无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法
【专利摘要】所公开的是一种利用谐振、通过无线电力中继器来向无线电力接收器无线地传输电力的无线电力发射器。所述无线电力发射器包括用于输出具有预定频率的交流电的供电单元、用于接收交流电以产生随时间变化的磁场的发射线圈，以及用于将从所述发射线圈接收到的电力进行发射的发射谐振线圈单元，其中所述发射线圈与所述发射谐振线圈耦合，其中，由所述无线电力发射器在对从所述供电单元输出的交流电的频率以及所述发射谐振线圈单元的谐振频率进行控制的同时，来确定用于电力传输的谐振频率。
【专利说明】无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及无线电力传输技术。更具体地说，本公开涉及一种能够利用谐振有效地传输能量的无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法。
【背景技术】
[0002]无线电力传输或称无线能量输送是指将电能无线地输送到指定设备的技术。在19世纪，就广泛使用利用电磁感应原理的电动机或变压器，因此还提出了通过辐射像无线电波或激光等电磁波来传输电能的方法。实际上，日常生活中经常使用的电动牙刷或电动剃刀的充电所依据的就是电磁感应原理。直到今天，无线能量输送机制仍采用利用电磁感应、谐振以及短波长射频的长距离传输。
[0003]如今，短距离无线电力传输成为焦点，在这种传输情况中，在建筑物中安装好无线电力发射器，当使用者在这幢建筑物中使用像手机或笔记本电脑等移动设备时，即使此移动设备没有连接到其他的电源线，该移动设备仍可以进行连续充电。
[0004]在上述几种无线电力传输技术中，无线电力发射器与无线电力接收器之间的耦合系数必须等于或大于临界值，这样来有效地利用谐振执行无线电力传输。此时，耦合系数的确定可以依据以下几项进行:发射器的发射谐振线圈和接收器的接收谐振线圈的大小，以及发射器与接收器之间的距离。
[0005]一般来说，接收谐振线圈的大小明显小于发射谐振线圈的大小，这样，发射谐振线圈与接收谐振线圈之间的耦合系数很小。相应地，能量传输效率因为传输装置与接收装置之间的谐振而减小。因此，在无线电力发射器与无线电力接收器之间安装中继器谐振单元，通过中继器谐振单元来中继无线电力。
[0006]然而，在现有技术的无线电力传输中，电力必须恒定地传输或中继，而不顾接收电力的无线电力接收器是否存在以及位置的影响，从而造成电力的浪费以及对人体的损伤。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]本公开涉及一种能够利用谐振传输能量的无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法。
[0009]此外，本公开提供一种能够通过与无线电力接收器的位置相对应的指定的中继器谐振器来传输能量的无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法。
[0010]此外,本公开提供一种能够通过在依次改变频率的同时传输微电(micro-power)来检测无线电力接收器的位置的无线电力发射器；无线电力中继器以及无线电力传输方法。
[0011]此外，本公开提供一种包括多个中继器谐振器的中继器谐振单元，其中所述多个中继器谐振器具有彼此不同的自谐振频率并且是规则排列的。
[0012]此外，本公开提供一种能够防止磁场泄漏到外部的中继器谐振单元。[0013]问题的解决方案
[0014]根据该实施例，提供一种通过无线电力中继器向无线电力接收器无线地传输电力的无线电力发射器。所述无线电力发射器包括用于输出具有预定频率的交流电的供电单元；用于接收交流电以产生随时间变化的磁场的发射线圈；以及用于将从所述发射线圈接收到的电力进行发射的发射谐振线圈单元，其中所述发射线圈与所述发射谐振线圈耦合，其中，由所述无线电力发射器通过对从所述供电单元输出的交流电频率以及所述发射谐振线圈单元的谐振频率进行控制，来确定用于电力发射的谐振频率。
