CN114221448A - 无线电能传输系统、无线电能传输装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种无线电能传输装置，包括：包括用于控制整流电路中的开关的控制器，其中，所述整流电路耦合至接收器线圈的两个端子，所述接收器线圈被配置为磁耦合到无线电能传输系统的发射器线圈；其中，响应于无线电能传输系统的高系统增益应用，所述控制器将整流电路配置为半桥整流器，以及响应于无线电力传输系统的低系统增益应用，所述控制器将所述整流电路配置为全桥整流器。本申请还提供一种控制器及方法。本申请的无线电能传输装置中的接收器可与多种运行条件兼容。

Description

无线电能传输系统、无线电能传输装置及方法
本发明为2021年3月30日在中国国家知识产权局递交的申请号为202110345121.X，发明名称为“无线电能传输系统、无线电能传输装置及方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电能传输系统，特别的，涉及一种无线电能传输系统、装置及方法。
背景技术
随着技术的进步，无线电能传输已经成为移动终端，例如移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器和/或其他类似终端的用于提供电能或对电池充电的有效和方便的机制。一个无线电能传输系统典型地包括一原边侧发射器以及一副边侧接收器。所述原边侧发射器与所述副边侧接收器通过磁耦合进行磁性耦合连接。所述磁耦合可实现为一具有形成在原边侧发射器的原边侧线圈以及一形成于所述副边侧接收器中的副边侧线圈的松耦合变压器。
所述原边侧发射器可包括一功率转换单元，例如包括一功率转换器的原边侧。所述功率转换单元与一电源耦合且能够将电能转换为无线电能信号。所述副边侧接收器可通过所述松耦合变压器接收所述无线电能信号，并将接收到的无线电能信号转换为适合负载的电能。
随着功耗变得越来越重要，有需要提供高功率密度和高效率的无线电能传输系统。在高功率无线传输系统中，较大的电流输出将导致无线功率传输系统的接收器线圈中的温度升高，这样的温度升高导致系统效率差。为了克服该缺点，可以采用低电感的接收器线圈来减小接收器线圈中的温度升高。然而，具有低电感接收器线圈的接收器可用于多种应用中，例如低功率应用(例如，无线电能传输系统的功率小于10W)。在低功率应用中，具有低电感接收器线圈的接收器与低功率发射器(例如，具有低输入电压的发射器)不兼容。因此，期望能有具有表现出良好行为的高性能接收器。例如，可与多种运行条件兼容的高效接收器。
发明内容
通过本公开的优选实施例提供的与多种运行条件兼容的高效接收器，这些和其他问题通常被解决或避免，并且总体上实现了技术优点。
根据一个实施例，一种无线电能传输装置，包括用于控制整流电路中的开关的控制器，其中，所述整流电路耦合至接收器线圈的两个端子，所述接收器线圈被配置为磁耦合到无线电能传输系统的发射器线圈；其中，响应于无线电能传输系统的高系统增益应用，所述控制器将整流电路配置为半桥整流器，以及响应于无线电力传输系统的低系统增益应用，所述控制器将所述整流电路配置为全桥整流器。
根据另一实施例，一种无线电能传输方法，包括：通过控制器确定无线电能传输系统的系统增益，所述无线电能传输系统包括发射器线圈、接收器线圈以及耦合至接收器线圈的整流电路。响应于所述无线电能传输系统的高系统增益应用，将所述整流电路配置为半桥整流器，以及响应于所述无线电能传输系统的低系统增益应用，将所述整流电路配置为全桥整流器。
根据又一个实施例，一种控制器，包括用于检测无线电力传输系统的系统增益和控制整流电路中的开关的电路，所述整流电路耦合至接收器线圈，所述接收器线圈被配置为磁耦合到无线电能传输系统的发射器线圈；其中，响应于所述无线电能传输系统的低输入电压，所述控制器将所述整流电路配置为半桥整流器以提升无线电能传输系统的输出电压。
前述内容已经相当广泛地概述了本申请的特征和技术优点，以便可以更好地理解的本申请随后的详细描述。在下文中将描述形成本申请的权利要求的主题的附加特征和优点。本领域技术人员应该理解，所公开的概念和特定实施例可以容易地用作为通过修改或设计其他结构或过程的基础，来实现本申请的相同目的。本领域技术人员还应该认识到，这样的等同构造不脱离所附权利要求书中阐述的本公开的精神和范围。
附图说明
为了更好地理解本申请的技术方案以及效果，现在结合说明书描述以及以下的附图来作为参考，其中：
