專利名稱：能夠提供高q值的無線電力接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線供電技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，無線(非接觸式)電力傳輸作為用于電子裝置或電動(dòng)車輛的供電技術(shù)而受到關(guān)注，其中，電子裝置諸如為蜂窩式電話終端、筆記本電腦等。無線供電傳輸可分為使用電磁感應(yīng)、電磁波接收和電場/磁場諧振的三種主要方法。電磁感應(yīng)方法被用于在短距離(數(shù)厘米或更短)內(nèi)供給電力，這使得能夠在等于或者低于數(shù)百kHz的頻帶上傳輸數(shù)百瓦特的電力。其電力利用效率約為60%到98%。
在數(shù)米或者更長的相對長距離上供給電力情況下，采用電磁波接收方法。電磁波接收方法允許在中波和微波之間的頻帶上傳輸數(shù)瓦特或者更少的電力。然而，其電力利用效率低。電場/磁場諧振方法作為在約數(shù)米的中等距離內(nèi)、以相對高的效率供給電力的方法(參見非專利文獻(xiàn)1)，而受到關(guān)注。引用列表非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)I:A. Karalis, J. D. Joannopoulos, M. Soljacic, “Efficient wirelessnon-radiative mid-range energy transfer，，ANNALS of PHYSICS Vol. 323, Jan2008，pp. 34—48.在通過磁場耦合的電力傳輸中，根據(jù)距離的立方減小電磁感應(yīng)線圈間的耦合系數(shù)k。這是因?yàn)榫€圈間的距離是受限的且不能增加。在傳統(tǒng)技術(shù)中，典型的布置采用布置在彼此附近的線圈，以實(shí)現(xiàn)耦合系數(shù)約為I的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人把注意力引向一個(gè)事實(shí)即使耦合系數(shù)低，只要Q值高，無線諧振電力供給技術(shù)也可以提供諧振狀態(tài)下的線圈之間的高傳輸效率(傳輸效率與kXQ成正比)。也就是說，即使初級線圈和次級線圈之間的距離很大，即，其之間的耦合系數(shù)極其低(O. 01或者更低)，通過提高Q值，這種布置也可以提供提供高效率傳輸。例如，在k=0. 01或者更低的情況下，Q值必須設(shè)置為100或者更高。然而，由于布線電阻和集膚效應(yīng)，普通線圈難以提供如此高的Q值。尤其是，小型線圈難以提供如此高的Q值。應(yīng)當(dāng)注意，上述考慮決不在本發(fā)明的領(lǐng)域中的共同知識和一般知識的范圍內(nèi)。而且，可以說本發(fā)明人已經(jīng)率先進(jìn)行了上述考慮。為了解決這樣的問題已提出了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的一個(gè)示例性的目的是提供能夠提供高Q值的電力接收電路。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種無線電力接收裝置，所述無線電力接收裝置被配置成接收從無線電力供給裝置發(fā)來的電力信號，所述電力信號包括電場、磁場和電磁場中的任一種。所述無線電力接收裝置包括接收線圈，所述接收線圈被配置成接收所述電力信號；電容器，所述電容器被布置成使得所述電容器的第一端子被設(shè)置成固定電位；第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)依次串聯(lián)連接以與所述接收線圈一起形成閉合環(huán)路，并且所述第一開關(guān)和第二開關(guān)被布置成使得連接所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的連接點(diǎn)連接到所述電容器的第二端子；第三開關(guān)和第四開關(guān)，所述第三開關(guān)和第四開關(guān)依次串聯(lián)布置以形成與包括所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的路徑并聯(lián)布置的路徑，并且所述第三開關(guān)和第四開關(guān)被布置成使得連接所述第三開關(guān)和第四開關(guān)的連接點(diǎn)被設(shè)置成固定電位；以及控制單元，所述控制單元被配置成控制所述第一開關(guān)到所述第四開關(guān)。