[0015]根据该实施例，提供一种用于在无线电力发射器与无线电力接收器之间中继电力传输的无线电力中继器。所述无线电力中继器包括具有彼此不同的谐振频率的多个中继器谐振线圈，其中，所述无线电力中继器通过所述中继器谐振线圈中的与所述无线电力发射器和所述无线电力接收器的谐振频率相对应的一个线圈，来中继电力传输。
[0016]根据该实施例，提供一种无线电力发射器通过无线电力中继器利用谐振向无线电力接收器无线地传输电力的无线电力传输方法。所述无线电力传输方法包括在预定的时间段向所述无线电力中继器发射具有预定频率间隔的频率的微电；根据所发射的微电检测所述无线电力发射器的内部电流值；以及根据所检测的电流值确定用于电力传输的谐振频率。
[0017]本发明的有益效果
[0018]根据该实施例，所述无线电力发射器通过对应于无线电力接收器的位置的中继器谐振器来传输能量，这样便可以提高向无线电力接收器进行的能量传输的效率。
[0019]此外，所述无线电力发射器将能量传输集中到指定的中继器谐振器，这样便可以减小电力浪费，同时也可以减小磁场对人体的伤害。
[0020]此外，形成一个屏蔽单元围绕着中继器谐振线圈单元，这样便可以防止磁场泄漏到外部。
[0021]同时，还在下文对本公开实施例的描述中直接或间接地公开了其他的各种效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是说明根据一项实施例的无线电力传输系统的图。
[0023]图2是电路图，所示为根据一项实施例的发射线圈单元的等效电路。
[0024]图3是电路图，所示为根据一项实施例的电源和发射单元的等效电路。
[0025]图4是电路图，所示为根据一项实施例的接收谐振线圈、接收线圈单元、平流电路与负载的等效电路。
[0026]图5是显示根据另一项实施例的无线电力传输系统的图。
[0027]图6是说明通过图5的无线电力传输系统中的指定的中继器谐振器来无线地传输电力的方法的图。
[0028]图7是显示根据另一个实施例的检测单元的图。
【具体实施方式】
[0029]如果【具体实施方式】中关于熟知功能或配置的描述可能会导致本公开的主题不清楚，那么会忽略相关部分的描述。因此，下文中，描述将仅仅围绕与本公开的技术范围直接相关的关键部件进行。此外，下文各术语的定义所依据的是根据此实施例的各部件的功能，其意义可以根据使用者或者操作人员或客户的意图进行改变。因此，这些术语的定义所依据的是本说明书的整体背景。
[0030]下文中，将参考附图描述该实施例。
[0031]图1是显示根据该实施例的无线电力传输系统的图。
[0032]参看图1，所述无线电力传输系统包括电源10、电力发射单元20、电力接收单元30、整流器电路40以及负载50。
[0033]电源10所产生的电力被提供给电力发射单元20，这样使电力发射单元20利用谐振将电力传输到电力接收单元30，电力接收单元30与电力发射单元20谐振，并且其谐振频率值与电力发射单元20的相同。输送到电力接收单元30的电力经过整流器电路40输送到负载50。负载50可以是电池或者是需要供电的预定装置。
[0034]详细地说，电源10是交流电源，用来供应预定频率的交流电。
[0035]电力发射单元20包括发射线圈单元21与发射谐振线圈单元22。发射线圈单元21连接在电源10上，这样，所述发射线圈单元21中便可以有交流电流经过。当有交流电流经过发射线圈单元21时，因为电磁感应的原因，发射谐振线圈单元22感应得到交流电流，发射谐振线圈单元22与发射线圈单元21物理地分开。输送到发射谐振线圈单元22的电力利用谐振传输到电力接收单元30，其中电力接收单元30与所述电力发射单元20形成为一个谐振回路。
[0036]在利用谐振的电力传输中，电力可以在阻抗匹配的两个LC电路之间传输。相比于利用电磁感应的电力传输机制而言，利用谐振的电力传输机制的电力传输距离更远，电力
传输效率更高。
