用于控制電力發(fā)送的電力發(fā)送器和方法
【專利摘要】提供了用于電力接收器確定范圍以實(shí)現(xiàn)其最佳電力接收速率的方法和裝置。所述方法包括：確定用于最大化在電力接收器處可接收的最小電壓與最大電壓之間的電力接收速率的范圍。如果確定了最小電壓與最大電壓之間電力接收器需要的最佳參考電壓，則最小電壓與參考電壓之間的范圍被確定為最有效電壓范圍。由電力發(fā)送器或者電力接收器二者之一確定了參考電壓，并且電力發(fā)送器調(diào)整將被發(fā)送到電力接收器的電壓以使得電力接收器處的接收電壓在最有效電壓范圍內(nèi)。即使當(dāng)電力發(fā)送器發(fā)送電力到多個(gè)接收器時(shí)，電力發(fā)送器也通過在每個(gè)接收器的最有效電壓范圍內(nèi)自適應(yīng)地調(diào)整電力來最大化電力發(fā)送效率。
【專利說明】用于控制電力發(fā)送的電力發(fā)送器和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般涉及無線電力發(fā)送系統(tǒng)，并且更加具體來說，涉及在電力發(fā)送器中控 制電力的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線充電或不接觸的充電技術(shù)近來已經(jīng)發(fā)展并應(yīng)用于許多不同的電子設(shè)備。使用 無線電力發(fā)送和接收的無線充電技術(shù)通過將蜂窩電話放在充電墊上使能例如蜂窩電話的 電池被自動(dòng)充電而不需要單獨(dú)的充電連接器。無線充電技術(shù)無線地對(duì)電子產(chǎn)品充電并且消 除對(duì)有線充電器的需要，從而有助于電子產(chǎn)品的防水能力和便攜性。
[0003] 無線充電技術(shù)當(dāng)中，基于充電方法的諧振被如下實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要充電的電力接收器 位于用于發(fā)送無線電力的電力發(fā)送器的區(qū)域中時(shí)，電力發(fā)送器可以對(duì)電力接收器充電。如 果多個(gè)電力接收器處于單個(gè)電力發(fā)送器的充電區(qū)域中，則在每個(gè)電力接收器處所需要的電 力可以不同于發(fā)送電力。因而，對(duì)每個(gè)電力接收器的充電需要有效地進(jìn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題
[0005] 關(guān)于這一點(diǎn)，傳統(tǒng)的電力發(fā)送器設(shè)置用于電力控制的電壓參考以有效地向電力接 收器供應(yīng)電力。但是，充電效率可能根據(jù)不同的充電狀態(tài)變化，諸如電力接收器的特征、硬 件設(shè)計(jì)、電力接收器與電力發(fā)送器之間的距離、充電位置等等。如果電力發(fā)送器可以發(fā)送使 能電力接收器實(shí)現(xiàn)最高電力接收速率的電力，則它能夠?qū)崿F(xiàn)有效的充電。
[0006] 技術(shù)方案
[0007] 已經(jīng)做出了本發(fā)明為處理上述問題和/或缺點(diǎn)，以及提供至少如下所述的優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明的一方面提供確定并且發(fā)送電力接收器所需要的最佳電力的裝置和方法。
[0009] 本發(fā)明的一方面還提供確定電壓接收范圍以最大化電力接收器處的充電效率的 裝置和方法。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種在電力發(fā)送器中控制電力發(fā)送的方法，該方法包 括：接收包括在電力接收器處可接收的最小電壓和最大電壓的電力信息；確定用于將最小 電壓與最大電壓之間的范圍劃分為預(yù)定部分的參考電壓；將最小電壓與最大電壓之間的范 圍劃分為最小電壓與參考電壓之間的第一電壓范圍和參考電壓與最大電壓之間的第二電 壓范圍；在電力發(fā)送器的電力發(fā)送期間，從電力接收器接收關(guān)于包括在電力接收器處測(cè)量 的電壓的電力接收狀況的報(bào)告；以及根據(jù)測(cè)量的電壓屬于經(jīng)劃分的電壓范圍當(dāng)中的哪個(gè)電 壓范圍來調(diào)整并且供應(yīng)電力。