無線電能發(fā)送裝置、接收裝置、傳輸系統(tǒng)和發(fā)送方法
【專利摘要】提供了一種無線電能發(fā)送裝置、無線電能接收裝置、無線電能傳輸系統(tǒng)和無線電能傳輸方法。所述無線電能發(fā)送裝置可包括：源線圈；和/或共振線圈，與源線圈電感耦合。在第一間隔期間，源線圈可以以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部。在不同于第一間隔的第二間隔期間，源線圈可以以電磁感應型將電能發(fā)送到共振線圈，并且共振線圈可以以磁共振型將從源線圈接收到的電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部。
【專利說明】無線電能發(fā)送裝置、接收裝置、傳輸系統(tǒng)和發(fā)送方法
[0001]本申請要求于2012年12月14日提交到韓國知識產(chǎn)權局(KIPO)的第10-2012-0146566號韓國專利申請的優(yōu)先權，該申請的全部內容通過引用全部合并于此。
【技術領域】
[0002]一些示例實施例可涉及無線電能發(fā)送裝置、無線電能接收裝置、無線電能傳輸系統(tǒng)和/或無線電能發(fā)送方法。
【背景技術】
[0003]無線電能發(fā)送類型分為電磁感應型和磁共振型。電磁感應型使用借助于在源側線圈中產(chǎn)生的磁通量的在負載側線圈中的電動勢的感應，而磁共振型使用發(fā)送共振線圈和接收共振線圈之間的磁場的共振。

【發(fā)明內容】

[0004]一些示例實施例可提供選擇性地使用電磁感應型和/或磁共振型來發(fā)送電能的無線電能發(fā)送裝置。
[0005]一些示例實施例可提供選擇性地使用電磁感應型和/或磁共振型來接收電能的無線電能接收裝置。
[0006]一些示例實施例可提供選擇性地使用電磁感應型和/或磁共振型來發(fā)送和/或接收電能的無線電能傳輸系統(tǒng)。
[0007]一些示例實施例可提供選擇性地使用電磁感應型和/或磁共振型來發(fā)送電能的無線電能發(fā)送方法。
[0008]在一些示例實施例中，一種無線電能發(fā)送裝置可包括:源線圈；和/或共振線圈，與源線圈電感耦合。在第一間隔期間，源線圈可以以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部。在不同于第一間隔的第二間隔期間，源線圈可以以電磁感應型將電能發(fā)送到共振線圈，并且共振線圈可以以磁共振型將從源線圈接收到的電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部。
[0009]在一些示例實施例中，在第一間隔期間，共振線圈可被短路，并且/或者在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈可不被短路。
[0010]在一些示例實施例中，在第一間隔期間，共振線圈可被開路，并且/或者在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈可不被開路。
[0011]在一些示例實施例中，一種無線電能發(fā)送裝置可包括:源線圈，以電磁感應型發(fā)送電能；共振線圈，與源線圈電感耦合，并且以磁共振型發(fā)送電能；和/或開關，與共振線圈并聯(lián)連接。在第一間隔期間，開關可處于接通狀態(tài)，并且/或者共振線圈可不從源線圈接收電能。在不同于第一間隔的第二間隔期間，開關可處于斷開狀態(tài)，并且/或者共振線圈可從源線圈接收電能。
[0012]在一些示例實施例中，在第一間隔期間，源線圈可以以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部，并且/或者在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈可以以磁共振型將從源線圈接收到的電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部。
[0013]在一些示例實施例中，在第一間隔期間，共振線圈可被短路，并且/或者在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈可不被短路。
[0014]在一些示例實施例中，一種無線電能發(fā)送裝置可包括:源線圈，以電磁感應型發(fā)送電能；共振線圈，與源線圈電感耦合，來以磁共振型發(fā)送電能；和/或開關，與共振線圈串聯(lián)連接。在第一間隔期間，開關可處于斷開狀態(tài)，并且/或者共振線圈可不從源線圈接收電能。在不同于第一間隔的第二間隔期間，開關可處于接通狀態(tài)，并且/或者共振線圈可從源線圈接收電能。
[0015]在一些示例實施例中，在第一間隔期間，源線圈可以以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部，并且/或者在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈可以以磁共振型將從源線圈接收到的電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部。
[0016]在一些示例實施例中，在第一間隔期間，共振線圈可被開路，并且/或者在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈可不被開路。
[0017]在一些示例實施例中，一種無線電能接收裝置可包括:負載線圈和/或與負載線圈電感耦合的共振線圈。在第一間隔期間，負載線圈可以以電磁感應型從無線電能發(fā)送裝置的外部接收電能。在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈可以以磁共振型從無線電能發(fā)送裝置的外部接收電能，并且/或者負載線圈可以以電磁感應型從共振線圈接收電倉泛。
[0018]在一些示例實施例中，在第一間隔期間，共振線圈可被短路，并且/或者在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈可不被短路。
[0019]在一些示例實施例中，在第一間隔期間，共振線圈可被開路，并且/或者在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈可不被開路。
[0020]在一些示例實施例中，無線電能傳輸系統(tǒng)可包括:無線電能發(fā)送裝置，發(fā)送電能；和/或無線電能接收裝置，包括負載線圈，以從無線電能發(fā)送裝置接收電能。無線電能發(fā)送裝置可包括:源線圈和/或與源線圈電感耦合的發(fā)送共振線圈。在第一間隔期間，源線圈可以以電磁感應型將電能發(fā)送到負載線圈。在不同于第一間隔的第二間隔期間，源線圈可以以電磁感應型將電能發(fā)送到發(fā)送共振線圈，并且/或者發(fā)送共振線圈可以以磁共振型將從源線圈接收到的電能發(fā)送到負載線圈。
[0021]在一些示例實施例中，一種無線電能發(fā)送方法可包括:使用源線圈以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置；并且/或者使用與源線圈電感耦合的發(fā)送共振線圈以磁共振型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置。
[0022]在一些示例實施例中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟可包括:使發(fā)送共振線圈被短路。以磁共振型發(fā)送電能的步驟可包括:使發(fā)送共振線圈不被短路。
[0023]在一些示例實施例中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟可包括:使發(fā)送共振線圈被開路。以磁共振型發(fā)送電能的步驟可包括:使發(fā)送共振線圈不被開路。
[0024]在一些示例實施例中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟可包括:從無線電能接收裝置接收所述無線電能接收裝置的負載所接收的接收功率值。
[0025]在一些示例實施例中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟還可包括:測量被發(fā)送到無線電能接收裝置的發(fā)送功率值。
