無線電力傳輸方法、無線電力發(fā)送器和無線充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無線電力傳輸領(lǐng)域中的無線電力傳輸方法、無線電力發(fā)送器和無線充電系統(tǒng)。即，無線電力發(fā)送器被配置成以無線方式將電力傳輸?shù)綗o線電力接收器，發(fā)送器被配置成：第一線圈，其被配置成將電流轉(zhuǎn)換成磁通量；第二線圈，其被配置成在平面上與第一線圈相鄰；第三線圈，其被配置成具有不同于第一和第二線圈的形狀并且具有分別重疊第一和第二線圈的至少一部分；以及控制器，其被配置成確定在第一、第二和第三線圈中要被激活的線圈。
【專利說明】無線電力傳輸方法、無線電力發(fā)送器和無線充電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本說明書涉及一種無線電力傳輸領(lǐng)域中的無線電力傳輸方法、設(shè)備以及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，以無線方式不接觸地將電能供應(yīng)給無線電力接收器的方法已被用于替代 以有線方式供應(yīng)電能的傳統(tǒng)方法。以無線方式接收能量的無線電力接收器可由接收的無線 電力直接驅(qū)動，或電池可通過使用接收的無線電力充電，進(jìn)而允許無線電力接收器由充電 的電力驅(qū)動。
[0003] 為了使得在以無線方式傳輸電力的無線電力發(fā)送器和以無線方式接收電力的無 線電力接收器之間平穩(wěn)地進(jìn)行無線電力傳輸，涉及無線電力傳輸?shù)募夹g(shù)要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
[0004] 作為無線電力傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的一部分，管理用于磁感應(yīng)無線電力傳輸技術(shù)的無 線電力協(xié)會（WPC)在2010年4月12日公布了用于在無線電力傳輸中互通的標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)"系 統(tǒng)描述無線電力傳輸，第1卷，低功率，部分1 :接口定義，版本1.00候選版1(RC1)"。
[0005] 作為另一個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會的電力聯(lián)盟成立于2012年3月，研發(fā)了接口標(biāo)準(zhǔn)的生 產(chǎn)線，并且公布了基于用于提供感應(yīng)和諧振功率的感應(yīng)耦合技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)。
[0006] 在我們的生活中頻繁地遇到使用電磁感應(yīng)的無線充電方法，例如，在電牙刷、無線 咖啡機(jī)等上商業(yè)化地使用。
[0007] WPC1. 1標(biāo)準(zhǔn)和PMA1. 1標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)公布，但是它們存在接收器必須正確地布置在充 電線圈上以及標(biāo)準(zhǔn)之間的互通性不好的問題。因此，需要研發(fā)一種在無線充電標(biāo)準(zhǔn)之間具 有互通性的發(fā)送器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 因此，詳細(xì)說明的一個方面提供無線電力傳輸方法、無線電力發(fā)送器以及無線充 電系統(tǒng)，其能夠提供在WPC標(biāo)準(zhǔn)和PMA標(biāo)準(zhǔn)之間的互通性。
[0009] 詳細(xì)說明的另一個方面提供新類型的多線圈解決方案，其通過與無線充電領(lǐng)域中 的不同標(biāo)準(zhǔn)符合的單個線圈的組裝能夠擴(kuò)展接收器位置的自由度。
[0010] 詳細(xì)說明的一個方面提供無線電力傳輸方法、無線電力發(fā)送器和無線充電系統(tǒng)， 其能夠提供WPC標(biāo)準(zhǔn)和PMA標(biāo)準(zhǔn)之間的互通性。為此，配置成以無線方式將電力傳輸?shù)綗o 線電力接收器的無線電力發(fā)送器可包括配置成將電流轉(zhuǎn)換成磁通量的第一線圈、配置成在 平面上臨近于該第一線圈的第二線圈、配置成具有與該第一和第二線圈不同形狀并且具有 分別重疊該第一和第二線圈的至少部分的第三線圈，以及配置成確定該第一、第二和第三 線圈之中的要被激活的線圈的控制器。
[0011] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可選擇性地將多個電壓中的一個施 加到該第三線圈。
[0012] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可控制驅(qū)動電路單元。該驅(qū)動電路 單元可包括連接到第一電容器的第一開關(guān)，以及連接到第二電容器的第二開關(guān)。該第一電 容器和該第二電容器可被并聯(lián)連接到該第三線圈。
[0013] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是否對應(yīng)于彼此不同的第一標(biāo)準(zhǔn)或 第二標(biāo)準(zhǔn)，該第一和第二開關(guān)可被控制以將多個電壓中的一個施加到該第三線圈。
[0014] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可將輸入電壓施加到該第一、第二 和第三線圈中的至少一個，并且在標(biāo)準(zhǔn)檢測之后，可升高或降低輸入電壓以對應(yīng)于該標(biāo)準(zhǔn)。
[0015] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可確定在該標(biāo)準(zhǔn)是第一標(biāo)準(zhǔn)時要控 制該第一、第二或第三線圈中的哪一個，并且在該標(biāo)準(zhǔn)是第二標(biāo)準(zhǔn)時通過升高施加到該第 三線圈的輸入電壓而執(zhí)行頻率控制。
[0016] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該第一和第二線圈可以是符合第一標(biāo)準(zhǔn)輸入 電壓被施加到的線圈，并且該第三線圈可被設(shè)定以使得高于該輸入電壓的電壓被施加到 其。
[0017] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該第一和第二線圈可以是符合第一標(biāo)準(zhǔn)對其 執(zhí)行頻率控制或電壓控制的線圈，并且該第三線圈可以是符合該第一標(biāo)準(zhǔn)對其執(zhí)行電壓控 制的線圈。
[0018] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該第一和第二線圈可以被纏繞成其中至少部 分是直的（線性的）四邊形形狀，并且該第三線圈可以被纏繞成圓形形狀。
[0019] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該第一和第二線圈可以由單層構(gòu)成，并且第 三線圈可以以線圈在其內(nèi)側(cè)處連接并被纏繞成多層的方式由多層構(gòu)成。
[0020] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該第三線圈可以是符合該第一標(biāo)準(zhǔn)和該第二 標(biāo)準(zhǔn)兩者的線圈，并且該第一和第二線圈可以是符合該第一標(biāo)準(zhǔn)的線圈。
[0021] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，被配置成以無線方式將電力傳輸?shù)綗o線電力 接收器的無線電力傳輸方法，可包括將輸入電壓施加到第一、第二和第三線圈中的至少一 個，檢測施加到該無線電力接收器的標(biāo)準(zhǔn)以對應(yīng)于該輸入電壓，并且在該標(biāo)準(zhǔn)是第一標(biāo)準(zhǔn) 時檢測從該第一、第二和第三線圈中要被驅(qū)動的線圈，以及在該標(biāo)準(zhǔn)是第二標(biāo)準(zhǔn)時驅(qū)動該 第三線圈。
