無線電力發(fā)送器、無線電力接收器、及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明一般涉及無線電力發(fā)送器、無線電力接收器、及其控制方法，更具體地，涉 及能夠無線地發(fā)送/接收充電電力的無線電力發(fā)送器、無線電力接收器、及其控制方法。
【背景技術】
[0002] 諸如移動電話、個人數(shù)字助理（PDA)等等的移動終端由可充電電池驅動，并且移 動終端的電池是通過利用單獨的充電裝置所供應的電能來充電的。通常，單獨的接觸端子 被布置在充電裝置和電池的外部，并且所述充電裝置和電池通過接觸端子之間的接觸來電 連接至彼此。
[0003] 然而，因為接觸端子以這樣的接觸類型充電方案向外伸出，所以接觸端子容易地 被雜質（rogue substance)污染，因而可能不能正確地執(zhí)行電池充電。另外，在接觸端子暴 露于濕氣中的情況下，可能也無法正確地執(zhí)行電池充電。
[0004] 最近，無線充電或者非接觸充電技術已經被研發(fā)，并且被用于電子設備以解決以 上問題。
[0005] 這樣的無線充電技術利用無線電力發(fā)送/接收，并且對應于，例如這樣的系統(tǒng)：其 中如果電池被放在充電墊上則該電池能夠被自動地充電，而無需將移動電話連接到單獨的 充電連接器。通常，電子產品通過無線充電技術被無線地充電，并且因為沒有必要提供有線 充電裝置，所以電子設備的便攜性可以增加。因此，在即將到來的電動汽車時代，期望顯著 地發(fā)展與無線充電技術相關的技術。
[0006] 無線充電技術主要包括使用線圈的電磁感應方案、使用諧振的諧振方案、和將電 能轉換為微波然后發(fā)送微波的RF/微波輻射方案。
[0007] 到目前為止認為電磁感應方案是主流，但是憑借最近通過使用微波向相距幾十米 的目的地無線地發(fā)送電力的成功實驗，期望在不久的將來，所有的電子產品將無論何時無 論何地被無線地充電而無需電線。
[0008] 通過電磁感應的電力傳輸方法對應于在第一線圈和第二線圈之間發(fā)送電力的方 案。當磁體在線圈中移動時，感應電流出現(xiàn)。通過使用感應電流，在輸送端產生磁場，并且 根據(jù)所述磁場的變化而感應出電流，從而在接收端創(chuàng)造能量。這個現(xiàn)象被稱為磁感應，并且 使用磁感應的電力傳輸方法具有較高的能量傳輸效率。
[0009] 對于諧振方案，即使要被充電的設備與充電設備分開若干米，電力仍使用基于耦 合模理論的諧振方案的電力傳輸原理被無線地輸送。無線充電系統(tǒng)利用物理上的這個概 念：諧振是當音叉以特定頻率振動時，緊挨著音叉的酒杯以相同頻率振動的趨勢。類似地， 可以使包含電能的電磁波諧振，并且只有當存在具有當前的諧振頻率的接收設備時，被諧 振的電能才能被直接輸送。未被使用的剩余電能被重新吸收到電磁場中而不是被傳播到空 中，從而不同于其它電磁波，所述電能不影響周圍的機器或者人。

【發(fā)明內容】

[0010] 技術問題
[0011] 同時，對無線充電方法的研究當前正在進行，但是針對以下各項的標準還沒有被 提出：無線充電次序、對于無線電力發(fā)送單元/接收單元的搜索、對于無線電力發(fā)送單元/ 接收單元之間的通信頻率的選擇、無線電力控制、對于匹配電路的選擇、以及在一個充電循 環(huán)中對于每個無線電力接收單元的通信時間分布等。特別地，存在對于針對這樣的配置和 程序的標準的需要：無線電力接收單元選擇將接收無線電力的無線電力發(fā)送單元。
[0012] 具體地，存在研發(fā)這樣的技術的需要：當無線電力發(fā)送單元具有與布置在充電范 圍外面的無線電力接收單元的通信連接時，將相應的無線電力接收單元排除。
[0013] 技術方案
[0014] 已經做出本發(fā)明以解決至少上述問題和缺點，以及提供至少下述優(yōu)點。因此，本發(fā) 明的一方面提供確定形成交叉連接的無線電力接收單元和排除所確定的無線電力接收單 元的無線電力發(fā)送單元及其控制方法。本發(fā)明的另一方面提供無線電力接收單元及其控制 方法，在該控制方法中，無線電力發(fā)送單元確定形成交叉連接的無線電力接收單元。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種向無線電力接收單元發(fā)送充電電力的無線電力 發(fā)送單元的控制方法。所述控制方法包括：從一個或多個無線電力接收單元接收第一信 號；基于所接收的第一信號的接收強度，從所述一個或多個無線電力接收單元當中分類出 (classifying)要與之通信的無線電力接收單元；發(fā)送具有預定電平的無線傳輸電力；從 所分類出的無線電力接收單元接收包括所分類出的無線電力接收單元的電壓信息的第二 信號；以及基于所述無線傳輸電力和第二信號的電壓信息，與所分類出的無線電力接收單 元當中的至少一個無線電力接收單元通信。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種向無線電力接收單元發(fā)送充電電力的無線電 力發(fā)送單元。所述無線電力發(fā)送單元包括：通信單元，從一個或多個無線電力接收單元接收 第一信號；控制器，其基于所接收的第一信號的接收強度，從所述一個或多個無線電力接收 單元當中分類出要與之通信的無線電力接收單元；和電力發(fā)送器，其發(fā)送具有預定電平的 無線傳輸電力，其中，所述通信單元從第一分類出的無線電力接收單元接收包括第一分類 出的無線電力接收單元的電壓信息的第二信號，并且所述控制器被配置為基于所述無線傳 輸電力和第二信號的電壓信息，與所分類出的無線電力接收單元當中的至少一個無線電力 接收單元通信。