[0026]在一些示例實施例中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟還可包括:如果根據(jù)發(fā)送功率值和接收功率值的電能傳輸效率低于參考效率，則將電能發(fā)送類型切換為磁共振型。
[0027]在一些示例實施例中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟可包括:根據(jù)無線電能接收裝置的發(fā)送共振線圈和接收共振線圈的耦合系數(shù)來改變發(fā)送共振線圈和接收共振線圈的共振頻率。
[0028]在一些示例實施例中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟還可包括:追蹤發(fā)送共振線圈和接收共振線圈的共振頻率的改變。
[0029]在一些示例實施例中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟還可包括:如果發(fā)送共振線圈的共振頻率的變化大于參考變化，則將電能發(fā)送類型切換為電磁感應型。
[0030]在一些示例實施例中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟可包括:在初始狀況下，將源線圈和發(fā)送共振線圈的耦合系數(shù)固定為參考耦合系數(shù)。
[0031]在一些示例實施例中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟還可包括:從無線電能接收裝置接收無線電能接收裝置的參考負載所接收的接收功率值。
[0032]在一些示例實施例中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟還可包括:根據(jù)接收功率值來估計無線電能接收裝置的發(fā)送共振線圈和接收共振線圈的耦合系數(shù)。
[0033]在一些示例實施例中，一種無線電能系統(tǒng)可包括:無線電能發(fā)送裝置；和/或無線電能接收裝置。無線電能發(fā)送裝置可被配置為在第一間隔期間以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置。無線電能發(fā)送裝置還可被配置為在與第一間隔不同的第二間隔期間以磁共振型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置。
[0034]在一些示例實施例中，無線電能發(fā)送裝置可包括:源線圈和/或與源線圈電感耦合的第一共振線圈。
[0035]在一些示例實施例中，無線電能系統(tǒng)還可包括:第一開關，與第一共振線圈并聯(lián)連接。第一開關可被配置為選擇性地使第一共振線圈短路。
[0036]在一些示例實施例中，無線電能系統(tǒng)還可包括:第二開關，與第一共振線圈串聯(lián)連接。第二開關可被配置為選擇性地使第一共振線圈開路。
[0037]在一些示例實施例中，無線電能接收裝置可包括:負載線圈和/或與負載線圈電感耦合的第二共振線圈。
[0038]在一些示例實施例中，無線電能系統(tǒng)還可包括:第三開關，與第二共振線圈并聯(lián)連接。第三開關可被配置為選擇性地使第二共振線圈短路。
[0039]在一些示例實施例中，無線電能系統(tǒng)還可包括:第四開關，與第二共振線圈串聯(lián)連接。第四開關可被配置為選擇性地使第二共振線圈開路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]通過下面結合附圖的對示例實施例的詳細描述，上述和/或其它方面和優(yōu)點將會變得更加清楚并更加容易理解，其中:
[0041]圖1是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的配置的電路圖；
[0042]圖2是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的配置的電路圖；
[0043]圖3是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的配置的電路圖；[0044]圖4是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的配置的電路圖；
[0045]圖5是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的控制配置的框圖；
[0046]圖6是解釋圖5的無線電能發(fā)送裝置接收控制信息的示圖；
[0047]圖7是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的控制配置的框圖；
[0048]圖8是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的配置的電路圖；
[0049]圖9是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的配置的電路圖；
[0050]圖10是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的配置的電路圖；
[0051]圖11是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的配置的電路圖；
[0052]圖12是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的控制配置的框圖；
[0053]圖13是解釋圖12的無線電能接收裝置發(fā)送控制信息的示圖；
[0054]圖14是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的控制配置的框圖；
[0055]圖15是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置中的電磁感應型電能發(fā)送方法的流程圖；
[0056]圖16是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置中的磁共振型電能發(fā)送方法的流程圖；
[0057]圖17是解釋圖16的無線電能發(fā)送方法中對共振頻率的追蹤的示圖；
[0058]圖18是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置中的電子感應型電能接收方法的流程圖；
[0059]圖19是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置中的磁共振型電能接收方法的流程圖；
[0060]圖20是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能傳輸系統(tǒng)的電能效率的示圖；
[0061]圖21是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的包括無線電能發(fā)送裝置的電子系統(tǒng)的配置的框圖；
[0062]圖22是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的包括無線電能接收裝置的電子系統(tǒng)的配置的框圖；
[0063]圖23是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能傳輸系統(tǒng)的框圖；
[0064]圖24是解釋通過根據(jù)一些示例實施例的無線電能傳輸系統(tǒng)進行的電能的發(fā)送和接收的概念圖。
【具體實施方式】
[0065]現(xiàn)在將參照附圖來更加充分地描述示例實施例。然而，實施例可以以很多不同的形式實施，并且不應該被解釋為限于在此闡述的實施例。相反，提供這些示例實施例是為了使本公開將是徹底的和完整的，并且將其范圍充分地傳達給本領域的技術人員。在附圖中，為清晰起見，層和區(qū)域的厚度可被夸大。
[0066]將理解的是，當元件被表示為“在”另一組件“上”、“連接到”另一組件、“電子地連接到”另一組件或者“耦合到”另一組件時，該元件可能直接在所述另一組件上、連接到所述另一組件、電子地連接到所述另一組件或耦合到所述另一組件，或者可能存在中間組件。與此相反，當組件被表示為“直接在”另一組件“上”、“直接連接到”另一組件、“直接電子地連接到”另一組件或者“直接耦合到”另一組件時，沒有中間組件存在。當在此使用時，術語“和/或”包括一個或多個相關聯(lián)的列出的項中的任何以及所有組合。