[0037]电力接收单元30包括接收谐振线圈单元31与接收线圈单元32。从发射谐振线圈单元22传输来的电力在接收谐振线圈单元31处被接收，这样，接收谐振线圈单元31中便有交流电流经过。传输到接收谐振线圈单元31的电力通过电磁感应输送到接收线圈单元32。输送到接收线圈32的电力经过整流器电路40输送到负载50。
[0038]图2是根据该实施例的发射线圈单元21的等效电路图。如图2中所示，发射线圈单元21可以包括电感器LI以及电容器Cl，然后形成一个具有适当电感值和适当电容值的电路。
[0039]电容器Cl可以是固定电容器或可变电容器。如果电容器Cl是可变电容器,那么电力发射单元20可以控制所述可变电容器，这样，电力发射单元20便可以执行阻抗匹配。同时，发射谐振线圈单元22、接收谐振线圈单元31以及接收线圈单元32的等效电路可以等同于图2中所述的相应部分。
[0040]图3是根据该实施例的电源10与电力发射单元20的等效电路图。如图3中所示，发射线圈单元21以及发射谐振线圈部分22各自可以包括电感器LI或L2以及电容器Cl 或 C2。
[0041]发射谐振线圈单元22的电容器C2可以是可变电容器，并且电力发射单元20可以控制所述可变电容器以控制用于谐振的谐振频率值。
[0042]图4是根据该实施例的接收谐振线圈单元31、接收线圈单元32、整流器电路40以及负载50的等效电路图。如图4中所示，发射谐振线圈单元31以及接收线圈部分32各自可以包括具有预定电感值和预定电容值的电感器L3或L4以及电容器C3或C4。
[0043]整流器电路40可以包括二极管Dl以及整流电容器C5，这样，整流器电路40便可以将交流电转换成直流电并将直流电输出。尽管将负载50表示为1.3V的直流电源，但是负载50可以是电池或需要直流电供电的其他设备。
[0044]下文描述根据该实施例的通过对应于所述无线电力接收器的位置的指定中继器谐振器来传输能量的方法。
[0045]图5是显示根据另一项实施例的无线电力传输系统的配置的图。
[0046]参看图5，无线电力传输系统包括无线电力发射器60、中继器谐振单元70以及无线电力接收器80。该实施例的描述将基于以下假设进行:无线电力发射器60经过中继器谐振器70将能量传输给无线电力接收器80。
[0047]无线电力发射器60包括供电单元、检测单元12、控制单元13、发射线圈单元21以及发射谐振线圈单元22。在图5中，除了发射线圈单元21与发射谐振线圈单元22以外的其他所有元件都可以包括在图1所述的电源10中。
[0048]无线电力发射器60可以直接或者经过中继器谐振单元将能量传输给无线电力接收器80。因为在该实施例中假设，发射谐振线圈单元与接收谐振线圈单元之间的耦合系数的值相对较小，所以描述以下内容时假设无线电力发射器60经过中继器谐振单元70将能量传输到无线电力接收器80，而不是直接将能量传输给无线电力接收器80。
[0049]供电单元11可以产生具有特定频率的交流电，以便利用谐振进行无线电力传输。
[0050]供电单元11可以包括用于产生具有特定频率的交流信号的振荡器。在该实施例中，振荡器可以与供电单元11分离。供电单元11可以利用由所述振荡器产生的具有特定频率的交流信号来产生交流电。
[0051]供电单元11在控制器13的控制下输出微电，用于对布置在中继器谐振单元70上的无线电力接收器80的位置进行检测。
[0052]控制单元13可以通过对从供电单元11输出的交流电的频率以及发射谐振线圈单元22的谐振频率进行控制，来确定用于电力传输的谐振频率。
[0053]在提供了用于检测无线电力接收器80的位置的微电时，检测单元12检测无线电力发射器60的内部电流变化，并将无线电力发射器60的内部电流变化的相关信息提供给控制单元13。然后，控制单元13可以基于电流变化的相关信息确定一个用于大于微电的正常电力传输的频率。