图1示出了本申请的各种实施例的无线电能传输系统的框图；
图2示出了本申请的图1中所示的各种实施例的无线电能传输装置的示意图；
图3示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在高系统增益应用中在接收器的第一配置的第一阶段中运行时的示意图；
图4示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在高系统增益应用中在接收器的第一配置的第二阶段中运行时的示意图；
图5示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在高系统增益应用中在接收器的第二配置的第一阶段中运行时的示意图；
图6示出了本申请的各种实施例的整流电路的被配置为在高系统增益应用中在接收器的第二配置的第二阶段中运行时的示意图；
图7示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在低系统增益应用的第一阶段中运行时的示意图；
图8示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在低系统增益应用的第二阶段中运行时的示意图；以及
图9示出了本申请的各种实施例的控制图2中所示的接收器的方法的流程图。
除非另外指出，不同附图中的相应数字和符号通常指代相应的部分。所述附图的绘制是用于清楚地示出各种实施例的相关方面，并且不一定按比例绘制。
具体实施方式
下面详细讨论本申请优选实施例的制造和使用。然而，应当理解，本公开提供了许多可应用的发明构思，其可以在各种各样的特定上下文中体现。所讨论的特定实施例仅说明制造和使用本申请的特定方式，并且不限制本申请的范围。
本申请将结合在特定的上下文中的优选实施例进行描述，即，与不同运行条件兼容的整流电路。然而，本发明还可以应用于无线电能传输系统的各种功率转换设备。在下文中，将参考附图对各种实施例进行详细阐述。
图1示出了本申请的各种实施例中的无线电能传输系统的框图。所述无线电能传输系统100包括级联在输入电源102和负载114之间的功率转换器104以及无线电能传输装置101。所述无线电能传输装置101包括发射器110以及接收器120。如图1所示，所述发射器110包括级联连接的发射器电路107以及发射器线圈L1。所述发射器电路107的输入与所述功率转换器104的输出耦接。所述接收器120包括级联连接的接收器线圈L2以及整流电路112。所述整流电路112的输出与所述负载114耦接。
当所述接收器120靠近所述发射器110放置时，所述发射器110通过磁场与所述接收器120磁性耦合。所述为所述发射器110的一部分的发射器线圈L1与所述为所述接收器120的一部分的接收器线圈，形成一松耦合变压器115---发射器线圈L1(为所述发射器110的一部分)与接收器线圈L2(为所述接收器120的一部分)形成一松耦合变压器115。由此，电能能够从所述发射器110传输至所述接收器120。
在一些实施例中，所述发射器110可位于一充电板内。所述发射器线圈放置于所述充电板的上表面的下方。所述接收器120可嵌入一移动电话内。当所述移动电话靠近所述充电板放置时，所述发射器线圈与所述接收器线圈之间的磁耦合将会被建立。换句话说，通过所述发射器110与所述接收器120之间发生的电能传输，所述发射器线圈与所述接收器线圈可形成一松耦合变压器。所述发射器线圈L1和所述接收器线圈L2之间的耦合强度可被量化为耦合系数k。在一些实施例中，k的范围为大约0.05至大约0.9。
在一些实施例中，在所述发射器线圈L1和所述接收器线圈L2建立磁性耦合连接后，所述发射器110与所述接收器120可形成一个电能系统，通过所述电能系统，来自输入电源102的电能可被无线传输至所述负载114。
所述输入电源102可为一用于将市电电压转换为直流(direct-current,dc)电压的电源适配器。在另一些实施例中，所述输入电源102可为可再生电源，例如为太阳能电池板。进一步的，所述输入电源102还可以为能量存储装置，例如，可充电电池，燃料电池和/或其他类似的能量存储装置
所述负载114可表示与所述接收器120耦接的移动装置(例如，一移动电话)所消耗的电能，在另一些实施例中，所述负载114可指的是与所述接收器120的输出耦接的一个可充电电池和/或多个串联或并联的可充电电池。
