無線電力發(fā)射器和無線電力發(fā)射方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無線電力發(fā)射器及其無線電力發(fā)射方法。該無線電力發(fā)射器向無線電力接收器無線地發(fā)射電力，其包括：電源，用于產(chǎn)生AC電力；發(fā)射線圈，用于從所述電源接收電力以產(chǎn)生磁場；發(fā)射諧振線圈，其與所述發(fā)射線圈耦合以使用諧振向所述無線電力接收器發(fā)射由所述磁場產(chǎn)生的電力；以及，檢測器，用于通過檢測經(jīng)由所述發(fā)射諧振線圈發(fā)射的電力來檢測所述無線電力接收器的存在狀態(tài)。
【專利說明】無線電力發(fā)射器和無線電力發(fā)射方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及無線電力發(fā)射器及其無線電力發(fā)射方法。具體地說，本公開涉及能夠通過根據(jù)無線電力接收器的識別而主動地控制功率來有效地發(fā)射電力的無線電力發(fā)射器及其無線電力發(fā)射方法。
【背景技術】
[0002]無線電力發(fā)射或無線能量傳送指的是向期望裝置無線地傳送電能的技術。在19世紀，已經(jīng)廣泛地使用了應用電磁感應原理的電機或變壓器。并且因此已經(jīng)提出了一種用于通過福射諸如無線電波或激光的電磁波來傳輸電能的方法。實際上，基于電磁感應的原理來給在日常生活中頻繁使用的電動牙刷或電動剃須刀充電。如今，使用磁感應、諧振和短波長射頻的長距離發(fā)射已經(jīng)被用作無線能量傳送方案。
[0003]無線電力傳輸系統(tǒng)包括發(fā)射器和接收器。發(fā)射器向接收器無線地發(fā)射電力，并且接收器從發(fā)射器接收電力，并且根據(jù)電力的接收來執(zhí)行操作。
[0004]在該情況下，因為發(fā)射器不能識別接收器的操作狀態(tài)，所以發(fā)射器連續(xù)地向接收器發(fā)射電力，使得接收器總是可以正常地運行。
[0005]然而，如上所述，發(fā)射器向接收器發(fā)射電力，卻不管接收器的操作狀態(tài)如何，使得給發(fā)射器的線圈施加高電壓。因此，當其后向接收器發(fā)射電力時，發(fā)射器的錯誤操作或損壞可能出現(xiàn)。另外，因為發(fā)射器將預定量電力發(fā)射到接收器而不管接收器負載所需的電力量為多少，所以可能浪費了除在接收器負載中所用電力之外的剩余電力。

【發(fā)明內容】

[0006]技術問題
[0007]根據(jù)本公開的實施例，確定相對于發(fā)射器的接收器的存在狀態(tài)，并且可以根據(jù)檢測結果來向接收器選擇性地發(fā)射電力。
[0008]另外，根據(jù)本公開的實施例，識別由接收器所需的電力量，使得可以僅選擇性地發(fā)射接收器所必需的電力量。
[0009]而且，根據(jù)本公開的另一個實施例，如果接收器并未處于可以發(fā)射電力的位置，則可以防止向發(fā)射器的線圈施加高電壓，使得發(fā)射器的錯誤操作或損壞可以得到防止。
[0010]技術解決方案
[0011]根據(jù)本公開的實施例，提供了一種無線電力發(fā)射器，用于向無線電力接收器無線地發(fā)射電力。所述無線電力發(fā)射器包括:電源，用于產(chǎn)生AC電力；發(fā)射線圈，用于從所述電源接收電力以產(chǎn)生磁場；發(fā)射諧振線圈，其與所述發(fā)射線圈耦合以使用諧振向所述無線電力接收器發(fā)射電力；以及，檢測器，用于通過檢測經(jīng)由所述發(fā)射諧振線圈發(fā)射的電力來檢測所述無線電力接收器的存在狀態(tài)。
