本發(fā)明的實施例一般涉及無線功率傳輸系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于保護無線功率傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

在一種或多種行業(yè)中，電動車輛或混合動力車輛包括供應電功率以驅動車輛的一個或多個電池。在一個示例中，電池將能量供應給電動機，以驅動車輛中的軸，軸再驅動車輛。電池用于供應功率，因此可能會耗盡，需要由外部電源充電。

通常，功率傳輸系統(tǒng)廣泛用于將功率從電源傳輸?shù)揭粋€或多個電力負載，比方說例如車輛中的電池。通常，功率傳輸系統(tǒng)可以是接觸型功率傳輸系統(tǒng)或非接觸功率傳輸系統(tǒng)。在接觸型功率傳輸系統(tǒng)中，諸如插頭、插座連接器和電線之類的組件物理耦連到電池以給電池充電。然而，由于環(huán)境影響，這些連接器和電線可能被損壞或腐蝕。同樣，大的電流和電壓用于給電池充電。因此，在電源和車輛中的電池之間建立物理連接可能涉及復雜的安全措施。同樣，與非接觸功率傳輸系統(tǒng)相比，此功率傳輸系統(tǒng)可能更龐大更重。

在非接觸功率傳輸系統(tǒng)中，功率變換器用來將輸入功率變換成可傳輸功率，可傳輸功率再傳送到電力負載，諸如車輛中的電池。功率變換器包括以特定開關頻率操作的開關，以將輸入功率變換成可傳輸功率。通常，根據(jù)負載，改變功率變換器的開關頻率以調整或控制功率傳輸系統(tǒng)的輸出電壓。然而，如果電力負載斷開或變化，則功率傳輸系統(tǒng)的輸出電壓可能在非常短的時間段內(nèi)達到非常高的值。輸出電壓的突然增大可能導致工作失效，還可能損壞功率傳輸系統(tǒng)中的一個或多個組件。

因此，需要用于保護功率傳輸系統(tǒng)的改進的系統(tǒng)和方法。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了一種無線功率傳輸系統(tǒng)。所述無線功率傳輸系統(tǒng)包括第一變換單元，所述第一變換單元被配置成將輸入功率的第一dc電壓變換成第一ac電壓。而且，所述無線功率傳輸系統(tǒng)包括非接觸功率傳輸單元，所述非接觸功率傳輸單元通信耦連到所述第一變換單元，并被配置成從所述第一變換單元接收具有所述第一ac電壓的輸入功率，并傳送所述輸入功率。而且，所述無線功率傳輸系統(tǒng)包括第二變換單元，所述第二變換單元通信耦連到所述非接觸功率傳輸單元，并被配置成從所述非接觸功率傳輸單元接收所述輸入功率并將所述輸入功率的第一ac電壓變換成第二dc電壓。具有所述第二dc電壓的輸入功率被傳送到電力負載。而且，所述無線功率傳輸系統(tǒng)包括開關單元，所述開關單元耦連到所述非接觸功率傳輸單元和所述第二變換單元，并被配置成如果所述電力負載兩端的第二dc電壓大于第一閾值，使所述第二變換單元與所述非接觸功率傳輸單元去耦連。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，公開了一種用于保護無線功率傳輸系統(tǒng)的開關單元。所述開關單元包括開關，所述開關被配置成電耦連在所述第二變換單元兩端，第二變換單元被配置成耦連到電力負載。而且，所述開關單元包括控制器，所述控制器電耦連到所述開關，并被配置成如果確定的所述電力負載兩端的輸出dc電壓大于第一閾值，則發(fā)送第一控制信號以激活所述開關。所述開關被激活以使所述第二變換單元與所述非接觸功率傳輸單元去耦連。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，公開了一種用于保護無線功率傳輸系統(tǒng)的方法。所述方法包括由第一變換單元將輸入功率的第一dc電壓變換成第一ac電壓。而且，所述方法包括從所述第一變換單元接收并由非接觸功率傳輸單元傳送具有所述第一ac電壓的輸入功率。而且，所述方法包括由第二變換單元將所述輸入功率的第一ac電壓變換成第二dc電壓。而且，所述方法包括將具有所述第二dc電壓的輸入功率從所述第二變換單元傳送到電力負載。此外，所述方法包括如果所述電力負載兩端的第二dc電壓大于第一閾值，則由開關單元使所述第二變換單元與所述非接觸功率傳輸單元去耦連。