[0022] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，在該標(biāo)準(zhǔn)是該第一標(biāo)準(zhǔn)時，要被驅(qū)動的線圈 的檢測可以被執(zhí)行以檢測要被驅(qū)動的線圈是否是被纏繞成四邊形形狀的線圈或被纏繞成 圓形形狀的線圈。
[0023] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，在該要被驅(qū)動的線圈是纏繞成圓形形狀的線 圈時該輸入電壓可被升高，并且在該要被驅(qū)動的線圈是纏繞成四邊形形狀的線圈時該輸入 電壓可被維持。
[0024] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，在該標(biāo)準(zhǔn)是該第二標(biāo)準(zhǔn)時該輸入電壓可被升 高并且該頻率控制可被執(zhí)行。
[0025] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例的無線充電系統(tǒng)可包括配置成以無線方式傳 輸電力的發(fā)送器，以及配置成以無線方式接收電力的接收器，其中，所述發(fā)送器可包括配置 成將電流轉(zhuǎn)換成磁通量的第一線圈、配置成在平面上臨近于該第一線圈的第二線圈、配置 成具有與該第一和第二線圈不同形狀并且具有分別重疊該第一和第二線圈的至少部分的 第三線圈，以及配置成確定該第一、第二和第三線圈之中的要被激活的線圈的控制器。
[0026] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可選擇性地將多個電壓中的一個施 加到該第三線圈。
[0027] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可將輸入電壓施加到該第一、第二 和第三線圈中的至少一個，并且在標(biāo)準(zhǔn)檢測之后，可升高或降低輸入電壓以對應(yīng)于該標(biāo)準(zhǔn)。
[0028] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該第一和第二線圈可以被纏繞成其中至少部 分是直的（線性的）四邊形形狀，并且該第三線圈可以被纏繞成圓形形狀。
[0029] 根據(jù)本文公開的另一個示例性實(shí)施例，被配置成以無線方式將電力傳輸?shù)綗o線電 力接收器無線電力發(fā)送器，可包括配置成以無線方式將電力傳輸?shù)皆摕o線電力接收器的電 力傳輸單元、具有電性連接到該電力傳輸單元的多個電容器并且配置成通過改變該電容器 的電連接而支持多個頻率中的每一個的電路單元、以及配置成檢測無線電力接收器支持的 通信標(biāo)準(zhǔn)并且控制該電容器的電連接以使得該電路單元在對應(yīng)于該檢測的通信標(biāo)準(zhǔn)的頻 率下操作的控制器。
[0030] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，為了在多個電容器之中以無線方式傳輸電 力，該電路單元可改變包含在諧振電路中的電容器的數(shù)量。
[0031] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該電路單元可包括電連接到該電力傳輸單元 的第一電容器、并聯(lián)連接到該第一電容器的第二電容器以及連接到該第二電容器的開關(guān)。 該控制器可使用該開關(guān)控制該第二電容器的電連接。
[0032] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，在檢測的通信標(biāo)準(zhǔn)是無線電力協(xié)會（WPC)通 信標(biāo)準(zhǔn)時該控制器可導(dǎo)通該開關(guān)，并且在檢測的通信標(biāo)準(zhǔn)是電力聯(lián)盟（PMA)通信標(biāo)準(zhǔn)時關(guān) 閉該開關(guān)。
[0033] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可以順序的方式產(chǎn)生符合不同通信 標(biāo)準(zhǔn)的信號，以檢測無線電力接收器支持的通信標(biāo)準(zhǔn)。
[0034] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該信號可包括符合第一通信標(biāo)準(zhǔn)的第一信號 以及符合第二通信標(biāo)準(zhǔn)的第二信號。該控制器可使用該無線電力接收器對該第一和第二信 號中的一個的響應(yīng)確定該無線電力接收器是否支持第一通信標(biāo)準(zhǔn)或第二通信標(biāo)準(zhǔn)。
[0035] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可控制多個電容器的電連接以使得 在一個通信標(biāo)準(zhǔn)被確定時該電路單元操作在對應(yīng)于該確定的一個通信標(biāo)準(zhǔn)的頻率范圍內(nèi)。
[0036] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可升高或降低該輸入電壓以使得在 一個通信標(biāo)準(zhǔn)被確定時電路單元可支持該確定的一個通信標(biāo)準(zhǔn)。
[0037] 根據(jù)本文公開的一個不例性實(shí)施例，該控制器可在一個通信標(biāo)準(zhǔn)被確定時基于該 確定的通信標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行關(guān)于該電力傳輸單元的頻率控制和電壓控制中的一個。
[0038] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該電路單元可包括連接到第一電容器的第一 開關(guān)，以及連接到第二電容器的第二開關(guān)。該第一電容器和該第二電容器可以并聯(lián)連接，并 且該控制器可使用該第一和第二開關(guān)控制該第二電容器的電連接。
[0039] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，在該通信標(biāo)準(zhǔn)符合WPC時，該控制器控制該 第一和第二開關(guān)以使得該第一和第二電容器兩者電連接到該電力傳輸單元，并且在該通信 標(biāo)準(zhǔn)符合PMA時，控制該第一和第二開關(guān)以使得該第一和第二電容器中的一個電連接到該 電力傳輸單兀。
[0040] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該電力傳輸單元可以是對其執(zhí)行頻率控制或 電壓控制的符合WPC的A13線圈。
[0041] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，被配置成以無線方式將電力傳輸?shù)綗o線電力 接收器的無線電力傳輸方法，可包括以順次方式產(chǎn)生符合第一通信標(biāo)準(zhǔn)的第一信號和符合 第二通信標(biāo)準(zhǔn)的第二信號，以便檢測該無線電力接收器支持的通信標(biāo)準(zhǔn)，使用該接收器對 該第一和第二信號中的一個的響應(yīng)，從該第一和第二通信標(biāo)準(zhǔn)中確定該無線電力接收器支 持的通信標(biāo)準(zhǔn)，以及控制多個電容器的電連接以使得根據(jù)該確定的通信標(biāo)準(zhǔn)在多個頻帶中 的一個下以無線方式傳輸電力。
[0042] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該電容器的電連接的控制可被執(zhí)行來確定在 符合確定的通信標(biāo)準(zhǔn)的響應(yīng)電路中要被使用的電容器的數(shù)量。