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于控制電力發(fā)送的電力發(fā)送器，該電力發(fā)送 器包括：無線通信單元，用于接收包括在電力接收器處可接收的最小電壓和最大電壓的電 力信息；控制器，用于確定將最小電壓與最大電壓之間的范圍劃分為預(yù)定部分的參考電壓， 以及將最小電壓與最大電壓之間的范圍劃分為最小電壓與參考電壓之間的第一電壓范圍 和參考電壓與最大電壓之間的第二電壓范圍；以及諧振信號(hào)發(fā)生器，用于在控制器的控制 下向電力接收器供應(yīng)電力，其中，當(dāng)通過無線通信單元從電力接收器接收到關(guān)于包括測(cè)量 的電壓的電力接收狀況的報(bào)告時(shí)，控制器根據(jù)測(cè)量的電壓屬于經(jīng)劃分的電壓范圍當(dāng)中的哪 個(gè)電壓范圍來調(diào)整電力并且通過諧振信號(hào)發(fā)生器供應(yīng)電力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過參考附圖詳細(xì)描述其示范性實(shí)施例而變 得更加明顯，附圖中：
[0013] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電力發(fā)送器和電力接收器的框圖；
[0014] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電力發(fā)送器和電力接收器中的操作步驟的流程圖；
[0015] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的說明設(shè)置輸入電壓的范圍的圖；
[0016] 圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在電力發(fā)送器與電力接收器之間的信號(hào)發(fā)送 和接收以確定電力接收器中的參考電壓的流程圖；和
[0017] 圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在電力發(fā)送器與電力接收器之間的信號(hào)發(fā)送 和接收以確定電力接收器中的參考電壓的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 最佳實(shí)施例
[0019] 現(xiàn)在將對(duì)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)參考，實(shí)施例的例子在附圖中說明，其中貫穿全文同樣 的參考標(biāo)記指代類似的或相同的元素。對(duì)此，本發(fā)明的實(shí)施例可以具有不同形式并且不應(yīng) 該視為局限于這里闡述的描述。因此，在下面僅僅是參考附圖描述實(shí)施例，以說明本說明書 的方面。一些眾所周知的可能模糊本發(fā)明的技術(shù)的描述將略去。
[0020] 本發(fā)明提供一種確定電力接收器的范圍以實(shí)現(xiàn)其最佳電力接收速率的方法。為 此，本發(fā)明確定在電力接收器處可接收的最小電壓與最大電壓之間的范圍當(dāng)中的最大化電 力接收速率的范圍。當(dāng)確定了最小電壓與最大電壓之間電力接收器所需要的最佳參考電壓 時(shí)，最小電壓與參考電壓之間的范圍被確定為最大化電力接收效率的最有效電壓范圍。通 過電力發(fā)送器或者電力接收器二者之一確定參考電壓，并且電力發(fā)送器調(diào)整將被發(fā)送到電 力接收器的電壓以使得電力接收器處的接收電壓在最有效電壓范圍之內(nèi)。在這方面，即使 當(dāng)電力發(fā)送器發(fā)送電力到多個(gè)電力接收器，電力發(fā)送器也通過考慮到對(duì)于每個(gè)電力接收器 的最有效電壓范圍自適應(yīng)地調(diào)整電力，來最大化電力發(fā)送效率。
[0021] 在說明本發(fā)明之前，參考電壓定義如下。對(duì)于每個(gè)電力接收器來說，根據(jù)它的硬件 設(shè)計(jì)、充電狀態(tài)等等，存在具有良好充電效率的電壓范圍。在下面的描述中，用于確定在電 力接收器處具有良好充電效率的電壓范圍所需要的輸入電壓被定義為參考電SV_high。
[0022] 將參考圖1描述確定用于電力接收器的參考電壓的方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí) 施例的組成無線電力發(fā)送系統(tǒng)的電力發(fā)送器100和電力接收器110的框圖。
[0023] 參照?qǐng)D1，電力發(fā)送器被配置為包括：信號(hào)發(fā)生器18,裝備有例如壓控振蕩器 (VCO);放大器12,用于以高增益放大通過門驅(qū)動(dòng)器10從信號(hào)發(fā)生器輸出的頻率信號(hào)；電源 20,用于供電以使得從信號(hào)發(fā)生器18輸出的某一頻率的信號(hào)具有由控制器22確定的諧振 頻率；匹配單元14,用于進(jìn)行阻抗匹配；諧振信號(hào)發(fā)生器16,用于根據(jù)由放大器12生成的 高幅值信號(hào)以無線諧振信號(hào)發(fā)送來自電源20的電力；和控制器22,用于基本控制無線電力 發(fā)送操作。
