转换器114和第三转换器116是公共的。第四支路124对于第三转换器116和第四转换器117是公共的。第五支路125对于第四转换器117和第五转换器302是公共的。第一支路118对于第一转换器112和第五转换器302是公共的。在一个实施方式中，第一转换器112、第二转换器114、第三转换器116、第四转换器117和第五转换器302中的每一个都是H桥式电路。第一支路118、第二支路120、第三支路122、第四支路124和第五支路125的开关由Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10表示。
第一转换器112包括第一输出端204。类似地，第二转换器114、第三转换器116、第四转换器117和第五转换器302分别包括第二输出端206、第三输出端208、第四输出端210和第五输出端304。
在所示的实施方式中，第一发射线圈110a耦接到第一输出端204。类似地，第二发射线圈110b、第三发射线圈110c、第四发射线圈110d和第五发射线圈306分别耦接到第二输出端206、第三输出端208、第四输出端210和第五输出端304。
此外，无线充电系统300包括控制单元126。控制单元126被配置为切换开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10。因此，在第一输出端204、第二输出端206、第三输出端208、第四输出端210和第五输出端304中的每一个处生成输出参数。因此，选择性地激励第一发射线圈110a、第二发射线圈110b、第三发射线圈110c、第四发射线圈110d和第五发射线圈306。
在一个实施方式中，假设存在三个接收线圈(图3中未示出)，即第一接收线圈靠近第一发射线圈110a设置，第二接收线圈靠近第三发射线圈110c设置，以及第三接收线圈靠近第四发射线圈110d设置。基于接收线圈的位置来确定第一转换器112、第二转换器114、第三转换器116、第四转换器117、第五转换器302的开关的开关模式。表(2)示出了与第一接收线圈靠近第一发射线圈110a设置、第二接收线圈靠近第三发射线圈110c设置、以及第三接收线圈靠近第四发射线圈110d设置的状态相对应的开关的开关模式。T3和T4是以秒为单位的时间段，其中，T3和T4是连续的时间段。
表(2)
当开关Q1和Q4在同一时间段内处于接通/断开状态时，激励第一发射线圈110a。此外，开关Q2和Q3在同一时间段内处于接通/断开状态，并且与开关Q1和Q4的切换互补地进行切换。特别地，在时间段T3期间，开关Q1和Q4处于接通状态，并且开关Q2和Q3处于断开状态。在随后的时间段T4，开关Q1和Q4处于断开状态，并且开关Q2和Q3处于接通状态。类似地，当开关Q5和Q8在同一时间段内处于接通/断开状态时，激励第三发射线圈110c。此外，开关Q7和Q6在同一时间段内处于接通/断开状态，并且与开关Q5和Q8的切换互补地进行切换。以类似的方式，当开关Q7和Q10在同一时间段内处于接通/断开状态时，激励第四发射线圈110d。此外，开关Q8和Q9在同一时间段内处于接通/断开状态，并且与开关Q7和Q10的切换互补地进行切换。
在所示的实施方式中，因为没有接收线圈靠近第二发射线圈214和第五发射线圈306设置，所以预期不激励第二发射线圈110b和第五发射线圈306。因此，第二发射线圈110b和第五发射线圈306上的电压具有零值。开关Q3和Q5在同一时间段内处于接通/断开状态，并且开关Q4和Q6在同一时间段内处于接通/断开状态，使得第二发射线圈110b不被激励。此外，开关Q4和Q6与开关Q3和Q5的切换互补地进行切换。
如图3的实施方式所示，确定开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10的开关模式，以便激励/不激励第一发射线圈110a、第二发射线圈110b、第三发射线圈110c和第四发射线圈110d。因此，基于激励/不激励第一发射线圈110a、第二发射线圈110b、第三发射线圈110c和第四发射线圈110d的开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10的开关模式，来确定在一瞬间激励/不激励第五发射线圈306。因此，即使当第五发射线圈306附近没有接收线圈时，也保持激励第五发射线圈306。在另一实施方式中，即使当接收线圈靠近第五发射线圈306时，也可以不激励第五发射线圈306。