根据一些实施例，所述发射器电路107可包括一全桥功能转换器的多个原边侧开关。所述全桥也可以称为H-桥。在另一些实施例中，所述发射器电路107可包括其他类型的转换器的多个原边侧开关，例如包括半桥转换器、推挽式转换器等的多个原边侧开关。
应当注意的是，以上描述的转换器仅仅是一些例子。本领域技术人员可以了解的是其他合适的功率转换器，例如基于E类拓扑的功率转换器(例如E类放大器)，也可以选择被使用。
所述发射器电路107可进一步包括谐振电容。所述谐振电容以及发射器线圈的磁感可形成一谐振回路。根据设计需求以及不同的应用，所述谐振回路可进一步包括谐振电感。在一些实施例中，所述谐振电感可使用外部电感来实现。在另一些实施例中，所述谐振电感可使用连接线来实现。
所述接收器120包括所述接收器线圈L2，所述接收器线圈L2在所述接收器120靠近所述发射器110放置后，与所述发射器线圈L2磁性耦合。由此，电能可被传输至所述接收器线圈，并进一步通过所述整流电路112传输至所述负载114。所述接收器120可包括次级谐振电容。
所述整流电路112将从接收器线圈L2接收的交流极性波形转换为单极性波形。在一些实施例中，所述整流电路112可为包括四个开关的同步整流电路。在另一些实施例中，所述整流电路112包括全波二极管桥以及输出电容。
进一步的，所述同步整流电路可有任意的可控器件形成，例如可为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件，双极结型晶体管(BJT)器件，超结型晶体管(SJT)器件，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件，基于氮化镓(GaN)的功率器件等。所述整流电路112的具体结构将在下面结合图2进行说明。
所述功率转换器104耦接于所述输入电源102与所述无线功率传输装置101的输入之间。根据设计需要以及不同的应用，所述功率转换器104可包括多种不同的配置。在一些实施例中，所述功率转换器104可为非隔离式功率转换器，例如降压转换器。在一些实施例中，所述功率转换器104可为线性稳压器。在一些实施例中，所述功率转换器104可为隔离式功率转换器，例如为正向转换器。
上述的所述功率转换器的实现方式仅仅是举例，其并不应当用来限制权利要求的范围。本领域技术人员能够了解到其他变型、替代和修改方案。
在运行中，所述无线电能传输系统100可以被配置为在低系统增益应用中运行。更具体地，当无线电能传输系统100被配置为传输大量电能时，通过降低系统增益以降低线圈温度，从而提高了效率。在低系统增益应用中，在发射器和接收器之间传输的最大功率在大约40W至大约80W的范围内。另一方面，无线电能传输系统100可被配置在高系统增益应用中运行。更具体地，当无线电能传送系统100被配置为传送少量电能时，或者无线电能传送系统的输入电压低时，所述无线电能传送系统100的系统增益被提高以产生与无线电能传输系统耦合的负载相适应的高输出电压。在高系统增益应用中，在发射器和接收器之间传输的最大功率在大约5W至大约10W的范围内。应注意，上述高增益应用和低增益应用的功率等级仅是示例，其不应不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变型，替代和修改。例如，取决于不同的应用和设计需求，在低增益应用中，发射器和接收器之间传递的功率可以大于120W。此外，在高增益应用中，发射器和接收器之间传递的功率可以在大约30W至大约40W的范围内。
在一些实施例中，整流电路112被配置为半桥整流器或全桥整流器，以使得接收器120与不同的应用兼容。更具体地，当无线电能传输系统100被配置为传输大量电能时，所述接收器120和发射器110形成低增益无线电能传输系统。在一些实施例中，接收器与发射器之间的增益为约0.5。例如，当发射器的输入电压为大约20V时，接收器的输出电压为大约10V。应注意，上述电压电平仅是示例，其不应不适当地限制权利要求的范围。
在低增益无线电能传输系统中，所述整流电路112被配置为全桥整流器。功率在发射器线圈L1和接收器线圈L2之间传递。所述接收器线圈L2小于发射器线圈L1。更具体地，与所述发射器线圈L1相比，所述接收器线圈L2具有较小的电感。这样的小电感线圈有助于减小接收器线圈的电阻，从而减小接收器120上的热应力。
另一方面，当无线电能传输系统100被配置为传输少量电能时，所述整流电路112被配置为半桥整流器。所述半桥整流器用作升压器，以提升所述无线电能传输系统100的输出电压。所述升压器的增益为大约1.3到大约2。所述升压器有助于提高无线电能传输系统的增益，从而使无线电能传输系统具有正常的增益。在一些实施例中，所述接收器与发射器之间的正常增益为大约0.9。