[0024] 控制器22根據(jù)對(duì)由電源20生成的信號(hào)的電壓和電流的測(cè)量來監(jiān)控?zé)o線發(fā)送的諧 振信號(hào)的電流和電壓，提供電壓給電源20以保持預(yù)定值在正常范圍內(nèi)，以及控制門驅(qū)動(dòng)器 10的開/關(guān)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，控制器22被示出為測(cè)量從電源20輸出的電壓/電流， 但是可替換地，可以添加用于測(cè)量由電源20生成的信號(hào)的電壓/電流的電壓/電流測(cè)量單 元（未示出）。
[0025] 另外，無線通信單元24被配置為采用多種無線近程通信方案（諸如藍(lán)牙）之一， 用于在控制器22的控制下就無線電力發(fā)送的操作與電力接收器110通信。諧振信號(hào)發(fā)生 器16包括在諧振信號(hào)發(fā)生器16上部的充電基板，電力接收器位于該充電基板上。
[0026] 電力發(fā)送器100的控制器22可以被配置為具有，例如，微控制器單元（MCU)，并且 將在下面描述控制到一個(gè)或多個(gè)電力接收器的電力發(fā)送的操作。
[0027] 電力接收器110可以包括：諧振信號(hào)接收器112,用于接收從電力發(fā)送器100的諧 振信號(hào)發(fā)生器16發(fā)送的無線諧振信號(hào)；整流器116,用于對(duì)從匹配單元114接收到的電力 從交流電（AC)形式整流為直流電（DC)形式；DC/DC變換器118 (也稱為恒定電壓發(fā)生器）， 用于將從整流器116輸出的電力變換為具有這樣的電力接收器的便攜式終端所需要的工 作電力（例如，+5V);充電器/電壓管理IC (PMIC) 124,用于被充以工作電力；和控制器122， 用于測(cè)量輸入到DC/DC變換器118的輸入電壓Vin和從DC/DC變換器118輸出的輸出電壓 Vout和輸出電流lout?？刂破?22可以被配置為具有MCU，并且用作基于測(cè)量的電壓/電 流信息確定電力接收狀態(tài)并且提供關(guān)于電力接收狀態(tài)的信息。
[0028] 無線通信單元120被配置為采用多種無線近程通信方案（諸如藍(lán)牙）中的一種， 以在控制器122的控制下就無線電力接收的操作與電力發(fā)送器100通信。
[0029] 參考圖2描述具有上述結(jié)構(gòu)的電力發(fā)送器100和電力接收器110的操作。在本發(fā) 明的實(shí)施例中無線充電狀態(tài)的變化可以主要分為負(fù)載檢測(cè)階段、搜索階段、注冊(cè)階段、待機(jī) 階段和充電階段。
[0030] 參照?qǐng)D2,電力發(fā)送器基于負(fù)載檢測(cè)階段200中負(fù)載變化確定電力接收器是否位 于電力發(fā)送器的充電區(qū)域中。搜索階段205通過發(fā)送電力以驅(qū)動(dòng)電力接收器來搜索有效的 電力接收器。另一方面，電力接收器通過從電力發(fā)送器接收電力來驅(qū)動(dòng)并且搜索附近的電 力發(fā)送器以在無線電力網(wǎng)上注冊(cè)。為此，搜索幀被發(fā)送。
[0031] 在本發(fā)明的無線電力發(fā)送和接收方法中，搜索幀具有如表1中的結(jié)構(gòu)。
[0032] 表 1
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種在電力發(fā)送器中控制電力發(fā)送的方法，該方法包括： 接收包括在電力接收器處可接收的最小電壓和最大電壓的電力信息； 確定用于將最小電壓與最大電壓之間的范圍劃分為預(yù)定部分的參考電壓； 將最小電壓與最大電壓之間的范圍劃分為最小電壓與參考電壓之間的第一電壓范圍 和參考電壓與最大電壓之間的第二電壓范圍； 在電力發(fā)送器的電力發(fā)送期間，從電力接收器接收關(guān)于包括在電力接收器處測(cè)量的電 壓的電力接收狀況的報(bào)告；以及 根據(jù)測(cè)量的電壓屬于經(jīng)劃分的電壓范圍當(dāng)中的哪個(gè)電壓范圍來調(diào)整并且供應(yīng)電力。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果測(cè)量的電壓在過最大電壓范圍內(nèi)，則還包括停 止電力發(fā)送。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，如果測(cè)量的電壓在第二電壓范圍內(nèi)，則還包括 降低并且供應(yīng)電力。
4. 如權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其中，如果測(cè)量的電壓在欠最小電壓范圍內(nèi)，則 還包括提高并且供應(yīng)電力。
