提高频谱效率和空间效率的无线电力发送方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 以下说明是涉及一种无线电力发送方法及装置，其利用阻抗匹配和中继共振器来 提高频谱效率和空间效率。
【背景技术】
[0002] 通过基于磁场共振的相互谐振来传送无线能源的技术于2007年在MIT被提出。所 提出的技术为螺旋形（Helical)结构，共振频率为10MHz，且螺旋结构共振器的尺寸是直径 为600mm，螺旋为5. 25turn，线厚度直径为6mm，螺旋整个厚度为200mm，信号的输送单一环 路为250mm。在这种情况下，使磁共振器互相相邻时，共振器的共振频率发生分裂的现象。因 此，共振频率发生与初期的共振频率不同的现象。该现象是大部分共振结构中所发生的物 理性现象。共振频率的变异问题会导致必须跟踪（tracking)共振频率的问题，十分不便。
[0003] 此外，随着接收共振器变小，传送无线能源的技术可适用于各种应用机器。但是， 接收共振器越小，电力的传送距离就会被减小，且较小的接收共振器在空间上具有制约条 件。特别是，接收共振器的直径为R时，要使传送距离（RF效率为80%以上）符合共振器直 径的水准来设计及制作小型共振器十分困难。进一步，就算小型共振器被开发，小型共振器 的传送距离也会因共振器的直径被限制。一般情况下，利用磁谐振的无线电力传送的技术 具有lm左右的中距离传送的特性。特别是，以共振器的直径尺寸来作为传送距离的界限是 一般的技术特征。因此，需要一种可将传送距离扩大的技术。
【发明内容】
[0004] 技术课题
[0005] 本发明可提供一种容易体现的装置和方法，仅匹配除了接收端口阻抗以外的发送 端口阻抗，并仅匹配发送端口阻抗的实数值。
[0006] 本发明可提供一种装置和方法，将发送端口阻抗匹配至输入阻抗的实数值中，从 而在发送共振器和接收共振器相邻的情况下，也可通过共振频率的单一化来将频谱效率最 大化。
[0007] 本发明可提供一种装置和方法，考虑无线电力接收装置的状况来控制电力和输入 阻抗，从而增大效率，并提供所需负荷的电力来将剩余电力最小化，将共振频率单一化。
[0008] 本发明可提供一种装置和方法，在接收共振器后面配置与发送共振器相同大小的 中继共振器，从而利用比发送共振器小的接收共振器来增加电力的传送距离。
[0009] 本发明可提供一种装置和方法，利用中继共振器，来增加小型接收共振器的传送 距离，克服电力传送的空间性制约，来扩大用于电力传送的近场（Near-field)。
[0010] 技术方案
[0011] 根据本发明的一个实施例的无线电力发送装置，其包括：输入阻抗检测单元，在共 振频率中检测发送共振器的输入阻抗，所述发送共振器与无线电力发送装置连接；控制信 号输出单元，基于所述输入阻抗来输出用于调节发送端口阻抗的控制信号；发送端口阻抗 变换单元，基于所述控制信号来变换发送端口阻抗；和电力发送单元，基于所述变换的发送 端口阻抗，在共振频率中通过发送共振器将电力发送至无线电力接收装置，且所述输入阻 抗，其可根据所述发送共振器和接收共振器之间的距离被改变，所述接收共振器与无线电 力接收装置连接。
[0012] 根据本发明的一个实施例的无线电力发送装置，其中，所述发送端口阻抗变换单 元，可根据所述控制信号来变换发送端口阻抗，从而匹配至输入阻抗的实数值中。
[0013] 根据本发明的一个实施例的无线电力发送装置，其中，所述发送端口阻抗变换单 元，其可控制用于将电力提供给所述发送共振器的输送线圈和发送共振器之间的距离，从 而来变换发送端口阻抗。
[0014] 根据本发明的一个实施例的无线电力发送装置，其中，所述控制信号输出单元，可 基于所述输入阻抗、所述无线电力接收装置中消耗的电力、和无线电力接收装置的RF/DC 变换率，来输出控制信号。
[0015] 根据本发明的一个实施例的无线电力接收装置，包括：电力接收单元，在共振频率 中从发送共振器接收电力，所述发送共振器与无线电力发送装置连接；和负荷单元，消耗所 述接收的电力，且所述无线电力发送装置，基于所述共振频率中检测的发送共振器的输入 阻抗，来变换发送端口阻抗，并通过发送共振器来发送电力。
[0016] 根据本发明的一个实施例的无线电力接收装置，其中，所述无线电力发送装置，可 变换发送端口阻抗，从而匹配至所述输入阻抗的实数值中。