[0043] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，可提供第一電容器和第二電容器。開關(guān)可被 連接到該第二電容器。在該確定的通信標(biāo)準(zhǔn)是WPC通信標(biāo)準(zhǔn)時，該電容器的電連接的控制 可被執(zhí)行以導(dǎo)通該開關(guān)。
[0044] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該方法可進(jìn)一步包括根據(jù)該確定的通信標(biāo)準(zhǔn) 升商或降低輸入電壓。
[0045] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，無線充電系統(tǒng)可包括配置成以無線方式傳輸 電力的發(fā)送器，以及配置成以無線方式接收來自該發(fā)送器的電力的接收器。這里，該發(fā)送器 可包括配置成以無線方式將電力傳輸?shù)皆摻邮掌鞯碾娏鬏攩卧哂卸鄠€電連接到該電 力傳輸單元的電容器的電路單元，并且其被配置成通過改變該電容器的電連接來支持多個 頻率中的每一個，以及配置成檢測該無線電力接收器支持的通信標(biāo)準(zhǔn)的控制器，并且其控 制該電容器的電連接以使得該電路單元在對應(yīng)于該檢測的通信標(biāo)準(zhǔn)的頻率下操作。
[0046] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該電力傳輸單元可被配置成符合WPC的A13 的線圈。該控制器可確定包含在符合該接收器符合的通信標(biāo)準(zhǔn)的諧振電路中的電容器的數(shù) 量。
[0047] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該電路單元可進(jìn)一步包括連接到該多個電容 器的至少部分的開關(guān)，并且該控制器可使用該開關(guān)確定在諧振電路中要被使用的電容器。 [0048] 根據(jù)本文公開的一個示例性實(shí)施例，該控制器可以順序的方式產(chǎn)生符合不同通信 標(biāo)準(zhǔn)的信號以便檢測該接收器支持的標(biāo)準(zhǔn)。
[0049] 本申請進(jìn)一步所應(yīng)用的范圍從后面給出的詳細(xì)說明中將變得顯而易見。然而，應(yīng) 當(dāng)理解在表征了本公開的優(yōu)選實(shí)施例時，該詳細(xì)說明以及特定示例僅作為例證給出，因此 落在本公開的精神和范圍內(nèi)的各種變型和修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說從詳細(xì)說明中將變 得顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0050] 被包括以提供對本公開的進(jìn)一步理解并且并入和構(gòu)成本說明書的一部分的附圖， 示出示例性實(shí)施例并且與說明書一起用來解釋本公開的原理。
[0051] 在附圖中：
[0052] 圖1是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線電力發(fā)送器和無線電力接收器 的示例性視圖；
[0053] 圖2A和2B分別是示出可在本文公開的實(shí)施例中使用的無線電力發(fā)送器和無線電 力接收器的配置的示例性框圖；
[0054] 圖3是示出其中根據(jù)感應(yīng)耦合方法以無線方式將電力從無線電力發(fā)送器傳輸?shù)?無線電力接收器的概念的視圖；
[0055] 圖4A和4B是示出可在本文公開的實(shí)施例中使用的磁感應(yīng)方法中的無線電力發(fā)送 器和無線電力接收器的部分的框圖；
[0056] 圖5是示出根據(jù)可在本文公開的實(shí)施例中使用的感應(yīng)耦合方法接收電力的被配 置成具有一個或多個發(fā)送線圈的無線電力發(fā)送器的框圖；
[0057] 圖6是示出根據(jù)諧振耦合方法以無線方式從無線電力發(fā)送器將電力傳輸?shù)綗o線 電力接收器的概念的視圖；
[0058] 圖7A和7B是示出可在本文公開的實(shí)施例中使用的諧振方法中無線電力發(fā)送器和 無線電力接收器的部分的框圖；
[0059] 圖8是示出根據(jù)可在本文公開的實(shí)施例中使用的諧振耦合方法接收電力被配置 成具有一個或多個發(fā)送線圈的無線電力發(fā)送器的框圖；
[0060] 圖9是示出通過以本文公開的無線方式傳輸電力中的無線電力信號的調(diào)制和解 調(diào)來在無線電力發(fā)送器和電子裝置之間發(fā)送和接收分組的概念的視圖；
[0061] 圖10是示出發(fā)送和接收在以本文公開的無線方式傳輸電力中的電力控制消息的 配置的視圖；
[0062] 圖11是示出在本文公開的無線電力傳輸中執(zhí)行的調(diào)制和解調(diào)后的信號形式的視 圖；
[0063] 圖12是示出包括在根據(jù)本文公開的實(shí)施例中的無接觸（無線）電力傳輸方法中 使用的電力控制消息的分組的視圖；
[0064] 圖13是示出根據(jù)本文公開的實(shí)施例中無線電力發(fā)送器和無線電力接收器的操作 階段的視圖；
[0065] 圖14到18是示出包括在無線電力發(fā)送器100和無線電力接收器之間的電力控制 消息的分組的結(jié)構(gòu)的視圖；
[0066] 圖19是示出將電力從無線電力發(fā)送器傳輸?shù)街辽僖粋€無線電力接收器的方法的 概念圖；
[0067] 圖20和21是分別示出具有由單個線圈的組件的發(fā)送器的發(fā)送單元的平面圖和前 視圖；
[0068] 圖22A和22B是在圖20中示出的第一類型線圈的平面圖和前視圖；
[0069] 圖23A和23B是在圖20中示出的第二類型線圈的平面圖和前視圖；
[0070] 圖24A和24B是示出圖21的發(fā)送器的示例性變形的前視圖；
[0071] 圖25是示出用于驅(qū)動（操作）發(fā)送器的方法的流程圖；
[0072] 圖26是示出圖25的操作方法的一個實(shí)施例的詳細(xì)流程圖；
[0073] 圖27是實(shí)現(xiàn)圖26的操作方法的電路的結(jié)構(gòu)視圖；
[0074] 圖28和29是無線電力發(fā)送器的框圖以及示出操作發(fā)送器以無線方式將電力傳輸 到支持兩個不同標(biāo)準(zhǔn)的接收器的方法的流程圖；
[0075] 圖30是示出可用在無線電力發(fā)送器中的線圈的概念圖；
[0076] 圖31是實(shí)現(xiàn)在符合不同標(biāo)準(zhǔn)的無線電力發(fā)送器中無線傳輸電力的方法的電路的 結(jié)構(gòu)視圖；
[0077] 圖32是示出無線電力發(fā)送器是否支持符合兩個不同標(biāo)準(zhǔn)的通信的測試結(jié)果的曲 線圖；
[0078] 圖33是示出檢測在無線電力發(fā)送器中的通信標(biāo)準(zhǔn)的方法的流程圖；
[0079] 圖34是示出根據(jù)圖33的測試結(jié)果的曲線圖；以及
[0080] 圖35是示出構(gòu)造無線電力發(fā)送器的電路系統(tǒng)視圖的另一個方法的電路系統(tǒng)視 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0081] 本文公開的技術(shù)可被適用于無線電力傳輸（無接觸的電力傳輸）。然而，本文公開 的技術(shù)不限于此，而還可適用于所有類型的電力傳輸系統(tǒng)和方法，除了使用以無線方式傳 輸電力的方法和設(shè)備之外的，該技術(shù)的技術(shù)精神可適用于的無線充電電路和方法。