[0067]將理解的是，盡管可在此使用術語第一、第二、第三等描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段不應該被這些術語所限制。僅使用這些術語來區(qū)分一個元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段與另一元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段。例如，在不脫離示例實施例的教導的情況下，第一元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段可被稱為第二元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段。
[0068]為了便于描述如附圖中所示的一個組件和/或特征與另一組件和/或特征或者其它組件和/或特征的關系，可在此使用與空間相關的術語(諸如“在……之下”、“在……下面”、“下方”、“在……上面”、“上方”等)。將理解的是，除了在示圖中描繪的方位之外，與空間相關的術語意在包含裝置在使用或操作中的不同的方位。
[0069]在此使用的術語僅用于描述特定示例實施例的目的，而并非意在限制示例實施例。除非上下文清楚地另有指示，否則在此使用的單數(shù)形式意在還包括復數(shù)形式。還將理解的是，當在此說明書中 使用術語“包含”、“包含…的”、“包括”和/或“包括…的”時，所述術語指定聲明的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除存在或添加一個或更多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。
[0070]可參照作為理想示例實施例(和中間結構)的示意圖解的剖面圖解來在此描述示例實施例。像這樣，例如，作為制造技術和/或公差的結果的圖解的形狀變化將被預見。因此，示例實施例不應該被解釋為限于在此示出的特定形狀的區(qū)域，而是包括例如由制造引起的形狀上的偏差。例如，被示為矩形的注入?yún)^(qū)域(implanted region)通常在其邊緣上將具有圓形或曲線特征和/或注入濃度(implanted concentration)的梯度,而不是從注入?yún)^(qū)域到非注入?yún)^(qū)域的二元變化。同樣地，由注入形成的埋隱區(qū)可能導致在隱埋區(qū)域和注入發(fā)生的表面之間的區(qū)域中的某些注入。因此，在圖中示出的區(qū)域實際上是示意性的，其形狀并不意在示出裝置的區(qū)域的真實形狀，并且其形狀并不意在限制示例實施例的范圍。
[0071]除非另有定義，否則在此使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與示例實施例所屬領域的普通技術人員的一般理解相同的含義。還將理解的是，應該將術語(諸如常用詞典中所定義的術語)解釋為具有與它們在相關領域的上下文中的含義一致的含義，并且除非在此被明確地這樣定義，否則不應該以理想的或過于正式的含義解釋所述術語。
[0072]現(xiàn)在將參照在附圖中示出的示例實施例，其中，相似的標號可始終表示相似的組件。
[0073]圖1是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的配置的電路圖。
[0074]參照圖1，根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置I包括源電壓Vs、源線圈單元11和共振線圈單元12a。
[0075]源電壓Vs對源線圈單元11供應交流(AC)電能。[0076]源線圈單元11包括源線圈L1、第一電阻Rl和第一電容Cl。源線圈LI從源電壓Vs接收電能，并且以電磁感應型將電能發(fā)送到外部。第一電阻Rl可以是源線圈LI的寄生電阻，并且第一電容Cl可以是源線圈LI的寄生電容。
[0077]共振線圈單元12a包括發(fā)送共振線圈L2、第二電阻R2和第二電容C2。發(fā)送共振線圈L2以磁共振型將電能發(fā)送到外部。第二電阻R2可以是發(fā)送共振線圈L2的寄生電阻，并且第二電容C2可以是發(fā)送共振線圈L2的寄生電容。
[0078]源線圈單元11的源線圈LI和共振線圈單元12a的發(fā)送共振線圈L2彼此電感耦合。在此，電感耦合指多個線圈通過互感而耦合，至少部分由流過第一線圈的電流產(chǎn)生的磁通量被鏈接到第二線圈，并且因此在第二線圈中感應出電流。因此，源線圈LI可以以電磁感應型將電能發(fā)送到發(fā)送共振線圈L2。圖1中示出的標號“kl2”指示源線圈LI和發(fā)送共振線圈L2的耦合系數(shù)。
[0079]第一開關SI與發(fā)送共振線圈L2并聯(lián)連接，以使發(fā)送共振線圈L2被短路。如果第一開關SI處于接通狀態(tài)，則發(fā)送共振線圈L2被短路，而如果第一開關SI處于斷開狀態(tài)，則發(fā)送共振線圈L2不被短路。
[0080]在圖1中，如果發(fā)送共振線圈L2被短路并且第二電阻R2足夠小，例如，如果頻率ω滿足《L?R2，則流過發(fā)送共振線圈L2的電流與橫跨發(fā)送共振線圈L2的電壓之間的相位差變?yōu)榇蠹s90度，并且有效功率變?yōu)镺。在這種情況下，電能不從源線圈LI被發(fā)送到發(fā)送共振線圈L2。
[0081]因此，在根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置I中，在第一時間，第一開關SI處于接通狀態(tài)，并且發(fā)送共振線圈L2被短路。因此，發(fā)送共振線圈L2可不從源線圈LI接收電能，并且源線圈LI可以以電磁感應型將電能發(fā)送到外部。此外，在不同于第一時間的第二時間，第一開關SI處于斷開狀態(tài)，并且發(fā)送共振線圈L2不被短路。因此，發(fā)送共振線圈L2可以從源線圈LI接收電能·，并且發(fā)送共振線圈L2可以以磁共振型將接收電能發(fā)送到外部。
[0082]圖2是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的配置的電路圖。為了便于解釋，將圍繞與圖1中示出的電路圖的不同點來做出詳細的解釋。
[0083]參照圖2，根據(jù)一些示例性實施例的無線電能發(fā)送裝置2還包括AC/DC轉換器13、驅動器14和匹配網(wǎng)絡15。
[0084]AC/DC轉換器13將源電壓Ns所供應的AC電能轉換為直流(DC)電能。
[0085]驅動器14將由AC/DC轉換器13轉換的DC電能轉換為無線電能信號，對頻率進行控制，并且對源線圈LI供應無線電能信號。驅動器14可包括逆變器，例如半橋電路，但不限于此?？筛鶕?jù)半橋電路的切換頻率來控制供應給源線圈LI的無線電能信號的頻率。
[0086]匹配網(wǎng)絡15是用于使阻抗與從外部接收電能的無線電能接收裝置相匹配的網(wǎng)絡。
[0087]圖3是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的配置的電路圖。
[0088]參照圖3，根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置3包括源電壓Vs、源線圈單元11和共振線圈單元12b。
[0089]源電壓Vs對源線圈單元11供應AC電能。
[0090]源線圈單元11包括源線圈L1、第一電阻Rl和第一電容Cl。源線圈LI從源電壓Vs接收電能，并且以電磁感應型將電能發(fā)送到外部。第一電阻Rl可以是源線圈LI的寄生電阻，并且第一電容Cl可以是源線圈LI的寄生電容。
[0091]共振線圈單元12b包括發(fā)送共振線圈L2、第二電阻R2和第二電容C2。發(fā)送共振線圈L2以磁共振型將電能發(fā)送到外部。第二電阻R2可以是發(fā)送共振線圈L2的寄生電阻，并且第二電容C2可以是發(fā)送共振線圈L2的寄生電容。
[0092]源線圈單元11的源線圈LI和共振線圈單元12b的發(fā)送共振線圈L2彼此電感耦合。因此，源線圈LI可以以電磁感應型將電能發(fā)送到發(fā)送共振線圈L2。圖3中示出的標號“kl2”指示源線圈LI和發(fā)送共振線圈L2的耦合系數(shù)。
