專利名稱：無(wú)線電力傳送裝置和無(wú)線電力傳送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一個(gè)實(shí)施例涉及無(wú)線電カ(radio power)傳送裝置和無(wú)線電カ傳送系統(tǒng),并且例如涉及使用共振線圈(resonance coil)的無(wú)線通信。
背景技術(shù)：
當(dāng)使用電カ發(fā)送線圈進(jìn)行無(wú)線通信吋，假定使用負(fù)載調(diào)制方案或反向散射(backscattering)方案,其能夠進(jìn)行用于RFID(射頻識(shí)別)等的無(wú)電源的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)在常規(guī)RFID中執(zhí)行反向散射時(shí)，根據(jù)線圈之間的耦合使得調(diào)制方案或頻率可變。 然而，當(dāng)上述現(xiàn)有技術(shù)被應(yīng)用于磁共振型無(wú)線電カ傳送吋，由于當(dāng)信息傳送開(kāi)始時(shí)傳送特性不能確定，因此通過(guò)負(fù)載調(diào)制或反向散射獲得的信號(hào)可能會(huì)顯著衰減。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供一種無(wú)線電カ傳送裝置，包括電カ發(fā)送線圈，被配置為被提供信號(hào)并通過(guò)磁耦合將所述信號(hào)傳送到無(wú)線電カ接收裝置上的電カ接收線圈；頻帶信號(hào)生成単元，被配置為生成具有允許傳送頻帶的頻帶信號(hào)并將所述頻帶信號(hào)提供給所述電カ發(fā)送線圈作為所述信號(hào)；反射信號(hào)測(cè)量單元，被配置為測(cè)量來(lái)自所述電カ發(fā)送線圈的頻帶信號(hào)的反射信號(hào)；振蕩器，被配置為生成具有可控的振蕩頻率的載波信號(hào)；以及通信控制單元，被配置為基于所述反射信號(hào)的頻率特性確定發(fā)送頻率并執(zhí)行控制以使得通過(guò)調(diào)制所述發(fā)送頻率的載波信號(hào)而生成的發(fā)送信號(hào)被提供給所述電カ發(fā)送線圈作為所述信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面，提供一種無(wú)線電カ傳送系統(tǒng)，包括上述無(wú)線電カ傳送裝置；以及無(wú)線電カ接收裝置，其中所述無(wú)線電カ接收裝置包括所述電カ接收線圈；電力接收解調(diào)単元，被配置為對(duì)由所述電カ接收線圈獲得的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；以及電カ接收調(diào)制單元，被配置為對(duì)由所述電カ接收線圈獲得的載波信號(hào)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制。


圖I包括圖UA)和圖1(B)，是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線電カ傳送裝置的示意圖；圖2包括圖2(A)和圖2(B)，是根據(jù)實(shí)施例的無(wú)線電カ接收裝置的示意圖；圖3是根據(jù)實(shí)施例的另ー無(wú)線電カ傳送裝置的示意圖；圖4是根據(jù)實(shí)施例的另ー無(wú)線電カ接收裝置的示意圖；圖5是圖示圖2中的無(wú)線電カ傳送裝置的第一配置示例的示圖；圖6是圖示發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和反射信號(hào)的示例的示圖；圖7包括圖7(A)和圖7(B)，是圖示當(dāng)電カ發(fā)送線圈和電カ接收線圈具有相同的共振頻率時(shí)以及當(dāng)這些線圈具有不同的共振頻率時(shí)的反射信號(hào)頻譜和接收信號(hào)頻譜的示圖；圖8是圖示圖2中的無(wú)線電カ傳送裝置的第二配置示例的示圖9是圖示圖2中的無(wú)線電カ傳送裝置的第三配置示例的示圖；圖10是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線電カ傳送系統(tǒng)的配置圖；圖11是圖示磁共振型無(wú)線電カ傳送的詳細(xì)配置示例的示圖；圖12是圖示磁共振型無(wú)線電カ傳送的另ー詳細(xì)配置示例的示圖；圖13是圖示圖2中的無(wú)線電カ傳送裝置的第四配置示例的示圖；以及圖14是圖示反射信號(hào)的上升延遲(rising