無線傳輸電力的設備和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于無線傳輸電力的設備和方法。
【背景技術】
[0002]隨著通信和信息處理技術的發展，智能終端，諸如智能電話等等的使用已經逐漸增多，并且當前主要應用于智能終端的充電方案是下列方案，其中連接至電源的適配器直接連接至將通過接收外部電力而充電的智能終端，或者通過主機的USB端子而連接至將通過接收主機的USB電力而充電的智能終端。
[0003]近年來，為了減輕智能終端應通過連接線而直接連接至適配器或者主機的不便性，其中通過使用磁耦合而非電耦合而對電池無線地充電的無線充電方案已經被逐漸應用于智能終端。
[0004]存在幾種無線地提供或者接收電能的方法，其代表性地包括基于電磁感應現象的感應耦合方案，以及基于通過特定頻率的無線電力信號的電磁諧振現象的電磁諧振耦合方案。
[0005]在兩種方案中，都在無線充電設備和電子設備，諸如智能終端之間形成通信信道，其發送和接收數據，從而確保電力傳輸的穩定性并且提高傳輸效率，并且在感應耦合方案中，電力接收設備在無線傳輸電力期間移動，并且結果是傳輸效率可能降低，并且在諧振耦合方案中，在通信信道中產生噪聲，并且結果是可能發生停止電力傳輸的現象。
[0006]在諧振耦合方案中，進一步需要用于實現的時間，并且標準化也緩慢地發展，但是在感應耦合方案中，技術的標準化和商業化已經快速發展。
[0007]近年來，應要求在對其應用感應耦合方案的無線充電標準(WPC1.1)的產品中實現外部物體檢測(FOD)功能，以檢測由于在發送器和接收器之間布置外部物體而發生的電力損失。在多線圈式無線充電器中，在其中線圈彼此重疊的重疊區域中發生效率降低，并且效率降低導致電力損失和應用FOD功能，并且結果是頻繁地發生線圈切換。
[0008]因此，作為多線圈式無線充電器的設計目標，難以確保充電區，這是多線圈式產品商業化的一種失敗元素。

【發明內容】

[0009]本發明的目標在于確保無線電力傳輸的穩定性。
[0010]本發明的另一目標在于最大化地確保多線圈式無線充電器中的充電區。
[0011]本發明的又另一目標在于根據多線圈式無線充電器的線圈重疊區域中的電力損失檢測功能的應用而降低不必要的線圈切換。
[0012]為了實現該目標，一種用于根據本發明的實施例而無線發送電力的方法包括:測量和存儲對應于無線電力接收設備的次級線圈依次關于兩個或者更多初級線圈的感應耦合度的信號強度值；選擇涉及信號強度值中最強信號強度值的初級線圈作為運行線圈；基于與運行線圈相鄰的初級線圈的信號強度值和運行線圈的信號強度值之間的差異而調節電力損失量的參考值，其變為進入檢測電力損失的模式的基礎；以及通過運行線圈將電力發送到無線電力接收設備。
[0013]—種用于根據本發明的實施例而無線發送電力的設備包括:電力轉換單元，其包括用于將DC電力轉換為AC的逆變器，包括初級線圈從而通過與接收設備的次級線圈磁感應耦合而發送電力的兩個或者更多諧振電路，以及用于感測流經諧振電路的交流電的波形變化的感測單元；切換單元，以將兩個或者更多諧振電路連接至逆變器；和控制單元，用于通過控制切換單元選擇將被連接至逆變器的諧振電路，基于感測單元感測的變化而提取接收設備發送的消息，并且通過基于所提取的消息控制逆變器的運行而控制對接收設備的電力傳輸，并且控制單元通過控制切換單元和電力轉換單元而測量并且存儲對應于接收設備的次級線圈依次關于兩個或者更多諧振電路中所包括的兩個或者更多初級線圈的感應耦合度的信號強度值，選擇涉及信號強度值中最強信號強度值的初級線圈作為運行線圈，并且基于與運行線圈相鄰的初級線圈的信號強度值和運行線圈的信號強度值之間的差異而調節電力損失值的參考值，其變為進入檢測電力損失的模式的基礎。
[0014]在實施例中，控制單元對從接收設備接收的信號強度分組解碼，從而獲取信號強度值。
[0015]在實施例中，當差異小于預定值時，控制單元可以向上調節參考值。
[0016]在實施例中，控制單元可以計算電力損失量，并且當所計算的電力損失量大于經調節的參考值時進入檢測電力損失的模式。
[0017]在實施例中，控制單元可以通過下列方式計算電力損失量，即從使用作為包括運行線圈的諧振電路中的輸入的電壓和電流計算的發送的電能減去對從無線電力接收設備接收的所接收電力分組解碼的接收電能。
[0018]因而，在多線圈式無線充電器的線圈重疊區域中，充電停止現象減少。
[0019]此外，多線圈式無線充電器能夠最大化地確保充電區，并且穩定地傳輸電力，從而提高用戶滿意度。
【附圖說明】
[0020]圖1概念性地示出正在將電力從無線電力發送設備無線發送至電子設備；
