無線電力接收單元及無線充電中生成用于檢測其的負(fù)載變化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明通常涉及無線充電網(wǎng)絡(luò)，并且更具體地涉及在無線充電中生成用于檢測無 線電力接收單元的負(fù)載變化的方法，其允許無線電力發(fā)送單元檢測已經(jīng)進(jìn)入無線充電網(wǎng)絡(luò) 的無線電力接收單元。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如移動電話、個人數(shù)字助理（PDA)等的移動終端由可再充電電池驅(qū)動，并且使 用分離的充電裝置對移動終端的電池充電。通常，充電裝置和電池各自具有外部觸頭端子， 并且充電裝置和電池使用觸頭端子彼此電連接。
[0003] 然而，由于在這樣的接觸類型的充電方案中觸頭端子向外突出，因此，觸頭端子很 容易被惡意對象污染，并因此可能不能正確地執(zhí)行電池充電。此外，當(dāng)觸頭端子暴露于潮濕 環(huán)境時也可能不能正確地執(zhí)行電池充電。
[0004] 近來，開發(fā)了無線充電或不接觸充電技術(shù)并將其用于電子設(shè)備以解決上述問題。
[0005] 這樣的無線充電技術(shù)采用無線電力發(fā)送/接收，并且例如對應(yīng)于這樣的系統(tǒng)：在 所述系統(tǒng)中，如果電池放置在充電墊上就可以自動對電池充電，而無需移動電話和分離的 充電連接器之間的有線連接。無線充電技術(shù)的示例包括無線電動牙刷以及無線電動剃須 刀。因此，通過無線充電以防水方式對電子產(chǎn)品充電，并且由于不需要有線充電裝置，因此 提高了電子產(chǎn)品的便攜性。因此，預(yù)期使用無線充電技術(shù)的技術(shù)的數(shù)量將顯著增加，尤其在 即將到來的電動汽車的時代。
[0006] 大部分無線充電技術(shù)包括使用線圈的電磁感應(yīng)方案、諧振方案和用于將電能轉(zhuǎn)換 為RF或微波信號并發(fā)送所述RF或微波信號的RF/微波輻射方案。
[0007] 當(dāng)前，電磁感應(yīng)方案不是主流，但是預(yù)期當(dāng)在任何時間任何地方對所有電子產(chǎn)品 都無線充電時電磁感應(yīng)方案將成為主流?；诮鼇硎褂梦⒉▽㈦娏o線發(fā)送幾十米的成功 實驗，預(yù)期在不久的將來對于在家使用和在外使用有線充電技術(shù)將消失。
[0008] 使用電磁感應(yīng)的電力傳輸方法在初級線圈和次級線圈之間發(fā)送電力。當(dāng)在線圈中 移動磁體時，根據(jù)磁場變化率在線圈中感生電流。然后，感應(yīng)電流在傳送端生成磁場以在接 收端生成能量。此現(xiàn)象被稱為電磁感應(yīng)，并且使用電磁感應(yīng)的電力傳輸方法具有高能量傳 輸效率。
[0009] 關(guān)于諧振方案，麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology，MIT) 的Soljacic教授宣布了一種系統(tǒng)，其中即使要充電的設(shè)備與充電設(shè)備分尚若干米（m)，也 能基于耦合模式理論使用諧振方案的電力傳輸原理無線傳送電力。MIT研究團(tuán)隊的無線充 電系統(tǒng)采用了諧振的概念（例如，音叉以特定頻率振蕩以使得接近音叉的酒杯以相同頻率 振蕩的傾向，使得包含電能的電磁波諧振，而不是使得聲音諧振）。僅當(dāng)存在具有諧振頻率 的設(shè)備時才傳送被諧振的電能，并且僅諧振電能的正被使用的部分被重吸收到電磁場中而 不是被廣播。因此，與其他電磁波不同，諧振的電能將不影響周圍的設(shè)備或人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 技術(shù)問題
[0011] 存在一種用于檢測阻抗的改變方法，以此無線電力發(fā)送單元（PTU)確定其上放置 了無線電力接收單元（PRU)。
[0012] 然而，當(dāng)檢測負(fù)載（g卩，阻抗）時，當(dāng)用于檢測阻抗的改變的閾值設(shè)置得過低時， PTU很可能錯誤地檢測阻抗的改變。另一方面，如果用于檢測阻抗的改變的閾值設(shè)置得過 高，則當(dāng)對象的阻抗的改變不顯著時，PTU很可能未能檢測到阻抗的改變。
[0013] 此外，如果在PRU未放置在PTU上的情況與PRU放置在PTU上的另一情況之間僅 存在小的阻抗改變，則PTU可能不能準(zhǔn)確地檢測負(fù)載的變化。換句話說，這兩種情況之間的 阻抗的差應(yīng)當(dāng)充分大，以便PTU準(zhǔn)確地檢測負(fù)載的變化。
[0014] 在傳統(tǒng)的阻抗檢測方法中，即使當(dāng)PRU放置在PTU上時電阻變化，也可能因為負(fù)載 變化所導(dǎo)致的電力改變不顯著，使PTU難以檢測負(fù)載的變化。此外，在PTU上可能存在電抗 不改變的點。
[0015] 因此，需要當(dāng)PRU被放置在PTU上時能夠準(zhǔn)確地檢測PRU的方法。
[0016] 解決問題的方案
[0017] 已經(jīng)做出本發(fā)明以解決上述問題和缺點，并至少提供如下所述的優(yōu)點。