delay)特性的示圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，提供了一種無(wú)線電カ傳送裝置，包括電カ發(fā)送線圈、頻帶信號(hào)(band signal)生成単元、反射信號(hào)測(cè)量單元、振蕩器和通信控制單元。對(duì)電カ發(fā)送線圈提供信號(hào)，并且電カ發(fā)送線圈通過(guò)磁耦合將該信號(hào)傳送到無(wú)線電カ接收裝置上的電カ接收線圏。頻帶信號(hào)生成単元生成具有允許傳送頻帶的頻帶信號(hào)并將頻帶信號(hào)提供給電カ發(fā)送線圈作為該信號(hào)。反射信號(hào)測(cè)量單元測(cè)量來(lái)自電カ發(fā)送線圈的頻帶信號(hào)的反射信號(hào)。振蕩器生成具有可控的振蕩頻率的載波信號(hào)。通信控制單元基于反射信號(hào)的頻率特性確定發(fā)送頻率并執(zhí)行控制以使得通過(guò)調(diào)制發(fā)送頻率的載波信號(hào)而生成的發(fā)送信號(hào)被提供給電カ發(fā)送線圈作為該信號(hào)。下文中，將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例。圖I(A)和圖I(B)示出了根據(jù)本實(shí)施例的無(wú)線電カ傳送裝置的示意圖。圖I (A)中的無(wú)線電カ傳送裝置能夠執(zhí)行無(wú)線電カ傳送和無(wú)線通信兩者。圖I(A)中的無(wú)線電カ傳送裝置設(shè)有執(zhí)行無(wú)線電力傳送的電カ傳送単元11、執(zhí)行無(wú)線通信的無(wú)線通信単元12和作為電カ傳送/傳送天線的共振線圈(電カ發(fā)送線圈)13。作為共享無(wú)線電カ傳送和無(wú)線通信的方法，以時(shí)分(time-division)為基礎(chǔ)利用開(kāi)關(guān)14來(lái)共享天線13。圖I (B)中的無(wú)線電カ傳送裝置與圖I (A) —祥也能夠執(zhí)行無(wú)線電力傳送和無(wú)線通信兩者，并且設(shè)有電カ傳送単元21、無(wú)線通信単元22和共享線圈23。與圖I(A)不同的是，作為共享天線的方法，該無(wú)線電カ傳送裝置同時(shí)執(zhí)行無(wú)線電カ傳送和無(wú)線通信。可以應(yīng)用各種允許同時(shí)傳送的共享方法，例如使用共振線圈23的共振頻率來(lái)進(jìn)行無(wú)線電カ傳送并使用共振頻率的整數(shù)倍來(lái)進(jìn)行無(wú)線通信從而實(shí)現(xiàn)頻分(frequency division)的方法。圖2㈧和2(B)示出了根據(jù)本實(shí)施例的無(wú)線電カ接收裝置的示意圖。
圖2(A)中的無(wú)線電カ接收裝置能夠執(zhí)行無(wú)線電カ接收和無(wú)線通信兩者。該配置對(duì)應(yīng)于圖I(A)中的無(wú)線電カ傳送裝置的配置。在圖2(A)中，無(wú)線電カ接收裝置設(shè)有執(zhí)行無(wú)線電力接收的電力接收單元101、執(zhí)行無(wú)線通信的無(wú)線通信単元102和作為電カ接收/接收天線的共振線圈(電カ接收線圈)103。作為共享天線以進(jìn)行電カ接收和無(wú)線通信的方法，以時(shí)分為基礎(chǔ)利用開(kāi)關(guān)104來(lái)共享天線103。圖2(B)中的無(wú)線電カ接收裝置被用作圖I(B)中的無(wú)線電カ傳送裝置的對(duì)應(yīng)部分。與圖2(A) —祥，該無(wú)線電カ接收裝置能夠執(zhí)行電カ接收和無(wú)線通信兩者并且設(shè)有電カ接收單元201、無(wú)線通信単元202和共享線圈203。作為天線共享方法，該無(wú)線電カ接收裝置同時(shí)執(zhí)行電カ接收和無(wú)線通信。