[0082] 應(yīng)當(dāng)注意到本文使用的技術(shù)術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例，但不是限制本發(fā)明。還 有，除非特定的定義，否則本文使用的技術(shù)術(shù)語應(yīng)當(dāng)理解為本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員普通理解 的含義，并且不應(yīng)當(dāng)有太寬或太窄的解釋。而且，如果本文使用的技術(shù)術(shù)語是錯的術(shù)語而不 能正確地表達(dá)本發(fā)明的精神，進(jìn)而它們應(yīng)當(dāng)由本領(lǐng)域技術(shù)人員所適當(dāng)?shù)乩斫獾募夹g(shù)術(shù)語代 替。此外，使用在本發(fā)明中的普通術(shù)語應(yīng)當(dāng)基于詞典或上下文的定義解釋，并且不應(yīng)當(dāng)有太 寬或太窄的解釋。
[0083] 順便提及的，除非清楚地使用，否則單數(shù)中的表達(dá)包含復(fù)數(shù)含義。在本申請中，術(shù) 語"包括"和"包含"不應(yīng)當(dāng)理解為必須包含本文公開的所有要素或步驟，并且應(yīng)當(dāng)理解為 包含其要素或步驟中的一些或應(yīng)當(dāng)理解為進(jìn)一步包含額外的要素或步驟。
[0084] 此外，用于構(gòu)成在下面說明中公開的要素的后綴"模塊"或"單元"僅僅想要易于 描述說明書，并且該后綴自身不給出任何特殊含義或功能。
[0085] 而且，包含諸如第一、第二等序數(shù)的術(shù)語可被用于描述各種要素，但是要素不應(yīng)受 這些術(shù)語的限制。該術(shù)語的目的僅用于將該要素區(qū)別于其它要素。例如，在不脫離本發(fā)明 的正確的范圍情況下，第一要素可被稱為第二要素，并且類似地，第二要素可被稱為第一要 素。
[0086] 在下文中，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參考附圖詳細(xì)地描述，并且相同或相似要素用 相同的附圖標(biāo)記指示而不管附圖中的標(biāo)記，并且它們多余的描述將被省略。
[0087] 而且，在本發(fā)明的描述中，在關(guān)于本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員判定無關(guān)本發(fā)明的要旨的 已公開的已知技術(shù)的特定描述時詳細(xì)的描述將被省略。還有，應(yīng)當(dāng)注意到附圖的示出僅用 于易于理解發(fā)明的精神，并且因此它們不應(yīng)理解為通過附圖限制本發(fā)明的精神。
[0088] 定義
[0089] 多對一通信：在一個發(fā)送器（Tx)和多個接收器（Rx)之間的通信
[0090] 單向通信：僅從接收器將要求的消息發(fā)送給發(fā)送器
[0091] 這里，發(fā)送器和接收器分別指代與發(fā)送單元（裝置）和接收單元（裝置）相同。下 文中，那些術(shù)語可被一起使用。
[0092] 圖1-無線電力發(fā)送器和無線電力接收器的概念視圖
[0093] 圖1是概念地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線電力發(fā)送器和無線電力接收器的 示例性視圖。
[0094] 參照圖1，無線電力發(fā)送器100可以是配置成以無線方式傳輸無線電力接收器200 要求的電力的電力傳輸設(shè)備。
[0095] 而且，無線電力發(fā)送器100可以是配置成通過以無線方式傳輸電力為無線電力接 收器200的電池充電的無線充電設(shè)備。其中無線電力發(fā)送器100是無線充電設(shè)備的情況稍 后將參照圖9進(jìn)行描述。
[0096] 此外，無線電力發(fā)送器100可被實(shí)現(xiàn)成將電力以不接觸狀態(tài)傳輸?shù)叫枰娏Φ臒o 線電力接收器200的各種形式的設(shè)備。
[0097] 無線電力接收器200是通過以無線方式接收來自無線電力發(fā)送器100的電力的裝 置。而且，無線電力接收器200可使用接收到的無線電力為電池充電。
[0098] 另一方面，如本文所述的以無線方式接收電力的電子裝置應(yīng)當(dāng)寬泛地解釋為包括 除了諸如鍵盤、鼠標(biāo)、音頻-視覺輔助裝置等等輸入/輸出裝置之外的便攜式電話、蜂窩式 電話、智能電話、個人數(shù)字助理（PDA)、便攜式多媒體播放器（PMP)、平板、多媒體裝置等等。 [0099] 如稍后所述的無線電力接收器200可以是移動通信終端（例如便攜式電話、蜂窩 式電話以及平板等）或多媒體裝置。
[0100] 另一方面，無線電力發(fā)送器100可在不與無線電力接收器200互相接觸的情況下 使用一個或多個無線電力傳輸方法以無線方式傳輸電力。換句話說，無線電力發(fā)送器100 可使用基于通過無線電力信號的磁感應(yīng)現(xiàn)象的感應(yīng)耦合方法和基因通過在特定頻率處的 無線電力信號的電磁諧振現(xiàn)象的磁諧振耦合方法中的至少一個來傳輸電力。
[0101] 感應(yīng)耦合方法中的無線電力傳輸是使用初級線圈和次級線圈以無線方式傳輸電 力的技術(shù)，并且指的是通過由磁感應(yīng)現(xiàn)象通過變化的磁場將電流從一個線圈感應(yīng)到另一個 線圈來傳輸電力。
[0102] 感應(yīng)耦合方法中的無線電力傳輸指的是在其中無線電力接收器200根據(jù)從無線 電力發(fā)送器100發(fā)送的無線電力信號產(chǎn)生諧振以通過諧振現(xiàn)象將電力從無線電力發(fā)送器 1〇〇傳輸?shù)綗o線電力接收器200的技術(shù)。
[0103] 下文中，根據(jù)本文公開的實(shí)施例的無線電力發(fā)送器100和無線電力接收器200將 被詳細(xì)地描述。在對隨后每一個附圖中組成元件的附圖標(biāo)記的分配中，相同的附圖標(biāo)記將 被用于相同的組件，即使它們示出在不同的圖中。
[0104] 圖2A和2B是示出可以在本文公開的實(shí)施例中使用的無線電力發(fā)送器100和無線 電力接收器200的配置的示例性框圖。
[0105] 無線電力發(fā)送器
[0106] 參考圖2A，無線電力發(fā)送器100可包括電力傳輸單元110。電力傳輸單元110可 包括電力轉(zhuǎn)換單元111和電力傳輸控制單元112。
[0107] 電力轉(zhuǎn)換單元111通過將從傳輸側(cè)電源單元190供應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換成無線電力信號 而將其傳輸?shù)綗o線電力接收器200。由電力轉(zhuǎn)換單元111傳輸?shù)臒o線電力信號以具有振蕩 特性的磁場或電磁場的形式產(chǎn)生。為此目的，電力轉(zhuǎn)換單元111可被配置成包括用于產(chǎn)生 無線電力信號的線圈。
[0108] 電力轉(zhuǎn)換單元111可包括根據(jù)每個電力傳輸方法產(chǎn)生不同類型的無線電力信號 的組成元件。例如，電力轉(zhuǎn)換單元111可包括用于形成變化磁場以將電流感應(yīng)到無線電力 接收器200的次級線圈的初級線圈。而且，電力轉(zhuǎn)換單元111可包括用于形成具有特定諧振 頻率以根據(jù)諧振耦合方法產(chǎn)生無線電力接收器200中的諧振頻率的磁場的線圈（或天線）。
[0109] 而且，電力轉(zhuǎn)換單元111可使用前述的感應(yīng)耦合方法和諧振耦合方法中的至少一 個傳輸電力。
[0110] 在包括在電力轉(zhuǎn)換單元111中的組成元件之中，用于感應(yīng)耦合方法的那些稍后將 參考圖4和5進(jìn)行描述，并且用于諧振耦合方法的那些將參考圖7和8進(jìn)行描述。
[0111] 另一方面，電力轉(zhuǎn)換單元111可進(jìn)一步包括用于控制使用的頻率、施加的電壓、施 加的電流等的特性以形成無線電力信號的電路。
[0112] 電力傳輸控制單元112控制包含在電力傳輸單元110中的每一個組成元件。電力 傳輸控制單元112可被實(shí)現(xiàn)成集成在用于控制無線電力發(fā)送器100的另一個控制單元（未 示出）中。