图4是根据本发明的又一实施方式的电力传输系统400的示意图。特别地，图4表示电力传输系统400，例如，无线充电系统。本文应该注意的是，术语“电力传输系统”和“无线充电系统”对于附图标记400可以互换使用。无线充电系统400包括耦接到驱动器单元108的电源106。驱动器单元108包括第一转换器112、第二转换器402、第三转换器404和第四转换器117。第一转换器112包括第一支路118和第二支路120。第二转换器402包括第一支路118和第三支路122。第三转换器404包括第一支路118和第四支路124。第四转换器117包括第四支路124和第五支路125。第一支路118对于第一转换器112、第二转换器402和第三转换器404是公共的。第四支路124对于第三转换器和第四转换器117是公共的。在一个实施方式中，第一转换器112、第二转换器402、第三转换器404和第四转换器117中的每一个都是H桥式电路。第一支路118、第二支路120、第三支路122、第四支路124和第五支路125的开关由Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10表示。
第一转换器112包括第一输出端204。类似地，第二转换器402、第三转换器404和第四转换器117分别包括第二输出端406、第三输出端408和第四输出端210。
在所示的实施方式中，第一发射线圈110a耦接到第一输出端1204。类似地，第二发射线圈410、第三发射线圈412和第四发射线圈110d分别耦接到第二输出端406、第三输出端408和第四输出端输出端210。
此外，无线充电系统400包括控制单元126。控制单元126被配置为切换开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10。因此，在第一输出端204、第二输出端406、第三输出端408和第四输出端210中的每一个处生成输出参数。因此，选择性地激励第一发射线圈110a、第二发射线圈410、第三发射线圈412和第四发射线圈110d。
在一个实施方式中，存在两个接收线圈(图4中未示出)，即靠近第一发射线圈110a设置的第一接收线圈和靠近第三发射线圈412设置的第二接收线圈。基于接收线圈的位置来确定第一转换器112、第二转换器402、第三转换器404和第四转换器117的开关的开关模式。表(3)表示与第一接收线圈靠近第一发送器线圈110设置和第二接收线圈靠近第三发送器线圈412设置的状态相对应的开关的开关模式。T5和T6是以秒为单位的时间段，其中，T5和T6是连续的时间段。
表(3)
如表(3)所示，当开关Q1和Q4在同一时间段内处于接通/断开状态时，激励第一发射线圈110a。此外，开关Q2和Q3在同一时间段内处于接通/断开状态，并且与开关Q1和Q4的切换互补地进行切换。类似地，当开关Q1和Q8在同一时间段内处于接通/断开状态时，激励第三发射线圈412。此外，开关Q2和Q7在同一时间段内处于接通/断开状态，并且与开关Q1和Q8的切换互补地进行切换。
在所示的实施方式中，因为没有接收线圈靠近第二发射线圈410和第四发射线圈110d设置，所以不激励第二发射线圈410和第四发射线圈110d。因此，第二发射线圈410和第四发射线圈110d上的电压具有零值。因此，开关Q1和Q5在同一时间段内处于接通/断开状态，并且开关Q4和Q6在同一时间段内处于接通/断开状态。此外，开关Q4和Q6与开关Q3和Q5的切换互补地进行切换。类似地，开关Q7和Q9在同一时间段内处于接通/断开状态，并且开关Q8和Q10在同一时间段内处于接通/断开状态。此外，开关Q7和Q9与开关Q8和Q10的切换互补地进行切换。
图5是根据本发明的又一实施方式的电力传输系统500的示意图。特别地，图5表示电力传输系统500，例如，无线充电系统。本文应该注意的是，术语“电力传输系统”和“无线充电系统”对于附图标记500可以互换使用。具体地，无线充电系统500包括无线充电装置102。在一个示例中，无线充电装置102是通用充电板。本文使用的术语“通用充电板”是指对具有高频接收线圈和低频接收线圈的接收装置进行充电的充电板。
无线充电系统500包括耦接到驱动器单元108的电源106。驱动器单元108包括第一转换器112、第二转换器114、第三转换器116和第四转换器117。第一转换器112包括第一支路118和第二支路120。第二转换器114包括第二支路120和第三支路122。第三转换器116包括第三支路122和第四支路124。第四转换器117包括第四支路124和第五支路125。第一支路118、第二支路120、第三支路122、第四支路124和第五支路125包括多个开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10。