附圖說明

在參照附圖閱讀以下詳細描述時可以更好地理解本公開的這些和其它特征、方面和優(yōu)點，其中，相同標記在附圖中表示相同的部件，其中：

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實施例具有開關單元的無線功率傳輸系統(tǒng)的框圖表示；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例無線功率傳輸系統(tǒng)的示意表示；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例無線功率傳輸系統(tǒng)的示意表示；

圖4是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例用于保護無線功率傳輸系統(tǒng)的方法的流程圖；

圖5是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例在無線功率傳輸系統(tǒng)中去耦連和耦連變換單元的方法的流程圖；以及

圖6是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實施例用于調整無線功率傳輸系統(tǒng)的輸出電壓的方法的流程圖。

具體實施方式

如在下文更詳細地描述的，公開了用于保護無線功率傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法的各個實施例。同樣，公開了用于調整無線功率傳輸系統(tǒng)的輸出電壓的系統(tǒng)和方法的各個實施例。具體地，本文中公開的系統(tǒng)和方法使用開關單元保護無線功率傳輸系統(tǒng)中的一個或多個組件。更具體地，如果無線功率傳輸系統(tǒng)的輸出電壓增大到不期望值，則開關單元使系統(tǒng)中的一個或多個組件去耦連。而且，即便耦連到無線功率傳輸系統(tǒng)的電力負載變化很大，開關單元也可以用來控制或調整無線功率傳輸系統(tǒng)的輸出電壓。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例無線功率傳輸系統(tǒng)100的圖解表示。無線功率傳輸系統(tǒng)100用來將電功率從電源102傳送到一個或多個電力負載132，諸如電池、輕負載、像手機之類的移動裝置、筆記本電腦、hvac系統(tǒng)等。特別是在汽車行業(yè)，電動車輛或混合動力車輛包括供應電功率以驅動車輛的一個或多個電池。這些電池可以通過無線功率傳輸系統(tǒng)100由電源102充電。在一個實施例中，無線功率傳輸系統(tǒng)100還可以稱作非接觸功率傳輸系統(tǒng)。

在圖示的實施例中，無線功率傳輸系統(tǒng)100包括第一變換單元104(逆變器)、控制單元106、非接觸功率傳輸單元108和第二變換單元110(整流器)。第一變換單元104電耦連到電源102和控制單元106。電源102被配置成將具有第一ac電壓112的輸入功率供應到第一變換單元104。在一些實施例中，輸入功率可以在從大約100w到大約6.6kw的范圍內(nèi)。在一個實施例中，電源102可以是無線功率傳輸系統(tǒng)100的一部分。在另一實施例中，電源102可以位于無線功率傳輸系統(tǒng)100的外部。

第一變換單元104被配置成從電源102接收具有第一dc電壓112的輸入功率。而且，第一變換單元104被配置成以確定的開關頻率操作以將輸入功率的第一dc電壓112變換成第一ac電壓114。具體地，控制單元106可以基于耦連到無線功率傳輸系統(tǒng)100的電力負載132確定第一變換單元104的開關頻率。在一個示例中，控制單元106可以包括基于預先存儲的指令或程序實現(xiàn)一個或多個功能的數(shù)字電路或處理器。一旦將輸入功率的第一dc電壓112變換成第一ac電壓114，第一變換單元104還被配置成將具有第一ac電壓114的輸入功率傳送到非接觸功率傳輸單元108。

非接觸功率傳輸單元108包括相互磁耦連的兩個或更多個線圈或線圈116的陣列。線圈116用于將具有第一ac電壓114的輸入功率從第一變換單元104無線地傳送到第二變換單元110。關于使用線圈116傳送功率的細節(jié)在下文參照圖2更詳細地解釋。

第二變換單元110經(jīng)由開關單元130電耦連到非接觸功率傳輸單元108。一旦從非接觸功率傳輸單元108接收具有第一ac電壓114的功率后，第二變換單元110被配置成將具有第一ac電壓114的功率變換成具有第二dc電壓118的輸出功率。而且，第二變換單元110被配置成將具有第二dc電壓118的輸出功率傳送到電力負載132。在一個示例中，輸出功率可以用于給電力負載充電，電力負載包括耦連到無線功率傳輸系統(tǒng)100的一個或多個電池。