[0113] 另一方面，無線電力信號可以到達(dá)的區(qū)域可被劃分為兩種類型。首先，有源區(qū)表示 穿過其將電力傳輸?shù)綗o線電力接收器200的無線電力信號通過的區(qū)域。其次，半有源區(qū)表 示在其中無線電力發(fā)送器100可檢測無線電力接收器200的存在的感興趣的區(qū)域。這里， 電力傳輸控制單元112可檢測無線電力接收器200是否被放置在有源區(qū)或檢測區(qū)或從該區(qū) 移出。特別地，電力傳輸控制單元112可使用由電力轉(zhuǎn)換單元111或這里單獨(dú)提供的傳感 器形成的無線電力信號檢測無線電力接收器200是否被放置在有源區(qū)或檢測區(qū)中。例如， 電力傳輸控制單元112可通過監(jiān)視用于形成無線電力信號的電力特性是否由無線電力信 號改變檢測無線電力接收器200的存在，其受存在于檢測區(qū)中的無線電力接收器200的影 響。然而，有源區(qū)和檢測區(qū)可根據(jù)諸如感應(yīng)耦合方法、諧振耦合方法等等無線電力傳輸方法 而改變。
[0114] 電力傳輸控制單元112可執(zhí)行識別無線電力接收器200的過程或根據(jù)無線電力接 收器200存在的檢測結(jié)果確定是否啟動無線電力傳輸。
[0115] 而且，電力傳輸控制單元112可確定用于形成無線電力信號的電力轉(zhuǎn)換單元111 的頻率、電壓和電流中的至少一個特性。特性的確定可通過在無線電力發(fā)送器100-側(cè)處 的條件下或在無線電力接收器200 -側(cè)處的條件下執(zhí)行。
[0116] 電力傳輸控制單元112可接收來自無線電力接收器200的電力控制消息?；诮?收的電力控制消息電力傳輸控制單元112可確定電力轉(zhuǎn)換單元111的頻率、電壓和電流中 的至少一個特性，并且基于電力控制消息額外地執(zhí)行其它控制操作。
[0117] 例如，電力傳輸控制單元112可根據(jù)包含在無線電力接收器200中的整流的電量 信息、充電狀態(tài)信息和識別信息中的至少一個的電力控制消息，確定用于形成無線電力信 號的頻率、電壓和電流中的至少一個特性。
[0118] 而且，正如使用電力控制消息的另一種控制操作，基于該電力控制消息無線電力 發(fā)送器100可執(zhí)行與無線電力傳輸關(guān)聯(lián)的特別的控制操作。例如，無線電力發(fā)送器100可 接收與無線電力接收器200關(guān)聯(lián)的、通過電力控制消息聽覺或視覺地輸出的信息，或接收 裝置之間認(rèn)證所需的信息。
[0119] 在示例性實(shí)施例中，電力傳輸控制單元112可通過無線電力信號接收電力控制消 息。在另一個示例性實(shí)施例中，電力傳輸控制單元112可通過用于接收用戶數(shù)據(jù)的方法接 收電力控制消息。
[0120] 為了接收前述電力控制消息，無線電力發(fā)送器100可進(jìn)一步包括電連接到電力轉(zhuǎn) 換單元111的調(diào)制/解調(diào)單元113。調(diào)制/解調(diào)單元113可調(diào)制已經(jīng)由無線電力接收器200 調(diào)制的無線電力信號并使用其接收電力控制消息。
[0121] 另外，電力傳輸控制單元112可通過在無線電力發(fā)送器100包括的通信器件（未 示出）通過接收包含中電力控制消息的用戶數(shù)據(jù)來獲得電力控制消息。
[0122] [用于支持帶內(nèi)雙向通信]
[0123] 在根據(jù)本文公開的示例性實(shí)施例的允許雙向通信的無線電力傳輸環(huán)境下，電力傳 輸控制單元112可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線電力接收器200。由電力傳輸控制單元112傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)可被傳輸以請求無線電力接收器200發(fā)送電力控制消息。
[0124] 無線電力接收器
[0125] 參考圖2B，無線電力接收器200可包括電源單元290。電源單元290提供無線電 力接收器200的操作所需的電力。電源單元290可包括電力接收單元291和電力接收控制 單元292。
[0126] 電力接收單元291以無線方式接收從無線電力發(fā)送器100傳輸?shù)碾娏Α?br>
[0127] 電力接收單元291可包括根據(jù)無線電力傳輸方法接收無線電力信號所需要的組 成元件。而且，電力接收單元291可根據(jù)至少一種無線電力傳輸方法接收電力，并且在此情 況下，電力接收單元291可包括每一種方法所需要的組成元件。
[0128] 首先，電力接收單元291可包括用于接收以具有振蕩特性的磁場或電磁場的形式 傳輸?shù)臒o線電力信號的線圈。
[0129] 例如，作為根據(jù)感應(yīng)耦合方法的組成元件，電力接收單元291可包括由變化的磁 場電流被感應(yīng)到的次級線圈。在示例性實(shí)施例中，作為根據(jù)諧振耦合方法的組成元件，電力 接收單元291可包括其中通過具有特定諧振頻率的磁場產(chǎn)生諧振現(xiàn)象的電路和線圈。
[0130] 在另一個示例性實(shí)施例中，在電力接收單元291根據(jù)至少一種無線電力傳輸方法 接收電力時，電力接收單元291可被實(shí)現(xiàn)為通過使用線圈接收電力，或?qū)崿F(xiàn)為通過使用根 據(jù)每種電力傳輸方法不同地形成的線圈接收電力。
[0131] 在包含在電力接收單元291中的組成元件之中，用于感應(yīng)耦合的方法的那些稍后 將參考圖4進(jìn)行描述，并且用于諧振耦合的方法的那些稍后將參考圖7進(jìn)行描述。
[0132] 另一方面，電力接收單元291可進(jìn)一步包括整流器和穩(wěn)壓器以將無線電力信號轉(zhuǎn) 換成直流電。而且，電力接收單元291可進(jìn)一步包括用于防止由接收的電力信號產(chǎn)生過電 壓或過電流的電路。
[0133] 電力接收控制單元292可控制包含在電源單元290中的每個組成元件。
[0134] 特別地，電力接收控制單元292可將電力控制消息傳輸?shù)綗o線電力發(fā)送器100。電 力控制消息可指示無線電力發(fā)送器100開始或終止無線電力信號的傳輸。而且，電力控制 消息可指示無線電力發(fā)送器100控制無線電力信號的特性。
[0135] 在示例性實(shí)施例中，電力接收控制單元292可通過無線電力信號和用戶數(shù)據(jù)中的 至少一個傳輸電力控制消息。
[0136] 為了傳輸前述電力控制消息，無線電力接收器200可進(jìn)一步包括電連接到電力接 收單元291的調(diào)制/解調(diào)單元293。類似于無線電力發(fā)送器100的情況，調(diào)制/解調(diào)單元 293可被用于通過無線電力信號傳輸電力控制消息。電力通信調(diào)制/解調(diào)單元293可被用 作控制流經(jīng)無線電力發(fā)送器100的電力轉(zhuǎn)換單元111的電流和/或電壓的器件。下文中， 允許電力通信調(diào)制/解調(diào)單元113或293分別處在無線電力發(fā)送器100的一側(cè)和處在無線 電力接收器200的一側(cè)的、被用于通過無線電力信號發(fā)送和接收電力控制消息的方法將被 描述。
[0137] 由電力轉(zhuǎn)換單元111形成的無線電力信號被電力接收單元291接收。此時，電力 接收控制單元292控制處在無線電力接收器200 -側(cè)的電力通信調(diào)制/解調(diào)單元293以 調(diào)制無線電力信號。例如，電力接收控制單元292可執(zhí)行調(diào)制過程以使得通過改變連接到 電力接收單元291的電力通信調(diào)制/解調(diào)單元293的電抗而改變從無線電力信號接收的電 量。從無線電力信號接收的電量的變化導(dǎo)致用于形成無線電力信號的電力轉(zhuǎn)換單元111的 電流和/或電壓的變化。此時，處在無線電力發(fā)送器100 -側(cè)的調(diào)制/解調(diào)單元113可檢 測電流和/或電壓的變化以執(zhí)行解調(diào)過程。
[0138] 換句話說，電力接收控制單元292可產(chǎn)生包括意欲被傳輸?shù)綗o線電力發(fā)送器100 的電力控制消息的分組并且可調(diào)制無線電力信號以允許分組被包含在其中，并且電力傳輸 控制單元112可基于執(zhí)行電力通信調(diào)制/解調(diào)單元113的解調(diào)過程的結(jié)果而對分組進(jìn)行解 碼以獲得包含在分組中的電力控制消息。