[0054]发射线圈单元21连接在供电单元11上,这样便有交流电流经过其中。当有交流电流经过发射线圈单元21时，在电磁感应的作用下发射谐振线圈单元22感应得到交流电流，其中发射谐振线圈单元22与发射线圈单元21处于物理分离的状态。传输到发射谐振线圈单元22的电力利用谐振输送到中继器谐振单元70，其中中继器谐振单元70与无线电力发射器60形成为一个谐振回路。
[0055]发射谐振线圈单元22包括电容器22a，电容器22a可以是固定电容器或可变电容器。
[0056]如果发射谐振线圈单元22的电容器22a是可变电容器，那么无线电力发射器60便可以通过发射谐振线圈单元22的电容器22a来控制用于谐振的自谐振频率。控制单元13可以控制谐振线圈单元22的电容器22a的电容，控制单元13这样便可以控制无线电力发射器60的谐振频率。
[0057]中继器谐振单元70执行中继功能，将通过谐振从发射谐振线圈单元22传输的能量进行中继。
[0058]优选地，中继器谐振单元70中的中继器谐振器75比无线电力接收器80中的接收谐振线圈大。原因在于，发射方的谐振线圈与接收方的谐振线圈之间必须存在一个等于或大于阈值的耦合系数。根据一项实施例，中继器谐振器75比无线电力接收器80的接收谐振线圈大，所以，下文描述的中继器谐振器的中继器线圈单元76的半径可能大于所述接收谐振线圈单元的半径。
[0059]因此，与直接将能量从无线电力发射器60传输到无线电力接收器80的机制相比，利用多个中继器谐振器75的能量传输机制的传输效率有所提高。
[0060]中继器谐振单元70可以包括规则排列的多个中继器谐振器75。在该实施例中，所有的中继器谐振器75可以采用相同的尺寸和形状。例如，如图5中所示，中继器谐振器75均具有圆柱形的形状，但该实施例不限于此。根据另一项实施例，中继器谐振器75可以具有不同的形状，例如六面体、矩形柱等。
[0061]尽管在该实施例中，中继器谐振单元70包括排列成点阵形态或矩阵形态的18个中继器谐振器75，但是该实施例不限于此，中继器谐振器75可以排列成各种形态。此外，尽管在该实施例中将中继器谐振单元70设置成中继器垫片的形态，但该实施例不限于此。
[0062]中继器谐振器75各自可以包括中继器线圈单元76和屏蔽单元77。例如，如图8中所示，屏蔽单元77可以围绕中继器谐振线圈单元76的外侧，屏蔽单元77可以形成为，其上侧位于高于所述中继器谐振线圈的上侧的某个位置。屏蔽单元77引导磁场的传输方向，同时防止磁场泄漏到外部。此外，屏蔽单元77可以按照惯例由铁氧体片形成。
[0063]各个中继器谐振器75可以包括电容器(未图示)，电容器可以是固定电容器或可变电容器。中继器谐振器75可以按照预定的频率间隔依次具备自谐振频率。
[0064]例如，如图6中所示，中继器谐振器75的谐振频率可以采用在完整频率范围21OKHz到380KHz中预定频率间隔为IOkHz的方案。在中继器谐振单元70采用这种配置的情况下，无线电力发射器60可以通过指定的中继器谐振器将电力传输到无线电力接收器80。
[0065]也就是说，如果无线电力接收器80位于中继器谐振单元70上，那么无线电力发射器60便通过对应于所述无线电力接收器80的位置的指定中继器谐振器进行能量传输。具体地说，无线电力发射器60发射频率与指定中继器谐振器的谐振频率相同的电力，使得无线电力发射器60可以将电力传输到设置在所述指定中继器谐振器上的无线电力接收器80。
[0066]尽管图5中没有绘制，但是无线电力接收器80可以包括接收谐振线圈单元、接收线圈单元和控制单元，并且可以进一步包括平流电路和负载。
[0067]无线电力接收器80所传输的电力在接收谐振线圈单元处被接收，这样，接收谐振线圈单元中便有交流电流经过。传输到接收谐振线圈单元的电力通过电磁感应输送到接收线圈单元。传输到接收线圈单元的电力由整流器电路进行整流然后输送到负载。
[0068]接收谐振线圈单元可以包括可变电容器，无线电力接收器80的控制单元可以控制所述可变电容器，使得无线电力接收器80的自谐振频率可以变化。[0069]在所述控制单元在预定的时间段按照预定的频率间隔改变所述自谐振频率的同时，所述控制单元还检测无线电力接收器80的内部电流变化。在该实施例中，所述控制单元可以通过控制使得自谐振频率在与无线电力发射器60的频率改变时间点相同的时间点变化。例如，如图6中所示，所述控制单元可以通过控制使得自谐振频率可以在210KHZ到380KHz的频率范围内按IOkHz的单位发生变化。