另外，無線功率傳輸系統(tǒng)100包括傳感器120、第一收發(fā)器122和第二收發(fā)器124，他們一起形成反饋環(huán)126。傳感器120用來感測第二dc電壓(輸出電壓)118。反饋環(huán)126用來將代表第二dc電壓118的電壓信號(vo)128從傳感器120經(jīng)由第一收發(fā)器122和第二收發(fā)器124傳送到控制單元106。而且，控制單元106可以用來基于接收的電壓信號(vo)128調節(jié)或改變第一變換單元104的開關頻率，從而控制或調整電力負載132兩端的第二dc電壓118。

不過，由于電壓信號(vo)128是使用第一收發(fā)器122和第二收發(fā)器124之間的無線通信路徑傳送的，所以控制單元106可能在某些時間延遲之后接收電壓信號(vo)128。在一個實施例中，延遲可以在大約1毫秒到大約5毫秒的范圍內(nèi)?？刂茊卧?06由于傳送電壓信號(vo)128的延遲可能不能夠及時地控制電力負載132兩端的第二dc電壓118。結果，第二dc電壓118可能增大到超過臨界值，這又可能損壞第二變換單元110和/或無線功率傳輸系統(tǒng)100中的其它組件。臨界值可以是這樣一個電壓值，超過該值無線功率傳輸系統(tǒng)100中的組件可能損壞。在一個實施例中，臨界值可以在從大約400v到大約500v的范圍內(nèi)。

為了克服與第二dc電壓118增大到超過臨界值相關的問題，示例性無線功率傳輸系統(tǒng)100包括保護第二變換單元110不受損壞的開關單元130。具體地，開關單元130電耦連到非接觸功率傳輸單元108和第二變換單元110。開關單元130被配置成如果第二dc電壓118大于第一閾值(vomax)，則將第二變換單元110從非接觸功率傳輸單元108上去耦連。第一閾值(vomax)可以小于臨界值。在一個實施例中，第一閾值(vomax)可以在從大約350v到大約450v的范圍內(nèi)。

將第二變換單元110從非接觸功率傳輸單元108上去耦連，輸入功率不會傳送到第二變換單元110或電力負載132。結果，電力負載132兩端的第二dc電壓118可能降低到低于第一閾值(vomax)。開關單元130被配置成防止第二dc電壓118達到臨界值，這又會保護第二變換單元110不受損壞。將參照圖2更詳細地描述第二變換單元110的保護。

而且，在一個實施例中，開關單元130可以用來調整或控制電力負載132兩端的第二dc電壓118。如果第二dc電壓118大于電壓參考值(voref)，則開關單元130被配置成調整或控制第二dc電壓118，而不將第二變換單元110從非接觸功率傳輸單元108上去耦連。將參照圖3更詳細地描述第二dc電壓118的調整。

參照圖2，描繪了根據(jù)本發(fā)明的實施例無線功率傳輸系統(tǒng)200的示意表示。無線功率傳輸系統(tǒng)200與圖1的無線功率傳輸系統(tǒng)100相似。無線功率傳輸系統(tǒng)200用來將輸入功率從電源202傳送到電力負載232，諸如電動或混合動力車輛中的一個或多個電池。

無線功率傳輸系統(tǒng)200包括第一變換單元204、控制單元206、非接觸功率傳輸單元208、第二變換單元210、開關單元212、第一收發(fā)器214和第二收發(fā)器216?？梢宰⒁獾剑瑹o線功率傳輸系統(tǒng)200可以包括其它組件，可以不局限于圖2所示的組件。

在所示的實施例中，第一變換單元204電耦連到電源202，并被配置成從電源202接收具有第一dc電壓218的輸入功率。第一變換單元204包括多個開關220和二極管222，他們電耦連于第一變換單元204的輸入端和輸出端之間。在一個示例中，開關220可以包括電子開關，諸如mosfet或igbt。多個開關220和二極管222排列形成dc-ac變換器。