此外，第一转换器112、第二转换器114、第三转换器116和第四转换器117分别包括第一输出端204、第二输出端206、第三输出端208和第四输出端210。
此外，两个发射线圈并联耦接。在所示的实施方式中，第一低频发射线圈502和第一高频发射线圈504耦接到第一输出端204。类似地，第二低频发射线圈506和第二高频发射线圈508耦接到第二输出端206。第三低频发射线圈510和第三高频发射线圈512耦接到第三输出端208。第四低频发射线圈514和第四高频发射线圈516耦接到第四输出端210。
此外，无线充电系统500包括控制单元126，控制单元126被配置为切换开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10。在一个实施方式中，控制单元126基于高频接收线圈的数量和低频接收线圈的数量来确定开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10的开关频率。在一个实施方式中，如果高频接收线圈的数量大于低频接收线圈的数量，则所有开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10都以高开关频率切换。因此，只激励高频发射线圈504、508、512、516。类似地，如果所有开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10都以低开关频率切换，则只激励低频发射线圈502、506、510、514。
在另一实施方式中，如果高频接收线圈的数量等于低频接收线圈的数量，则控制单元126确定开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10的开关频率。在一个实施方式中，开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10以高频切换。在另一实施方式中，开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10以低频切换。
在所示的实施方式中，无线充电装置102在两端分别包括高频充电位置518和低频充电位置520。用户可以将高频接收线圈设置在高频充电位置518，将低频接收线圈设置在低频充电位置520。在所示的实施方式中，开关Q1、Q2、Q3、Q4以高频切换，而Q7、Q8、Q9和Q10以低频切换。在一个实施方式中，为了在低频充电位置520中的开关Q7、Q8、Q9和Q10以低频切换的同时以高频切换在高频充电位置518中的开关Q1、Q2、Q3、Q4，高频充电位置518通过开关522与低频充电位置520电断开。因此，在一个实施方式中，可以避免高频充电位置518和低频充电位置520之间的公共支路。
根据本发明的实施方式，开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10的开关模式由控制单元126确定，使得如果特定的接收线圈靠近相应的发射线圈设置，则激励相应的发射线圈，而不激励其他发射线圈。
图6是示出根据本发明的实施方式的操作电力传输系统的方法的流程图600。具体地，图6表示示出根据本发明的实施方式的操作无线充电系统的方法的流程图600。在步骤602，检测靠近无线充电装置的驱动器单元的发射线圈设置的接收线圈。在一个实施方式中，确定靠近无线充电装置的驱动器单元的发射线圈设置的接收线圈的数量。在另一实施方式中，可以确定每个接收线圈相对于相应发射线圈的位置。在又一个实施方式中，可以确定靠近无线充电装置的相应发射线圈设置的接收线圈的类型。不同类型的接收线圈包括高频接收线圈和低频接收线圈。
此外，在步骤604，确定多个转换器中的每一个的相应开关频率。在一个实施方式中，基于检测到的接收线圈来确定多个转换器中的每一个的相应开关频率。具体地，基于接收线圈的类型来确定多个转换器中的每一个的相应开关频率。当高频接收线圈靠近发射线圈设置时，相应的转换器以高频切换。
在另一实施方式中，基于靠近无线充电装置设置的高频接收线圈和低频接收线圈的数量来确定多个转换器的开关频率。如上所述，在一个实施方式中，无线充电装置包括耦接到多个转换器中的每一个的输出端的相应低频发射线圈和高频发射线圈。如果高频接收线圈的数量大于低频接收线圈的数量，则所有开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10都以高开关频率切换。因此，只激励无线充电系统的高频发射线圈。在另一实施方式中，如果高频接收线圈的数量等于低频接收线圈的数量，则控制单元确定开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10的开关频率。
