無(wú)線電力傳送器、無(wú)線電力接收器及無(wú)線電力傳輸方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是2012年12月19日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?01210555002. 8,發(fā)明名稱為"無(wú)線 電力傳送器、無(wú)線電力接收器及無(wú)線電力傳輸方法"的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 實(shí)施例涉及一種無(wú)線電力傳送器、無(wú)線電力接收器及無(wú)線電力傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 無(wú)線電力傳輸或者無(wú)線能量傳遞指的是向所期望的裝置無(wú)線地傳遞電能的技術(shù)。 在19世紀(jì)，已經(jīng)廣泛地使用了采用電磁感應(yīng)原理的電動(dòng)機(jī)或者變壓器并且然后已經(jīng)提出 了用于通過(guò)輻射諸如無(wú)線電波或者激光的電磁波而傳送電能的方法。實(shí)際上，頻繁地在日 常生活中使用的電動(dòng)牙刷或者電動(dòng)剃須刀是基于電磁感應(yīng)原理而被充電的。直至現(xiàn)在，使 用磁感應(yīng)、諧振和短波長(zhǎng)射頻的長(zhǎng)距離傳輸已經(jīng)被用作無(wú)線能量傳遞方案。
[0004] 近來(lái)，在無(wú)線電力傳輸技術(shù)中，已經(jīng)廣泛地使用了使用諧振的能量傳輸方案。
[0005] 因?yàn)樵谑褂弥C振的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)中，通過(guò)線圈無(wú)線地傳遞在無(wú)線電力傳送器 和無(wú)線電力接收器之間產(chǎn)生的電信號(hào)，所以使用者可以容易地對(duì)于諸如便攜式裝置的電器 充電。
[0006] 另外，無(wú)線電力傳送器可以接收關(guān)于無(wú)線電力接收器的狀態(tài)的信息以傳輸電力。 負(fù)載調(diào)制技術(shù)被用于數(shù)據(jù)傳輸，因?yàn)槿绻麨閺臒o(wú)線電力接收器到無(wú)線電力傳送器的數(shù)據(jù)傳 輸提供附加的通信信道或者附加的通信單元?jiǎng)t要求高成本。負(fù)載調(diào)制技術(shù)是當(dāng)無(wú)線電力接 收器的負(fù)載（阻抗）被改變時(shí)感測(cè)無(wú)線電力傳送器方的輸入阻抗的變化。
[0007] 然而，負(fù)載調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用受到磁感應(yīng)型無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 實(shí)施例提供一種無(wú)線電力傳送器、無(wú)線電力接收器以及無(wú)線電力傳輸方法，其能 夠通過(guò)檢測(cè)輸入阻抗的相位獲得關(guān)于無(wú)線電力接收器的信息。
[0009] 根據(jù)實(shí)施例，提供一種無(wú)線電力傳送器，該無(wú)線電力傳送器用于將電力無(wú)線地傳 送到無(wú)線電力接收器。無(wú)線電力傳送器包括：傳送單元，該傳送單元用于使用諧振將從電源 供應(yīng)的電力傳送到無(wú)線電力接收器；以及檢測(cè)單元，該檢測(cè)單元用于測(cè)量在電源處向傳送 單元觀察到的輸入阻抗以通過(guò)使用被測(cè)量的輸入阻抗檢測(cè)無(wú)線電力接收器的輸出阻抗的 改變。
[0010] 根據(jù)實(shí)施例，提供一種無(wú)線電力接收器，該無(wú)線電力接收器用于從無(wú)線電力傳送 器接收電力。無(wú)線電力接收器包括：阻抗改變單元，該阻抗改變單元用于改變無(wú)線電力接收 器的輸出阻抗以改變無(wú)線電力傳送器的輸入阻抗；接收單元，該接收單元用于使用諧振根 據(jù)輸出阻抗的改變從無(wú)線電力傳送器接收電力。
[0011] 根據(jù)實(shí)施例，提供一種在無(wú)線電力系統(tǒng)中傳送電力的方法，該無(wú)線電力系統(tǒng)包括： 無(wú)線電力傳送器和無(wú)線電力接收器，該無(wú)線電力接收器用于從無(wú)線電力傳送器無(wú)線地接收 電力。該方法包括下述步驟：改變無(wú)線電力接收器的輸出阻抗；根據(jù)輸出阻抗的改變檢測(cè) 無(wú)線電力傳送器的輸入阻抗；以及基于輸入阻抗檢測(cè)輸出阻抗的改變。
[0012] 根據(jù)實(shí)施例，基于隨著輸出阻抗變化而改變的輸入阻抗能夠獲得關(guān)于無(wú)線電力接 收器的狀態(tài)的信息并且根據(jù)信息能夠執(zhí)行電力傳輸，使得任何附加的通信單元或者信道都 不是必要的。
[0013] 因此，因?yàn)楫?dāng)無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)被構(gòu)造時(shí)不需要支付附加的成本，所以能夠容易 地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。
[0014] 同時(shí)，下面在實(shí)施例的描述中將會(huì)直接地和含蓄地描述任何其它的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的電路圖；
[0016] 圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的阻抗改變單元的開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)的狀態(tài)的電路圖；
[0017] 圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的阻抗改變單元的開(kāi)關(guān)被短路的狀態(tài)的電路圖；以及