图2示出了本申请的图1中所示的各种实施例的无线电能传输装置的示意图。请返回参考图1，所述无线电能传输装置101包括发射器电路107、发射器线圈L1、接收器线圈L2以及整流电路11。
所述发射器电路107被实现为如图2所示的全桥整流电路。在整个说明书中，所述发射器电路107可以可替代地称为全桥107。所述发射器电路107包括四个开关元件，即Q11，Q12，Q13和Q14。如图2所示，所述开关元件Q11和Q12串联连接在输入电压总线VIN和地之间。所述输入电压总线VIN连接至图1所示的功率转换器104的输出。类似地，所述开关元件Q13和Q14串联连接在输入电压总线VIN和地之间。所述开关元件Q11和Q12的公共节点通过发射器谐振电容C1耦合至所述发射器线圈L1的第一输入端子。所述开关元件Q13和Q14的公共节点耦合至所述发射器线圈L1的第二输入端子。
在一些实施例中，所述开关Q11，Q12，Q13和Q14可分别被实现为单个MOSFET，或并联连接的多个MOSFET或它们的任何组合等。在一些实施例中，开关元件(例如，开关Q11)可以是IGBT器件。在一些实施例中主开关可以是任何可控开关，例如集成栅极换向晶闸管(IGCT)器件，栅极关断晶闸管(GTO)器件，可控硅(SCR)器件，结栅场效应晶体管(JFET)器件，MOS控制晶闸管(MCT)器件，基于氮化镓(GaN)的功率器件等。
应当注意，尽管整个说明书中的示例是基于全桥转换器(例如，图2所示的全桥107)，但是图2所示的发射器电路107的实施方式可以具有许多变型，替代方案和修改。例如，可以替代地采用半桥转换器，推挽转换器，基于E类的功率转换器(例如，E类放大器)。此外，在一些应用中，当发射器线圈L1与接收器线圈L2紧密耦合时，可以形成电感器-电感器-电容(LLC)谐振转换器。
总之，这里示出的全桥107仅出于清楚地示出各种实施例的发明方面的目的，本发明不限于任何特定的功率拓扑。
还应注意，尽管图2示出了四个开关Q11，Q12，Q13和Q14，但是本公开的各种实施例可以包括其他变型、修改和替代方式。例如，所述全桥107的每个开关可并联连接一个单独的电容。这种单独的电容有助于更好地控制全桥107的谐振过程的时序。
所述接收器线圈L2的输出通过接收器谐振电容C2、整流电路112以及输出电容耦合至负载(如图1所示)。所述整流电路112将从接收器线圈L2的输出接收的交变极性波形转换为单极性波形。所述接收器谐振电容C2有助于实现无线电能传输系统的软开关。
所述整流电路112包括四个开关，即，Q21，Q22，Q23和Q24。如图2所示，所述开关Q21和Q22串联在无线电能传输系统的输出端子(Vo)与地面之间。类似的，所述开关Q23和Q24串联在所述输出端子Vo和地之间。如图2所示，所述开关Q21和Q22的公共节点通过接收器谐振电容C2耦合至接收器线圈L2的第一端子。所述开关Q23和Q24的公共节点耦合至接收器线圈L2的第二端子。
在一些实施例中，所述开关Q21，Q22，Q23和Q24可分别被实现为单个MOSFET，或并联连接的多个MOSFET或它们的任何组合等。在一些实施例中，所述开关元件(例如，开关Q21)可以是IGBT器件。在一些实施例中，该些开关可以是任何可控的开关，例如IGCT器件，GTO器件，SCR器件，JFET器件，MCT器件，基于GaN的功率器件等。
应当注意，尽管图2示出了四个开关Q21，Q22，Q23和Q24，但是本公开的各种实施例可以包括其他变型、修改和替代方式。例如，可以将整流电路的每个开关与单独的电容并联连接。这种独立的电容有助于更好地控制整流电路谐振过程的时序。
在运行中，所述无线电能传输系统可以在高系统增益应用和低系统增益应用中使用。在高系统增益应用中，两种不同的配置适用于所述接收器。在所述接收器的第一配置中，所述第二开关Q22被配置为常开开关。所述整流电路112被配置为响应于接收器的第一配置而在两个不同的阶段中操作。在接所述收器的第一配置的两个不同阶段中，所述接收器线圈L2、接收器谐振电容C2和开关Q21-Q24形成半桥整流器。所述接收器线圈L2两端的电压和接收器谐振电容C2两端的电压之和通过所述第二开关Q22和第三开关Q23被施加到耦合至装置的负载。下面将参考图3-4讨论这两个阶段的详细运行原理。