[0012]根據(jù)本公開的實施例，提供了一種通過無線電力發(fā)射器向無線電力接收器無線地發(fā)射電力的無線電力傳輸方法。所述無線電力傳輸方法包括:產(chǎn)生AC電力；將自電源供應的電力無線地發(fā)射到所述無線電力接收器；檢測所發(fā)射的電力；以及，通過檢測所發(fā)射的電力來檢測所述無線電力接收器的存在狀態(tài)。
[0013]有益效果
[0014]如上所述，根據(jù)本公開的實施例，根據(jù)接收器的存在狀態(tài)來確定電力的輸出，并且，根據(jù)接收器的接近狀態(tài)來調整電力的強度，使得可以最大程度地減少被無意義地浪費掉的電力損耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是示出根據(jù)本公開的一個實施例的無線電力發(fā)射系統(tǒng)的視圖；
[0016]圖2是示出根據(jù)本公開的一個實施例的發(fā)射線圈的電路圖；
[0017]圖3是示出根據(jù)本公開的一個實施例的電源和發(fā)射器的等效電路的電路圖；
[0018]圖4是示出根據(jù)本公開的一個實施例的接收諧振線圈、接收線圈、整流器電路和負載的等效電路的電路圖；
[0019]圖5(a)和圖5(b)是示出根據(jù)本公開的實施例的線圈的視圖；
[0020]圖6是示出根據(jù)本公開的實施例的發(fā)射器的框圖；
[0021]圖7是示出根據(jù)本公開的實施例的電力的發(fā)射狀態(tài)的曲線圖；以及
[0022]圖8是示出根據(jù)本公開的實施例的無線地發(fā)射電力的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]以下，將參考附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。在下面的說明中，為了本公開的易于理解的目的，相同的元件被分配相同的附圖標號，并且，將省略相同元件的重復說明以避免重復。
[0024]圖1是示出根據(jù)本公開的一個實施例的無線電力發(fā)射系統(tǒng)的視圖。
[0025]參見圖1，該無線電力發(fā)射系統(tǒng)可以包括電源10、發(fā)射器20、接收器30、整流器電路40和負載50。
[0026]以下，將描述具有上述結構的無線電力發(fā)射系統(tǒng)的操作。從電源10產(chǎn)生的電力被發(fā)射到發(fā)射器20，并且然后被發(fā)射到接收器30，接收器30與發(fā)射器20進行諧振，S卩，具有與使用諧振的發(fā)射器20的諧振頻率相等的諧振頻率。
[0027]被發(fā)射到接收器30的電力通過整流器電路40被傳輸?shù)截撦d50。負載50可以是電池或需要電力的其他裝置。
[0028]更詳細地，電源10是AC電源，用于提供具有預定頻率的AC電力。
[0029]發(fā)射器20包括發(fā)射線圈21和發(fā)射諧振線圈22。
[0030]發(fā)射線圈21連接到電源10，并且AC電流流過發(fā)射線圈21。當AC電流流過發(fā)射線圈21時，AC電流通過電磁感應被感應到與發(fā)射線圈21物理地間隔開的發(fā)射諧振線圈22。
[0031]被傳輸?shù)桨l(fā)射諧振線圈22的電力被傳輸?shù)浇邮掌?0，接收器30通過諧振與發(fā)射器20 —起形成諧振電路。
[0032]根據(jù)使用諧振的電力傳輸，可以在阻抗匹配的兩個LC電路之間傳輸電力。使用諧振的電力發(fā)射方案可以比使用電磁感應的電力發(fā)射方案更遠地發(fā)射電力，且電力發(fā)射效率較聞。[0033]接收器30包括接收諧振線圈31和接收線圈32。