開關220基于第一變換單元204的開關頻率被激活和去激活(deactivate)，以將輸入功率的第一dc電壓218變換成第一ac電壓224。具體地，控制單元206被配置成基于耦連到無線功率傳輸系統(tǒng)200的電力負載232確定第一變換單元204的開關頻率。而且，控制單元206被配置成向第一變換單元204中的多個開關220發(fā)送代表開關頻率的一個或多個門信號(gatesignal)226，以將輸入功率的第一dc電壓218變換成第一ac電壓224。具有第一ac電壓224的輸入功率從第一變換單元204傳送到非接觸功率傳輸單元208。

非接觸功率傳輸單元208電耦連到第一變換單元204以接收具有第一ac電壓224的輸入功率。非接觸功率傳輸單元208包括一次線圈228和二次線圈230。一次線圈228電耦連到第一變換單元204。以相似方式，二次線圈230電耦連到第二變換單元210。一次線圈228和二次線圈230相互磁耦連。

除了一次線圈228和二次線圈230之外，非接觸功率傳輸單元208包括場聚集線圈234和補償線圈236。場聚集線圈234位于一次線圈228和二次線圈230之間。場聚集線圈234磁耦連到一次線圈228和二次線圈230。以相似方式，補償線圈236磁耦連到二次線圈230?？梢宰⒁?，非接觸功率傳輸單元208可以包括兩個或更多個線圈，以用于將功率從第一變換單元204傳輸?shù)降诙儞Q單元210。

而且，來自第一變換單元204具有第一ac電壓224的輸入功率被配置成同時激勵一次線圈228和場聚集線圈234。由一次線圈228生成的磁場經(jīng)由場聚集線圈234朝二次線圈230聚集。二次線圈230被配置成接收磁場，將磁場變換成具有第一ac電壓224的輸入功率。具有第一ac電壓224的功率然后從二次線圈230傳送到第二變換單元210。在一個實施例中，場聚集線圈234電耦連到一個或多個排列成陣列的諧振器，這些諧振器由輸入功率同時激勵以提高一次線圈228和二次線圈230之間的耦連。補償線圈236被配置成使非接觸功率傳輸單元208的阻抗與第二變換單元210匹配。

第二變換單元210被配置成將具有第一ac電壓224的功率變換成具有第二dc電壓238的輸出功率。具體地，第二變換單元210包括電耦連于第二變換單元210的輸入端和輸出端之間的多個二極管、mosfet或igbt240。具有第二dc電壓238的功率傳送到電力負載232。在一個實施例中，電力負載232可以是使用從第二變換單元210接收的功率充電的電池?？梢宰⒁?，在本文中術語“輸出電壓”和“第二dc電壓”可以互換使用。

另外，無線功率傳輸系統(tǒng)200包括傳感器244、第一收發(fā)器214和第二收發(fā)器216，他們一起形成反饋環(huán)242。反饋環(huán)242用于向控制單元206傳送負載信息和/或第二dc電壓信息。更具體地，傳感器244電耦連到第二變換單元210的輸出端，以確定電力負載232兩端的第二dc電壓238。在一個實施例中，傳感器244可以是電壓傳感器。在這樣的實施例中，傳感器244被配置成向第一收發(fā)器214傳送代表確定的第二dc電壓238的電壓信號(vo)246。

第一收發(fā)器214包括天線248，天線248被配置成向第二收發(fā)器216的天線250傳送電壓信號(vo)246。在一個實施例中，第一收發(fā)器214可以位于電力負載232附近，第二收發(fā)器216可以位于第一變換單元204或電源202附近。第二收發(fā)器216被配置成接收由第一收發(fā)器214傳送的電壓信號(vo)246。而且，第二收發(fā)器216被配置成向控制單元206傳送接收的電壓信號(vo)246。

控制單元206被配置成基于代表第二dc電壓238的電壓信號(vo)246確定電力負載232的變化。響應于接收電壓信號(vo)246，控制單元206被配置成確定或調節(jié)第一變換單元204的開關頻率。而且，控制單元206被配置成向第一變換單元204發(fā)送代表開關頻率的門信號226，以控制第一變換單元204的第一ac電壓224，這又會控制電力負載232兩端的第二dc電壓238。換言之，控制單元206被配置成基于經(jīng)由反饋環(huán)242接收的電壓信號(vo)246，控制或調整無線功率傳輸系統(tǒng)200的第二dc電壓238。