[0018] 因此，本發(fā)明一方面提供了一種在無線充電中生成用于檢測無線電力接收單元 (PRU)的負(fù)載變化的方法和裝置，其中將虛負(fù)載（dummy load)添加到無線電力接收單元， 允許無線電力發(fā)送單元（PTU)根據(jù)阻抗的改變高效檢測負(fù)載。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明一方面，提供了一種在無線充電中生成用于檢測無線電力接收單元的 負(fù)載變化的方法。所述方法包括：通過無線電力接收單元將連接到虛負(fù)載的開關(guān)維持在接 通狀態(tài)；從無線電力發(fā)送單元接收無線電力；以及當(dāng)接收到無線電力時，將連接到虛負(fù)載 的開關(guān)切換到關(guān)斷狀態(tài)。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種在無線充電中生成用于檢測無線電力接收單元 的負(fù)載變化的方法。所述方法包括：通過無線電力接收單元將連接到虛負(fù)載的開關(guān)維持在 關(guān)斷狀態(tài)；從無線電力發(fā)送單元接收為檢查交叉連接設(shè)置的時間設(shè)置值；根據(jù)所接收的時 間設(shè)置值將連接到虛負(fù)載的開關(guān)切換到接通狀態(tài)；以及當(dāng)經(jīng)過等于所接收的時間設(shè)置值的 時間時，將連接到虛負(fù)載的開關(guān)切換到關(guān)斷狀態(tài)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種在無線充電中生成負(fù)載變化的無線電力接收單 元。所述無線電力接收單元包括：電力接收器，配置為從無線電力發(fā)送單元接收無線電力； 虛負(fù)載，并聯(lián)連接在電力接收器和無線電力接收單元的負(fù)載之間；虛負(fù)載開關(guān)，配置為切換 虛負(fù)載的電力；以及控制器，配置為通過將虛負(fù)載開關(guān)導(dǎo)向接通狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)，生成無線 電力接收單元的負(fù)載變化。
[0022] 本發(fā)明的有利效果
[0023] 如從上面的描述顯而易見的，本發(fā)明的一方面提供了用于在無線充電網(wǎng)絡(luò)中生成 用于檢測無線電力接收單元的負(fù)載變化的方法。
[0024] 換句話說，根據(jù)本發(fā)明實施例，對無線電力接收單元（或PRU)添加虛負(fù)載，允許無 線電力發(fā)送單元（或PTU)取決于阻抗的改變檢測負(fù)載，使得PTU可以檢測大的阻抗改變。
【附圖說明】
[0025] 從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上面和其他的方面、特征和優(yōu)點將變得更 加明顯，附圖中：
[0026] 圖1是圖示無線充電系統(tǒng)的框圖；
[0027] 圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明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；
[0028] 圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明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；
[0029] 圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明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；
[0030] 圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明另一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；
[0031] 圖6是無線電力發(fā)送單元所施加的電力量在X軸（或時間軸）上的圖；
[0032] 圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的無線電力發(fā)送單元的控制方法的流程圖；
[0033]圖8是根據(jù)圖7的實施例的無線電力發(fā)送單元所施加的電力量在X軸（或時間 軸）上的圖；
[0034] 圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的無線電力發(fā)送單元的控制方法的流程圖；
[0035] 圖10是根據(jù)圖9的實施例的無線電力發(fā)送單元所施加的電力量在X軸（或時間 軸）上的圖；
[0036] 圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例的SA模式下的無線電力發(fā)送單元和無線電力接收單元 的框圖；
[0037] 圖12圖示無線電力發(fā)送單元；
[0038] 圖13圖示無線電力發(fā)送單元所檢測的阻抗；
[0039] 圖14圖示其上放置了無線電力接收單元的無線電力發(fā)送單元；
[0040] 圖15圖示其上放置了無線電力接收單元的無線電力發(fā)送單元所檢測的阻抗；
[0041] 圖16是根據(jù)本發(fā)明實施例的添加了虛負(fù)載的無線電力接收單元的電路圖；
[0042] 圖17是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的添加了虛負(fù)載的無線電力接收單元的電路圖；
[0043] 圖18是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于檢測負(fù)載變化的過程的流程圖；