[0017] 發(fā)明的有益效果
[0018] 本發(fā)明有可能防止由于交叉連接導致的無線電力發(fā)送單元的浪費電力（waster power)。另外，可以防止由于交叉連接而導致過電力被施加在無線電力接收單元的狀況。
[0019] 雖然已經參考本發(fā)明的某些示范性實施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領域技術 人員將理解，可以在這里進行各種形式和細節(jié)上的改變，而不脫離如所附權利要求定義的 本發(fā)明的精神和范圍。因此，各種修改的實施方式可以被做出，而不脫離所附權利要求中要 求保護的本發(fā)明的實質，并且修改的實施方式不應該與本發(fā)明的技術構想或者構思分開地 解釋。
【附圖說明】
[0020] 從以下結合附圖的詳細描述，本發(fā)明的以上及其它方面、特征和優(yōu)點將更加清楚， 其中：
[0021] 圖1示出了用于描述無線充電系統(tǒng)的總體操作的構思；
[0022] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元和無線電力接收單元的框圖；
[0023] 圖3是詳細地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元和無線電力接收單 元的框圖；
[0024] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元和無線電力接收單元的操 作的流程圖；
[0025] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的無線電力發(fā)送單元和無線電力接收單 元的操作的流程圖；
[0026] 圖6是關于由無線電力發(fā)送單元施加的電量的X坐標的圖形；
[0027] 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元的控制方法的流程圖；
[0028] 圖8是關于根據(jù)圖7的實施例的由無線電力發(fā)送單元施加的電量的X軸的圖形；
[0029] 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元的控制方法的流程圖；
[0030] 圖10是關于根據(jù)圖9的實施例的由無線電力發(fā)送單元施加的電量的X軸的圖形；
[0031] 圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元和無線電力接收單元的框圖；
[0032] 圖12A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力接收單元的控制方法的流程圖；
[0033] 圖12B是用于描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元的控制方法的流程 圖；
[0034] 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元和無線電力接收單元的操 作的流程圖；
[0035] 圖14是根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力接收單元的通信單元和外圍組件的框 圖；
[0036] 圖15A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力接收單元的控制方法的流程圖；
[0037] 圖15B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力接收單元的控制方法的流程圖；
[0038] 圖15C是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元的控制方法的流程圖；
[0039] 圖16A和圖16B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力接收單元和無線電力發(fā)送單元 的控制方法的流程圖；
[0040] 圖17示出用于描述交叉通信的構思（cone印t);
[0041] 圖18示出用于描述無線電力發(fā)送單元和無線電力接收單元之間的布置關系的構 思；
[0042] 圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的確定交叉連接的無線電力接收單元的方法的 流程圖；
[0043] 圖20A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元的傳輸電力的改變的圖 形；
[0044] 圖20B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力接收單元的電壓的改變的圖形；