[0093]第二開關S2與發(fā)送共振線圈L2串聯(lián)連接，以使發(fā)送共振線圈L2被開路。如果第二開關S2處于接通狀態(tài)，則發(fā)送共振線圈L2不被開路，而如果第二開關S2處于關斷開狀態(tài)，則發(fā)送共振線圈L2被開路。
[0094]在圖3中，如果發(fā)送共振線圈L2被開路，則流過發(fā)送共振線圈L2的電流變?yōu)?，并且有效功率變?yōu)镺。因此，即使在這種情況下，電能不從源線圈LI被發(fā)送到發(fā)送共振線圈L2。然而，如果頻率高，則必須考慮發(fā)送共振線圈L2的寄生電容變高這點。
[0095]因此，在根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置3中，在第一時間，第二開關S2處于斷開狀態(tài)，并且發(fā)送共振線圈L2被開路。因此，發(fā)送共振線圈L2可不從源線圈LI接收電能，并且源線圈LI可以以電磁感應型將電能發(fā)送到外部。此外，在不同于第一時間的第二時間，第二開關S2處于接通狀態(tài)，并且發(fā)送共振線圈L2不被開路。因此，發(fā)送共振線圈L2可以從源線圈LI接收電能，并且發(fā)送共振線圈L2可以以磁共振型將接收電能發(fā)送到外部。
[0096]圖4是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的配置的電路圖。為了便于解釋，將圍繞與圖3中示出的電路圖的不同點來做出詳細的解釋。
[0097]參照圖4，根據(jù)一些示例性實施例的無線電能發(fā)送裝置4還包括AC/DC轉換器13、驅動器14和匹配網(wǎng)絡15。
[0098]AC/DC轉換器13將源電壓Vs所供應的AC電能轉換為DC電能。
[0099]驅動器14將由AC/DC轉換器13轉換的DC電能轉換為無線電能信號，對頻率進行控制，并且對源線圈LI供應無線電能信號。驅動器14可包括逆變器，例如半橋電路，但不限于此?？筛鶕?jù)半橋電路的切換頻率來控制供應給源線圈LI的無線電能信號的頻率。
[0100]匹配網(wǎng)絡15是用于使阻抗與從外部接收電能的無線電能接收裝置相匹配的網(wǎng)絡。
[0101]圖5是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的控制配置的框圖。
[0102]參照圖5，根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置100包括源110和發(fā)送器120。
[0103]源110包括源電壓Vs和供應功率測量電路(未示出)。在根據(jù)如圖1至圖4中所示的一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置I至4中，源電壓Vs可被布置在源110上。供應功率測量電路可測量源電壓Vs供應給源線圈LI的供應功率值。供應功率測量電路可將測量出的供應功率值發(fā)送到稍后將要描述的發(fā)送器120的控制器121。
[0104]無線電能發(fā)送裝置100可包括多個發(fā)送器120。盡管圖5示出三個發(fā)送器120，但是示例實施例不限于此。
[0105]發(fā)送器120包括控制器121、通信器(Comm) 123和電能轉換器122。
[0106]電能轉換器122將從源110供應的電能轉換為無線電能信號，并且以電磁感應型或磁共振型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置。在圖1至圖4中的無線電能發(fā)送裝置I至4中，源線圈單元11以及共振線圈單元12a和12b可被布置在電能轉換器122上。
[0107]控制器121從稍后將要描述的通信器123接收控制信息，并且控制電能轉換器122的操作點。在此，操作點可包括:例如，流過發(fā)送共振線圈L2的電流以及發(fā)送共振線圈L2和接收共振線圈的共振頻率。控制器121可控制由源110供應的電能。
[0108]通信器123從無線電能接收裝置接收控制信息。通信器123可通過對反射負載的解調來接收控制信息。通信器123將接收到的控制信息發(fā)送到控制器121。所述控制信息可包括:例如，無線電能接收裝置中所需的目標功率值以及被傳輸?shù)綗o線電能接收裝置的負載的接收功率值。將參照圖6來描述用于從無線電能接收裝置接收控制信息的方法。
[0109]圖6是解釋圖5的無線電能發(fā)送裝置接收控制信息的示圖。
[0110]參照圖6，可將測量傳感器Dl安裝在電能轉換器122的發(fā)送共振線圈L2上。測量傳感器Dl可測量流過發(fā)送共振線圈L2的電流12和/或發(fā)送共振線圈L2的電壓V2。
[0111]通信器123可基于由測量傳感器Dl測量出的電流值和/或電壓值通過對反射負載的解調來接收控制信息。無線電能接收裝置可通過稍后將描述的對負載的調制來調制反射負載。
[0112]圖7是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置的控制配置的框圖。為了便于解釋，將圍繞與圖5中示出的框圖的不同點來做出詳細的解釋。
[0113]參照圖7，根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置200包括源210和發(fā)送器220。
[0114]發(fā)送器220包括控制器221、通信器(Comm) 223和電能轉換器222。
[0115]參照圖7，在根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置200中，通信器223可構成與無線電能接收裝置的通信器分離的通信網(wǎng)絡，并且可發(fā)送和/或接收各種類型的消息。所述各種類型的消息可包括:例如，無線電能接收裝置中所需的目標功率值、被傳輸?shù)綗o線電能接收裝置的負載的接收功率值以及無線電能發(fā)送裝置的發(fā)送類型。不同于圖5中示出的無線電能發(fā)送裝置，根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置200不使用對反射負載的解調。
[0116]圖8是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的配置的電路圖。
[0117]參照圖8，根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置5包括共振線圈單元21a、負載線圈單元22和負載RL。
[0118]共振線圈單元21a包括接收共振線圈L3、第三電阻R3和第三電容C3。接收共振線圈L3以磁共振型從外部接收電能。第三電阻R3可以是接收共振線圈L3的寄生電阻，并且第三電容C3可以是接收共振線圈L3的寄生電容。
[0119]負載線圈單元22包括負載線圈L4、第四電阻R4和第四電容C4。負載線圈L4以電磁感應型從外部接收電能，并且對負載RL供應接收電能。第四電阻R4可以是負載線圈L4的寄生電阻，并且第四電容C4可以是負載線圈L4的寄生電容。
[0120]負載RL從負載線圈L4接收電能。[0121]共振線圈單元21a的接收共振線圈L3和負載線圈單元22的負載線圈L4彼此電感耦合。因此，接收共振線圈L3可以以電磁感應型將電能發(fā)送到負載線圈L4。圖8中示出的標號“k34”指示接收共振線圈L3和負載線圈L4的耦合系數(shù)。
[0122]第三開關S3與接收共振線圈L3并聯(lián)連接，以使接收共振線圈L3被短路。如果第三開關S3處于接通狀態(tài)，則接收共振線圈L3被短路，而如果第三開關S3處于斷開狀態(tài)，則接收共振線圈L3不被短路。
[0123]在圖8中，如果接收共振線圈L3被短路，則接收共振線圈L3的有效功率接近于0，并且在這種情況下，與以上參照圖1所描述的情況大致相同，接收共振線圈L3不從外部接收電能。
[0124]因此，在根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置5中，在第一時間，第三開關S3處于接通狀態(tài)，并且接收共振線圈L3被短路。因此，接收共振線圈L3可不從外部接收電能，并且負載線圈L4可以以電磁感應型從外部接收電能。此外，在不同于第一時間的第二時間，第三開關S3處于斷開狀態(tài)，并且接收共振線圈L3不被短路。因此，接收共振線圈L3可以以磁共振型從外部接收電能，并且負載線圈L4可以以電磁感應型從接收共振線圈L3接收接收電能。