[0021]圖2概念性地示出在電磁感應方案中用于無線發送電力的發送設備的電力轉換單元的電路配置；
[0022]圖3示出無線電力發送設備和無線電力接收設備用于發送和接收電力和消息的配置；
[0023]圖4是用于控制無線電力發送設備和無線電力接收設備之間的電力傳輸的環的方框圖；
[0024]圖5示出其中在多線圈式無線電力發送設備和無線電力接收設備之間布置導電金屬的狀態；
[0025]圖6示出本發明對其應用的多線圈式無線電力發送設備的配置；
[0026]圖7概念性地示出用于選擇多線圈式無線電力發送設備中將與無線接收設備感應耦合的線圈的功能框；
[0027]圖8示出當關于每個初級線圈執行LC諧振，以便選擇多線圈式無線電力發送設備中的運行線圈時測量的波形；和
[0028]圖9示出其中無線電力發送設備根據本發明的實施例選擇運行線圈，并且應用FOD偏移的方法的操作流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將參考附圖詳細地描述根據本發明的無線電力發送設備的實施例。
[0030]圖1概念性地示出正在將電力從無線電力發送設備無線發送至電子設備。
[0031 ] 無線電力發送設備100可能為無線發送無線電力接收設備或者電子設備200所需電力的電力發送設備，或者用于通過無線發送電力而對電池充電，或者由不接觸地將電力發送給要求電力的電子設備200的各種類型的設備實現的無線充電設備。
[0032]作為可以通過從無線電力發送設備100無線地接收電力而運行的設備的電子設備200可以通過使用無線接收的電力而對電池充電。無線接收該電力的電子設備可能包括輸入/輸出設備，其包括便攜式電子設備，例如智能電話或者智能終端、平板電腦、多媒體終端、鍵盤、鼠標、圖像或者語音的輔助設備等等。
[0033]感應耦合方案基于無線電力發送設備100的無線電力信號的電磁感應現象，也就是說，由無線電力發送設備100發送的無線電力信號在電子設備200中產生諧振，并且可以通過諧振現象，無接觸地將電力從無線電力發送設備100發送至電子設備200，并且由初級線圈中的AC電流改變磁場，并且通過電磁感應現象將電流感應至次級線圈以傳輸電力。
[0034]當在無線電力發送設備100的初級線圈上流動的電流的強度改變時，通過電流改變穿過初級線圈或者發送(Tx)線圈的磁場，并且改變的磁場在電子設備200的次級線圈或者接收(Rx)線圈處產生感應電動勢。
[0035]當無線電力發送設備100和電子設備200被布置成無線電力發送設備100處的發送線圈和電子設備200處的接收線圈彼此接近，并且無線電力發送設備100控制將改變的發送線圈的電流時，電子設備200就通過使用對接收線圈感應的電動勢而向負載，諸如電池，供電。
[0036]由于通過感應耦合方案發送無線電力的效率受無線電力發送設備100和電子設備200之間的布局和距離的影響，所以無線電力發送設備100被配置成包括平的接口表面，并且發送線圈被安裝在接口表面的底部上，并且一個或者更多電子設備可能位于接口表面的頂部上。安裝在接口表面的底部上的發送線圈和位于接口表面的頂部上的接收線圈之間的空間顯著地小，從而提高感應耦合方案發送無線電力的效率。
[0037]可以在接口表面的頂部上顯示指示電子設備將定位的位置的標記，并且該標記可能指示電子設備的位置，以便在安裝在接口表面的底部上的發送線圈和接收線圈之間適當地實現陣列。可以在接口表面的頂部上形成用于引導電子設備的定位的突出結構，并且在接口表面的底部上形成磁性主體，諸如磁體，在電子設備中設置另一極性的磁性主體，從而通過引力引導發送線圈和接收線圈整齊排列。
[0038]圖2概念性地示出在電磁感應方案中用于無線發送電力的發送設備的電力轉換單元的電路配置。
[0039]無線電力發送設備可以被配置成包括電力轉換單元，該電力轉換單元通常由電源、逆變器和諧振電路組成，并且電源能夠為電壓源或者電流源，并且電力轉換單元將電源供應的電力轉換為無線電力信號，并且將已轉換的無線電力信號發送到接收設備，并且無線電力信號以具有諧振特性的磁場或者電磁場的形式形成，并且諧振電路包括產生無線電力信號的線圈。
[0040]逆變器將通過開關元件和控制電路將輸入的DC逆變為具有期望電壓和期望頻率的AC波形，并且在圖2中示出全橋逆變器，并且也可能獲得包括半橋逆變器的其它類型的逆變器等等。
[0041 ] 諧振線圈被配置成包括通過磁感應方案傳輸電力的發送線圈Lp，和電容器Cp，并且線圈和電容器確定電力傳輸的基本諧振頻率。發送線圈隨著電流變化形成對應于無線電力信號的磁場，并且可以以平面形式或者螺線管形式實現。
[0042]逆變器轉換的AC電流驅動諧振電路