[0070]检测单元根据控制单元的控制来检测无线电力接收器80的内部电流变化，并且将电流变化的相关信息提供给控制单元。然后，由控制单元确定待接收和待传输的无线电力的频率。也就是说，控制单元可以辨别出无线电力接收器80位于具有与谐振频率一样的预定频率的中继器谐振器上。
[0071]控制单元可以通过可变电容器进行控制，使得无线电力接收器80的自谐振频率被调整成从无线电力发射器60接收电力所采用的频率。无线电力接收器80通过指定的中继器谐振器接收具有经调整的频率的电力。
[0072]图6是说明在图5的无线电力传输系统中通过指定的中继器谐振器来传输无线电力的方法的图。
[0073]参看图6，在无线电力发射器60按照预定的频率间隔、在预定的时间段改变频率以便检测无线电力接收器80的位置的同时，无线电力发射器60发射微电。例如，如图6中所示，无线电力发射器60传输微电的同时在210KHz到380KHz的频率范围内按IOkHz的单
位改变着频率。
[0074]同时，无线电力发射器60检测无线电力发射器60的内部电流变化并确定无线电力接收器80的位置。也就是说，无线电力发射器60判断，在具有预定的谐振频率的中继器谐振器上是否设置有无线电力接收器80。
[0075]中继器谐振单元70接收无线电力发射器60所传输的微电。同时，中继器谐振单元70包括具有以预定带宽彼此分开的自谐振频率的多个中继器谐振器75。例如，如图6中所示，假定中继器谐振器75彼此具有不相同的谐振频率，并且在210KHZ到380KHZ的频率范围内彼此按IOkHz的单位间隔开。
[0076]无线电力接收器80在按照与无线电力发射器60的时间段相同的时间段改变频率的同时检测电流变化，并根据所检测到的电流变化的相关信息确定接收或将要接收无线电力所用的频率。例如，如图6中所示，假定无线电力接收器80存在于350kHz的中继器谐振器上，并且在210KHz到380KHz的频率范围内按IOkHz的单位改变着谐振频率。
[0077]首先，无线电力发射器60在2IOKHz到380KHz的频率范围内按IOkHz的单位改变微电的频率，同时发射微电。同时，无线电力接收器80在210KHz到380KHz的频率范围内按IOkHz的单位改变自谐振频率。
[0078]当无线电力发射器60依次发射频率不同于350kHz的微电时，在无线电力发射器60中可以检测到高于阈值的电流，这表示具有对应频率的中继器谐振器上没有无线电力接收器80。
[0079]在该实施例中，无线电力发射器60的电流阈值是检测不到无线电力接收器80的最小电流值。根据该实施例，当无线电力发射器60、中继器谐振器75以及无线电力接收器80的谐振频率彼此不同而导致无线电力传输未被执行时，储存在无线电力发射器60的发射谐振线圈22中的能量减少，导致在无线电力发射器60中所检测到的电流量可能增大。控制单元13从检测单元12接收电流量变化的相关信息。当检测到电流高于阈值时，控制单元13可以识别出，在350kHz中继器谐振器75所在的区域上没有无线电力接收器80。
[0080]与此相反，当无线电力发射器60传输350kHz的微电时，在无线电力发射器60中可以检测到低于阈值的电流，那么便可确定，在具有对应频率的中继器谐振器上存在无线电力接收器80。同时，无线电力接收器80通过控制可变电容器而获得350kHz的自谐振频率。因此，利用无线电力发射器60、中继器谐振器75以及无线电力接收器80之间的谐振便可以实现无线电力传输。
[0081]如果实现了无线电力传输，那么无线电力发射器60的发射谐振线圈22中所储存的能量减少，导致无线电力发射器60中所检测到的电流量减小。当控制单元13接收到所述电流量变化的相关信息并且检测到低于阈值的电流时，控制单元13便可以辨别出，在350kHz中继器谐振器75所在的区域上存在无线电力接收器80。