[0125]圖9是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的配置的電路圖。為了便于解釋，將圍繞與圖8中示出的電路圖的不同點來做出詳細的解釋。
[0126]參照圖9，根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置6還包括匹配網(wǎng)絡23、整流器24和DC/DC轉換器25。
[0127]匹配網(wǎng)絡23是用于使阻抗與將電能發(fā)送到外部的無線電能發(fā)送裝置相匹配的網(wǎng)絡。
[0128]整流器24將從負載線圈L4供應的AC電能轉換為DC電能。整流器24可包括例如全橋電路，但不限于此。
[0129]DC/DC轉換器25控制由整流器24轉換的DC電能的水平，并且對負載RL供應轉換后的電能。
[0130]圖10是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的配置的電路圖。
[0131]參照圖10，根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置7包括共振線圈單元21b、負載線圈單元22和負載RL。
[0132]共振線圈單元21b包括接收共振線圈L3、第三電阻R3和第三電容C3。接收共振線圈L3以磁共振型從外部接收電能。第三電阻R3可以是接收共振線圈L3的寄生電阻，并且第三電容C3可以是接收共振線圈L3的寄生電容。
[0133]負載線圈單元22包括負載線圈L4、第四電阻R4和第四電容C4。負載線圈L4以電磁感應型從外部接收電能，并且對負載RL供應接收電能。第四電阻R4可以是負載線圈L4的寄生電阻，并且第四電容C4可以是負載線圈L4的寄生電容。
[0134]負載RL從負載線圈L4接收電能。
[0135]共振線圈單元21b的接收共振線圈L3和負載線圈單元22的負載線圈L4彼此電感耦合。因此，接收共振線圈L3可以以電磁感應型將電能發(fā)送到負載線圈L4。圖10中示出的標號“k34”指示接收共振線圈L3和負載線圈L4的耦合系數(shù)。[0136]第四開關S4與接收共振線圈L3串聯(lián)連接，以使接收共振線圈L3被開路。如果第四開關S4處于接通狀態(tài)，則接收共振線圈L3不被開路，而如果第三開關S3處于斷開狀態(tài)，則接收共振線圈L3被開路。
[0137]在圖10中，如果接收共振線圈L3被開路，則接收共振線圈L3的有效功率接近于0，并且在這種情況下，與以上參照圖3所描述的情況大致相同，接收共振線圈L3不從外部接收電能。
[0138]因此，在根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置7中，在第一時間，第四開關S4處于斷開狀態(tài)，并且接收共振線圈L3被開路。因此，接收共振線圈L3可不從外部接收電能，并且負載線圈L4可以以電磁感應型從外部接收電能。此外，在不同于第一時間的第二時間，第四開關S4處于接通狀態(tài)，并且接收共振線圈L3不被開路。因此，接收共振線圈L3可以以磁共振型從外部接收電能，并且負載線圈L4可以以電磁感應型接收從接收共振線圈L3接收的電能。
[0139]圖11是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的配置的電路圖。為了便于解釋，將圍繞與圖10中示出的電路圖的不同點來做出詳細的解釋。
[0140]參照圖11，根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置8還包括匹配網(wǎng)絡23、整流器24和DC/DC轉換器25。
[0141]匹配網(wǎng)絡23是用于使阻抗與將電能發(fā)送到外部的無線電能發(fā)送裝置相匹配的網(wǎng)絡。
[0142]整流器24將從負載線圈L4供應的AC電能轉換為DC電能。整流器24可包括例如全橋電路，但不限于此。
[0143]DC/DC轉換器25控制由整流器24轉換的DC電能的水平，并且對負載RL供應轉換后的電能。
[0144]圖12是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的配置的框圖。
[0145]參照圖12，根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置300包括接收器310和負載320。
[0146]接收器310包括控制器311、通信器(Comm) 313和電能拾取(power pickup) 312。
[0147]電能拾取312以電磁感應型或磁共振型從無線電能發(fā)送裝置接收無線電能信號，將無線電能信號轉換為電能以對負載320供應電能。在圖8至圖11中的上述無線電能接收裝置5至8中，共振線圈單元21a或21b以及負載線圈單元22可被布置在電能拾取312上。
[0148]控制器311將控制信息發(fā)送到稍后將描述的通信器313，并且控制電能拾取312的操作點。在此，所述操作點可包括:例如，被輸出至負載RL的電流或電壓以及接收共振線圈L3的共振頻率?？刂破?11可控制被供應給負載320的電能。
[0149]通信器313將控制信息發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置。通信器313可通過對反射負載的調制來發(fā)送控制信息?？刂菩畔⒖砂?例如，無線電能接收裝置中所需的目標功率值以及被傳輸?shù)綗o線電能接收裝置的負載的接收功率值。將參照圖13來描述用于將控制信息發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的方法。
[0150]圖13是解釋圖12的無線電能接收裝置發(fā)送控制信息的示圖。
[0151]參照圖13，可在負載RL和電能拾取312的負載線圈單元22之間安裝調制器26。調制器26可包括調制電容Cm和調制器開關Sm。
[0152]調制器26可通過接通/斷開調制器開關Sm來將調制電容Cm連接到負載RL，并且可通過調制負載RL來調制反射負載。通信器313可根據(jù)從控制器311接收到的控制信息來調制反射負載。
[0153]負載320包括負載RL和接收功率測量電路(未示出)。在上述圖8至圖11中所示的無線電能接收裝置5至8中，負載RL可被布置在負載320上。接收功率測量電路可測量負載RL從負載線圈L4接收到的接收功率值。接收功率測量電路可將測量出的接收功率值發(fā)送到接收器310的控制器311。
[0154]圖14是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置的控制配置的框圖。為了便于解釋，將圍繞與圖12中示出的框圖的不同點來做出詳細的解釋。
[0155]參照圖14，根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置400包括接收器410和負載420。
[0156]接收器410包括控制器411、通信器(Comm) 413和電能拾取412。
[0157]參照圖14，在根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置400中，通信器413可構成與無線電能發(fā)送裝置的通信器分離的通信網(wǎng)絡，并且可發(fā)送和/或接收各種類型的消息。所述各種類型的消息可包括:例如，無線電能接收裝置中所需的目標功率值、被傳輸?shù)綗o線電能接收裝置的負載的接收功率值以及無線電能發(fā)送裝置的發(fā)送類型。不同于圖12中示出的無線電能接收裝置，根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置400不使用對反射負載的調制。
[0158]在下文中，將描述在根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置中選擇性地使用電磁感應型和磁共振型的電能發(fā)送方法。
[0159]圖15是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置中的電磁感應型電能發(fā)送方法的流程圖。
[0160]參照圖5、圖7和圖15，電能轉換器122或222首先以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置(操作S510)。此時，如上面根據(jù)一些示例性實施例所述，無線電能發(fā)送裝置的發(fā)送共振線圈L2被短路或被開路。