在接收器的第二配置中，所述第四开关Q24被配置为常开开关。所述整流电路被配置为响应于接收器的第二配置而在两个不同的阶段中运行。在接收器的第二配置的两个不同阶段中，所述接收器线圈L2、接收器谐振电容C2和所述开关Q21-Q24形成半桥整流器。所述接收器线圈L2两端的电压和接收器谐振电容C2两端的电压之和通过第四开关Q24和第一开关Q21被施加到耦合至装置的负载。下面将参考图5-6讨论这两个阶段的详细运行原理。
在低系统增益应用中，所述整流电路112被配置为在两个不同的阶段中操作。下面将参考图7-8讨论这两个阶段的详细运行原理。
图3示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在高系统增益应用中在接收器的第一配置的第一阶段中运行时的示意图。在一些实施例中，图2所示的接收器被配置为接收少量的电能。所述发射器是低功率发射器。例如，在所述发射器和所述接收器之间传输的功率在大约5W至大约10W的范围内。所述发射器的输入电压大约为10V。为了与低功率发射器兼容，所述接收器的增益必须相应地增加。如图3所示，在高系统增益应用期间，所述开关Q22被配置为常开开关。通过将开关Q22配置为常开开关，所述第二接收器线圈L3和电容C2形成半桥整流器。这样的半桥整流器有助于增加接收器的增益。
在所述接收器的第一配置的第一阶段中，如各个相应符号上的箭头所示，所述开关Q11，Q14，Q21和Q23被断开。所述开关Q12，Q13，Q22和Q24导通。如图3中虚线所示，电流流过所述开关Q24，所述接收器谐振电容C2，所述接收器线圈L2和所述开关Q22。所述电流用于为接收器谐振电容C2充电。所述接收器谐振电容C2两端的电压大致等于接收器线圈L2两端的电压。
图4示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在高系统增益应用中在接收器的第一配置的第二阶段中运行时的示意图。在所述接收器的第一配置的第二阶段中，如各个相应符号上的箭头所示，所述开关Q12，Q13，Q21和Q24被断开。所述开关Q11，Q14，Q22和Q23接通。如图4中虚线所示，电流流过所述开关Q22，所述接收器线圈L2，所述接收器谐振电容C2和式破碎机开关Q23。所述接收器线圈L2两端的电压与所述接收器谐振电容C2两端的电压之和被施加到输出端子Vo。
在一些实施例中，在以上讨论的第一阶段和第二阶段中，所述发射器电路的占空比可为可调节的，以便调节所述接收器谐振电容C2两端的电压。例如，通过减少第一阶段的时间，使得所述接收器谐振电容C2没有被完全充满电。由于充电时间短，因此，所述接收器谐振电容C2两端的电压相应降低。换句话说，通过控制第一阶段的时间，所述接收器谐振电容C2两端的电压被相应地调节。在一些实施例中，可根据无线电能传输系统的不同功率等级，逐渐调节接收器谐振电容C2两端的电压，使得无线电能传输系统的增益与无线电能传输系统的功率等级成反比。
图5示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在高系统增益应用中在接收器的第二配置的第一阶段中运行时的示意图。在所述接收器的第二配置的第一阶段中，如各个相应符号上的箭头所示，所述开关Q12，Q13，Q21和Q23被关断。所述开关Q11，Q14，Q22和Q24导通。如图5中虚线所示，电流流过所述开关Q22、所述接收器线圈L2、所述接收器谐振电容C2和所述开关Q24。所述电流用于为所述接收器谐振电容C2充电。所述接收器谐振电容C2两端的电压大致等于接收器线圈L2两端的电压。
图6示出了本申请的各种实施例的整流电路的被配置为在高系统增益应用中在接收器的第二配置的第二阶段中运行时的示意图。在所述接收器的第二配置的第二阶段中，如各个相应符号上的箭头所示，所述开关Q11，Q14，Q22和Q23被断开。所述开关Q12，Q13，Q21和Q24导通。如图6中虚线所示，电流流过所述开关Q24、所述接收器谐振电容C2、所述接收器线圈L2和所述开关Q21。所述接收器线圈L2两端的电压与所述接收器谐振电容C2两端的电压之和被施加到输出端子Vo。
图7示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在低系统增益应用的第一阶段中运行时的示意图。在低系统增益应用中，所述发射器是高功率发射器。例如，在所述发射器和接收器之间传输的功率在大约40W至大约80W的范围内。所述发射器的输入电压约为20V。为了与高功率发射器兼容，所述接收器的增益必须相应减少。所述整流电路被配置为全桥整流器，以降低无线电能系统的增益。