[0139] 此外，電力接收控制單元292可通過包含在無線電力接收器200中的通信器件 (未示出）通過傳輸包含電力控制消息的用戶數(shù)據(jù)將電力控制消息傳輸?shù)綗o線電力發(fā)送器 100。
[0140] [用于支持帶內(nèi)雙向通信]
[0141] 在根據(jù)本文公開的示例性實(shí)施例的允許雙向通信的無線電力傳輸環(huán)境下，電力接 收控制單元292可接收數(shù)據(jù)到無線電力發(fā)送器100。由無線電力發(fā)送器100傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可 被傳輸以請求無線電力接收器200發(fā)送電力控制消息。
[0142] 此外，電源單元290可進(jìn)一步包括充電器298和電池299。
[0143] 從電源單元290接收用于操作的電力的無線電力接收器200可被從無線電力發(fā)送 器100傳輸?shù)碾娏Σ僮?，或使用傳輸?shù)碾娏νㄟ^對電池299充電并且然后接收充電電力而 操作。此時，電力接收控制單元292可控制充電器298使用傳輸?shù)碾娏?zhí)行充電。
[0144] 下文中，說明書將給出適用于本文公開的示例性實(shí)施例的無線電力發(fā)送器和無線 電力接收器。首先，允許無線電力發(fā)送器根據(jù)感應(yīng)耦合方法將電力傳輸?shù)诫娮友b置的方法 將參考圖3到5進(jìn)行描述。
[0145] 感應(yīng)耦合方法
[0146] 圖3是示出其中根據(jù)感應(yīng)耦合方法將電力從無線電力發(fā)送器傳輸?shù)诫娮友b置的 概念的視圖。
[0147] 在無線電力發(fā)送器100的電力以感應(yīng)耦合方法傳輸時，如果流經(jīng)處在電力傳輸單 元110中的初級線圈的電流強(qiáng)度發(fā)生改變，則穿過初級線圈的磁場可通過電流發(fā)生變化。 該變化的磁場在無線電力接收器200中的次級線圈處產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
[0148] 根據(jù)前述的方法，無線電力發(fā)送器100的電力轉(zhuǎn)換單元111可包括在磁感應(yīng)中作 為初級線圈操作的發(fā)送（Tx)線圈1111a。而且，無線電力接收器200的電力接收單元291 可包括在磁感應(yīng)中作為次級線圈操作的接收（Rx)線圈2911a。
[0149] 首先，無線電力發(fā)送器100和無線電力接收器200以在無線電力發(fā)送器100 -側(cè) 的發(fā)送線圈111 la和在無線電力接收器200 -側(cè)的接收線圈彼此臨近放置這樣的方式而布 置。然后，如果電力傳輸控制單元112控制發(fā)送線圈（Tx線圈）1111a的電流變化，則接收 單元291使用感應(yīng)到接收線圈（Rx線圈）2911a的電動勢力控制電力被供應(yīng)給無線電力接 收器200。
[0150] 通過感應(yīng)耦合方法的無線電力傳輸?shù)男屎苌偈茴l率特性的影響，但是受到包括 每個線圈的無線電力發(fā)送器100和無線電力接收器200之間的對準(zhǔn)和距離的影響。
[0151] 另一方面，為了執(zhí)行感應(yīng)耦合方法的無線電力傳輸，無線電力發(fā)送器100可被配 置成包括以平面形式的接口表面（未示出）。一個或多個電子裝置可被放置在接口表面的 上部處，并且發(fā)送線圈1111a可被安裝在接口表面的下部處。在這種情況下，安裝在接口表 面的下部處的發(fā)送線圈1111a和放置在接口表面的上部處的無線電力接收器200的接收線 圈2911a之間形成小尺寸的垂向間隔，并且因而線圈之間的距離變得足夠小以有效地實(shí)現(xiàn) 符合感應(yīng)耦合方法進(jìn)行的無接觸電力傳輸。
[0152] 而且，對準(zhǔn)指示符（未示出）指示其中無線電力接收器200被放置在接口表面的 上部處的位置。對準(zhǔn)指示符指示無線電力接收器200的位置，其中在安裝在接口表面的下 部處的發(fā)送線圈1111a和接收線圈2911a之間的對準(zhǔn)可被適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)。對準(zhǔn)指示符可替代 地為簡單的標(biāo)記，或可形成為用于引導(dǎo)無線電力接收器200的位置的突出結(jié)構(gòu)的形式。另 夕卜，對準(zhǔn)指示符可以形成為諸如安裝在接口表面的下部處的磁鐵的磁體的形式，因而引導(dǎo) 線圈通過相互的磁性而被合適地安排到安裝在無線電力接收器200中的具有相反極性的 磁體。
[0153] 另一方面，無線電力發(fā)送器100可形成為包含一個或多個發(fā)送線圈。無線電力發(fā) 送器100可選擇地使用在該一個或多個發(fā)送線圈之中的與無線電力接收器200的接收線圈 2911a合適配置的某些線圈以提高電力傳輸效率。包含一個或多個發(fā)送線圈的無線電力發(fā) 送器100稍后參考圖5進(jìn)行描述。
[0154] 下文中，適用于本文公開的實(shí)施例的使用感應(yīng)耦合方法的無線電力發(fā)送器和無線 電力接收器的配置將詳細(xì)地描述。
[0155] 感應(yīng)耦合方法中的無線電力發(fā)送器和電子裝置
[0156] 圖4是示出可以在本文公開的實(shí)施例中使用的磁感應(yīng)方法中無線電力發(fā)送器100 和無線電力接收器200的部分的框圖。包含在無線電力發(fā)送器100的電力傳輸單元110的 配置將參考圖4A描述，并且包含在無線電力接收器200中的電源單元290的配置將參考圖 4B描述。
[0157] 參考圖4A，無線電力發(fā)送器100的電力轉(zhuǎn)換單元111可包括發(fā)送（Tx)線圈1111a 和逆變器1112。
[0158] 根據(jù)如上所述的電流變化，發(fā)送線圈1111a可形成對應(yīng)于無線電力信號的磁場。 發(fā)送線圈1111a可替換地實(shí)現(xiàn)為平面螺旋型或圓柱螺線管型。
[0159] 逆變器1112將從電源單元190獲得的DC輸入轉(zhuǎn)換成AC波形。由逆變器1112轉(zhuǎn) 換的AC電流驅(qū)動包括發(fā)送線圈1111a和電容器（未示出）的諧振電路以在發(fā)送線圈1111a 中形成磁場。
[0160] 此外，電力轉(zhuǎn)換單元111可進(jìn)一步包括定位單元1114。
[0161] 定位單元1114可移動或轉(zhuǎn)動發(fā)送線圈1111a以提高使用感應(yīng)稱合方法的無接觸 電力傳輸?shù)挠行浴Ｈ缟纤?，這是因?yàn)榘ǔ跫壘€圈和次級線圈的無線電力發(fā)送器1〇〇 和無線電力接收器200之間的對準(zhǔn)和距離可影響使用感應(yīng)耦合方法的電力傳輸。特別地， 當(dāng)無線電力接收器200沒有存在在無線電力發(fā)送器100的有源區(qū)域中時定位單元1114可 被使用。
[0162] 此外，定位單元1114可包括驅(qū)動單元（未示出），用于移動發(fā)送線圈1111a以使 得無線電力發(fā)送器100的發(fā)送線圈1111a和無線電力接收器200的接收線圈2911a的中心 到中心的距離在預(yù)定的范圍內(nèi)，或轉(zhuǎn)動發(fā)送線圈1111a以使得發(fā)送線圈1111a和接收線圈 2911a的中心彼此重疊。
[0163] 為此目的，無線電力發(fā)送器100可進(jìn)一步包括由用于檢測無線電力接收器200的 位置的傳感器構(gòu)成的檢測單元（未示出），以及電力傳輸控制單元112可基于從位置檢測傳 感器接收的無線電力接收器200的位置信息控制定位單元1114。
[0164] 而且，為此，電力傳輸控制單元112可通過電力通信調(diào)制/解調(diào)單元113接收關(guān)于 無線電力接收器200的對準(zhǔn)或距離的控制信息，并基于接收的關(guān)于對準(zhǔn)或距離的控制信息 控制定位單元1114。
[0165] 如果電力轉(zhuǎn)換單元111被配置成包括多個發(fā)送線圈，則定位單元1114可確定多個 線圈中的哪一個要被用于電力傳輸。包括多個發(fā)送線圈的無線電力發(fā)送器100的配置稍后 將參考圖5進(jìn)行描述。