[0018] 圖4是圖示根據(jù)實(shí)施例的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)的無(wú)線電力傳輸方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 在下文中，將會(huì)參考附圖描述實(shí)施例，使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地實(shí)現(xiàn)實(shí) 施例。
[0020] 圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)10的電路圖。
[0021] 參考圖1，無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)可以包括電源100、無(wú)線電力傳送器200、無(wú)線電力接 收器300以及負(fù)載側(cè)400。
[0022] 無(wú)線電力傳送器200可以包括傳送單元210、檢測(cè)單元220、狀態(tài)信息確定單元230 以及電力控制單元240。
[0023] 傳送單元210可以包括傳輸感應(yīng)線圈單元211和傳輸諧振線圈單元212。
[0024] 無(wú)線電力接收器300包括接收單元310、阻抗改變單元320以及控制單元330。
[0025] 接收單元310包括接收諧振線圈單元311、接收感應(yīng)線圈單元312、以及阻抗改變 單元320。從電源100產(chǎn)生的電力可以被傳遞到無(wú)線電力傳送器200,并且無(wú)線電力傳送器 200可以使用諧振將電力傳送到無(wú)線電力接收器300。通過(guò)整流器電路（未示出）將被傳 送到無(wú)線電力接收器300的電力傳遞到負(fù)載側(cè)400。
[0026] 負(fù)載側(cè)400可以是電池或者需要電力的預(yù)定設(shè)備，并且在實(shí)施例中負(fù)載阻抗被表 示為"RL"。在實(shí)施例中，負(fù)載側(cè)400可以被包括在無(wú)線電力接收器300中。
[0027] 更加詳細(xì)地，電源100是用于供應(yīng)具有預(yù)定頻率的AC電力的AC電源。
[0028] 傳送單元210可以包括傳輸感應(yīng)線圈單元211和傳輸諧振線圈單元212。傳輸感 應(yīng)線圈單元211被連接到電源100，并且AC電流流過(guò)傳輸感應(yīng)線圈單元211。當(dāng)AC電流流 過(guò)傳輸感應(yīng)線圈單元211時(shí)，由于電磁感應(yīng)，AC電流被感應(yīng)到與傳輸感應(yīng)線圈單元211物 理地隔開(kāi)的傳輸諧振線圈單元212。使用諧振將被傳遞到傳輸諧振線圈212的電力傳送到 與無(wú)線電力傳送器200形成諧振電路的無(wú)線電力接收器300。
[0029] 可以使用在彼此阻抗匹配的兩個(gè)LC電路之間的諧振傳遞電力。與通過(guò)電磁感應(yīng) 的那些相比，使用諧振的電力傳遞能夠在更高效率下以更長(zhǎng)的距離傳遞電力。
[0030] 詳細(xì)地，無(wú)線電力傳送器200的傳輸諧振線圈單元212可以通過(guò)磁場(chǎng)將電力傳送 到無(wú)線電力接收器300的接收諧振線圈單元311。
[0031] 傳輸諧振線圈單元212和接收諧振線圈單元311被相互諧振耦合以在諧振頻率下 操作。
[0032] 通過(guò)使用傳輸諧振線圈單元212和接收諧振線圈單元311之間的諧振耦合，可以 進(jìn)一步提高傳輸諧振線圈單元212和接收諧振線圈單元311之間的電力傳輸效率。
[0033] 傳輸感應(yīng)線圈單元211包括傳輸感應(yīng)線圈Ll和電容器C1。電容器Cl的電容具有 固定的值。
[0034] 電容器Cl的一個(gè)端子被連接到電源100的一個(gè)端子，并且電容器Cl的另一端子 被連接到傳輸感應(yīng)線圈Ll的一個(gè)端子。傳輸感應(yīng)線圈Ll的另一端子被連接到電源100的 另一端子。
[0035] 傳輸諧振線圈單元212包括傳輸諧振線圈L2、電容器C2、以及電阻器R2。傳輸諧 振線圈L2包括被連接到電容器C2的一個(gè)端子的一個(gè)端子和被連接到電阻器R2的一個(gè)端 子的另一端子。電阻器R2的另一端子被連接到電容器C2的另一端子。電阻器R的電阻表 示傳輸諧振線圈L2的功率損耗的量。
[0036] 檢測(cè)單元220可以測(cè)量是在電源100處朝向無(wú)線電力傳送器200觀察到的阻抗的 第一輸入阻抗Zl。在實(shí)施例中，當(dāng)被輸入到無(wú)線電力傳送器200的輸入電壓已知時(shí)，檢測(cè)單 元220可以測(cè)量被輸入到無(wú)線電力傳送器200的輸入電流以測(cè)量第一輸入阻抗Z1。
[0037] 檢測(cè)單元220可以基于第一輸入阻抗Zl檢測(cè)第一輸入阻抗Zl的相位。第一輸入 阻抗Zl的相位意味著從電源100輸出的輸入電流與輸入電壓之間的相位差。
[0038] 檢測(cè)單元220通過(guò)使用檢測(cè)到的相位差，通過(guò)下面將會(huì)描述的無(wú)線電力接收器 300的阻抗改變單元320檢測(cè)輸出阻抗ZL的改變。
[0039] 檢測(cè)單元220可以根據(jù)下面將會(huì)描述的阻抗改變單元320的操作檢測(cè)0度或者90 度的相位。
[0040] 通過(guò)相位檢測(cè)，檢測(cè)單元220可以辨別無(wú)線電力接收器300的狀態(tài)，即，阻抗改變 單元320的開(kāi)關(guān)SW是否被斷開(kāi)或者短路的狀態(tài)。
[0041] 狀態(tài)信息確定單元230根據(jù)第一輸入阻抗確定無(wú)線電力接收器300的狀態(tài)信息。 在實(shí)施例中，關(guān)于無(wú)線電力接收器300的狀態(tài)信息可以包括關(guān)于無(wú)線電力接收器300的充 電量的變化或者充電量的信息。此外，關(guān)于無(wú)線電力接收器300的狀態(tài)信息可以包括通知 已經(jīng)完成無(wú)線電力接收器300的充電的充電完成信