[0082]下文中，将参看图7描述根据该实施例的用于通过无线电力发射器60来检测无线电力接收器80的位置的方法。
[0083]图7是显示根据另一个实施例的检测单元的配置的图。
[0084]参看图7，检测单元12包括检测线圈12_1和电流检测器12_2。
[0085]检测线圈12_1可以检测从发射谐振线圈单元22或指定的中继器谐振器75的谐振线圈单元传输的磁场的强度。同时，如一实例，该实施例显示检测线圈12_1可以检测由发射谐振线圈单元22产生的磁场的强度。
[0086]电流检测器12_2将通过检测线圈12_1检测到的磁场所产生的电力转换成电流，并根据所转换的电流检测电流量的变化。此外，电流检测器12_2将所述电流量变化的相关信息提供给控制单元13。
[0087]下文描述由控制单元13通过电流量的变化来检测无线电力接收器的位置的原理。
[0088]在图7中，发射谐振线圈单元22和中继器谐振器75的谐振线圈单元(下文中，称作“中继器谐振线圈单元”)利用谐振执行储存电力的功能。储存在发射谐振线圈单元22和中继器谐振线圈单元75中的能量由以下式子获得:输入电力X Q(Q=质量因数)。随着接收器不断接近发射器或指定的中继器谐振器而导致所述接收器中接收到的电力增加，发射谐振线圈单元22和中继器谐振线圈单元75的Q值可能降低。
[0089]此外，因为发射谐振线圈单元22和中继器谐振线圈单元75产生的磁力与其中所储存的能量成比例，所以，随着接收器不断接近发射器或指定的中继器谐振器，储存在发射谐振线圈单元22和中继器谐振线圈单元75中的能量减小。因此，发射谐振线圈单元22和中继器谐振线圈单元75所产生的磁场的强度减弱，通过检测线圈12_1检测到的电力减小。
[0090]也就是说，随着接收器不断接近发射器或指定的中继器谐振器，电流检测器12_2所检测到的电流值减小。根据电流量的变化，控制单元13可以检测到无线电力接收器在中继器谐振单元70上的位置。
[0091]同时，电流检测器12_2可以事先储存用于检测无线电力接收器是否存在的参考电流值。可以在指定的中继器谐振器上不存在无线电力接收器时根据流过无线电力发射器的电流值来设置参考电流值。
[0092]电流检测器12_2利用检测线圈12_1所检测到的电流值以及参考电流值，来检测无线电力发射器的电流量的变化。电流检测器12_2将所述电流量变化的相关信息提供给控制单元13。
[0093]在控制单元13传输具有渐进变化的频率的微电的同时，控制单元13还监控检测单元12所提供的电流量变化的相关信息。控制单元13根据电流量变化的相关信息辨识出在350kHz中继器谐振器上是否具有无线电力接收器。
[0094]当检测出无线电力接收器80的位置时，无线电力发射器60发射频率是350kHz的电力。
[0095]再次参看图6，无线电力接收器80在预定时间段以预定的频率间隔改变自谐振频率的同时检测其中的电流变化。无线电力接收器80依次改变自谐振频率，频率改变时间点与无线电力发射器60的相同。
[0096]当350kHz中继器谐振器上具有无线电力接收器80时，无线电力传输通过无线电力发射器、中继器谐振器与无线电力接收器之间的谐振得到执行。同时，无线电力发射器60处于发射350kHz微电的状态，无线电力接收器80通过控制可变电容器获得350kHz的自谐
振频率。
[0097]如果发生了无线电力传输，那么无线电力接收器80的接收谐振线圈中所储存的能量增加，导致无线电力接收器中所检测到的电流量增加。当接收装置中的控制单元接收到由接收装置的检测单元提供的电流量变化的相关信息时，所述控制单元便辨别出在350kHz中继器谐振器所在的区域上具有无线电力接收器。
[0098]无线电力接收器80通过控制可变电容器将自谐振频率固定在350kHz。无线电力接收器80通过350kHz中继器谐振器接收从无线电力发射器60发射的电力。
[0099]图8是说明根据该实施例的无线电力装置的无线电力传输方法的流程图。
[0100]下文中，将参看图5到图7描述无线电力装置的无线电力传输方法。