在這樣的實(shí)施方式中，通過適當(dāng)?shù)乜刂扑龅谝婚_關(guān)到所述第四開關(guān)，這種布置能夠使電路的Q值提高。因此，即使所述無線電力供給裝置和所述無線電力接收裝置之間的耦合系數(shù)低，這種布置也可以提供高效率電力傳輸。此外，所述控制單元可被配置成能夠在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換狀態(tài)，在所述第一狀態(tài)下，所述第一開關(guān)和所述第四開關(guān)接通且所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)斷開，在所述第二狀態(tài)下，所述第一開關(guān)和所述第四開關(guān)斷開且所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)接通。 此外，所述控制單元可以控制在所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)之間切換狀態(tài)的切換時(shí)間，從而使得流過所述接收線圈的電流的幅值接近最大值。此外，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)可被布置成與緊密耦合于所述接收線圈的輔助線圈一起形成閉合環(huán)路，而不是與所述接收線圈一起形成閉合環(huán)路。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式涉及一種無線供電系統(tǒng)。所述無線供電系統(tǒng)包括無線電力供給裝置，所述無線電力供給裝置被配置成發(fā)送包括電場、磁場和電磁場中的任一種的電力信號；以及上述無線電力接收裝置。應(yīng)當(dāng)注意，上述結(jié)構(gòu)部件等的任一任意組合或者再布置作為本發(fā)明的實(shí)施方式是有效的并且包含在本發(fā)明的實(shí)施方式中。此外，本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容并不一定描述了所有的必要特征，從而本發(fā)明也可能是所描述的這些特征的子組合。


下面參照示例性的而非限制性的附圖，僅以示例的方式描述實(shí)施方式，其中，在幾個(gè)附圖中類似的元件利用類似的附圖標(biāo)記，其中圖I是示出根據(jù)實(shí)施方式的無線供電系統(tǒng)的配置的電路圖；圖2A是示出圖I所示的無線電力接收裝置的操作的電路圖；圖2B是示出圖I所示的無線電力接收裝置的操作的電路圖；圖3是示出圖I所示的無線電力接收裝置的操作的波形圖；圖4是示出作為比較技術(shù)的同步整流電路的操作的波形圖；圖5是示出根據(jù)第一變型例的無線電力接收裝置的配置的電路圖；圖6是示出根據(jù)第二變型例的無線電力接收裝置的配置的電路圖；圖7是示出圖I所示的無線供電系統(tǒng)的等效電路圖；圖8是示出根據(jù)第三變型例的無線供電系統(tǒng)的操作的時(shí)序圖9是示出根據(jù)第四變型例的無線電力接收裝置的配置的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面基于優(yōu)選實(shí)施方式描述本發(fā)明，優(yōu)選實(shí)施方式不意圖限制本發(fā)明的范圍，而是舉例說明本發(fā)明。實(shí)施方式中所描述的所有特征及其組合對于本發(fā)明而言不一定是必不可少的。本說明書中，由表述“部件A連接到部件B”所表示的狀態(tài)，除了包括部件A物理上直接地連接到部件B的狀態(tài)，還包括部件A通過不影響其之間的電連接的另一部件間接地連接到部件B的狀態(tài)。類似地，由表述“部件C設(shè)置在部件A和部件B之間”所表示的狀態(tài)，除了包括部件A直接連接到部件C、或者部件B直接連接到部件C的狀態(tài)，還包括部件A通過不影響其之間的電連接的另一部件間接連接到部件C、或者部件B通過不影響其之間的電連接的另 一部件間接連接到部件C的狀態(tài)。圖I是示出根據(jù)實(shí)施方式的無線供電系統(tǒng)100的配置的電路圖。在該電路圖中，出于示例性的目的示出電路常數(shù)。然而，這些電路常數(shù)并不意圖限制本發(fā)明。無線供電系統(tǒng)100包括無線電力供給裝置200和無線電力接收裝置300。首先，描述關(guān)于無線電力供給裝置200的配置。無線電力供給裝置200向無線電力接收裝置300發(fā)送電力信號。