[0017] 根据本发明的一个实施例的无线电力接收装置，其中，所述无线电力发送装置，其 可控制用于将电力提供给所述发送共振器的输送线圈和发送共振器之间的距离，从而来变 换发送端口阻抗。
[0018] 根据本发明的一个实施例的无线电力接收装置，其中，所述输入阻抗，可根据所述 发送共振器和接收共振器之间的距离被改变，所述接收共振器与无线电力接收装置连接。
[0019] 根据本发明的一个实施例的无线电力传递装置，包括：发送共振器，在共振频率中 将无线电力发送装置中产生的电力发送至接收共振器中；和接收共振器，利用中继共振器， 从所述发送共振器接收电力，所述接收共振器比发送共振器小，且所述中继共振器，其可调 节与所述接收共振器的距离，从而来控制所述接收共振器的接收效率。
[0020] 根据本发明的一个实施例的无线电力传递装置，其中，所述无线电力发送装置，其 可基于所述共振频率中检测的发送共振器的输入阻抗，来变换发送端口阻抗，并产生电力。
[0021] 根据本发明的一个实施例的无线电力传递装置，其中，所述无线电力发送装置，其 可变换发送端口阻抗，从而匹配至所述输入阻抗的实数值中。
[0022] 根据本发明的一个实施例的无线电力传递装置，其中，所述无线电力发送装置，其 可控制用于将电力提供给所述发送共振器的输送线圈和发送共振器之间的距离，从而来变 换发送端口阻抗。
[0023] 根据本发明的一个实施例的无线电力传递装置，其中，所述输入阻抗，可根据所述 发送共振器和接收共振器之间的距离被改变，所述接收共振器与无线电力接收装置连接。
[0024] 根据本发明的一个实施例的无线电力传递装置，其中，所述中继共振器，可具有与 所述发送共振器相同的大小。
[0025] 根据本发明的一个实施例的无线电力发送方法，包括以下步骤：在共振频率中检 测发送共振器的输入阻抗，所述发送共振器与无线电力发送装置连接；基于所述输入阻抗 来输出用于调节发送端口阻抗的控制信号；基于所述控制信号来变换发送端口阻抗；基于 所述变换的发送端口阻抗，在共振频率中通过发送共振器将电力发送至无线电力接收装 置，且其中，所述输入阻抗，可根据所述发送共振器和接收共振器之间的距离被改变，所述 接收共振器与无线电力接收装置连接。
[0026] 根据本发明的一个实施例的无线电力发送方法，其中，所述变换发送端口阻抗的 步骤，是根据所述控制信号来变换发送端口阻抗，从而匹配至所述输入阻抗的实数值中。
[0027] 根据本发明的一个实施例的无线电力发送方法，其中，所述变换发送端口阻抗的 步骤，是控制用于将电力提供给所述发送共振器的输送线圈和发送共振器之间的距离，从 而来变换发送端口阻抗。
[0028] 根据本发明的一个实施例的无线电力接收方法，包括以下步骤：在共振频率中通 过发送共振器接收电力，所述发送共振器与无线电力发送装置连接；和消耗所述接收的电 力，且所述无线电力发送装置，可基于所述共振频率中检测的发送共振器的输入阻抗，来变 换发送端口阻抗，并通过发送共振器来发送电力。
[0029] 根据本发明的一个实施例的无线电力接收方法，其中，所述无线电力发送装置，其 可变换发送端口阻抗，从而匹配至所述输入阻抗的实数值中。
[0030] 根据本发明的一个实施例的无线电力接收方法，其中，所述无线电力发送装置，其 可控制用于将电力提供给所述发送共振器的输送线圈和发送共振器之间的距离，从而来变 换发送端口阻抗。
[0031] 技术效果
[0032] 根据本发明的一个实施例，仅匹配除了接收端口阻抗以外的发送端口阻抗，并仅 匹配发送端口阻抗的实数值，因此容易体现。
[0033] 根据本发明的一个实施例，将发送端口阻抗匹配至输入阻抗的实数值中，因此，在 发送共振器和接收共振器相邻的情况下，也可通过共振频率的单一化来将频谱效率最大 化。
[0034] 根据本发明的一个实施例，考虑无线电力接收装置的状况来控制电力和输入阻 抗，因此，可增大效率，并提供所需负荷的电力来将剩余电力最小化，将共振频率单一化。
[0035] 根据本发明的一个实施例，在接收共振器后面配置与发送共振器相同大小的中继 共振器，因此，可利用比发送共振器小的接收共振器来增加电力的传送距离。
[0036] 根据本发明的一个实施例，利用中继共振器，因此，可增加小型接收共振器的传送 距离，克服电力传送的空间性制约，从而可扩大用于电力传送的近场（Near-field)。