這可以與圖I(B)中的無(wú)線電カ傳送裝置的情況ー樣通過(guò)頻分手段等來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3示出了根據(jù)本實(shí)施例的無(wú)線電カ傳送裝置的另ー配置示例。該無(wú)線電カ傳送裝置由無(wú)線通信単元31和共振線圈32構(gòu)成，并且不設(shè)有任何電力傳送單元。由于本實(shí)施例的主要特征在于無(wú)線通信単元，因此本實(shí)施例可以通過(guò)圖I (A)、圖I(B)和圖3的模式中的任何一種中的無(wú)線電カ傳送裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)線電カ接收裝置可以類似地配置為沒(méi)有電カ接收單元，如圖4所示。圖5示出了圖3中的無(wú)線電カ傳送裝置的第一配置示例。圖5中的無(wú)線電カ傳送裝置包括電カ發(fā)送線圈41、生成可控振蕩頻率的載波信號(hào)的振蕩器42、生成允許傳送頻帶的頻帶信號(hào)的頻帶信號(hào)生成単元43、調(diào)制單元44、測(cè)量來(lái)自電カ發(fā)送線圈41的反射信號(hào)的反射測(cè)量單元46、解調(diào)單元45、開(kāi)關(guān)51和控制這些單元的通信控制單元47。電カ發(fā)送線圈41是自共振線圈或者與附加到其上的電容器共振的線圈。線圈形狀是任意的。開(kāi)關(guān)51選擇性地將電カ發(fā)送線圈41連接到頻帶信號(hào)生成単元43和通信控制單 元47。調(diào)制單元44根據(jù)預(yù)定調(diào)制方案對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并且生成已調(diào)制的信號(hào)。頻帶信號(hào)生成単元43根據(jù)已調(diào)制的信號(hào)生成具有允許傳送帶寬的發(fā)送信號(hào)(頻帶信號(hào))。頻帶信號(hào)的示例在圖6的左上部示出。生成頻帶信號(hào)的方法的示例包括頻率掃描(frequency sweeping)、擴(kuò)展頻譜(spread spectrum)和通過(guò)使已調(diào)制的信號(hào)或高頻帶信號(hào)通過(guò)帶通濾波器來(lái)生成頻帶信號(hào)的方法。只要能夠生成頻帶信號(hào)，可以使用任何方法。對(duì)于發(fā)送信號(hào)的調(diào)制方案優(yōu)選地是使得信號(hào)能夠很容易地被解調(diào)的調(diào)制方案，例如基于頻帶信號(hào)的OOK (On-Off-Keying, ニ進(jìn)制啟閉鍵控)，但是只要是使用頻帶的調(diào)制方案，就可以使用任何調(diào)制方案。圖6示出了作為發(fā)送信號(hào)執(zhí)行OOK時(shí)的頻帶信號(hào)的變化。將參考圖6說(shuō)明使用OOK的頻帶信號(hào)的通信方法。所生成的發(fā)送信號(hào)被提供給電カ發(fā)送線圈41。在這種情況下，開(kāi)關(guān)51連接到頻帶信號(hào)生成単元43。發(fā)送信號(hào)通過(guò)磁共振被傳送到無(wú)線電カ接收裝置上的電カ接收線圈。無(wú)線電カ接收裝置對(duì)接收的信號(hào)整流并解調(diào)以提取信息。這種情況下接收側(cè)的操作被示出在圖6的右側(cè)。當(dāng)使用除了 OOK以外的調(diào)制方案時(shí)，信號(hào)可以在不整流的情況下受到解調(diào)處理。這里，提供給電カ發(fā)送線圈41的頻帶信號(hào)的一部分被反射并輸入到反射測(cè)量單元46。該情形在圖6的左下部示出。反射測(cè)量單元46基于反射信號(hào)獲取反射特性(頻率特性和相位特性)并且將該特性反饋至通信控制單元47。通信控制單元47利用該頻率特性等估計(jì)發(fā)送和接收之間的傳送特性，并且確定用于發(fā)送到接收裝置的載波頻率(發(fā)送頻率)和用于接收裝置中的反向散射方案/負(fù)載調(diào)制方案的載波頻率。當(dāng)所生成的信號(hào)頻譜不像例如使用擴(kuò)頻碼的擴(kuò)譜那樣恒定吋，難以獲得反射信號(hào)的精確頻率特性。在這種情況下，發(fā)送信號(hào)可以被從頻帶信號(hào)生成単元反饋回通信控制單元47以便獲得正確的反射信號(hào)頻譜。