無線供電系統(tǒng)100利用電磁波的近場分量(電場、磁場或電磁場)作為電力信號SI,所述電磁波未變成無線電波。無線電力供給裝置200包括交流電源10、發(fā)送線圈LI和電容器C2。交流電源10產(chǎn)生電信號S2，該電信號S2具有預(yù)定頻率，或者經(jīng)受頻率調(diào)制、相位調(diào)制、幅度調(diào)制等。為了簡化說明和便于理解，在本實(shí)施方式中將描述電信號S2是具有恒定頻率的交流信號的布置。例如，電信號S2的頻率是選自數(shù)百KHz和數(shù)MHz之間的范圍內(nèi)。發(fā)送線圈LI是配置成發(fā)射由交流電源10產(chǎn)生的電信號S2的天線，電信號S2作為近場信號(電力信號)，包括電場、磁場或者電磁場的任一種。發(fā)送電容器C2被布置成與發(fā)送線圈LI串聯(lián)。電阻器Rl表示與發(fā)送線圈LI串聯(lián)的電阻分量。上述是無線電力供給裝置200的配置。接下來將描述關(guān)于無線電力接收裝置300的配置。無線電力接收裝置300接收從無線電力供給裝置200發(fā)來的電力信號SI。接收線圈20接收來自發(fā)送線圈LI的電力信號SI。對應(yīng)于電力信號SI的感應(yīng)電流(諧振電流)Iam流過接收線圈L2。無線電力接收裝置300通過這樣產(chǎn)生的感應(yīng)電流獲得電力。無線電力接收裝置300包括接收線圈L2、諧振電容器C1、H型橋式電路12、控制單元14和電力存儲(chǔ)電容器C3。諧振電容器Cl與接收線圈L2 —起形成諧振電路。電力存儲(chǔ)電容器C3的第一端子接地，且其電位是固定的。H型橋式電路12包括第一開關(guān)SWl到第四開關(guān)SW4。第一開關(guān)SWl和第二開關(guān)SW2依次串聯(lián)連接以形成包括接收線圈L2和諧振電容器Cl的閉合回路。連接第一開關(guān)SWl和第二開關(guān)SW2的連接點(diǎn)NI連接至電力存儲(chǔ)電容器C3的第二端子。損耗電阻器R2表示發(fā)生在無線電力接收裝置300中的電力損耗。負(fù)載電阻器R3表示由存儲(chǔ)在電力存儲(chǔ)電容器C3中的電力驅(qū)動(dòng)的負(fù)載，并不表示布置為電路部件的電阻器。在電力存儲(chǔ)電容器C3中產(chǎn)生的電壓Vpwk供給負(fù)載電阻器R3。依次串聯(lián)布置第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4，以便形成與包括第一開關(guān)SWl和第二開關(guān)SW2的路徑并聯(lián)的路徑。連接第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4的連接點(diǎn)N2接地，且有固定的電位。可以控制負(fù)載電阻器R3使得在電力存儲(chǔ)電容器C3中產(chǎn)生的電壓Vpwk變?yōu)樽顑?yōu)值，用以提高Q值。第一開關(guān)SWl到第四開關(guān)SW4中的每一個(gè)被配置成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET,Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、雙極型晶體管、或者絕緣柵雙極型晶體管(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)等。控制單元14控制第一開關(guān)SWl到第四開關(guān)SW4。具體地，控制單元14被配置成能 夠在第一狀態(tài)Phil和第二狀態(tài)phi2之間切換狀態(tài)。單詞“phi”表示希臘字母“phi”。在第一狀態(tài)Phil下，第一開關(guān)SWl和第四開關(guān)SW4接通，且第二開關(guān)SW2和第三開關(guān)SW3斷開。在第二狀態(tài)phi2下，第一開關(guān)SWl和第四開關(guān)SW4斷開，且第二開關(guān)SW2和第三開關(guān)SW3接通。接收線圈L2中產(chǎn)生的感應(yīng)電流Iam具有交流波形。控制單元14調(diào)整狀態(tài)在第一狀態(tài)phil和第二狀態(tài)phi2之間切換的切換時(shí)間(相位)，使得感應(yīng)電流Iam的幅值接近最大值。上述是無線供電系統(tǒng)100的配置。接下來將描述其操作。圖2A和圖2B是電路圖，均示出圖I所示的無線電力接收裝置300的操作。圖2A示出在第一狀態(tài)phil下的各開關(guān)的狀態(tài)和電流，且圖2B示出在第二狀態(tài)phi2下的各開關(guān)的狀態(tài)和電流。