無線電力傳送器、無線電力接收器及無線電力傳輸方法
【專利說明】
[0001] 本申請是2012年12月19日提交的申請?zhí)枮?01210555002. 8,發(fā)明名稱為"無線 電力傳送器、無線電力接收器及無線電力傳輸方法"的專利申請的分案申請。
技術(shù)領域
[0002] 實施例涉及一種無線電力傳送器、無線電力接收器及無線電力傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 無線電力傳輸或者無線能量傳遞指的是向所期望的裝置無線地傳遞電能的技術(shù)。 在19世紀，已經(jīng)廣泛地使用了采用電磁感應原理的電動機或者變壓器并且然后已經(jīng)提出 了用于通過輻射諸如無線電波或者激光的電磁波而傳送電能的方法。實際上，頻繁地在日 常生活中使用的電動牙刷或者電動剃須刀是基于電磁感應原理而被充電的。直至現(xiàn)在，使 用磁感應、諧振和短波長射頻的長距離傳輸已經(jīng)被用作無線能量傳遞方案。
[0004] 近來，在無線電力傳輸技術(shù)中，已經(jīng)廣泛地使用了使用諧振的能量傳輸方案。
[0005] 因為在使用諧振的無線電力傳輸系統(tǒng)中，通過線圈無線地傳遞在無線電力傳送器 和無線電力接收器之間產(chǎn)生的電信號，所以使用者可以容易地對于諸如便攜式裝置的電器 充電。
[0006] 另外，無線電力傳送器可以接收關(guān)于無線電力接收器的狀態(tài)的信息以傳輸電力。 負載調(diào)制技術(shù)被用于數(shù)據(jù)傳輸，因為如果為從無線電力接收器到無線電力傳送器的數(shù)據(jù)傳 輸提供附加的通信信道或者附加的通信單元則要求高成本。負載調(diào)制技術(shù)是當無線電力接 收器的負載（阻抗）被改變時感測無線電力傳送器方的輸入阻抗的變化。
[0007] 然而，負載調(diào)制技術(shù)的應用受到磁感應型無線電力傳輸系統(tǒng)的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 實施例提供一種無線電力傳送器、無線電力接收器以及無線電力傳輸方法，其能 夠通過檢測輸入阻抗的相位獲得關(guān)于無線電力接收器的信息。
[0009] 根據(jù)實施例，提供一種無線電力傳送器，該無線電力傳送器用于將電力無線地傳 送到無線電力接收器。無線電力傳送器包括：傳送單元，該傳送單元用于使用諧振將從電源 供應的電力傳送到無線電力接收器；以及檢測單元，該檢測單元用于測量在電源處向傳送 單元觀察到的輸入阻抗以通過使用被測量的輸入阻抗檢測無線電力接收器的輸出阻抗的 改變。
[0010] 根據(jù)實施例，提供一種無線電力接收器，該無線電力接收器用于從無線電力傳送 器接收電力。無線電力接收器包括：阻抗改變單元，該阻抗改變單元用于改變無線電力接收 器的輸出阻抗以改變無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線電力傳送器接收電力。
[0011] 根據(jù)實施例，提供一種在無線電力系統(tǒng)中傳送電力的方法，該無線電力系統(tǒng)包括： 無線電力傳送器和無線電力接收器，該無線電力接收器用于從無線電力傳送器無線地接收 電力。該方法包括下述步驟：改變無線電力接收器的輸出阻抗；根據(jù)輸出阻抗的改變檢測 無線電力傳送器的輸入阻抗；以及基于輸入阻抗檢測輸出阻抗的改變。
[0012] 根據(jù)實施例，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，因為當無線電力傳輸系統(tǒng)被構(gòu)造時不需要支付附加的成本，所以能夠容易 地實現(xiàn)系統(tǒng)。
[0014] 同時，下面在實施例的描述中將會直接地和含蓄地描述任何其它的效果。
【附圖說明】
[0015] 圖1是示出根據(jù)實施例的無線電力傳輸系統(tǒng)的電路圖；
[0016] 圖2是示出根據(jù)實施例的阻抗改變單元的開關(guān)被斷開的狀態(tài)的電路圖；
[0017] 圖3是示出根據(jù)實施例的阻抗改變單元的開關(guān)被短路的狀態(tài)的電路圖；以及