通信控制單元47控制振蕩器42以便生成所確定的發(fā)送頻率的載波信號(hào)并且利用發(fā)送頻率的載波信號(hào)生成發(fā)送信號(hào)。例如，通過(guò)利用發(fā)送信息調(diào)制該載波信號(hào)來(lái)生成發(fā)送信號(hào)。這種情況下的開(kāi)關(guān)51被改變到通信控制單元47。所生成的發(fā)送信號(hào)被提供給電カ發(fā)送線圈41。提供給電カ發(fā)送線圈41的發(fā)送信號(hào)通過(guò)磁耦合被傳送到接收側(cè)。這使得能夠增大每頻率的發(fā)送電力，并且與使用頻帶信號(hào)來(lái)發(fā)送信號(hào)的情況相比，還能夠延長(zhǎng)傳送距離。S卩，由于每頻率的電カ増大，因此能夠提高接收信噪比。因而，即使當(dāng)傳送距離較大時(shí)，也可以進(jìn)行無(wú)線通信。當(dāng)無(wú)線電カ傳送裝置接收來(lái)自無(wú)線電カ接收裝置的信號(hào)時(shí)，振蕩器42根據(jù)在通信控制單元47中確定的反向散射方案/負(fù)載調(diào)制方案來(lái)生成具有載波頻率的載波信號(hào)并從電カ發(fā)送線圈41傳送載波信號(hào)。無(wú)線電カ接收裝置利用諸如反向散射方案/負(fù)載調(diào)制方案之類的調(diào)制方案調(diào)制載波信號(hào)并返回已調(diào)制的信號(hào)。反向散射方案/負(fù)載調(diào)制方案是 這樣ー種調(diào)制方案，其中無(wú)線電カ接收裝置改變其負(fù)載并且從而生成具有改變的幅度或相位的反射信號(hào)(相位調(diào)制信號(hào)或幅度調(diào)制信號(hào))?！柏?fù)載調(diào)制”和“反向散射”原本是不同的術(shù)語(yǔ)(即，負(fù)載調(diào)制指改變負(fù)載的調(diào)制方案，而反向散射指讀取反射)，但是由于在本說(shuō)明書(shū)中，被說(shuō)明為反向散射方案的方案指通過(guò)改變負(fù)載(=負(fù)載調(diào)制)而讀取反射變化的方案，因此反向散射方案指類似于負(fù)載調(diào)制的調(diào)制方案。反射信號(hào)經(jīng)由電カ發(fā)送線圈41和反射測(cè)量單元46被解調(diào)單元45接收，被解調(diào)單元45解調(diào)并且信息被獲取。將利用圖7說(shuō)明利用由反射測(cè)量單元46測(cè)得的頻帶信號(hào)的反射的傳送特性來(lái)確定用于發(fā)送的發(fā)送頻率和確定用于來(lái)自無(wú)線電カ接收裝置的接收的載波頻率的方法。圖7示出了當(dāng)電カ發(fā)送線圈和電カ接收線圈具有相同的共振頻率時(shí)(圖7(A))以及當(dāng)這些線圈具有不同的共振頻率時(shí)(圖7(B))，在電カ發(fā)送線圈中觀測(cè)的反射信號(hào)的頻譜和無(wú)線電カ接收裝置中的接收信號(hào)的頻譜。這里，具有相同共振頻率可以指差異落在某ー范圍(例如，帶寬的1% )內(nèi)的情況。如圖7㈧所示，當(dāng)電カ發(fā)送線圈和電カ接收線圈具有相同共振頻率時(shí)，反射信號(hào)頻譜的最小值(局部最小值)的數(shù)目變?yōu)镮。在這種情況下，接收側(cè)的接收信號(hào)頻譜在反射信號(hào)頻譜具有最小值的頻率處具有最大值。另ー方面，如圖7(B)所示，當(dāng)電カ發(fā)送線圈和電カ接收線圈具有不同的共振頻率時(shí)，反射信號(hào)頻譜在電カ發(fā)送線圈的共振頻率處和電カ接收線圈的共振頻率處具有兩個(gè)最小值。在接收側(cè)，接收信號(hào)頻譜示出了在反射信號(hào)頻譜示出最小值的這兩個(gè)頻率處的最大值。S卩，很明顯可以從電カ傳送側(cè)上反射信號(hào)頻譜的最小值判斷接收信號(hào)頻譜變?yōu)樽畲笾堤幍念l率。因而，與來(lái)自電カ發(fā)送線圈的反射信號(hào)頻譜的最小值相對(duì)應(yīng)的頻率可以被當(dāng)作用于傳送/接收的載波頻率的候選頻率。然而，當(dāng)共振頻率不同時(shí)，可能難以從反射信號(hào)中判斷在與最小值相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率中的哪ー頻率處、接收信號(hào)頻譜具有較高的増益。因而，信號(hào)被在候選頻率中的任何ー個(gè)頻率上傳送，并且如果沒(méi)有從無(wú)線電カ接收裝置接收到確認(rèn)響應(yīng)(ACK)，則改變候選頻率，然而如果在改變后的候選頻率處接收到ACK,則選擇改變后的候選頻率，從而能夠可靠地執(zhí)行通信。