在又一实施方式中，如果高频接收线圈和低频接收线圈都靠近无线充电装置设置，则开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10以低频和高频交替地切换。例如，开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10在时间段T7期间以低频切换，在时间段T8期间以高频切换，在时间段T9期间再次以低频切换，诸如此类，直到只有一种类型的接收线圈靠近无线充电装置设置。时间段T7、T8和T9是连续的时间段。
此外，在步骤606，基于检测到的接收线圈确定多个转换器中的每一个的相应开关模式。特别地，在一个实施方式中，基于接收线圈相对于发射线圈的位置，来切换多个转换器。如果接收线圈靠近特定的发射线圈设置，则激励相应的发射线圈。
在步骤608，基于所确定的开关频率和所确定的开关模式来切换多个转换器，以在多个转换器中的每一个的输出端处生成输出参数。在一个实施方式中，输出参数可以是交流(AC)电参数，例如，电压或电流。在一个实施方式中，输出参数可以具有零值。在另一实施方式中，输出参数可以是具有确定值的电压。基于在每个输出端处生成的输出参数，选择性地激励发射线圈。
本文讨论的示例性过程步骤可以通过基于处理器的系统(例如，通用或专用计算机)上的适当代码来实现。本文还应该注意，不同的示例性实现可以以不同的顺序或者基本上同时执行本文描述的一些或所有步骤。此外，这些功能可以使用多种编程语言来实现，包括但不限于C++或Java。这种代码可以存储或适于存储在一个或多个有形的机器可读介质上，例如，数据存储芯片、本地或远程硬盘、光盘(即，CD或DVD)、存储器或其他介质上，这些介质可以被基于处理器的系统访问，以执行存储的代码。有形介质可以包括在其上打印指令的纸张或另一种合适的媒介。例如，指令可以经由纸张或其他媒介的光学扫描来电子捕捉，然后，如果需要，则以合适的方式编译、解释或处理，然后存储在数据储存库或存储装置中。
根据本文讨论的实施方式，公开了一种具有多个转换器的示例性电力传输系统和一种操作电力传输系统以基于接收线圈的存在选择性地激励发射线圈的方法。发射线圈的选择性激励防止了不必要地激励所有发射线圈。减少了电力传输系统中不必要的电磁干扰、电力损耗和热点的生成。此外，在多个转换器之间共享电力电子器件。因此，电力传输系统中使用的电力电子器件大大减少。
虽然已经参考示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以用等同物来替代其元件。此外，在不脱离本发明基本范围的情况下，可以进行许多修改，以使特定情况或材料适应本发明的教导。

Claims (18)

1.一种电力传输装置(102)，包括：
驱动器单元(108)，包括：
多个转换器(112、114、116、117)，包括彼此耦接的多个支路(118、120、122、124、125)，其中，所述多个转换器(112、114、116、117)中的每一个的至少一个支路对于所述多个转换器(112、114、116、117)中的另一电力转换器是公共的，并且其中，所述多个转换器(112、114、116、117)中的每一个包括输出端(204、206、208、210、304、406、408)；以及
至少一个发射线圈(110a、110b、110c、110d)，其中，所述至少一个发射线圈(110a、110b、110c、110d)耦接到相应的输出端(204、206、208、210、304、406、408)；
其中，所述驱动器单元(108)耦接到直流(DC)源(106)，并且其中，所述驱动器单元(108)被配置为将DC电参数转换成具有确定频率的交流(AC)电参数。
2.根据权利要求1所述的电力传输装置(102)，其中，所述多个支路(118、120、122、124、125)中的每一个包括多个半导体开关。
3.根据权利要求1所述的电力传输装置(102)，其中，所述驱动器单元(108)被配置为基于具有确定频率的AC电参数来激励所述至少一个发射线圈(110a、110b、110c、110d)。
4.根据权利要求1所述的电力传输装置(102)，其中，所述至少一个发射线圈(110a、110b、110c、110d)包括低频发射线圈(502、506、