圖3是示出圖I所示的無線電力接收裝置300的操作的波形圖。按從上到下順序，圖3示出在電力存儲(chǔ)電容器C3中產(chǎn)生的電壓VPWK、流入電力存儲(chǔ)電容器C3的電流1。3、第二開關(guān)SW2和第三開關(guān)SW3的狀態(tài)、第一開關(guān)SWl和第四開關(guān)SW4的狀態(tài)和在接收線圈L2中產(chǎn)生的感應(yīng)電流1。_。在圖3中，第二開關(guān)SW2和第三開關(guān)SW3的狀態(tài)均對應(yīng)于電壓為正IV時(shí)的完全接通狀態(tài)及電壓為OV時(shí)的斷開狀態(tài)。另外，第一開關(guān)SWl和第四開關(guān)SW4的狀態(tài)均對應(yīng)于電壓為負(fù)IV時(shí)的完全接通狀態(tài)及電壓為OV時(shí)的斷開狀態(tài)。為方便起見，確定指示每個(gè)開關(guān)的狀態(tài)的電壓電平。利用圖I所示的箭頭方向作為正方向示出波形。首先，從圖I所示的無線電力供給裝置200發(fā)送交流電力信號SI。感應(yīng)電流Iam是交流電流且根據(jù)電力信號SI流過接收線圈L2?？刂茊卧?4與電力信號SI同步控制第一開關(guān)SWl到第四開關(guān)SW4的每一個(gè)的接通/斷開狀態(tài)。如圖2A所示，在第一狀態(tài)phil下，電流Ira從接地端通過第四開關(guān)SW4、接收線圈L2、諧振電容器Cl和第一開關(guān)SWl流出。如圖2B所示，在第二狀態(tài)phi2下，電流Ic3從接地端通過第三開關(guān)SW3、接收線圈L2、共振電容器Cl和第二開關(guān)SW2流出。控制單元14可以監(jiān)控感應(yīng)電流Iam或者供給負(fù)載電阻器R3的電力，并且可以優(yōu)化切換H型橋式電路12的切換時(shí)間(相位)，使得其幅值接近最大值。在電力存儲(chǔ)電容器C3具有足夠的電容量來充當(dāng)電壓源的情況下，這種電力存儲(chǔ)電容器C3可以用作諧振電路的驅(qū)動(dòng)電壓源。因此，通過以相對于感應(yīng)電流(諧振電流)Ic0IL的過零點(diǎn)相移90度的相位耦合電力存儲(chǔ)電容器C3與接收線圈L2，這種布置通過充當(dāng)電源的電力存儲(chǔ)電容器C3使由于接收線圈L2等的電阻分量引起的損耗能夠得到補(bǔ)償。諧振電路的Q值與電阻R成反比。然而，如果電力存儲(chǔ)電容器C3可以完全補(bǔ)償由電阻R引起的電力損耗，則電阻R可以視為零，從而提供了與具有無窮大的Q值的諧振電路等效的電路。如上所述，利用根據(jù)實(shí)施方式的無線電力接收裝置300，通過優(yōu)化H型橋式電路12的狀態(tài)在第一狀態(tài)Phil和第二狀態(tài)phi2之間切換的切換時(shí)間(相位)，這種布置能夠使在電力存儲(chǔ)電容器C3中產(chǎn)生的電壓在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間施加到接收線圈L2，從而極大地提高有效的Q值。圖7是示出圖I所示的無線供電系統(tǒng)100的等效電路圖。在圖I所示的無線供電系統(tǒng)100中，以耦合系數(shù)k耦合的發(fā)送線圈LI和接收線圈L2，可以視為T型電路20，該T型電路20包括電感器L5到電感器L7。當(dāng)L1=L2=L時(shí)，電感器L5和電感器L6的電感均由 LX (Ι-k)表示，電感器L7的電感由LXk表示。H型橋式電路12在第一狀態(tài)phil和第二狀態(tài)phi2之間切換的切換時(shí)間的優(yōu)化，等效于交流電源10和負(fù)載電阻器R3之間的阻抗匹配的優(yōu)化。也就是說，H型橋式電路12可以視為切換模式阻抗匹配電路。如果交流電源10的輸出阻抗或者耦合系數(shù)改變，阻抗匹配條件也改變。控制H型橋式電路12的切換操作的相位，以提供優(yōu)化的阻抗匹配。傳統(tǒng)的布置中，諧振電容器Cl或諧振電容器C2被配置為可變電容器，并通過電動(dòng)機(jī)機(jī)械地控制該可變電容器，以提供這種阻抗匹配。相反，本實(shí)施方式中，通過控制H型橋式電路12的切換狀態(tài)，這種配置以電的方式而非機(jī)械的方式提供阻抗匹配。通過機(jī)械方法的阻抗匹配中，不能進(jìn)行高速控制操作。這導(dǎo)致的問題是，在無線電力接收裝置300移動(dòng)的情況下，這種布置不能保持阻抗匹配，從而導(dǎo)致供電效率惡化。