這里，如上所述，無(wú)線電カ傳送裝置從無(wú)線電カ接收裝置接收的信號(hào)是根據(jù)諸如反向散射方案/負(fù)載調(diào)制方案之類的調(diào)制方案調(diào)制的信號(hào)。為了提高根據(jù)反向散射方案或負(fù)載調(diào)制方案接收的信號(hào)的信噪比，需要適當(dāng)?shù)剡x擇從電カ發(fā)送線圈傳送的載波的頻率。例如，當(dāng)電カ發(fā)送線圈的共振頻率與載波頻率匹配時(shí)，能夠最優(yōu)地獲得反射信號(hào)的幅度，并且因此能夠以高的信噪比接收信號(hào)。當(dāng)電カ發(fā)送線圈的共振頻率與載波頻率不匹配時(shí)，不能像預(yù)期那樣獲得通過(guò)改變負(fù)載而由無(wú)線電カ接收裝置生成的反射信號(hào)的幅度變化，并且信噪比惡化。因而，需要適當(dāng)?shù)剡x擇從電カ發(fā)送線圈傳送的載波的頻率。例如，可以選擇具有較高信噪比的候選頻率。 這里，在通信控制單元47也利用所確定的發(fā)送頻率的載波信號(hào)生成發(fā)送信號(hào)并發(fā)送發(fā)送信號(hào)的同時(shí)，反射測(cè)量單元46可以測(cè)量來(lái)自電カ發(fā)送線圈41的反射。通過(guò)判斷傳送特性針對(duì)閾值的變化來(lái)檢測(cè)傳送特性(頻率特性)的變化。作為在檢測(cè)傳送特性的變化時(shí)反射幅度的閾值，還可以使用通過(guò)向變化之前的反射幅度加上3dB而獲得的值。當(dāng)檢測(cè)到傳送特性的變化時(shí)，利用頻帶信號(hào)生成単元43通過(guò)信號(hào)傳送再次測(cè)量反射的傳送特性，以獲得傳送和接收之間的傳送路徑信息(見(jiàn)圖7)。隨后再次確定發(fā)送頻率。在這種情況下，用于接收的載波頻率可能被再次確定。在前述配置示例中，利用頻帶信號(hào)執(zhí)行測(cè)量并且隨后利用所確定的發(fā)送頻率進(jìn)行發(fā)送，但是發(fā)送可以總是利用頻帶信號(hào)執(zhí)行。在這種情況下，可以從圖5的配置中去除開(kāi)關(guān)51，將電カ發(fā)送線圈41與頻帶信號(hào)生成単元43連接到一起并且去除電カ發(fā)送線圈41和通信控制單元47之間的通信線。圖8示出了這種情況下的配置。此外，在第一配置示例中，頻帶信號(hào)承載要通知給無(wú)線電カ接收裝置的信息，但是這并不是必需的，也可以使用用于測(cè)量目的而不承載信息的頻帶信號(hào)。此外，當(dāng)以所確定的發(fā)送頻率進(jìn)行發(fā)送時(shí),利用例如多級(jí)(multi-level)調(diào)制能夠增大發(fā)送信息的量。圖9示出了當(dāng)使用多級(jí)調(diào)制時(shí)的第三配置示例。添加了多級(jí)調(diào)制單元53。多級(jí)調(diào)制単元53根據(jù)傳送特性改變調(diào)制方案，從而能夠獲得速率匹配的效果。對(duì)于這里執(zhí)行的多級(jí)調(diào)制，應(yīng)用了幅度調(diào)制、相位調(diào)制和幅度相位調(diào)制中的任何ー種。開(kāi)關(guān)被用于選擇性地將多級(jí)調(diào)制單元53和調(diào)制單元44連接到通信控制單元47。其余的配置和操作與圖5中的類似，因此將省略其說(shuō)明。多級(jí)調(diào)制単元53的功能可以被結(jié)合在圖5的配置中的通信控制單元中。圖10示出了根據(jù)該實(shí)施例的電カ傳送系統(tǒng)。該傳送系統(tǒng)設(shè)有無(wú)線電カ傳送裝置和無(wú)線電カ接收裝置。無(wú)線電カ傳送裝置具有類似于圖8的配置。