[0101]参看图8，在步骤SlOl中，无线电力发射器60将具有受控频率的微电传输到中继器谐振单元70。在该实施例中，无线电力发射器60可以在预定的时间内，将具有受控频率的微电依次传输到中继器谐振单元70中所包括的各个中继器谐振器75。可以对无线电力接收器80进行设置，使其在预定的时间内按所述受控频率运作。
[0102]也就是说，当无线电力发射器60将具有受控频率的微电依次传输到中继器谐振单元70中的各个中继器谐振器75的同时，无线电力接收器80可以依据所述受控频率来维持谐振频率。
[0103]然后，在步骤S103中，无线电力发射器60检测无线电力发射器60中的内部电流。在该实施例中，可以根据发射谐振线圈单元22所产生的磁场的强度来检测无线电力发射器60的内部电流，这已经参看图7进行了描述。
[0104]在步骤S107中，无线电力发射器60识别所检测的电流值是否大于参考电流值。
[0105]当无线电力发射器60识别出所检测的电流值大于参考电流值时，在步骤S107中再次控制好频率后，无线电力发射器60返回到步骤SlOl。当无线电力发射器80与无线电力接收器80所在的中继器谐振器75之间的谐振频率彼此不对应时，所检测的电流值会超过参考电流值。
[0106]当无线电力发射器80与无线电力接收器80所在的中继器谐振器75之间的谐振频率彼此不对应时，无线电力发射器60除了微电以外不再向中继器谐振器75传输其他电力。因此，大量能量储存在发射谐振线圈单元22中，导致无线电力发射器60中所检测到的电流值可能超过参考电流值。
[0107]同时，当识别出所检测的电流值没有超过参考电流值时，无线电力发射器60确定所述受控频率为可以在步骤S109中传输微电或更多电力的一个频率。当无线电力发射器80与无线电力接收器80所在的中继器谐振器75之间的谐振频率彼此对应时，所检测的电流值不会超过参考电流值。
[0108]无线电力发射器60可以通过无线电力中继器70传输电力，无线电力中继器70包括多个中继器谐振器，它们具有被设置成彼此不同的谐振频率；无线电力发射器60然后可以根据无线电力接收器80的谐振频率以及与无线电力接收器80的谐振频率匹配的中继器谐振器75的谐振频率，来确定用于传输电力的谐振频率。
[0109]如果无线电力接收器80的谐振频率与无线电力接收器80所在的中继器谐振器75之间的谐振频率彼此对应，那么无线电力发射器80便向中继器谐振器75传输微电或更多电力。因此，储存在发射谐振线圈单元22中的能量变少，导致无线电力发射器60中所检测到的电流值不会超过参考电流值。
[0110]因此，在步骤Slll中，无线电力发射器60将自谐振频率固定在所确定的频率并且通过所确定的频率来发射电力。
[0111]对应于所确定的谐振频率的中继器谐振单元70可以向无线电力接收器80传输电力。
[0112]如上文所述，根据该实施例的无线电力发射器可以通过指定的中继器谐振器传输能量，这里指定的中继器谐振器对应于无线电力接收器的位置并且位于中继器谐振单元中，这样便可以提高向无线电力接收器进行的能量传输的效率。
[0113]尽管参看诸多示例性实施例描述了各种实施例，但是应了解，本领域的技术人员可以设计许多其他落在本公开各原理的精神和范畴内的修改和实施例。具体而言，在本公开、附图和所附权利要求范畴内的主题组合配置的各组成部分和/或各配置是可以进行各种变更和修改的。除了各组成部分和/或各配置的变更和修改外，替代使用也是本领域的技术人员所熟知的。
【权利要求】
1.一种无线电力发射器，其利用谐振通过无线电力中继器向无线电力接收器无线地传输电力，所述无线电力发射器包括: 用于输出具有预定频率的交流电的供电单元； 用于接收所述交流电以产生随时间变化的磁场的发射线圈；以及 用于将从所述发射线圈接收到的电力进行发射的发射谐振线圈单元，其中所述发射线圈与所述发射谐振线圈耦合，其中，所述无线电力发射器通过对从所述供电单元输出的所述交流电的频率以及所述发射谐振线圈单元的谐振频率进行控制，来确定用于电力传输的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述供电单元输出米电，所述米电的频率在预定的时间段按照预定频率间隔发生改变。