與圖1的實施例相似，為了克服與第二dc電壓238增大到超過臨界值相關的問題，示例性無線功率傳輸系統(tǒng)200包括被配置成保護第二變換單元210不受損壞的開關單元212。開關單元212包括開關252和控制器254。控制器254電耦連到開關252和傳感器244。

在所示的實施例中，開關252電耦連于第二變換單元210兩端。如果開關252從控制器254接收第一控制信號，則開關252被激活。具體地，開關252被激活或閉合以使二次線圈230短路，這又使第二變換單元210從二次線圈230上去耦連。類似地，如果開關252從控制器254接收第二控制信號，則開關252可以被去激活。具體地，開關252被去激活或打開，以將二次線圈230耦連到第二變換單元210。

控制器254包括第一比較器256、第二比較器258和觸發(fā)器單元260。第一比較器256和第二比較器258電耦連到觸發(fā)器單元260的輸入端?？刂破?54的輸入端耦連到第一比較器256和第二比較器258。控制器254的輸出端耦連到觸發(fā)器單元260。

控制器254被配置成從傳感器244接收代表第二dc電壓238的電壓信號(vo)246。而且，接收的電壓信號(vo)246傳送到第一比較器256和第二比較器258。第一比較器256被配置成將第二dc電壓238與第一閾值(vomax)比較。如果第二dc電壓238大于第一閾值(vomax)，則第一比較器256被配置成觸發(fā)觸發(fā)器單元260，以在控制器254的輸出端生成第一控制信號。

類似地，第二比較器258被配置成接收代表第二dc電壓238的電壓信號(vo)246。而且，第二比較器258被配置成將接收的第二dc電壓238與第二閾值(vomin)比較。應當注意在本文中，第二閾值(vomin)小于第一閾值(vomax)。如果第二dc電壓238小于第二閾值(vomin)，則第二比較器258被配置成觸發(fā)觸發(fā)器單元260以在控制器254的輸出端生成第二控制信號。

在無線功率傳輸系統(tǒng)200的常規(guī)操作中，開關252被去激活以將第二變換單元210耦連到非接觸功率傳輸單元208。電力負載232兩端的第二dc電壓238被控制單元206基于從傳感器244經(jīng)由第一收發(fā)器214和第二收發(fā)器216接收的電壓信號(vo)246控制或調整。如果第二dc電壓238小于第一閾值(vomax)，則控制器254不激活或不閉合開關252。

在某些情況下，如果全負載232或部分負載232突然從第二變換單元210上斷開或去耦連，則負載232兩端的第二dc電壓238可能增大到超過第一閾值(vomax)。傳感器244確定并向控制器254和第一收發(fā)器214發(fā)送代表此第二dc電壓238的電壓信號(vo)246。在控制器254上，第一比較器256將第二dc電壓238與第一閾值(vomax)比較。如果第二dc電壓238大于第一閾值(vomax)，則第一比較器256觸發(fā)觸發(fā)器單元260，以生成第一控制信號，第一控制信號傳送到開關252以去激活開關252。結果，第二變換單元210與非接觸功率傳輸單元208去耦連。

同時，第一控制信號從控制器254傳送到第一收發(fā)器214。而且，第一收發(fā)器214將從傳感器244接收的電壓信號(vo)246和從控制器254接收的第一控制信號傳送到第二收發(fā)器216。電壓信號(vo)246和第一控制信號也傳送到控制單元206。

一旦接收電壓信號(vo)246和第一控制信號，控制單元206基于所接收的第一控制信號確定在無線功率傳輸系統(tǒng)200中開關252被激活。結果，控制單元206去激活第一變換單元204。在一個實施例中，控制單元206向第一功率變換單元204中的開關220發(fā)送門信號226，以去激活或打開開關220。結果，第一變換單元204被去激活或暫停將功率傳送到非接觸功率傳輸單元208和第二變換單元210。