無(wú)線電カ接收裝置設(shè)有作為共振線圈的電カ接收線圈61、對(duì)從電力接收線圈61獲得的信號(hào)進(jìn)行整流的整流器62、電カ接收調(diào)制単元63、對(duì)從無(wú)線電カ傳送裝置接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的電力接收解調(diào)単元64和電カ接收通信控制器65。電カ接收調(diào)制単元63使用反向散射方案/負(fù)載調(diào)制方案，該方案通過(guò)改變負(fù)載來(lái)生成無(wú)線電カ傳送裝置的電カ發(fā)送線圈41中的有意的反射(intentional reflection)。電カ接收調(diào)制単元63根據(jù)該方案調(diào)制來(lái)自無(wú)線電カ傳送裝置的載波信號(hào)并從而發(fā)送信息。即，根據(jù)反向散射方案/負(fù)載調(diào)制方案，通過(guò)改變負(fù)載能夠改變反射信號(hào)的幅度和相位并且利用改變后的幅度和相位能夠執(zhí)行調(diào)制。在這種情況下，可以通過(guò)提供要改變的多個(gè)負(fù)載并且改變無(wú)線電カ傳送裝置的電カ發(fā)送線圈中的反射信號(hào)的幅度和相位來(lái)實(shí)現(xiàn)多級(jí)ASK和多級(jí)PSK或QAM調(diào)制。然而，當(dāng)執(zhí)行多級(jí)調(diào)制時(shí)，這受限于可以改變的負(fù)載的數(shù)目，并且由于像傳送距離之類的因素，對(duì)于在電カ發(fā)送線圈中觀測(cè)到的反射信號(hào)的幅度和相位可能無(wú)法獲得期望的變化。為此，當(dāng)執(zhí)行多級(jí)調(diào)制時(shí)，需要確保實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配并且電力發(fā)送線圈和電力接收線圈之間的耦合系數(shù)是確定的?；蛘撸枰趫?zhí)行多級(jí)調(diào)制之前基于通過(guò)電カ發(fā)送線圈獲取的反射信號(hào)預(yù)先確定可用來(lái)獲得期望的幅度和相位變化的負(fù)載。在下面的說(shuō)明中假定這樣ー種情況，其中無(wú)線電カ傳送裝置設(shè)有圖I(A)或圖I⑶中的電カ傳送単元以執(zhí)行無(wú)線電カ傳送(高頻電カ傳送)以及通信。類似地，將說(shuō)明無(wú)線電カ接收裝置還設(shè)有圖2(A)或圖2(B)中的電カ接收單元的情況。在這種情況下，無(wú)線通信単元被用于交換必要的控制信息以開(kāi)始無(wú)線電カ傳送。無(wú)線電カ傳送裝置開(kāi)始無(wú)線電カ傳送所需要的信息的示例在下面示出。S卩，信息 被交換直到電カ傳送開(kāi)始，并且電カ傳送在交換信息之后開(kāi)始。(I)無(wú)線電カ接收裝置的確認(rèn)/認(rèn)證(2)無(wú)線電カ接收裝置所要求的電カ(3)安全控制信息(4)傳送效率信息(5)阻抗信息這里，阻抗匹配在實(shí)現(xiàn)高效電カ傳送中變得最重要，并且通過(guò)前述的反射頻率特性(見(jiàn)圖7)可以獲得阻抗匹配所必需的信息。電カ發(fā)送線圈和電カ接收線圈之間的耦合可以根據(jù)該反射頻率特性的兩個(gè)峰值頻率之間的差來(lái)估計(jì)。已知被稱為“磁共振型”的無(wú)線電力傳送方案通過(guò)與共振器間耦合帶通濾波器(inter-resonator coupling band pass filter)基本相同的等效電路來(lái)表不(參考文獻(xiàn) I :Ikuo Awai 人，“Comparative studies on resonator used for resonance typewireless power transmission”，IEICE WPT 2010-01)。前述的反射的兩個(gè)最小值出現(xiàn)在在共振器間耦合帶通濾波器中所見(jiàn)的被稱為“磁墻”(magnetic wall)和“電墻”(electricwall)的兩個(gè)共振模式中(參考文獻(xiàn) 2 :Yoshio Kobayashi 等人，“Microwave dielectricfilter”，由電子、信息和通信工程師協(xié)會(huì)(The Institute of Electronics, Informationand Communication Engineers)在2007年3月30日匯編)。對(duì)于共振器間稱合帶通濾波器，在兩個(gè)共振模式和線圈間耦合系數(shù)“k”之間成立以下等式。