[0044] 圖19是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的檢測負(fù)載變化的示例的圖；
[0045] 圖20是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于檢測負(fù)載變化的過程的流程圖；
[0046] 圖21是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的檢測負(fù)載變化的示例的圖；
[0047] 圖22是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的用于檢測負(fù)載變化的過程的流程圖；
[0048] 圖23是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例檢測負(fù)載變化的示例的圖；
[0049] 圖24是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于檢測負(fù)載變化的過程的流程圖；以及
[0050] 圖25是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的檢測負(fù)載變化的示例的圖。
【具體實施方式】
[0051] 以下，詳細(xì)描述本發(fā)明實施例，要注意的是，貫穿附圖相同的附圖標(biāo)記指代相同的 元件。提供以下參照附圖的描述以幫助對如權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明實施例的綜 合理解。所述描述包括幫助此理解的各種細(xì)節(jié)，但是這些細(xì)節(jié)將僅被認(rèn)為是示例性的。因 此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以對這里描述的本發(fā)明實施例進(jìn)行各種改變和修改， 而不背離本發(fā)明的范圍和精神。此外，為了清楚和簡潔可以省略對公知功能和構(gòu)造的描述。
[0052] 以下描述和權(quán)利要求中使用的術(shù)語和詞語不限于字面上的含義，而是僅被發(fā)明人 用于使得能夠清楚和一致地理解本發(fā)明。因此，對本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)顯而易見，提供對本 發(fā)明實施例的以下描述僅為了例示目的而不是為了限定如由所附權(quán)利要求及其等同物限 定的本發(fā)明的目的。
[0053] 要理解，單數(shù)形式的"一"包括復(fù)數(shù)個所指代物，除非上下文清楚地另有所指。因 此，例如，對于"一組件表面"的指代包括指代一個或多個這樣的表面。
[0054] 術(shù)語"基本上"意味著不必確切地實現(xiàn)所陳述的特性、參數(shù)或值，而是，在不排除所 述特性所意圖提供的效果的程度內(nèi)，可以出現(xiàn)偏差或變化，例如包括容差、測量誤差、測量 精度限制和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他因素。
[0055] 首先，將參照圖1到圖11描述可應(yīng)用本發(fā)明實施例的無線充電系統(tǒng)的概念。接下 來，將參照圖12到圖25詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明各種實施例的用于生成負(fù)載變化的方法。
[0056] 圖1圖示無線充電系統(tǒng)。
[0057] 如圖1所示，無線充電系統(tǒng)包括無線電力發(fā)送單元100以及一個或多個無線電力 接收單元110-1、110-2*"和110-11。
[0058] 無線電力發(fā)送單元110將電力1-1、1-2…和1-n分別無線發(fā)送到一個或多個無線 電力接收單元11〇_1、11〇_2···和ll〇-n。無線電力發(fā)送單元100將電力1-1、1-2···和1-n僅 無線發(fā)送到通過預(yù)設(shè)驗證過程授權(quán)的無線電力接收單元。
[0059] 無線電力發(fā)送單元100與無線電力接收單元110-1、110-2…和110-n形成無線連 接。例如，無線電力發(fā)送單元100通過電磁波將無線電力發(fā)送到無線電力接收單元110-1、 110-2 …和 110-n〇
[0060] -個或多個無線電力接收單元110-1、110-2…和110-n從無線電力發(fā)送單元100 無線接收電力，以對無線電力接收單元11〇-1、11〇-2…和110-n內(nèi)的電池充電。此外，一個 或多個無線電力接收單元110-1、110-2…和110-n將包括對于無線電力傳輸?shù)恼埱?、接?無線電力所需的信息、無線電力接收單元110-U110-2…和110-n的狀態(tài)信息、以及用于控 制無線電力發(fā)送單元100的信息（即，控制信息）的消息2-1、2-2···和2-n發(fā)送到無線電力 發(fā)送單元100。類似地，無線電力發(fā)送單元100將包括無線電力發(fā)送單元100的狀態(tài)信息、 以及用于控制無線電力接收單元110-U110-2···和110-n的信息（即，控制信息）的消息發(fā) 送到無線電力接收單元110-1、110-2…和110-n。
[0061] 此外，無線電力接收單元110-1、110-2…和110-n的每一個將指示充電狀態(tài)的消 息發(fā)送到無線電力發(fā)送單元100。
[0062]