[发明专利]用于高功率无线功率系统中的低功率激励的系统和方法

说明书

本文公开了用于被配置为发射高功率的无线功率发射器的低功率激励的系统和方法。示例性系统和方法包括：禁用发射器的功率因数校正电路；以及调整阻抗网络的一个或多个可变阻抗组件以获得最小可达到的阻抗。可变阻抗组件可以被配置为在最小可达到的阻抗与最大可达到的阻抗之间操作。系统和方法可以包括调整与逆变器的一个或多个晶体管相关联的相移角并且驱动发射器，使得发射器谐振器线圈生成小于或等于场安全阈值的磁通量密度。

本申请是2019年11月27日提交的申请号为201980081010.3的同名专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2018年11月30日提交的标题为“用于高功率无线功率系统中的低功率激励的系统和方法”的美国临时专利申请号62/773,518的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

以下公开针对用于无线系统中的低功率激励的方法和系统，更具体地说，针对用于高功率无线功率发射器的低功率激励的方法和系统。

背景技术

无线功率系统可以包括一个或多个无线功率发射器，该无线功率发射器被配置为经由振荡电磁场将功率发射到一个或多个无线功率接收器。无线功率接收器可以耦合到一个或多个电池，使得所接收的功率用于对电池充电。无线功率系统可以被配置为向各种电子装置(例如，电话、膝上型计算机、医疗装置、车辆、机器人等)供电。

发明内容

无线功率系统可以被具体地被配置为在特定功率、电流和/或电压范围内发射功率。这是因为在一个功率范围中的无线功率系统中使用的一些电子组件可能不适合或不优化用于在另一功率范围下操作。例如，用于在低功率(例如，在毫瓦到数十瓦的量级)下驱动无线功率发射器的晶体管通常不被配置为处理较高电平的电流或电压以实现较高电平的功率发射(例如，在数百瓦到数千瓦的量级)。因此，如果此类晶体管在其功率范围之外操作，则它们将失效或损坏。在另一实例中，一些电子组件(例如，功率因数校正(PFC)电路)在较高功率系统中可能是有益的，但可以在较低功率范围中可能会导致低效率。因此，当努力实现高功率发射(例如，从电源到负载大于90％)时，使用某些组件是无用的。

在一些情况下，配置无线功率系统以在特定功率范围(例如，低功率)中操作可能具有挑战性，其中相同的无线功率系统先前已经被配置为在显著不同的功率范围(例如，高功率)中操作。因此，无线功率系统在不同功率范围(或“模式”)中操作和/或在模式之间切换可能是有益的。进一步，在不显著损失效率和/或显著增加成本或物理体积(例如，由于附加或不同的电子组件)的情况下，这样做对无线功率系统可能是有益的。例如，在“高功率模式”(例如，配置为数千瓦)下操作无线功率系统用于对大容量电池(例如，车辆电池)充电，并且在某些情况下，在“低功率模式”(例如，小于10瓦)下用于某些功能(例如，定位在无线功率发射器与接收器线圈之间)可能是有用的，如本文进一步描述的。“高功率模式”在本文中还可以被称为“无线功率发射模式”或“WPT模式”。

在一方面，本公开的特征在于用于被配置为发射高功率的无线功率发射器的低功率激励的方法。发射器包括耦合到阻抗网络的输入的逆变器和耦合到阻抗网络的输出的发射器谐振器线圈。方法可以包括：禁用耦合到逆变器的输入附近的功率因数校正电路；以及调整阻抗网络的一个或多个可变阻抗组件以获得最小可达到的阻抗。可变阻抗组件可以被配置为在最小可达到的阻抗与最大可达到的阻抗之间操作。方法可以包括：调整与逆变器的一个或多个晶体管相关联的相移角；以及驱动发射器使得发射器谐振器线圈生成小于或等于场安全阈值的磁通量密度。

本示例性方法的各种实施例可以包括一个或多个以下特征。