「wl I J high J lowk = —f~—
J high + J low其中“flOT”和“fhigh”分別表示兩個(gè)峰值頻率的低峰值頻率和高峰值頻率。因此，通過(guò)根據(jù)反射頻率特性測(cè)量?jī)蓚€(gè)峰值頻率并使用該等式，能夠估計(jì)耦合系數(shù)。此外，當(dāng)耦合的強(qiáng)度是不證自明的或者是可估計(jì)的時(shí)，電カ傳送側(cè)和電カ接收側(cè)之間的阻抗匹配可以利用共振器間耦合帶通濾波器的匹配理論來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，例如，當(dāng)設(shè)計(jì)具有最平坦特性的濾波器(巴特沃斯濾波器)時(shí)的匹配理論可以用作用于磁共振型無(wú)線電力傳送的匹配方法(參考文獻(xiàn)2)。本說(shuō)明書(shū)可應(yīng)用的磁共振型無(wú)線電カ傳送可以一般地由電カ發(fā)送線圈和與其電磁耦合的回路構(gòu)成，如圖11所示，并且通過(guò)改變?cè)摶芈泛途€圈之間的耦合系數(shù)(=實(shí)質(zhì)上等同于改變回路和線圈之間的距離)來(lái)調(diào)節(jié)阻杭。圖12示出了圖11中的配置的等效電路。在上述配置中，假定電カ發(fā)送回路和電カ發(fā)送線圈之間的耦合為“kl”(互感“Ml”)并且電カ接收回路和電カ接收線圈之間的耦合為“k2”(互感“M2”)，則圖12中所示的電カ發(fā)送回路和電カ接收回路的等效電路部分作為對(duì)稱T形阻抗轉(zhuǎn)換単元工作，并且ー般地被稱為“K反相器”(在濾波器理論中)。這表明通過(guò)改變“kl” (或“Ml”)和“k2” (或“M2”)能夠調(diào)節(jié)阻杭。例如，當(dāng)假定電カ發(fā)送線圈的電感為“Lcoill”、電導(dǎo)為“Ccoill”、電壓源可具有的負(fù)載為“R1”、電カ接收線圈的電感為“Lcoil2”、電導(dǎo)為“Ccoil2”且負(fù)載電阻為“R2”吋，阻抗匹配可以利用由下式表示的被稱為“外部k”的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)(參考文獻(xiàn)2)。電カ發(fā)送裝置外部
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線電カ傳送裝置，包括 電カ發(fā)送線圈，被配置為被提供信號(hào)并通過(guò)磁耦合將所述信號(hào)傳送到無(wú)線電力接收裝置上的電カ接收線圈； 頻帶信號(hào)生成単元，被配置為生成具有允許傳送頻帶的頻帶信號(hào)并將所述頻帶信號(hào)提供給所述電カ發(fā)送線圈作為所述信號(hào)； 反射信號(hào)測(cè)量單元，被配置為測(cè)量來(lái)自所述電カ發(fā)送線圈的頻帶信號(hào)的反射信號(hào)；振蕩器，被配置為生成具有可控的振蕩頻率的載波信號(hào)；以及通信控制單元，被配置為基于所述反射信號(hào)的頻率特性確定發(fā)送頻率并執(zhí)行控制以使得通過(guò)調(diào)制所述發(fā)送頻率的載波信號(hào)而生成的發(fā)送信號(hào)被提供給所述電カ發(fā)送線圈作為所述信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述的無(wú)線電カ傳送裝置，其中所述通信控制單元基于所述反射信號(hào)的頻率特性確定要發(fā)送給所述無(wú)線電カ接收裝置的用于負(fù)載調(diào)制的載波信號(hào)的頻率，并且 所確定的頻率的載波信號(hào)被提供給所述電カ發(fā)送線圈。
3.如權(quán)利要求I所述的無(wú)線電カ傳送裝置，其中所述發(fā)送頻率是所述反射信號(hào)的幅度變?yōu)榫植孔钚≈堤幍念l率。
4.如權(quán)利要求2所述的無(wú)線電カ傳送裝置，其中所述載波信號(hào)的頻率是所述反射信號(hào)的幅度變?yōu)榫植孔钚≈堤幍念l率。