[0018] 圖4是圖示根據(jù)實施例的無線電力傳輸系統(tǒng)的無線電力傳輸方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 在下文中，將會參考附圖描述實施例，使得本領域的技術(shù)人員能夠容易地實現(xiàn)實 施例。
[0020] 圖1是示出根據(jù)實施例的無線電力傳輸系統(tǒng)10的電路圖。
[0021] 參考圖1，無線電力傳輸系統(tǒng)可以包括電源100、無線電力傳送器200、無線電力接 收器300以及負載側(cè)400。
[0022] 無線電力傳送器200可以包括傳送單元210、檢測單元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可以包括傳輸感應線圈單元211和傳輸諧振線圈單元212。
[0024] 無線電力接收器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線電力傳送器200,并且無線電力傳送器 200可以使用諧振將電力傳送到無線電力接收器300。通過整流器電路（未示出）將被傳 送到無線電力接收器300的電力傳遞到負載側(cè)400。
[0026] 負載側(cè)400可以是電池或者需要電力的預定設備，并且在實施例中負載阻抗被表 示為"RL"。在實施例中，負載側(cè)400可以被包括在無線電力接收器300中。
[0027] 更加詳細地，電源100是用于供應具有預定頻率的AC電力的AC電源。
[0028] 傳送單元210可以包括傳輸感應線圈單元211和傳輸諧振線圈單元212。傳輸感 應線圈單元211被連接到電源100，并且AC電流流過傳輸感應線圈單元211。當AC電流流 過傳輸感應線圈單元211時，由于電磁感應，AC電流被感應到與傳輸感應線圈單元211物 理地隔開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 與無線電力傳送器200形成諧振電路的無線電力接收器300。
[0029] 可以使用在彼此阻抗匹配的兩個LC電路之間的諧振傳遞電力。與通過電磁感應 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的距離傳遞電力。
[0030] 詳細地，無線電力傳送器200的傳輸諧振線圈單元212可以通過磁場將電力傳送 到無線電力接收器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] 傳輸感應線圈單元211包括傳輸感應線圈Ll和電容器C1。電容器Cl的電容具有 固定的值。
[0034] 電容器Cl的一個端子被連接到電源100的一個端子，并且電容器Cl的另一端子 被連接到傳輸感應線圈Ll的一個端子。傳輸感應線圈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的一個端子的一個端子和被連接到電阻器R2的一個端 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] 檢測單元220可以測量是在電源100處朝向無線電力傳送器200觀察到的阻抗的 第一輸入阻抗Zl。在實施例中，當被輸入到無線電力傳送器200的輸入電壓已知時，檢測單 元220可以測量被輸入到無線電力傳送器200的輸入電流以測量第一輸入阻抗Z1。
[0037] 檢測單元220可以基于第一輸入阻抗Zl檢測第一輸入阻抗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] 檢測單元220通過使用檢測到的相位差，通過下面將會描述的無線電力接收器 300的阻抗改變單元320檢測輸出阻抗ZL的改變。
[0039] 檢測單元220可以根據(jù)下面將會描述的阻抗改變單元320的操作檢測0度或者90 度的相位。
[0040] 通過相位檢測，檢測單元220可以辨別無線電力接收器300的狀態(tài)，即，阻抗改變 單元320的開關(guān)SW是否被斷開或者短路的狀態(tài)。
[0041] 狀態(tài)信息確定單元230根據(jù)第一輸入阻抗確定無線電力接收器300的狀態(tài)信息。 在實施例中，關(guān)于無線電力接收器300的狀態(tài)信息可以包括關(guān)于無線電力接收器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)完成無線電力接收器300的充電的充電完成信