而且，在預定時段后，控制單元206向第二收發(fā)器216發(fā)送復位信號262，復位信號又傳送到第一收發(fā)器214。第一收發(fā)器214將復位信號262發(fā)送到控制器254中的觸發(fā)器單元260。響應于接收復位信號262，觸發(fā)器單元260復位并在控制器254的輸出端生成第二控制信號。生成的第二控制信號傳送到開關252以去激活或打開開關252，使得第二變換單元210耦連到非接觸功率傳輸單元208，從而允許第二變換單元210繼續(xù)向電力負載232供應具有第二dc電壓238的功率。

同時，在控制器254上生成的第二控制信號傳送到第一收發(fā)器214。除了第二控制信號之外，第一收發(fā)器214接收代表負載232兩端的第二dc電壓238的電壓信號(vo)246。而且，第一收發(fā)器214將電壓信號(vo)246和第二控制信號傳送到第二收發(fā)器216，這些信號又傳送到控制單元206。

一旦從第二收發(fā)器216接收電壓信號(vo)246和第二控制信號，控制單元206確定第二dc電壓238是否小于或等于第一閾值(vomax)。如果第二dc電壓238小于或等于第一閾值(vomax)，則控制單元206向第一變換單元204中的開關220發(fā)送門信號226，以激活第一變換單元204。而且，控制單元206基于電力負載232兩端的第二dc電壓238調節(jié)或改變第一變換單元204的開關頻率。在一個實施例中，控制單元206調節(jié)或改變第一變換單元204的開關頻率，以調整或控制電力負載232兩端的第二dc電壓238。如果第二dc電壓238大于第一閾值(vomax)，則控制單元206等待預定時段，以將另一復位信號發(fā)送到控制器254。如果在傳送復位信號預定次數(shù)之后，第二dc電壓238仍大于第一閾值(vomax)，則控制單元206去激活系統(tǒng)200。

因此，通過使用開關單元212和控制單元206，防止第二dc電壓238增大到超過臨界值。結果，即便電力負載232從無線功率傳輸系統(tǒng)200斷開或去耦連，也會保護第二變換單元210不受損壞。

參照圖3，圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)300的示意表示。無線功率傳輸系統(tǒng)300與圖2的無線功率傳輸系統(tǒng)200類似，不同之處是開關單元212中的控制器302被配置成調整或控制第二變換單元210的第二dc電壓238(輸出電壓)。

操作中，如果電力負載232從無線功率系統(tǒng)300斷開，則負載232兩端的第二dc電壓238可能增大到超過電壓參考值(voref)。需要控制或調整第二dc電壓238，使得第二dc電壓238不增大到超過臨界值。在一個示例中，電壓參考值(voref)小于臨界值。

傳感器244確定電力負載232兩端的第二dc電壓238。而且，傳感器244向控制器302傳送代表第二dc電壓238的電壓信號(vo)246。在控制器302上，第二dc電壓238與電壓參考值(voref)比較。如果第二dc電壓238大于電壓參考值(voref)，則控制器302生成具有確定占空比的控制信號304，以控制開關252。在一個實施例中，控制器302可以使用查詢表確定或選擇占空比。例如，如果第二dc電壓238是90伏，則從查詢表中選擇與90伏對應的占空比0.75。在另一示例中，如果第二dc電壓238是170伏，則從查詢表中選擇與170伏對應的占空比0.5。在又一實施例中，如果第二dc電壓238是250伏，則從查詢表中選擇與250伏對應的占空比0.25。

控制器302向開關252發(fā)送具有確定占空比的控制信號304，以調整或控制負載232兩端的第二dc電壓238。具體地，控制信號304包括具有確定占空比的開關脈沖。開關脈沖被傳送到開關252，以調整或控制負載232兩端的第二dc電壓238。

同時，電壓信號(vo)246從傳感器244傳送到第一收發(fā)器214。而且，第一收發(fā)器214將電壓信號(vo)246傳送到第二收發(fā)器216，電壓信號(vo)246又傳送到控制單元206。

在控制單元206上，門信號226基于第二dc電壓238生成。而且，控制單元206向第一變換單元204中的開關220發(fā)送門信號226，以調節(jié)或改變第一變換單元204的開關頻率。結果，來自第一變換單元204的第一ac電壓224被調整，這又控制或調整負載232兩端的第二dc電壓238。不過，使用控制單元206調整第二dc電壓238發(fā)生在使用控制器302調整第二dc電壓之后。因此，與由控制單元206調整第二dc電壓238相比，控制器302可以更快速地執(zhí)行第二dc電壓238的調整。