[0166] 另一方面，電力轉(zhuǎn)換單元111可進(jìn)一步包括電力感測單元1115。在無線電力發(fā)送 器100 -側(cè)的電力感測單元1115監(jiān)視流進(jìn)發(fā)送線圈1111a中的電流或電壓。電力感測單 元1115被提供用于檢查無線電力發(fā)送器100是否正常操作，并且因而電力感測單元1115 可檢測從外部供應(yīng)的電力的電壓和電流，以及檢查該檢測的電壓或電流是否超過閾值。盡 管未示出，電力感測單元1115可包括用于檢測從外部供應(yīng)的電力的電壓或電流的電阻器 和用于將檢測的電力的電壓值或電流值與閾值進(jìn)行比較以輸出比較結(jié)果的比較器?；陔?力感測單元1115的檢查結(jié)果，電力傳輸控制單元112可控制開關(guān)單元（未示出）以切斷應(yīng) 用到發(fā)送線圈1111a的電力。
[0167] 參考圖4B，無線電力接收器200的電源單元290可包括接收（Rx)線圈2911a和整 流器2913。
[0168] 通過形成在發(fā)送線圈1111a中的磁場的變化，電流被感應(yīng)進(jìn)接收線圈2911a中。接 收線圈2911a的實(shí)現(xiàn)類型可以是類似于發(fā)送線圈1111a的平面螺旋型或圓柱螺線管型。
[0169] 而且，串聯(lián)或并聯(lián)電容器可被配置成連接到接收線圈2911a以提高無線電力接收 的有效性或執(zhí)行諧振檢測。
[0170] 接收線圈2911a可以是單個線圈或多個線圈的形式。
[0171] 整流器2913對電流執(zhí)行全波整流以將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。例如，整流器2913 可實(shí)現(xiàn)為由四個二極管構(gòu)成的全橋整流器或使用有源部件的電路。
[0172] 此外，整流器2913可進(jìn)一步包括用于將被整流的電流轉(zhuǎn)換成更平和穩(wěn)定的直流 電的穩(wěn)壓器。而且，整流器2913的輸出電力被供應(yīng)給電源單元290的每個組成元件。而且， 整流器2913進(jìn)一步包括用于將輸出DC電力轉(zhuǎn)換成合適的電壓以將其調(diào)節(jié)成每個組成元件 (例如，諸如充電器298的電路）所需電力的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
[0173] 電力通信調(diào)制/解調(diào)單元293可被連接到電力接收單元291，并且可被配置有電阻 元件，其中電阻關(guān)于直流電變化，并且可被配置有電容元件，其中電抗關(guān)于交流電變化。電 力接收控制單元292可改變電力通信調(diào)制/解調(diào)單元293的電阻或電抗以調(diào)制電力接收單 元291接收到的無線電力信號。
[0174] 另一方面，電源單元290可進(jìn)一步包括電力感測單元2914。在無線電力接收器200 一側(cè)的電力感測單元2914監(jiān)視由整流器2913整流的電力的電壓和/或電流，并且如果作 為監(jiān)視結(jié)果整流的電力的電壓和/或電流超過閾值，則電力接收控制單元292將電力控制 消息傳輸?shù)綗o線電力發(fā)送器1〇〇以傳輸合適的電力。
[0175] 被配置為何括一個或多個發(fā)送線圈的無線電力發(fā)送器
[0176] 圖5是示出被配置成根據(jù)可在本文公開的實(shí)施例中使用的感應(yīng)耦合方法接收電 力的具有一個或多個發(fā)送線圈的無線電力發(fā)送器的框圖。
[0177] 參考圖5,根據(jù)本文公開的實(shí)施例的無線電力發(fā)送器100的電力轉(zhuǎn)換單元111可包 括一個或多個發(fā)送線圈lllla-Ι到lllla-n。一個或多個發(fā)送線圈lllla-Ι到lllla-n可 以是部分重疊初級線圈的陣列。有源區(qū)可以由一個或多個發(fā)送線圈中的一些來確定。
[0178] -個或多個發(fā)送線圈lllla-Ι到lllla-n可被安裝在接口表面的下部處。而且， 電力轉(zhuǎn)換單元111可進(jìn)一步包括用于建立和釋放一個或多個發(fā)送線圈lllla-Ι到lllla-n 中的一些的連接的多路復(fù)用器。
[0179] 在檢測放置在接口表面的上部處的無線電力接收器200的位置之后，電力傳輸控 制單元112可考慮無線電力接收器200的檢測位置來控制多路復(fù)用器1113,因而允許在一 個或多個發(fā)送線圈lllla-Ι到lllla-n之中的可被放置在與無線電力接收器200的接收線 圈2911a的感應(yīng)耦合關(guān)系的線圈彼此連接。
[0180] 為此目的，電力傳輸控制單元112可獲得無線電力接收器200的位置信息。例如， 通過在無線電力發(fā)送器100中提供的位置檢測單元（未示出），電力傳輸控制單元112可獲 得接口表面上的無線電力接收器20的位置。對于另一個示例，電力傳輸控制單元112可交 替地接收分別指示來自接口表面上的對象的無線電力信號的強(qiáng)度的電力控制消息或指示 使用一個或多個發(fā)送線圈lllla-Ι到lllla-n的對象的識別信息的電力控制消息，并且基 于該接收的結(jié)果確定其是否位于臨近于一個或多個發(fā)送線圈中的哪一個，因而獲得無線電 力接收器200的位置信息。
[0181] 另一方面，在無線電力發(fā)送器100以無線方式將電力傳輸?shù)綗o線電力接收器200 時，作為接口表面的部分的有源區(qū)可表示具有高效的磁場能通過的部分。此時，形成穿過有 源區(qū)的磁場的單個發(fā)送線圈或一個或多個發(fā)送線圈的組合可被指定為初級單元。此外，電 力傳輸控制單元112可基于檢測到的無線電力接收器200的位置而確定有源區(qū)，并且建立 對應(yīng)于有源區(qū)的初級單元的連接以控制多路復(fù)用器1113,因而允許無線電力接收器200的 接收線圈2911a和屬于初級單兀的線圈被放直為感應(yīng)稱合關(guān)系。
[0182] 而且，電力轉(zhuǎn)換單元111可進(jìn)一步包括用于控制阻抗以形成具有連接到其的線圈 的諧振電路的阻抗匹配單元（未示出）。
[0183] 下文中，允許無線電力發(fā)送器根據(jù)諧振耦合的方法傳輸電力的方法將參考圖6到 8進(jìn)行公開。
[0184] 諧振耦合方法
[0185] 圖6是示出根據(jù)諧振耦合方法將電力以無線方式從無線電力發(fā)送器傳輸?shù)诫娮?裝置的概念的視圖。
[0186] 首先，諧振將如下簡要地描述。諧振指的是在周期性地接收與振動系統(tǒng)的固有頻 率相同頻率的外力時，振動的振幅顯著地增加的現(xiàn)象。諧振是發(fā)生在諸如機(jī)械振動、電振動 等等各種振動處的現(xiàn)象。一般地，在將來自外部的振動力施加到振動系統(tǒng)時，如果其固有頻 率與外部施加力的頻率相同，則振動變強(qiáng)，因此增加寬度。
[0187] 根據(jù)相同的原理，在預(yù)定距離內(nèi)彼此分離的多個振動體以相同頻率振動時，多個 振動體彼此諧振，并且在此情況下，導(dǎo)致多個振動體之間的電阻減小。在電子電路中，諧振 電路可用電感器和電容器構(gòu)成。
[0188] 在無線電力發(fā)送器100根據(jù)感應(yīng)耦合方法傳輸電力時，具有特定振動頻率的磁場 由電力傳輸單元110中的交流電流電力形成。如果諧振現(xiàn)象通過形成的磁場發(fā)生在無線電 力接收器200中，則電力由無線電力接收器200中的諧振現(xiàn)象產(chǎn)生。
[0189] 諧振頻率由下面等式1中的公式確定。
[0190] [等式 1]
[0191]
【權(quán)利要求】