相反，與這種傳統(tǒng)的布置相比，本實(shí)施方式提供高速阻抗匹配。即使無線電力接收裝置300移動(dòng)，或者即使無線電力供給裝置200的供電狀態(tài)被高速切換，本布置也可以提供高效率的供電。即使發(fā)送線圈LI和接收線圈L2之間的耦合系數(shù)k低，即，即使無線電力接收裝置300和無線電力供給裝置200之間存在很大的距離，具有高Q值的無線電力接收裝置300也可以提供聞效率的電力傳輸。應(yīng)當(dāng)注意，第一開關(guān)SWl到第四開關(guān)SW4的每一開關(guān)的切換時(shí)間不僅限于參照圖3所描述的這種布置。通過控制接通/斷開的切換時(shí)間，這種布置能夠控制諧振電路的Q值。在意圖提供低Q值的情況下，這種布置可以有意地將接通/斷開的切換時(shí)間從圖3所示的接通/斷開的切換時(shí)間移開。此外，在圖I所示的這種配置中，配置成提高Q值的H型橋式電路12也充當(dāng)整流電路。因此，這種布置的另一優(yōu)點(diǎn)為，與稍后描述的變型例不同，不需要提供作為附加電路的、包括二極管等的整流電路。應(yīng)當(dāng)注意，上述H型橋式電路12—定不能被確定為通常的同步整流電路。圖4是示出作為比較技術(shù)的同步整流電路的操作的波形圖。利用這種同步整流電路，當(dāng)在諧振電流Iom中發(fā)生過零點(diǎn)時(shí)，在第一狀態(tài)Phil和第二狀態(tài)phi2之間切換狀態(tài)。在這種情況下，流入電力存儲(chǔ)電容器C3的電流Ira具有經(jīng)受全波整流的波形。應(yīng)當(dāng)注意，與借助二極管的整流不同，在這種整流中沒有發(fā)生電壓損耗。這種同步整流電路不能補(bǔ)償諧振電路中產(chǎn)生的損耗。因此，這種布置不能提供改進(jìn)的Q值。已經(jīng)參照實(shí)施方式描述了本發(fā)明。已經(jīng)描述的上述實(shí)施方式僅用于示例性目的，并不意圖解釋為限制性的。相反，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地構(gòu)思，通過對上述部件或過程進(jìn)行各種組合，可以進(jìn)行各種變型，而這些變型例也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。以下將說明這些變型例。圖5是示出根據(jù)第一變型例的無線電力接收裝置300a的配置的電路圖。應(yīng)當(dāng)注意，未示出與圖I所示的電路部件重疊的一部分電路部件。圖5所示的無線電力接收裝置300a和圖I所示的無線電力接收裝置300的不同點(diǎn)在于負(fù)載的位置。具體地，圖5中，電阻器R6充當(dāng)負(fù)載，而不是電阻器R3。與電力存儲(chǔ)電容器C3并聯(lián)布置的電阻器R3的作用可以忽略。
圖5所示的無線電力接收裝置300a，除了包括圖I所示的無線電力接收裝置300，還包括輔助線圈L3、整流電路16和電感器L4。輔助線圈L3與接收線圈L2緊密耦合。整流電路16進(jìn)行流過輔助線圈L3電流Iu的全波整流。電感器L4被布置在整流電路16的輸出側(cè)并且與負(fù)載電阻器R6串聯(lián)。根據(jù)圖5所示的這種配置，通過Q值放大電路提高諧振電路的Q值，其中，諧振電路包括接收線圈L2和諧振電容器Cl，Q值放大電路包括H型橋式電路12和電力存儲(chǔ)電容器C3。因此，在與接收線圈L2緊密耦合的輔助線圈L3中感生大量的電流Iu，從而給負(fù)載電阻器R6提供大量的電力。圖6是示出根據(jù)第二變型例的無線電力接收裝置300b的配置的電路圖。無線電力接收裝置300b包括與接收線圈L2緊密耦合的輔助線圈L3。在這種布置中，H型橋式電路12b連接至輔助線圈L3，而不是接收線圈L2。并聯(lián)連接的電感器L4和電阻器R5被布置在H型橋式電路12b和電力存儲(chǔ)電容器C3之間。整流電路16b進(jìn)行流過諧振電路的電流的全波整流,諧振電路包括接收線圈L2和諧振電容器Cl。電力存儲(chǔ)電容器C4被布置在整流電路16b的輸出側(cè)，并且被配置成平滑經(jīng)受整流電路16b的全波整流的電流。在電力存儲(chǔ)電容器C4中產(chǎn)生的電壓供給負(fù)載電阻器R6。根據(jù)圖6所示的這種配置，包括H型橋式電路12b和電力存儲(chǔ)電容器C3的Q值放大電路，憑借輔助線圈L3，能夠使諧振電路的Q值提高，該諧振電路包括接收線圈L2和諧振電容器Cl。因此，這種布置能夠高效率地接收電力。