因此，在第二dc電壓238達到臨界值之前，通過使用開關單元212調整或控制負載232兩端的第二dc電壓238。結果，即便電力負載232從無線功率傳輸系統(tǒng)300上斷開，也能防止第二變換單元210不受損壞。

參照圖4，描繪了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的各方面用于保護無線功率傳輸系統(tǒng)的方法400的流程圖。參照圖1和2的組件描述方法400。在步驟402，輸入功率的第一dc電壓變換成第一ac電壓。第一變換單元耦連到電源，用于接收具有第一dc電壓的輸入功率。第一變換單元以預定的開關頻率操作，以將輸入功率的第一dc電壓變換成第一ac電壓。

隨后，在步驟404，所述方法包括接收并傳送具有第一ac電壓的輸入功率。具體地，非接觸功率傳輸單元電耦連到第一變換單元，以接收具有第一ac電壓的輸入功率。非接觸功率傳輸單元將具有第一ac電壓的輸入功率傳送到第二變換單元。而且，在步驟406，輸入功率的第一ac電壓變換成第二dc電壓。第二變換單元電耦連到非接觸功率傳輸單元，以接收具有第一ac電壓的輸入功率。而且，第二變換單元將輸入功率的第一ac電壓變換成第二dc電壓。在步驟408，具有第二dc電壓的輸入功率從第二變換單元傳送到電力負載。在一個實施例中，電力負載可以是一個或多個電池，這些電池使用具有從第二變換單元接收的第二dc電壓的輸入功率充電。

在步驟410，如果電力負載兩端的第二dc電壓大于第一閾值(vomax)，則使第二變換單元與非接觸功率傳輸單元去耦連。具體地，開關單元用來使第二變換單元與非接觸功率傳輸單元去耦連。結果，電力負載兩端的第二dc電壓降低到低于第一閾值(vomax)，從而保護第二變換單元不受到過電壓的損壞。而且，如果確定的第二dc電壓小于第二閾值(vomin)，則開關單元使第二變換單元耦連到非接觸功率傳輸單元，以繼續(xù)將具有第二dc電壓的功率供應給電力負載。

參照圖5，描繪了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于在無線功率傳輸系統(tǒng)中去耦連和耦連第二變換單元的方法的流程圖。具體地，方法500包括圖4的步驟410中包括的步驟。在步驟502，由傳感器傳送代表電力負載兩端的第二dc電壓的電壓信號(vo)。更具體地，傳感器將電壓信號(vo)傳送到控制器。而且，傳感器將電壓信號(vo)經(jīng)由第一收發(fā)器和第二收發(fā)器傳送到控制單元。

隨后，在步驟504，控制器確定代表第二dc電壓的電壓信號(vo)是否大于第一閾值(vomax)。如果代表第二dc電壓的電壓信號(vo)大于第一閾值(vomax)，則如步驟506中描述的，控制器將第一控制信號傳送到開關，以激活或閉合開關。結果，第二變換單元與非接觸功率傳輸單元去耦連，因此，負載兩端的第二dc電壓降低到低于第一閾值(vomax)。更具體地，防止第二dc電壓到達比第一閾值(vomax)大的臨界值。該臨界值可以是這樣的電壓值，超過該值第二變換單元可能損壞。同時，控制器經(jīng)由第一收發(fā)器和第二收發(fā)器向控制單元發(fā)送第一控制信號。

而且，在步驟508，控制器確定代表第二dc電壓的電壓信號(vo)是否小于第二閾值(vomin)。如果代表第二dc電壓的電壓信號(vo)小于第二閾值(vomin)，則如步驟510中描述的，控制器向開關發(fā)送第二控制信號，以去激活或打開開關。結果，第二變換單元耦連到非接觸功率傳輸單元，以接收并向電力負載供應功率。

在步驟512，控制單元接收電壓信號(vo)和第一控制信號?？刂茊卧?jīng)由第一收發(fā)器和第二收發(fā)器從傳感器接收電壓信號(vo)。控制單元經(jīng)由第一收發(fā)器和第二收發(fā)器從控制器接收第一控制信號。