在低系统增益应用的第一阶段，如各个相应符号上的箭头所示，所述开关Q11，Q14，Q21和Q24断开。所述开关Q12，Q13，Q22和Q23导通。如图7中虚线所示，电流流过所述开关Q22、所述接收器线圈L2、所述接收器谐振电容C2和所述开关Q23。
图8示出了本申请的各种实施例的整流电路被配置为在低系统增益应用的第二阶段中运行时的示意图。在低系统增益应用的第二阶段，如相应符号上的箭头所示，所述开关Q12，Q13，Q22和Q23断开。所述开关Q11，Q14，Q21和Q24导通。如图8中虚线所示，电流流过所述开关Q24，所述接收器谐振电容C2，所述接收器线圈L2和所述开关Q21。
具有以上关于图7-8所述的低系统增益应用的一个优点是图2所示的接收器能够实现高效率。特别地，与发射器器线圈L1的电感相比，接收器线圈L2的电感小。这样的小电感线圈具有低电阻。低电阻有助于降低线圈温度，从而提高无线电能传输系统的效率。
图9示出了本申请的各种实施例的控制图2所示的接收器的方法的流程图。图9所示的流程图仅是示例，其不应不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化，替代和修改。例如，可以添加，移除，替换，重新排布和重复图9中所示的各个步骤。其中，图9所示的控制接收器的方法，也可称为无线电能传输方法。
请再次参考图1，无线电能传输系统包括发射器和接收器。根据不同的应用，发射器可以是高功率发射器。当接收器(例如，图2中所示的接收器)磁性地耦合至该高功率发射器时，所述接收器被配置为以低系统增益应用运行。另一方面，当发射器是低功率发射器时，所述接收器被配置为以高系统增益应用运行。
所述接收器包括整流电路。根据不同的系统增益应用，所述整流电路的配置可能不同，以使接收器与不同的应用兼容。其中，根据以下步骤控制接收器。
在步骤902中，控制器用于确定无线电能传输系统的系统增益。无线功率传输系统包括发射器线圈、接收器线圈和耦合至接收器线圈的整流电路。无线功率传输系统可以传输少量的电能，这需要在发射器和接收器之间具有正常增益。另一方面，无线电能传输系统可以传输大量的电能，这需要在发射器和接收器之间具有减小的增益。
在步骤904中，响应于无线电能传输系统的高系统增益应用，将整流电路配置为半桥整流器。
在步骤906中，响应于无线电能传输系统的低系统增益应用，将整流电路配置为全桥整流器。
其中，所述控制接收器的流程与前述的装置的运行原理对应，更具体的控制流程可参考前述装置的运行原理。尽管已经详细描述了本公开的实施例及其优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在这里进行各种改变，替换和变更。
此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域的普通技术人员将从本公开的公开内容中容易地理解的是，目前存在或以后将要开发的，执行基本相同功能的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤，可以使用与本申请相关的实施例所描述的实施例或与本文描述的相应实施例基本相同的结果。因此，所附权利要求旨在将这样的过程，机器，制造，物质组成，手段，方法或步骤包括在它们的范围内。

Claims (20)

1.一种无线电能传输装置，包括：
控制器，用于控制整流电路中的开关，其中，所述整流电路耦合至接收器线圈的两个端子，所述接收器线圈被配置为磁耦合到无线电能传输系统的发射器线圈；
其中，响应于无线电能传输系统的高系统增益应用，所述控制器将整流电路配置为半桥整流器，以及响应于无线电力传输系统的低系统增益应用，所述控制器将所述整流电路配置为全桥整流器。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述整流电路包括串联连接的第一开关和第二开关，以及串联连接的第三开关和第四开关，其中：
所述第一开关和第二开关的公共节点连接至所述接收器线圈的第一端子；以及
所述第三开关和第四开关的公共节点通过接收器谐振电容连接至接收器线圈的第二端子。
3.根据权利要求2所述的装置，其中：
响应于所述装置的高系统增益应用，所述控制器将所述第二开关配置为常开开关，其中，接收器线圈两端的电压与接收器谐振电容两端的电压之和通过所述第二开关和第三开关被施加到耦合至所述装置的负载。
4.根据权利要求2所述的装置，其中：