[0034]通過發(fā)射諧振線圈22發(fā)射的電力被接收在接收諧振線圈31中，使得AC電流流過接收諧振線圈31。
[0035]被發(fā)射到接收諧振線圈31的電力通過電磁感應被傳輸?shù)浇邮站€圈32。被傳輸?shù)浇邮站€圈32的電力通過整流器電路40被整流，并且然后被傳輸?shù)截撦d50。
[0036]在該情況下，根據(jù)接收電力的電子裝置的類型，如果需要DC電力的供應，則接收器可以包括整流器電路40，該整流器電路40被設置在接收線圈32的后端處，并且包括整流器二極管和平流電容器，用于對經(jīng)整流的信號平流，或者，在某些部件需要具有AC波形的電力供應的情況下，接收器的結構中可以不具有包括二極管和平流電容器的整流器電路40。
[0037]另外，發(fā)射諧振線圈22和接收諧振線圈21是用于增大無線電力的發(fā)射效率的元件。因此，可以僅使用發(fā)射諧振線圈22和接收諧振線圈21中的一者，或者，對于發(fā)射諧振線圈22和接收諧振線圈21兩者可以均不使用。
[0038]發(fā)射器的發(fā)射諧振線圈22可以通過磁場向接收器30的接收諧振線圈31發(fā)射電力。更詳細而言，發(fā)射諧振線圈22和接收諧振線圈31彼此諧振耦合，使得發(fā)射諧振線圈22和接收諧振線圈31在諧振頻率下運行。
[0039]因為在發(fā)射諧振線圈22和接收諧振線圈31之間的諧振耦合，可以大大地改善在發(fā)射器20與接收器30之間的電力發(fā)射效率。
[0040]圖2是示出根據(jù)本公開的一個實施例的發(fā)射線圈21的電路圖。
[0041 ] 如圖2中所示，發(fā)射線圈21可以包括電感器LI和電容器Cl，并且可以通過使用電感器LI和電容器Cl來形成具有預定電感值和電容值的電路。
[0042]電容器Cl可以包括可變電容器，并且可以通過調整該可變電容器來執(zhí)行阻抗匹配。在該情況下，該可變電容器可以串聯(lián)連接。另外，該可變電容器可以并聯(lián)連接。發(fā)射諧振線圈22、接收諧振線圈31和接收線圈22的等效電路可以與在圖2中所示的等效電路相同。
[0043]圖3是示出根據(jù)本公開的一個實施例的電源10和發(fā)射器20的等效電路的視圖。
[0044]如圖3中所示，可以通過使用具有預定電感值的電感器LI和L2與具有預定電容值的電容器Cl和C2來構造發(fā)射線圈21和發(fā)射諧振線圈22。
[0045]圖4是示出根據(jù)本公開的一個實施例的接收諧振線圈31、接收線圈32、整流器電路40和負載50的等效電路的視圖。
[0046]參見圖4，可以通過使用具有預設電感值的電感器L3和L3與具有預設電容值的電容器C3和C4來構造接收諧振線圈31和接收線圈31。
[0047]整流器電路40可以包括二極管Dl和平流電容器C5，以將AC電力轉換為要輸出的DC電力。
[0048]雖然負載50被標注為1.3V的DC電壓源，但是負載50可以包括預定可充電電池或需要DC電力的裝置。 [0049]可以使用下面的等式I和2來表達在圖5(a)和圖5(b)中所示的螺線管類型的自感L和寄生電容C。
[0050]【等式1】
【權利要求】
1.一種無線電力發(fā)射器，其向無線電力接收器無線地發(fā)射電力，所述無線電力發(fā)射器包括: 電源，用于產(chǎn)生AC電力； 發(fā)射線圈，用于從所述電源接收電力以產(chǎn)生磁場； 發(fā)射諧振線圈，其與所述發(fā)射線圈耦合以使用諧振向所述無線電力接收器發(fā)射電力；以及 檢測器，用于通過檢測經(jīng)由所述發(fā)射諧振線圈發(fā)射的電力來檢測所述無線電力接收器的存在狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求1所述的無線電力發(fā)射器，其中，根據(jù)檢測結果來調整所述電源的輸出。