5.如權(quán)利要求I所述的無(wú)線電カ傳送裝置，其中所述發(fā)送信號(hào)是通過(guò)對(duì)所述發(fā)送頻率的載波信號(hào)進(jìn)行多級(jí)調(diào)制而生成的。
6.如權(quán)利要求2所述的無(wú)線電カ傳送裝置，還包括符號(hào)周期控制單元，被配置為基于所述頻率特性確定所述載波信號(hào)的符號(hào)周期， 其中所述通信控制單元執(zhí)行控制以使得所述載波信號(hào)以所述符號(hào)周期被傳送。
7.如權(quán)利要求I所述的無(wú)線電カ傳送裝置，還包括電カ傳送単元，被配置為生成電カ信號(hào)并將所述電カ信號(hào)給所述電カ發(fā)送線圈， 其中所述電カ發(fā)送線圈通過(guò)磁耦合將所述電カ信號(hào)傳送到所述電カ接收線圈，并且利用所述電カ發(fā)送線圈和所述電カ接收線圈之間的耦合系數(shù)執(zhí)行與所述無(wú)線電カ接收裝置的阻抗匹配，其中所述耦合系數(shù)是基于所述頻率特性確定的。
8.一種無(wú)線電カ傳送系統(tǒng),包括 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線電カ傳送裝置；以及 無(wú)線電カ接收裝置， 其中所述無(wú)線電カ接收裝置包括 所述電カ接收線圈； 電カ接收解調(diào)単元，被配置為對(duì)由所述電カ接收線圈獲得的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；以及 電カ接收調(diào)制単元，被配置為對(duì)由所述電カ接收線圈獲得的載波信號(hào)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制。
9.如權(quán)利要求8所述的無(wú)線電カ傳送系統(tǒng)，其中所述電カ接收調(diào)制単元根據(jù)相位調(diào)制、幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和正交相位幅度調(diào)制中的任何ー種來(lái)執(zhí)行調(diào)制。
10.如權(quán)利要求8所述的無(wú)線電カ傳送系統(tǒng)， 其中所述無(wú)線電カ傳送裝置還包括電カ傳送単元，被配置為生成電カ信號(hào)并將所述電力信號(hào)給所述電カ發(fā)送線圈，所述電カ發(fā)送線圈通過(guò)磁耦合將所述電カ信號(hào)傳送到所述電カ接收線圏， 所述無(wú)線電カ接收裝置還包括電カ接收單元，被配置為使用由所述電カ接收線圈接收的電カ信號(hào)，并且 在所述無(wú)線電カ傳送裝置和所述無(wú)線電カ接收裝置之間通過(guò)時(shí)分或頻分復(fù)用執(zhí)行電力傳送和信號(hào)通信兩者。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了無(wú)線電力傳送裝置和無(wú)線電力傳送系統(tǒng)。該無(wú)線電力傳送裝置包括電力發(fā)送線圈、頻帶信號(hào)生成單元、反射信號(hào)測(cè)量單元、振蕩器和通信控制單元。線圈被提供信號(hào)并通過(guò)磁耦合將該信號(hào)傳送到無(wú)線電力接收裝置上的電力接收線圈。生成單元生成具有允許傳送頻帶的頻帶信號(hào)并將頻帶信號(hào)提供給電力發(fā)送線圈。反射信號(hào)測(cè)量單元測(cè)量來(lái)自電力發(fā)送線圈的頻帶信號(hào)的反射信號(hào)。振蕩器生成具有可控的振蕩頻率的載波信號(hào)。通信控制單元基于反射信號(hào)的頻率特性確定發(fā)送頻率并執(zhí)行控制以使得通過(guò)調(diào)制發(fā)送頻率的載波信號(hào)而生成的發(fā)送信號(hào)被提供給電力發(fā)送線圈。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102694422SQ20121005917
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者佐方連, 出口典孝, 工藤浩喜, 莊木裕樹(shù), 竹田大輔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