5. 如權(quán)利要求1到4之一所述的方法，其中，如果測(cè)量的電壓在第一電壓范圍內(nèi)，則還 包括響應(yīng)于來自電力接收器的電力信息供應(yīng)電力。
6. 如權(quán)利要求1到5之一所述的方法，其中，第一電壓范圍包括在電力接收器處具有最 高電力接收效率的范圍，并且第二電壓范圍包括具有比電力接收器需要的電壓高的電壓的 范圍。
7. 如權(quán)利要求1到6之一所述的方法，其中，包括最小電壓和最大電壓的電力信息被 包括在：由電力接收器發(fā)送的、用于向由電力發(fā)送器托管的無線電力網(wǎng)訂購的訂購請(qǐng)求幀； 在電力接收器向由電力發(fā)送器托管的無線電力網(wǎng)訂購之后，由電力接收器發(fā)送的、用于指 示其電力接收狀況的報(bào)告幀；響應(yīng)于電力發(fā)送器的信息請(qǐng)求，來自電力接收器的回復(fù)消息； 以及用于指示向由電力發(fā)送器托管的無線電力網(wǎng)的訂購已經(jīng)完成的訂購回復(fù)幀的確認(rèn)幀 中的一個(gè)中。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，包括測(cè)量的電壓的電力接收狀況包括在電力接收 器測(cè)量的輸入電壓、輸出電壓和輸出電流中的至少一個(gè)中。 9?一種用于控制電力發(fā)送的電力發(fā)送器，該電力發(fā)送器包括： 無線通信單元，用于接收包括在電力接收器處可接收的最小電壓和最大電壓的電力信 息； 控制器，用于確定將最小電壓與最大電壓之間的范圍劃分為預(yù)定部分的參考電壓，以 及將最小電壓與最大電壓之間的范圍劃分為最小電壓與參考電壓之間的第一電壓范圍和 參考電壓與最大電壓之間的第二電壓范圍；以及 諧振信號(hào)發(fā)生器，用于在控制器的控制下向電力接收器供應(yīng)電力， 其中，當(dāng)通過無線通信單元從電力接收器接收到關(guān)于包括測(cè)量的電壓的電力接收狀況 的報(bào)告時(shí)，控制器根據(jù)測(cè)量的電壓屬于經(jīng)劃分的電壓范圍當(dāng)中的哪個(gè)電壓范圍來調(diào)整電力 并且通過諧振信號(hào)發(fā)生器供應(yīng)電力。
10.如權(quán)利要求9所述的電力發(fā)送器，其中，如果測(cè)量的電壓在過最大電壓范圍內(nèi)，則 所述控制器控制停止通過諧振信號(hào)發(fā)生器的電力發(fā)送，并且如果測(cè)量的電壓在第二電壓范 圍內(nèi)，則所述控制器控制降低電力并且通過諧振信號(hào)發(fā)生器供應(yīng)電力。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的電力發(fā)送器，其中，如果測(cè)量的電壓在欠最小電壓范圍 內(nèi)，則所述控制器控制提高電力并且通過諧振信號(hào)發(fā)生器供應(yīng)電力。
12. 如權(quán)利要求9到11之一所述的電力發(fā)送器，其中，如果測(cè)量的電壓在第一電壓范圍 內(nèi)，則所述控制器控制響應(yīng)于來自電力接收器的電力信息通過諧振信號(hào)發(fā)生器供應(yīng)電力。
13. 如權(quán)利要求9到12之一所述的電力發(fā)送器，其中，第一電壓范圍包括在電力接收器 處具有最高電力接收效率的范圍，并且第二電壓范圍包括具有比電力接收器需要的電壓高 的電壓的范圍。
14. 如權(quán)利要求9到13之一所述的電力發(fā)送器，其中，包括最小電壓和最大電壓的電 力信息在：由電力接收器發(fā)送的、用于向由電力發(fā)送器托管的無線電力網(wǎng)訂購的訂購請(qǐng)求 幀；在電力接收器向由電力發(fā)送器托管的無線電力網(wǎng)訂購之后，由電力接收器發(fā)送的、用于 指示電力接收狀況的報(bào)告幀；響應(yīng)于電力發(fā)送器的信息請(qǐng)求，來自電力接收器的回復(fù)消息； 以及響應(yīng)于指示向由電力發(fā)送器托管的無線電力網(wǎng)的訂購已經(jīng)完成的訂購回復(fù)幀的確認(rèn) 幀中的任意一個(gè)中接收。
15. 如權(quán)利要求9到14之一所述的電力發(fā)送器，其中，包括測(cè)量的電壓的電力接收狀況 包括在電力接收器測(cè)量的輸入電壓、輸出電壓和輸出電流中的至少一個(gè)中。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK104396121SQ201380032357
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】邊江虎, 李炅雨, 權(quán)赫春, 金南倫, 鄭熙遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社