3.根據(jù)權利要求1所述的無線電力發(fā)射器，其中，所述電源在預定時間段產(chǎn)生用于檢測所述無線電力接收器的所述存在狀態(tài)的電力。
4.根據(jù)權利要求3所述的無線電力發(fā)射器，其中，所述電源通過時分方案在所述預定時間段處產(chǎn)生所述電力，并且所述檢測器根據(jù)通過所述時分方案產(chǎn)生的所述電力來檢測所述無線電力接收器的所述存在狀態(tài)。
5.根據(jù)權利要求2所述的無線電力發(fā)射器，其中，如果確定所述無線電力接收器不存在，則停止所述電源的所述電力的供應，并且如果所述無線電力接收器存在，則保持所述電源的所述電力的所述供應。
6.根據(jù)權利要求1所述的無線電力發(fā)射器，其中，所述檢測器檢測從所述發(fā)射諧振線圈產(chǎn)生的磁場的強度，并且基于所述磁場的所述強度來檢測所述無線電力接收器的所述存在狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求6所述的無線電力發(fā)射器，其中，所述檢測器包括電流傳感器。
8.根據(jù)權利要求6所述的無線電力發(fā)射器，其中，所述檢測器包括: 第一電力檢測器，用于將從所述電源供應的電力轉換為DC電力； 檢測線圈，用于檢測從所述發(fā)射諧振線圈產(chǎn)生的所述磁場的所述強度； 第二電力檢測器，用于將通過被所述檢測線圈檢測的所述磁場產(chǎn)生的電力轉換為DC電力；以及 比較器，用于將所述第一電力檢測器的輸出與所述第二電力檢測器的輸出作比較。
9.一種通過無線電力發(fā)射器向無線電力接收器無線地發(fā)射電力的無線電力發(fā)射方法，所述無線電力發(fā)射方法包括: 產(chǎn)生AC電力； 向所述無線電力接收器無線地發(fā)射從電源供應的電力； 檢測所發(fā)射的電力；以及 通過檢測所發(fā)射的電力來檢測所述無線電力接收器的存在狀態(tài)。
10.根據(jù)權利要求9所述的無線電力發(fā)射方法，進一步包括:根據(jù)所發(fā)射的電力的檢測結果來調整所述電源的輸出。
11.根據(jù)權利要求10所述的無線電力發(fā)射方法，其中，在根據(jù)所發(fā)射的電力的檢測結果的所述電源的輸出的調整中，如果確定所述無線電力接收器不存在，則停止所述電源的所述電力的供應，并且如果所述無線電力接收器存在，則保持所述電源的所述電力的所述供應。
12.根據(jù)權利要求11所述的無線電力發(fā)射方法，進一步包括: 通過在預定時間段處恢復所述電源的所述電力來發(fā)射電力；以及 根據(jù)所發(fā)射的電力的狀態(tài)來重新確定所述無線電力接收器的所述存在狀態(tài)。
13.根據(jù)權利要求12所述的無線電力發(fā)射方法，其中，通過在所述預定時間段處的所述電源的所述電力的重新 供應進行的所述電力的所述發(fā)射包括:通過時分方案基于來自所述電源的電力來在所述預定時間段處發(fā)射所述電力。
14.根據(jù)權利要求9所述的無線電力發(fā)射方法，其中，通過在所述預定時間段處的所述電源的所述電力的供應進行的所述電力的所述發(fā)射包括:檢測所述磁場的強度，并且基于所檢測的所述磁場的強度來確定所述無線電力接收器的所述存在狀態(tài)。
【文檔編號】H02J17/00GK103959597SQ201280053177
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年7月10日 優(yōu)先權日:2011年8月26日
【發(fā)明者】鄭佑吉 申請人:Lg伊諾特有限公司