3.根据权利要求2所述的无线电力发射器，其中，所述无线电力发射器通过所述无线电力中继器传输所述电力，所述无线电力中继器包括具有彼此不同的谐振频率的多个中继器谐振线圈；并且所述无线电力发射器根据与所述无线电力接收器的谐振频率匹配的中继器谐振线圈的谐振频率，来确定用于电力传输的谐振频率。
4.根据权利要求3所述的无线电力发射器，进一步包括:用于根据微电传输来检测所述无线电力发射器的内部电流值的检测单元，其中所述无线电力发射器根据所检测的电流值确定所述 谐振频率。
5.根据权利要求4所述的无线电力发射器，其中，将所检测的电流值不大于参考电流值时所处的频率确定为所述谐振频率。
6.根据权利要求4所述的无线电力发射器，其中，所述检测单元根据储存在所述发射谐振线圈单元中的能量来检测所述电流值。
7.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述无线电力发射器在控制所述供电单元以及所述发射谐振线圈单元的频率使该等频率具有相同的值的同时，确定所述谐振频率。
8.根据权利要求2所述的无线电力发射器，其中，所述无线电力发射器以及所述无线电力接收器的谐振频率被设置成在预定的时间段内具有相同值。
9.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述无线电力发射器以及所述无线电力接收器根据所确定的谐振频率，固定其自谐振频率。
10.一种无线电力中继器，用于在无线电力发射器与无线电力接收器之间中继电力传输，所述无线电力中继器包括: 具有彼此不同的谐振频率的多个中继器谐振线圈； 其中所述无线电力中继器通过所述中继器谐振线圈中对应于所述无线电力发射器以及所述无线电力接收器的谐振频率的一个中继器谐振线圈，来中继电力传输。
11.根据权利要求10所述的无线电力中继器，其中，所述中继器谐振线圈的频率按照预定的频率间隔设置成彼此不同。
12.根据权利要求10所述的无线电力中继器，其中，所述中继器谐振线圈排列成矩阵或点阵形态。
13.根据权利要求10所述的无线电力中继器，其中，所述中继器谐振线圈中的每一个包括屏蔽单元。
14.根据权利要求13所述的无线电力中继器，其中，所述屏蔽单元围绕所述中继器谐振线圈的外侧，并且，所述屏蔽单元被安置成其上侧位于高于所述中继器谐振线圈的上侧的位置。
15.一种无线电力发射器的无线电力传输方法，其利用谐振通过无线电力中继器向无线电力接收器无线地传输电力，所述无线电力传输方法包括: 在预定的时间段向所述无线电力中继器传输具有预定的频率间隔的频率的微电； 根据所传输的微电检测所述无线电力发射器的内部电流值；以及 根据所检测的电流值确定用于电力传输的谐振频率。
16.根据权利要求15所述的无线电力传输方法，其中，在确定所述谐振频率时，将所检测的电流值不大于参考电流值时所处的频率检测为所述谐振频率。
17.根据权利要求15所述的无线电力传输方法，进一步包括: 将所述无线电力发射器的自谐振频率固定为所确定的谐振频率。
18.根据权利要求15所述的无线电力传输方法，其中，将所述无线电力接收器的谐振频率设置为在所述预定的时间段内等于所述无线电力发射器的谐振频率。
19.根据权利要求15所述的无线电力传输方法，其中，所述无线电力中继器包括具有彼此不同的谐振频率的多个中继器谐振线圈。
20.根据权利要求15所述的无线电力传输方法，进一步包括: 通过所述中继器谐振线圈中对应于所确定的谐振频率的一个中继器谐振线圈来向所述无线电力接收器传输电力。
【文档编号】H02J17/00GK103959598SQ201280058308
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年8月13日 优先权日:2011年9月27日
【发明者】李钲五 申请人:Lg伊诺特有限公司