在實(shí)施方式中已經(jīng)描述了可以在第一狀態(tài)phil和第二狀態(tài)phi2之間切換H型橋式電路12，和可以控制切換這些狀態(tài)的相位的布置。在第三變型例中，進(jìn)行以下控制操作，而不是相位控制；或除了相位控制，還進(jìn)行以下控制操作。在第三變型例中，控制單元14能夠使?fàn)顟B(tài)切換至除了第一狀態(tài)phil和第二狀態(tài)phi2之外的第三狀態(tài)f3，在第三狀態(tài)f3中，第一開關(guān)SWl到第四開關(guān)SW4全部斷開。控制單元14提供第三狀態(tài)f3作為從第一狀態(tài)phil到第二狀態(tài)phi2的切換、或從第二狀態(tài)phi2到第一狀態(tài)phil的切換中的至少一種切換中的中間狀態(tài)，以調(diào)節(jié)第三狀態(tài)f3的時(shí)間周期的長度(也可以被稱為“死區(qū)時(shí)間Td”)，從而使得流過接收線圈L2的感應(yīng)電流Iam的幅值接近最大值。圖8是示出根據(jù)第三變型例的無線供電系統(tǒng)100的操作的時(shí)序圖。包括接收線圈L2、諧振電容器Cl和H型橋式電路12的諧振電路的諧振頻率不需要匹配由無線電力供給裝置200產(chǎn)生的電力信號SI的頻率。在這種情況下，通過調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間Td的長度，這種布置允許在第一狀態(tài)phil和第二狀態(tài)phi2下流動(dòng)的感應(yīng)電流Iam與包括在無線電力接收裝置300中的諧振電路部分地諧振。也就是說，這種布置能夠使無線電力供給裝置200中的諧振頻率調(diào)諧為電力信號SI的頻率，從而提高供電效率。實(shí)施方式中已經(jīng)描述了關(guān)于H型橋式電路12用作切換模式阻抗匹配電路的布置。此外，可以采用半橋式電路。圖9是示出根據(jù)第四變型例的無線電力接收裝置300c的配置的電路圖。圖9所示的無線電力接收裝置300c具有通過將包括在圖6所示的無線電力接收裝置300b中的H型橋式電路12b替換為半橋式電路12c而獲得的配置。半橋式電路12c包括第五開關(guān)SW5和第六開關(guān)SW6。第五開關(guān)SW5連接至電力存儲(chǔ)電容器C3和輔助線圈L3，以形成閉合環(huán)路。第六開關(guān)SW6被布置在輔助線圈L3的兩端子之間。根據(jù)第四變型例，通過控制切換第五開關(guān)SW5和第六開關(guān)SW6的接通和斷開的相位，這種布置能夠提供阻抗匹配。此外，通過調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間的長度，這種布置能夠利用部分 諧振以提高傳輸效率，其中，在該死區(qū)時(shí)間期間，第五開關(guān)SW5和第六開關(guān)SW6同時(shí)斷開。實(shí)施方式中已經(jīng)描述了關(guān)于切換模式阻抗匹配電路12僅設(shè)置在無線電力接收裝置300側(cè)的布置。此外，切換模式阻抗匹配電路諸如半橋式電路和H型橋式電路優(yōu)選也設(shè)置在無線電力供給裝置200側(cè)，具體地，設(shè)置在交流電源10的輸出級。雖然已經(jīng)使用特定的術(shù)語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但該描述只是出于示例性目的，并且應(yīng)當(dāng)理解，可以做出改變和變化而不脫離所附權(quán)利要求的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種無線電カ接收裝置，所述無線電カ接收裝置被配置成接收從無線電カ供給裝置發(fā)來的電カ信號，所述電カ信號包括電場、磁場和電磁場中的任ー種，所述無線電カ接收裝置包括 接收線圈，所述接收線圈被配置成接收所述電カ信號； 電容器，所述電容器被布置成使得所述電容器的第一端子設(shè)置成固定電位； 第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)依次串聯(lián)連接以與所述接收線圈一起形成閉合環(huán)路，并且所述第一開關(guān)和第二開關(guān)被布置成使得連接所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的連接點(diǎn)連接到所述電容器的第二端子； 第三開關(guān)和第四開關(guān)，所述第三開關(guān)和第四開關(guān)依次串聯(lián)布置以形成與包括所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的路徑并聯(lián)布置的路徑，并且所述第三開關(guān)和第四開關(guān)被布置成使得連接所述第三開關(guān)和第四開關(guān)的連接點(diǎn)設(shè)置成固定電位；以及 控制單元，所述控制単元被配置成控制所述第一開關(guān)到所述第四開關(guān)。