[0161]隨后，通信器123或223從無線電能接收裝置接收被傳輸?shù)截撦dRL的接收功率值(操作S520)。此時，可測量被發(fā)送到無線電能接收裝置的發(fā)送功率值。例如，供應功率測量電路可測量與被發(fā)送到無線電能接收裝置的發(fā)送功率值相應的源電壓Vs供應給源線圈LI的供應功率值。
[0162]隨后，控制器121或221確定電能傳輸效率是否低于參考效率(操作S530)。在此，電能傳輸效率指示發(fā)送功率值與接收功率值的比率。
[0163]如果電能傳輸效率小于參考效率，則控制器121或221將發(fā)送類型從電磁感應型切換為磁共振型(操作S540)。此時，無線電能發(fā)送裝置的發(fā)送共振線圈L2不被短路或者不被開路。通信器123或223可將發(fā)送類型切換信息發(fā)送到無線電能接收裝置。
[0164]另一方面，如果電能傳輸效率高于參考效率，則控制器121或221保持電磁感應型作為發(fā)送類型，并且重復操作S510。
[0165]圖16是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置中的磁共振型電能發(fā)送方法的流程圖。[0166]參照圖5、圖7和圖16，在初始狀況下，控制器121或221將“kl2”固定為參考耦合系數(shù)(操作S610)。在此，“kl2”指示源線圈LI和發(fā)送共振線圈L2的耦合系數(shù)。在這種情況下，可通過例如源線圈LI與發(fā)送共振線圈L2之間的距離來控制源線圈LI和發(fā)送共振線圈L2之間的耦合系數(shù)，但不限于此。
[0167]隨后，電能轉換器122或222以磁共振型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置(操作S620)。此時，如上面根據(jù)一些示例性實施例所述，無線電能發(fā)送裝置的發(fā)送共振線圈L2不被短路或不被開路。
[0168]隨后，通信器123或223從無線電能接收裝置接收被傳輸?shù)絽⒖钾撦d的接收功率值(操作S630)。此時，在無線電能接收裝置中，負載RL可被固定為參考負載。此外，可測量被發(fā)送到無線電能接收裝置的發(fā)送功率值。例如，供應功率測量電路可測量與被發(fā)送到無線電能接收裝置的發(fā)送功率值相應的源電壓Vs供應給源線圈LI的供應功率值。
[0169]隨后，控制器121或221根據(jù)接收功率值來估計k23 (操作S640)。在此，“k23”指示無線電能發(fā)送裝置的發(fā)送共振線圈L2與無線電能接收裝置的接收共振線圈L3之間的耦合系數(shù)。在這種情況下，控制器121或221可計算電能傳輸效率，并且估計與電能傳輸效率相應的k23。為此，可在控制器121或221中存儲根據(jù)電能傳輸效率來映射k23的表格或具有k23作為其因子的函數(shù)。
[0170]隨后，控制器121或221根據(jù)估計出的k23來設置發(fā)送參數(shù)(操作S650)。在此，發(fā)送參數(shù)可包括:例如，源線圈LI和發(fā)送共振線圈L2之間的耦合系數(shù)kl2、發(fā)送共振線圈L2和接收共振線圈L3之間的共振頻率以及源電壓Vs的供應功率。在這種情況下，通信器123或223可將設置的發(fā)送參數(shù)發(fā)送到無線電能接收裝置。
[0171]隨后，電能轉換器122或222根據(jù)設置的發(fā)送參數(shù)以磁共振型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置(操作S660)。在這種情況下，可根據(jù)發(fā)送共振線圈L2和無線電能接收裝置的接收共振線圈L3之間的距離來改變發(fā)送共振線圈L2和接收共振線圈L3之間的共振頻率。
[0172]隨后，控制器121或221根據(jù)k23來改變發(fā)送共振線圈L2和接收共振線圈L3之間的共振頻率，并且追蹤共振頻率的改變(操作S670)。參照圖17，當發(fā)送共振線圈L2和無線電能接收裝置的接收共振線圈L3之間的距離改變時，實現(xiàn)最大電能傳輸效率(PTE)的發(fā)送共振線圈L2和接收共振線圈L3之間的共振頻率在第一時間可以是頻率f0，或者在第二時間可被改變?yōu)槎鄠€頻率fl和f2。此時，控制器121或221追蹤cl (f0_fl)或c2 (f2-f0)作為共振頻率的變化。
[0173]隨后，控制器121或221確定共振頻率的變化是否大于參考變化(操作S680)。在這種情況下，可通過具有源線圈LI和發(fā)送共振線圈L2之間的耦合系數(shù)作為其因子的函數(shù)來確定參考變化。
[0174]隨后，如果共振頻率的變化大于參考變化，則控制器121或221將發(fā)送類型從磁共振型轉換為電磁感應型(操作S690)。在這種情況下，如上面根據(jù)一些示例性實施例所述，無線電能發(fā)送裝置的發(fā)送共振線圈L2被短路或被開路。另一方面，如果共振頻率的變化小于參考變化，則控制器121或221保持磁共振型作為發(fā)送類型，并且重復操作S660。
[0175]在下文中，將描述在根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置中選擇性地使用電磁感應型和磁共振型的電能接收方法。
[0176]圖18是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置中的電子感應型電能接收方法的流程圖。
[0177]參照圖18，電能拾取312或412首先以電磁感應型從無線電能發(fā)送裝置接收電能(操作S710)。此時，如上面根據(jù)一些示例實施例所述，無線電能接收裝置的接收共振線圈L3被短路或被開路。
[0178]隨后，通信器313或413將被傳輸?shù)截撦dRL的接收功率值發(fā)送到無線電能接收裝置(操作S720)。例如，接收功率測量單元可測量負載RL從負載線圈L4接收的接收功率值。
[0179]隨后，通信器313或413確定是否從無線電能發(fā)送裝置接收到發(fā)送類型切換信息(操作 S730)。
[0180]如果接收到發(fā)送類型切換信息，則控制器311或411將發(fā)送類型從電磁感應型切換為磁共振型(操作S740)。此時，如上面根據(jù)一些示例實施例所述，無線電能接收裝置的接收共振線圈L3不被短路或不被開路。
[0181]另一方面，如果未收到發(fā)送類型切換信息，則控制器311或411重復操作S710。
[0182]圖19是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置中的磁共振型電能接收方法的流程圖。
[0183]參照圖19，負載320或420將負載RL固定為參考負載(操作S810)。可根據(jù)包括無線電能接收裝置的電子系統(tǒng)的各種類型的構成元件的操作來改變無線電能接收裝置的負載RL，并且在這種情況下，以參考負載的期望值(可能是預定的也可能不是預定的)來固定所述負載。
[0184]隨后，電能拾取312或412以磁共振型從無線電能發(fā)送裝置接收電能(操作S820)。此時，如上面的一些示例實施例所述，無線電能接收裝置的接收共振線圈L3不被短路或不被開路。
[0185]隨后，通信器313或413將傳輸?shù)絽⒖钾撦d的接收功率值發(fā)送到無線電能接收裝置(操作S830)。例如，接收電能測量電路可測量參考負載從負載線圈L4接收的接收功率值。
[0186]隨后，電能拾取312或412以磁共振型從無線電能發(fā)送裝置接收電能(操作S840)。此時，無線電能發(fā)送裝置的控制器121或221可估計k23，并且根據(jù)估計出的k23來設置發(fā)送參數(shù)以發(fā)送電能。如果有必要，則通信器313或413可從無線電能發(fā)送裝置接收設置的發(fā)送參數(shù)信息，并且控制器311或411可根據(jù)接收到的信息來設置無線電能接收裝置的發(fā)送參數(shù)。
[0187]隨后，通信器313或413確定是否從無線電能發(fā)送裝置接收到發(fā)送類型切換信息(操作 S850)。
[0188]如果接收到發(fā)送類型切換信息，則控制器311或411將發(fā)送類型從磁共振型切換為電磁感應型(操作S860)。此時，如上面根據(jù)一些示例實施例所述，無線電能接收裝置的接收共振線圈L3被短路或被開路。
[0189]另一方面，如果未接收到發(fā)送類型切換信息，則控制器311或411重復操作S840。