[0045] 圖21是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的確定交叉連接的無線電力接收單元的 方法的流程圖；
[0046] 圖22是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的來自無線電力接收單元的信號的強度的圖 形；以及
[0047] 圖23是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的確定交叉連接的無線電力接收單元的 方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0048] 以下，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的各種實施例。應該注意到，在附圖中，附圖的 相同組件始終由相同的參考標號指定。在下面的對本發(fā)明的描述中，當合并于此的對熟知 功能和配置的詳細描述可能使得本發(fā)明的主題不清楚時，將省略該描述。
[0049] 圖1示出了描述無線充電系統(tǒng)的一般操作的構思。如圖1中所示，無線充電系統(tǒng) 包括無線電力發(fā)送單元100和一個或多個無線電力接收單元11〇 -1、110-2、…、和110-n。
[0050] 無線電力發(fā)送單元100向一個或多個無線電力接收單元110-1、110_2、…、和 110-n分別地無線地發(fā)送電力1-1、1-2、...、和1-n。更具體地說，無線電力發(fā)送單元100可 以僅僅向已經通過預定的認證程序進行了認證的無線電力接收單元無線地發(fā)送電力1-1、 1 _2、···、和 l_n〇
[0051] 無線電力發(fā)送單元100與無線電力接收單元11〇-1、11〇-2、···、和110-n形成電連 接。例如，無線電力發(fā)送單元100以電磁波的形式向無線電力接收單元11〇-1、11〇-2、…、 和110-n發(fā)送無線電力。
[0052] 同時，無線電力發(fā)送單元100可以與無線電力接收單元110-1、110_2、···、和110-n 執(zhí)行雙向通信。無線電力發(fā)送單元100和無線電力接收單元11〇-1、11〇-2、···、和110-n可 以處理或者發(fā)送包括預定幀的分組2-U2-2.....和2-n。所述幀將在下面被更詳細地描 述。特別地，無線電力接收單元可以是移動通信終端、PDA、PMP、智能電話、等等。
[0053] 無線電力發(fā)送單元100向多個無線電力接收單元110-1、110_2、···、和110-n無線 地提供電力。例如，無線電力發(fā)送單元100通過諧振方案向一個或多個無線電力接收單元 110-1、110-2、…、和110-n發(fā)送電力。當無線電力發(fā)送單元100采用諧振方案時，最好是 無線電力發(fā)送單元100和一個或多個無線電力接收單元11〇 -1、11〇-2、···、和110-n之間的 距離小于或等于30米。另外，當無線電力發(fā)送單元100采用電磁感應方案時，最好是無線 電力發(fā)送單元100和多個無線電力接收單元110-U110-2、···、和110-n之間的距離小于或 等于10厘米。
[0054] 無線電力接收單元110-1、110-2、···、和110-n從無線電力發(fā)送單元100接收無線 電力以便為其中的電池充電。另外，無線電力接收單元11〇-1、11〇-2.....和110-n向無線 電力發(fā)送單元100發(fā)送用于請求無線電力傳輸?shù)男盘?、無線電力接收所需的信息、無線電 力接收單元的狀態(tài)信息、或者無線電力發(fā)送單元100的控制信息。關于所發(fā)送的信號的信 息將在下面被更詳細地描述。
[0055] 另外，無線電力接收單元110-1、110_2、···、和110-n可以向無線電力發(fā)送單元100 發(fā)送指示無線電力接收單元110-1、110-2、…、和110-n中的每一個的充電狀態(tài)的消息。
[0056] 無線電力發(fā)送單元100可以包括諸如顯示器的顯示裝置，并且基于從無線電力接 收單元11〇-1、11〇-2、···、和110-n中的每一個接收的消息來顯示無線電力接收單元110-1、 110-2、和110-n中的每一個的狀態(tài)。另外，無線電力發(fā)送單元100還可以顯示直到無線電 力接收單元110-1、110-2、…、和110-n中的每一個被完全充電為止預期要花費的時間。
[0057] 無線電力發(fā)送單元100可以向無線電力接收單元110-U110-2、···、和110-n中的 每一個發(fā)送用于禁用無線充電功能的控制信號。已經從無線電力發(fā)送單元100接收到無線 充電功能的禁用控制信號的無線電力接收單元將無線充電功能禁用。
[0058] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線電力發(fā)送單元和無線電力接收單元的框 圖。
[0059] 如圖2中所示，無線電力發(fā)送單元200包括電力發(fā)送器211、控制器212、和通信單 元213。另外，無線電力接收單元250包括電力接收器251、控制器252、和通信單元253。
[0060] 電力發(fā)送器211供