2.如權(quán)利要求I所述的無線電カ接收裝置，其中，所述控制単元被配置成能夠在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換狀態(tài)，在所述第一狀態(tài)下，所述第一開關(guān)和所述第四開關(guān)接通且所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)斷開，在所述第二狀態(tài)下，所述第一開關(guān)和所述第四開關(guān)斷開且所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)接通。
3.如權(quán)利要求2所述的無線電カ接收裝置，其中，所述控制單元控制在所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)之間切換狀態(tài)的切換時(shí)間，使得流過所述接收線圈的電流的幅值接近最大值。
4.如權(quán)利要求2所述的無線電カ接收裝置，其中，所述控制単元被配置成具有除了所述第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之外的可切換的第三狀態(tài)，在所述第三狀態(tài)下，所述第一開關(guān)到所述第四開關(guān)全部斷開。
5.如權(quán)利要求4所述的無線電カ接收裝置，其中，控制所述第三狀態(tài)的長度，使得流過所述接收線圈的電流的幅值接近最大值。
6.一種如權(quán)利要求I到5中任一項(xiàng)所述的無線電カ接收裝置，其中，所述第一開關(guān)和第ニ開關(guān)被布置成與緊密耦合于所述接收線圈的輔助線圈一起形成閉合環(huán)路，而不是與所述接收線圈一起形成閉合環(huán)路。
7.一種無線電カ接收裝置，所述無線電カ接收裝置被配置成接收從無線電カ供給裝置發(fā)來的電場、磁場和電磁場中的任ー種，所述無線電カ接收裝置包括 接收線圈，所述接收線圈被配置成接收電カ信號； 電容器，所述電容器被布置成使得所述電容器的第一端子設(shè)置成固定電位； 阻抗匹配電路，所述阻抗匹配電路包括至少ー個(gè)開關(guān)并且被配置成能夠改變至少ー個(gè)所述開關(guān)的接通/斷開時(shí)間，并且所述阻抗匹配電路被布置在所述電容器和所述接收線圈之間。
8.如權(quán)利要求7所述的無線電カ接收裝置，其中，所述阻抗匹配電路被布置在所述電容器和輔助線圈之間，而不是所述電容器和所述接收線圈之間，其中，所述輔助線圈與所述接收線圈緊密耦合。
9.一種無線供電系統(tǒng)，所述無線供電系統(tǒng)包括 無線電カ供給裝置，所述無線電カ供給裝置被配置成發(fā)送電力信號，所述電カ信號包括電場、磁場和電磁場中的任ー種；以及 如權(quán)利要求I到8中任一項(xiàng)所述的無線電カ接收裝置。
全文摘要
無線電力接收裝置300接收從無線電力供給裝置發(fā)來的電力信號S1，所述電力信號S1包括電場、磁場或電磁場中的任一種。接收線圈L2被配置成接收所述電力信號S1。電力存儲(chǔ)電容器C3被布置成具有設(shè)置為固定電位的第一端子。第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2串聯(lián)連接以形成包括所述接收線圈L2的閉合環(huán)路。連接所述第一開關(guān)SW1和所述第二開關(guān)SW2的連接點(diǎn)N1連接到所述電力存儲(chǔ)電容器C3的第二端子。第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4依次串聯(lián)布置以形成與包括所述第一開關(guān)SW1和所述第二開關(guān)SW2的路徑并聯(lián)布置的路徑。連接所述第三開關(guān)SW3和所述第四開關(guān)SW4的連接點(diǎn)N2被設(shè)置成固定電位。
文檔編號H04B5/00GK102823148SQ20118001732
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者古川康夫 申請人:株式會(huì)社愛德萬測試