[0190]圖20是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能傳輸系統(tǒng)的電能效率的示圖。
[0191]參照圖20，如果無線電能發(fā)送類型是電磁感應型，并且無線電能發(fā)送裝置的源線圈和無線電能接收裝置的負載線圈具有良好的校準，則電能傳輸效率變高。然而，如果源線圈和負載線圈的校準不好，或者源線圈和負載線圈彼此隔離，則電能傳輸效率突然減小。在圖20中，Pl指示電磁感應型電能傳輸效率。
[0192]即使發(fā)送共振線圈和接收共振線圈之間的距離長，磁共振型也顯示出比電磁感應型相對更高電能傳輸效率。然而，如果發(fā)送共振線圈和接收共振線圈之間的距離短，則磁共振型顯示出比電磁感應型相對更低的電能傳輸效率。在圖20中，P2指示磁共振型電能傳輸效率。
[0193]依據(jù)根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置I至4和/或無線電能接收裝置5至8，如果無線電能發(fā)送裝置和無線電能接收裝置之間的距離比參考距離dref短并且線圈校準良好，則以電磁感應型發(fā)送電能(I )，而如果無線電能發(fā)送裝置和無線電能接收裝置之間的距離比參考距離dref長或者線圈校準不好，則以磁共振型發(fā)送電能(II)。
[0194]在下文中，將描述根據(jù)一些示例實施例的包括無線電能發(fā)送裝置和無線電能接收裝置的電子系統(tǒng)。
[0195]圖21是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的包括無線電能發(fā)送裝置的電子系統(tǒng)的配置的框圖。
[0196]參照圖21，電子系統(tǒng)9可包括控制器930、輸入/輸出(I/O)裝置910、存儲器920、電能發(fā)送裝置940和總線950?？刂破?30、I/O裝置910、電能發(fā)送裝置940和/或存儲器920可通過總線950彼此連接?？偩€950與傳輸數(shù)據(jù)的路徑相應。
[0197]控制器930可包括微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器和可執(zhí)行類似功能的邏輯元件中的至少一個。I/o裝置910可包括鍵區(qū)、鍵盤和顯示裝置。存儲器920可存儲數(shù)據(jù)和/或命令。電能發(fā)送裝置940可將電能發(fā)送到外部。盡管未示出，但是電子系統(tǒng)9還可包括高速動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)和/或靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)，作為用于增強控制器930的操作的操作存儲器。
[0198]根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送裝置I至4可被提供為電能發(fā)送裝置940的一部分。
[0199]圖22是示意性地示出根據(jù)一些示例實施例的包括無線電能接收裝置的電子系統(tǒng)的配置的框圖。
[0200]參照圖22，電子系統(tǒng)10可包括控制器1040、輸入/輸出(I/O)裝置1010、存儲器1020、接口 1030、電能供應裝置1050、電能接收裝置1060和總線1070?？刂破?040、I/O裝置1010、存儲器1020、接口 1030和/或電能供應裝置1050可通過總線1070彼此連接?？偩€1070與傳輸數(shù)據(jù)的路徑相應。
[0201]控制器1040可包括微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器和可執(zhí)行類似功能的邏輯元件中的至少一個。I/o裝置1010可包括鍵區(qū)、鍵盤和顯示裝置。存儲器1020可存儲數(shù)據(jù)和/或命令。接口 1030可運行以將數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)絡或者從通信網(wǎng)絡接收數(shù)據(jù)。接口 1030可以是有線型或無線型。例如，接口 1030可包括天線或者有線/無線收發(fā)器。電能供應裝置1050可對控制器1040、I/O裝置1010、存儲器1020和接口 1030供應電能。電能供應裝置1050可包括:例如，電池。電能接收裝置1060可從外部接收無線電能，并且可將無線電能發(fā)送到電能供應裝置1050。盡管未示出，但電子系統(tǒng)10還可包括高速DRAM和/或SRAM，作為用于增強控制器1040的操作的操作存儲器。
[0202]根據(jù)一些示例實施例的無線電能接收裝置5至8可被提供為電能接收裝置1060的一部分。[0203]可將電子系統(tǒng)10應用于PDA (個人數(shù)字助理)、便攜式計算機、網(wǎng)絡平板、無線電話、移動電話、數(shù)字音樂播放器、存儲卡或者可在無線環(huán)境中發(fā)送和/或接收信息的所有電子裝置。
[0204]圖23是解釋根據(jù)一些示例實施例的無線電能傳輸系統(tǒng)的框圖。
[0205]參照圖23，根據(jù)一些示例實施例的無線電能傳輸系統(tǒng)11包括無線電能發(fā)送裝置1110和無線電能接收裝置1120。
[0206]無線電能發(fā)送裝置1110可設置有圖1至4的無線電能發(fā)送裝置的構成元件。此夕卜，無線電能發(fā)送裝置1110可設置有源電壓、源線圈以及源線圈的寄生電阻和寄生電容。
[0207]無線電能接收裝置1120可設置有圖8至圖11的無線電能接收裝置的構成元件。此外，無線電能接收裝置1120可設置有負載、負載線圈以及負載線圈的寄生電阻和寄生電容。
[0208]根據(jù)一些示例實施例的無線電能發(fā)送系統(tǒng)11可包括3線圈系統(tǒng)或4線圈系統(tǒng)。示例性地，3線圈系統(tǒng)可以是其中存在發(fā)送共振線圈和接收共振線圈中的任意一個并且無線電能發(fā)送裝置1110和無線電能接收裝置1120中的僅僅一個可切換操作類型的系統(tǒng)。示例性地，4線圈系統(tǒng)可以是其中存在發(fā)送共振線圈和接收共振線圈兩者并且無線電能發(fā)送裝置1110和無線電能接收裝置1120兩者均可切換操作類型的系統(tǒng)。
[0209]圖24是解釋通過根據(jù)一些示例實施例的無線電能傳輸系統(tǒng)進行的電能的發(fā)送和接收的概念圖。
[0210]在根據(jù)一些示例實施例的無線電能傳輸系統(tǒng)中，無線電能發(fā)送裝置1210可以以非接觸的方式將電能發(fā)送到無線電能接收裝置1220。作為無線電能接收裝置，標號“1220”指示移動電話。然而，無線電能接收裝置不限于此，而是可被應用于平板個人計算機(PC)和筆記本計算機。對于本領域的技術人員來說顯而易見的是，根據(jù)一些示例實施例的無線電能傳輸系統(tǒng)中的無線電能接收裝置可被應用于其它非例舉的集成電路裝置。
[0211]雖然已經(jīng)具體地顯示并描述了示例實施例，但是本領域的技術人員將理解的是，在不脫離由權利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可做出形式和細節(jié)上的各種改變。
【權利要求】
1.一種無線電能發(fā)送裝置，包括: 源線圈； 共振線圈，與源線圈電感耦合；其中，在第一間隔期間，源線圈以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部，其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，源線圈以電磁感應型將電能發(fā)送到共振線圈，并且共振線圈以磁共振型將從源線圈接收到的電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部。
2.如權利要求1所述的無線電能發(fā)送裝置，其中，在第一間隔期間，共振線圈被短路， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈不被短路。
3.如權利要求1所述的無線電能發(fā)送裝置，其中，在第一間隔期間，共振線圈被開路， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈不被開路。