1. 一種無線電力發(fā)送器，所述無線電力發(fā)送器被配置成以無線方式將電力傳輸?shù)綗o線 電力接收器，所述發(fā)送器包括： 電力傳輸單元，所述電力傳輸單元被配置成以無線方式將電力傳輸?shù)剿鰺o線電力接 收器； 電路單元，所述電路單元具有電連接到所述電力傳輸單元的多個電容器，并且被配置 成通過改變所述電容器的電連接來支持多個頻率中的每一個； 控制器，所述控制器被配置成檢測所述無線電力接收器符合的通信標(biāo)準(zhǔn)，并且控制所 述電容器的電連接使得所述電路單元在相應(yīng)于所述被檢測的通信標(biāo)準(zhǔn)的頻率下操作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力發(fā)送器，其中，所述電路單元改變在諧振電路中包 含的電容器的數(shù)量，用于在所述多個電容器之間以無線方式傳輸電力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線電力發(fā)送器，其中，所述電路單元包括： 第一電容器，所述第一電容器電連接到所述電力傳輸單元； 第二電容器，所述第二電容器并聯(lián)連接到所述第一電容器；以及 開關(guān)，所述開關(guān)連接到所述第二電容器， 其中，所述控制器使用所述開關(guān)控制所述第二電容器的電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線電力發(fā)送器，其中，當(dāng)所述被檢測的通信標(biāo)準(zhǔn)是無線電 力協(xié)會（WPC)通信標(biāo)準(zhǔn)時所述控制器導(dǎo)通所述開關(guān)，并且當(dāng)所述被檢測的通信標(biāo)準(zhǔn)是電力 聯(lián)盟（PMA)通信標(biāo)準(zhǔn)時截止所述開關(guān)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力發(fā)送器，其中，所述控制器以順序的方式產(chǎn)生符合 不同的通信標(biāo)準(zhǔn)的信號，以檢測所述無線電力接收器支持的通信標(biāo)準(zhǔn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線電力發(fā)送器，其中，所述信號包括符合第一通信標(biāo)準(zhǔn)的 第一信號，以及符合第二通信標(biāo)準(zhǔn)的第二信號， 其中，所述控制器使用所述無線電力接收器對所述第一和第二信號中的一個的響應(yīng)來 決定所述無線電力接收器是否支持所述第一通信標(biāo)準(zhǔn)或所述第二通信標(biāo)準(zhǔn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線電力發(fā)送器，其中，所述控制器控制所述多個電容器的 電連接，使得當(dāng)一個通信標(biāo)準(zhǔn)被確定時所述電路單元在相應(yīng)于所述被確定的一個通信標(biāo)準(zhǔn) 的頻率范圍中操作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線電力發(fā)送器，其中，所述控制器升高或降低輸入電壓使 得當(dāng)一個通信標(biāo)準(zhǔn)被確定時所述電路單元能夠支持所述被確定的一個通信標(biāo)準(zhǔn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的無線電力發(fā)送器，其中，當(dāng)一個通信標(biāo)準(zhǔn)被確定時，所述控制 器基于所述被確定的一個通信標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于所述電力傳輸單元執(zhí)行頻率控制和電壓控制中的 一個。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線電力發(fā)送器，其中，所述電路單元包括連接到第一電容 器的第一開關(guān)，以及連接到第二電容器的第二開關(guān)， 其中，所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)連接，以及 其中，所述控制器使用所述第一和第二開關(guān)控制所述第二電容器的電連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線電力發(fā)送器，其中，所述控制器控制所述第一和第二 開關(guān)使得當(dāng)所述通信標(biāo)準(zhǔn)符合所述WPC時所述第一和第二電容器二者電連接到所述電力 傳輸單元，以及 其中，所述控制器控制所述第一和第二開關(guān)使得當(dāng)所述通信標(biāo)準(zhǔn)符合所述PMA時所述 第一和第二電容器中的一個電連接到所述電力傳輸單元。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力發(fā)送器，其中，所述電力傳輸單元是符合WPC的 Α13線圈，對于所述線圈執(zhí)行頻率控制或電壓控制。
13. -種無線電力傳輸方法，所述無線電力傳輸方法被配置成以無線方式將電力傳輸 到無線電力接收器，所述方法包括： 以順序的方式產(chǎn)生符合第一通信標(biāo)準(zhǔn)的第一信號和符合第二通信標(biāo)準(zhǔn)的第二信號，以 便檢測所述無線電力接收器支持的通信標(biāo)準(zhǔn)； 使用所述接收器對所述第一和第二信號中的一個的響應(yīng)，確定所述無線電力接收器支 持的所述第一和第二通信標(biāo)準(zhǔn)中的通信標(biāo)準(zhǔn)；以及 控制多個電容器的電連接使得根據(jù)所述確定的通信標(biāo)準(zhǔn)在多個頻帶中的一個處以無 線方式傳輸電力。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，執(zhí)行所述電容器的電連接的控制以確定在遵 從所述確定的通信標(biāo)準(zhǔn)的諧振電路中要被使用的電容器的數(shù)量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，提供第一電容器和第二電容器， 其中，開關(guān)連接到所述第二電容器，以及 其中，當(dāng)所述確定的通信標(biāo)準(zhǔn)是所述WPC通信標(biāo)準(zhǔn)時，執(zhí)行所述電容器的電連接的控 制以導(dǎo)通所述開關(guān)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述確定的通信標(biāo)準(zhǔn)升高或降低輸 入電壓。
17. -種無線充電系統(tǒng)，包括： 發(fā)送器，所述發(fā)送器被配置成以無線方式傳輸電力；以及 接收器，所述接收器被配置成以無線方式從所述發(fā)送器接收電力， 其中，所述發(fā)送器包括： 電力傳輸單元，所述電力傳輸單元被配置成以無線方式將電力傳輸?shù)剿鼋邮掌鳎? 電路單元，所述電路單元具有電連接到所述電力傳輸單元的多個電容器，并且被配置 成通過改變所述電容器的電連接支持多個頻率中的每一個； 控制器，所述控制器被配置成檢測所述無線電力接收器符合的通信標(biāo)準(zhǔn)，并且控制所 述電容器的電連接使得所述電路單元在相應(yīng)于所述被檢測的通信標(biāo)準(zhǔn)的頻率下操作。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述電力傳輸單元被配置為符合WPC的Α13線 圈，以及 其中，所述控制器確定被包含在符合所述接收器符合的所述通信標(biāo)準(zhǔn)的諧振電路中的 電容器的數(shù)量。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到至少部分的所述多個電容器的開 關(guān)，以及 其中，所述控制器使用所述開關(guān)確定在所述諧振電路中使用的電容器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器以順序的方式產(chǎn)生符合不同通信 標(biāo)準(zhǔn)的信號以便檢測所述接收器支持的標(biāo)準(zhǔn)。
【文檔編號】H02J17/00GK104218686SQ201410391837
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月3日
【發(fā)明者】李在成, 樸鎮(zhèn)茂, 徐丁教, 李至賢, 樸鎬萬 申請人:Lg電子株式會社