响应于所述装置的高系统增益应用，所述控制器将所述第四开关配置为常开开关，其中，所述接收器线圈两端的电压与接收器谐振电容两端的电压之和通过所述第一开关和第四开关被施加到耦合至所述装置的负载。
5.根据权利要求2所述的装置，其中：
响应于所述装置的低系统增益应用，所述控制器将所述整流电路配置为在两个不同的阶段中运行。
6.根据权利要求5所述的装置，其中：
在两个不同阶段的第一阶段中，所述第一开关和第四开关截止，所述第二开关和第三开关导通；以及
在两个不同阶段的第二阶段中，所述第一开关和第四开关导通，所述第二开关和第三开关截止。
7.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述接收器线圈磁耦合至所述发射器线圈，以在无线电能传输系统中传输能量。
8.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述整流电路具有用于与负载耦合的输出，其中，所述整流电路用于将交流极性波形转换为单极性波形。
9.一种无线电能传输方法，其特征在于，包括：
通过控制器确定无线电能传输系统的系统增益，所述无线电能传输系统包括发射器线圈、接收器线圈和耦合至接收器线圈的整流电路；
响应于无线电能传输系统的高系统增益应用，控制所述整流电路中的开关以将所述整流电路配置为半桥整流器；以及
响应于无线电能传输系统的低系统增益应用，控制所述整流电路中的开关以将所述整流电路配置为全桥整流器。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括接收器谐振电容，其中：
所述整流电路包括串联连接的第一开关和第二开关，以及串联连接的第三开关和第四开关，其中：
所述第一开关和第二开关的公共节点连接至所述接收线圈的第一端子；以及
所述第三开关和第四开关的公共节点通过接收器谐振电容连接至所述接收线圈的第二端子。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在高系统增益应用的第一阶段中，控制所述整流电路中的开关，使得电流流过所述第二开关、所述接收器线圈、所述接收器谐振电容和所述第四开关；以及
在高系统增益应用的第二阶段，控制所述整流电路中的开关，使得电流流过所述第二开关、所述接收器线圈、所述接收器谐振电容和所述第三开关。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在高系统增益应用的第一阶段中，控制所述整流电路中的开关，使得电流流过所述第二开关、所述接收器线圈、所述接收器谐振电容和所述第四开关；以及
在高系统增益应用的第二阶段，控制所述整流电路中的开关，使得电流流过所述第四开关、所述接收器谐振电容、所述接收器线圈和所述第一开关。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在低系统增益应用的第一阶段中，控制所述整流电路中的开关，使得电流流过所述第二开关、所述接收器线圈、所述接收器谐振电容和所述第三开关；以及
在低系统增益应用的第二阶段，控制所述整流电路中的开关，使得电流流过所述第四开关、所述接收器谐振电容、所述接收器线圈和所述第一开关。
14.根据权利要求9所述的方法，其中：
在低系统增益应用中，所述无线电能传输系统的系统增益小于0.8。
15.根据权利要求9所述的方法，其中：
所述发射器线圈的电感大于接收器线圈的电感。
16.根据权利要求9所述的方法，其中：
在所述整流电路被所述控制器配置为半桥整流器后，所述整流电路用作升压器。
17.一种控制器，包括：
用于检测无线电力传输系统的系统增益和控制整流电路中的开关的电路，所述整流电路耦合至接收器线圈，所述接收器线圈被配置为磁耦合到无线电能传输系统的发射器线圈；
其中，响应于所述无线电能传输系统的低输入电压，所述控制器将所述整流电路配置为半桥整流器以提升无线电能传输系统的输出电压。
18.根据权利要求17所述的控制器，其中：
所述整流电路包括串联连接的第一开关和第二开关，以及串联连接的第三开关和第四开关，其中，所述整流电路通过电容耦合至所述接收器线圈。
19.根据权利要求17所述的控制器，其中：
响应于系统的高输入电压，所述控制器将所述整流电路配置为全桥整流器。
20.根据权利要求19所述的控制器，其中：
响应于系统的高输入电压，所述发射器线圈、所述接收器线圈和所述整流电路形成低增益无线电能传输系统。
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