4.一種無線電能發(fā)送裝置，包括: 源線圈，以電磁感應型發(fā)送電能； 共振線圈，與源線圈電感耦合，并且以磁共振型發(fā)送電能； 開關，與共振線圈并聯(lián)連接； 其中，在第一間隔期間，開關處于接通狀態(tài)，并且共振線圈不從源線圈接收電能， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，開關處于斷開狀態(tài)，并且共振線圈從源線圈接收電能。
5.如權利要求4所述`的無線電能發(fā)送裝置，其中，在第一間隔期間，源線圈以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈以磁共振型將從源線圈接收到的電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部。
6.如權利要求4所述的無線電能發(fā)送裝置，其中，在第一間隔期間，共振線圈被短路， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈不被短路。
7.一種無線電能發(fā)送裝置，包括: 源線圈，以電磁感應型發(fā)送電能； 共振線圈，與源線圈電感耦合，從而以磁共振型發(fā)送電能； 開關，與共振線圈串聯(lián)連接； 其中，在第一間隔期間，開關處于斷開狀態(tài)，并且共振線圈不從源線圈接收電能， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，開關處于接通狀態(tài)，并且共振線圈從源線圈接收電能。
8.如權利要求7所述的無線電能發(fā)送裝置，其中，在第一間隔期間，源線圈以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈以磁共振型將從源線圈接收到的電能發(fā)送到無線電能發(fā)送裝置的外部。
9.如權利要求7所述的無線電能發(fā)送裝置，其中，在第一間隔期間，共振線圈被開路， 在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈不被開路。
10.一種無線電能接收裝置，包括: 負載線圈； 共振線圈，與負載線圈電感耦合；其中，在第一間隔期間，負載線圈以電磁感應型從無線電能發(fā)送裝置的外部接收電能，其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈以磁共振型從無線電能發(fā)送裝置的外部接收電能，并且負載線圈以電磁感應型從共振線圈接收電能。
11.如權利要求10所述的無線電能接收裝置，其中，在第一間隔期間，共振線圈被短路， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈不被短路。
12.如權利要求10所述的無線電能接收裝置，其中，在第一間隔期間，共振線圈被開路， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，共振線圈不被開路。
13.—種無線電能傳輸系統(tǒng),包括: 無線電能發(fā)送裝置，發(fā)送電能； 無線電能接收裝置，包括負載線圈，以從無線電能發(fā)送裝置接收電能； 其中，無線電能發(fā)送裝置包括:源線圈和與源線圈電感耦合的發(fā)送共振線圈， 其中，在第一間隔期間，源線圈以電磁感應型將電能發(fā)送到負載線圈， 其中，在不同于第一間隔的第二間隔期間，源線圈以電磁感應型將電能發(fā)送到發(fā)送共振線圈，并且發(fā)送共振線圈以磁共振型將從源線圈接收到的電能發(fā)送到負載線圈。
14.一種無線電能發(fā)送方法，包括:` 使用源線圈以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置； 使用與源線圈電感耦合的發(fā)送共振線圈以磁共振型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置。
15.如權利要求14所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟包括:使發(fā)送共振線圈被短路， 其中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟包括:使發(fā)送共振線圈不被短路。
16.如權利要求14所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟包括:使發(fā)送共振線圈被開路， 其中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟包括:使發(fā)送共振線圈不被開路。
17.如權利要求14所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟包括:從無線電能接收裝置接收所述無線電能接收裝置的負載所接收的接收功率值。
18.如權利要求17所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟還包括:測量被發(fā)送到無線電能接收裝置的發(fā)送功率值。
19.如權利要求18所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以電磁感應型發(fā)送電能的步驟還包括:如果根據(jù)發(fā)送功率值和接收功率值的電能傳輸效率低于參考效率，則將電能發(fā)送類型切換為磁共振型。
20.如權利要求14所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟包括:根據(jù)無線電能接收裝置的發(fā)送共振線圈和接收共振線圈的耦合系數(shù)來改變發(fā)送共振線圈和接收共振線圈的共振頻率。
21.如權利要求20所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟還包括:追蹤發(fā)送共振線圈和接收共振線圈的共振頻率的改變。
22.如權利要求21所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟還包括:如果發(fā)送共振線圈的共振頻率的變化大于參考變化，則將電能發(fā)送類型切換為電磁感應型。
23.如權利要求14所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟包括:在初始狀況下，將源線圈和發(fā)送共振線圈的耦合系數(shù)固定為參考耦合系數(shù)。
24.如權利要求23所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟還包括:從無線電能接收裝置接收無線電能接收裝置的參考負載所接收的接收功率值。
25.如權利要求24所述的無線電能發(fā)送方法，其中，以磁共振型發(fā)送電能的步驟還包括:根據(jù)接收功率值來估計無線電能接收裝置的發(fā)送共振線圈和接收共振線圈的耦合系數(shù)。
26.—種無線電能系統(tǒng),包括: 無線電能發(fā)送裝置； 無線電能接收裝置； 其中，無線電能發(fā)送裝置被配置為在第一間隔期間以電磁感應型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置， 其中，無線電能發(fā)送裝置還被配置為在與第一間隔不同的第二間隔期間以磁共振型將電能發(fā)送到無線電能接收裝置。
27.如權利要求26所述的無線電能系統(tǒng)，其中，無線電能發(fā)送裝置包括: 源線圈； 第一共振線圈，與源線圈電感耦合。`
28.如權利要求27所述的無線電能系統(tǒng)，還包括:第一開關，與第一共振線圈并聯(lián)連接; 其中，第一開關被配置為選擇性地使第一共振線圈短路。
29.如權利要求27所述的無線電能系統(tǒng)，還包括:第二開關，與第一共振線圈串聯(lián)連接; 其中，第二開關被配置為選擇性地使第一共振線圈開路。
30.如權利要求26所述的無線電能系統(tǒng)，其中，無線電能接收裝置包括: 負載線圈； 第二共振線圈，與負載線圈電感耦合。
【文檔編號】H02J17/00GK103872789SQ201310681822
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權日:2012年12月14日
【發(fā)明者】牟耿求, 文誠佑, 延平宇 申請人:三星電子株式會社