510、514)和高频发射线圈(504、508、512、516)中的至少一个。
5.一种电力传输系统(100、200、300、400、500)，包括：
电力传输装置(102)，包括：
驱动器单元(108)，其中，所述驱动器单元(108)包括：
多个转换器(112、114、116、117)，包括彼此耦接的多个支路(118、120、122、124、125)，其中，所述多个转换器(112、114、116、117)中的每一个的至少一个支路对于所述多个转换器(112、114、116、117)中的另一转换器是公共的，并且其中，所述多个转换器(112、
114、116、117)中的每一个包括输出端(204、206、208、
210、304、406、408)；以及
至少一个发射线圈(110a、110b、110c、110d)，其中，
所述至少一个发射线圈(110a、110b、110c、110d)耦接到相应的输出端(204、206、208、210、304、406、408)；以及
控制单元(126)，耦接到所述驱动器单元(108)，其中，所述控制单元(126)被配置为控制所述驱动器单元(108)的切换；
其中，所述驱动器单元(108)耦接到直流(DC)源(106)，并且其中，所述驱动器单元(108)被配置为将DC电参数转换成具有确定频率的交流(AC)电参数。
6.根据权利要求5所述的电力传输系统(100、200、300、400、500)，还包括开关(522)，其中，所述电力传输装置(102)包括高频充电位置(518)和低频充电位置(520)中的至少一个，其中，使用所述开关(522)将所述高频充电位置(518)与所述低频充电位置(520)电断开。
7.根据权利要求6所述的电力传输系统(100、200、300、400、500)，其中，所述至少一个发射线圈包括低频发射线圈(502、506、510、514)和高频发射线圈(504、508、512、516)中的至少一个。
8.根据权利要求5所述的电力传输系统(100、200、300、400、500)，其中，所述至少一个发射线圈(204、206、208、210、304、406、
408)被配置为向至少一个接收线圈(104a、104b、104c)供电。
9.根据权利要求5所述的电力传输系统(100、200、300、400、500)，还包括耦接到所述驱动器单元(108)的DC源(106)。
10.一种操作电力传输系统的方法(600)，所述方法包括：
由控制单元检测(602)至少一个接收线圈，所述接收线圈设置为靠近电力传输装置的驱动器单元的至少一个发射线圈，其中，所述驱动器单元还包括多个转换器，所述多个转换器包括彼此耦接的多个支路，其中，所述多个转换器中的每一个的至少一个支路对于所述多个转换器中的另一转换器是公共的，其中，所述多个转换器中的每一个包括输出端，并且其中，所述至少一个发射线圈耦接到相应的输出端；
由所述控制单元确定(604)所述多个转换器的相应开关频率；
由所述控制单元基于检测到的所述至少一个接收线圈确定(606)所述多个转换器的相应开关模式；并且
由所述控制单元基于确定的相应开关频率和确定的相应开关模式切换(608)所述多个转换器，以在所述多个转换器的每一个的所述输出端处生成具有确定值的输出参数；
其中，所述驱动器单元耦接到直流(DC)源，并且其中，所述驱动器单元被配置为将DC电参数转换成具有确定频率的交流(AC)电参数。
11.根据权利要求10所述的方法(600)，其中，切换所述多个转换器包括切换所述多个支路中的每个支路的多个半导体开关。
12.根据权利要求10所述的方法(600)，其中，所述输出参数包括交流(AC)电参数。
13.根据权利要求12所述的方法(600)，还包括基于所述交流(AC)电参数的确定值激励所述至少一个发射线圈。
14.根据权利要求13所述的方法(600)，还包括基于所述至少一个发射线圈的激励为所述至少一个接收线圈供电。
15.根据权利要求12所述的方法(600)，还包括基于具有确定值的输出参数禁用所述至少一个发射线圈。
16.根据权利要求10所述的方法(600)，还包括使所述至少一个发射线圈与所述驱动器单元断开。
17.根据权利要求10所述的方法(600)，其中，所述多个转换器的相应开关频率包括高频和低频中的至少一个。
18.根据权利要求10所述的方法(600)，还包括基于检测到的所述至少一个接收线圈来确定所述多个转换器的相应开关频率。
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