隨后，在步驟514，如果從控制器接收第一控制信號，則控制單元去激活第一變換單元。第一變換單元被去激活以防止將輸入功率供應到第二變換單元。而且，在步驟516，控制單元在預定時段之后經(jīng)由第一收發(fā)器和第二收發(fā)器將復位信號傳送到控制器。響應于接收復位信號，控制器生成第二控制信號。而且，控制器向開關發(fā)送第二控制信號，以去激活或打開開關。結果，在步驟508，第二變換單元耦連到非接觸功率傳輸單元，以接收并將功率供應給電力負載。

同時，在步驟518，控制器經(jīng)由第一收發(fā)器和第二收發(fā)器將第二控制信號傳送到控制單元。而且，傳感器經(jīng)由第一收發(fā)器和第二收發(fā)器將電壓信號(vo)傳送到控制單元。隨后，在步驟520，控制單元確定代表第二dc電壓的電壓信號(vo)是否小于或等于第一閾值(vomax)。如果第二dc電壓小于或等于第一閾值(vomax)，控制單元發(fā)送門信號以激活第一變換單元。結果，輸入功率經(jīng)由非接觸功率傳輸單元供應至第二變換單元。而且，電力負載從第二變換單元接收具有第二dc電壓的功率。結果，保護無線功率傳輸單元中的一個或多個組件不會使負載兩端的第二dc電壓增大。

參照圖6，描繪了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于調整無線功率傳輸系統(tǒng)的輸出電壓的方法的流程圖。在步驟602，輸入功率的第一dc電壓變換成第一ac電壓。具體地，第一變換單元耦連到電源，以接收具有第一ac電壓的輸入功率。而且，第一變換單元以預定的開關頻率操作，以將輸入功率的第一ac電壓變換成第一ac電壓。

隨后，在步驟604，所述方法包括接收并傳送具有第一ac電壓的輸入功率。具體地，非接觸功率傳輸單元電耦連到第一變換單元以接收具有第一ac電壓的輸入功率。而且，非接觸功率傳輸單元向第二變換單元傳送具有第一ac電壓的輸入功率。

此外，在步驟606，輸入功率的第一ac電壓變換成第二dc電壓。第二變換單元電耦連到非接觸功率傳輸單元以接收具有第一ac電壓的輸入功率。而且，第二變換單元將輸入功率的第一ac電壓變換成第二dc電壓。在步驟608，具有第二dc電壓的輸入功率從第二變換單元傳送到電力負載。在一個實施例中，電力負載可以是一個或多個電池，這些電池通過從第二變換單元接收的具有第二dc電壓的輸入功率充電。

此外，在步驟610，如果電力負載兩端的第二dc電壓大于電壓參考值(voref)，則電力負載兩端的第二dc電壓被調整。開關單元電耦連到第二變換單元，并被配置成調整電力負載兩端的第二dc電壓。具體地，耦連到第二變換單元的輸出端的傳感器用來確定電力負載兩端的第二dc電壓。而且，耦連到傳感器的控制器用來基于第二dc電壓生成具有確定的占空比的控制信號。更具體地，控制器將第二dc電壓與電壓參考值(voref)比較。如果第二dc電壓大于電壓參考值(voref)，則控制器確定或選擇與第二dc電壓對應的占空比。而且，控制器生成具有選擇的或確定的占空比的控制信號。之后，控制器將具有確定的占空比的控制信號饋送到開關，以調整電力負載兩端的第二dc電壓，從而保護第二變換單元不受到由于過電壓造成的損壞。

根據(jù)本文中討論的示例性實施例，示例性系統(tǒng)和方法有利于在負載斷開時保護無線功率傳輸系統(tǒng)中的一個或多個組件。而且，示例性系統(tǒng)和方法有利于在負載斷開時控制或調整輸出電壓。結果，不必將系統(tǒng)中的組件相互去耦連，就能保護系統(tǒng)中的一個或多個組件。

盡管在本文中只圖示和描述了本公開的一些實施例，但本領域技術人員會想到許多變形和修改。因此，要理解所附權利要求旨在覆蓋落入本公開的真實精神范圍內(nèi)的所有這些變形和修改。