无线能量传输方法、设备和系统的制作方法_2

文档序号:8436092阅读:来源:国知局
中在没有执行同步匹配的单个符号内的 施加到TX端和RX端的电压变化的示例的曲线图。
[0034]图11是示出在无线能量传输系统中在同步匹配之后同步将被校正的时间点的示 例的示图。
[0035] 图12和图13是示出在无线能量发送器中基于同步改变的单个符号中的采样的绝 对值之和的示例的曲线图。
[0036] 图14至图16是示出在无线能量发送器中的对同步进行校正的操作的示例的示 图。
[0037] 图17至图19是示出在无线能量发送器中对开关的接通时序和断开时序进行调整 W对同步进行校正的操作的示例的示图。
[003引图20是示出无线能量发送方法的示例的示图。
[0039] 图21是示出无线能量发送方法的另一示例的示图。
[0040] 在整个附图和【具体实施方式】中,除非另有描述,否则相同的附图标号将被理解为 表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、图示和便利,该些元件的相对大小和描绘会被夸 大。
【具体实施方式】
[0041] 提供W下详细描述W帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理 解。因此,将向本领域技术人员建议在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和 等同物。此外,为了更加清楚和简洁,可省略公知功能和构造的描述。
[0042] 无线电力传输系统可应用于发送和/或接收无线电力的各种系统。无线电力传输 系统可用于使无线电力能被使用的系统,例如,移动电话和充电装置、无线电视(TV)、终端 等。另外,无线电力传输系统可应用于生物医疗保健领域,并可用于远程地将电力发送到例 如被插入到人体中的装置,或用于无线地将电力发送到綱带形状的用于测量屯、率的装置。
[0043] 作为另一示例,无线电力传输系统还可应用于诸如具有对功耗的较大限制的传感 器的装置等。作为另一示例,无线电力传输系统可用于远程地控制没有电源的信息存储装 置。无线电力传输系统可应用于该样的系统,所述系统被配置为向信息存储装置供电W远 程地操作信息存储装置,并无线地请求存储在信息存储装置中的信息。
[0044] 无线电力传输系统可接收从电源单元供应的能量,并可将能量存储在源谐振器 中,W产生信号。无线电力传输系统可通过对将电源单元与源谐振器电连接的开关断电来 使源谐振器自谐振。例如,当具有与源谐振器相同的谐振频率的目标谐振器被布置在接近 得足W与自谐振的源谐振器谐振的距离内时,在源谐振器与目标谐振器之间会发生互谐振 现象。作为结果,电力可无线地从源被传输到目标,从而进行充电或者对与目标相应的负载 进行供电。
[0045] 在该里的各种示例中,源谐振器可表示从电源单元接收能量的谐振器,目标谐振 器可表示由于互谐振现象而从源谐振器接收到能量的谐振器。
[0046] 图1示出无线能量传输系统的等效电路的示例。无线能量传输系统可被定义为 "谐振器隔离巧I)系统"。
[0047] 参照图1,无线能量传输系统具有包括源和目标的源-目标结构。无线能量传输系 统包括与源相应的无线能量发送器W及与目标相应的无线能量接收器。
[0048] 无线能量发送器包括电力输入单元110、电力发送单元120和开关单元130。电力 输入单元110可使用电源单元将能量存储在电容器Cl中。开关单元130可将电容器C1连 接到电力输入单元110,同时能量被存储在电容器C冲。另外,开关单元130可使电容器C1 从电力输入单元110断开并可将电容器Cl连接到电力发送单元120,同时存储在电容器C1 中的能量被放电。开关单元130可避免电容器。同时被连接到电力输入单元110和电力 发送单元120。
[0049] 电力发送单元120可将电磁能量传输到接收单元140。在图1的示例中,电力发送 单元120可通过电力发送单元120的源谐振器与接收单元140的目标谐振器之间的互谐振 来传输电力。源谐振器可包括电容器Cl和发送线圈Li,目标谐振器可包括电容器C2和接收 线圈L2。源谐振器与目标谐振器之间的互谐振的水平会受到互感M的影响。
[0050] 电力输入单元110可被建模为输入电压Vdc、内部电阻器而。和电容器C1,电力发送 单元120可被建模为电路元件Ri、Li和Cl。另外,开关单元130可被建模为多个开关。例 如,开关可包括实现开/关功能的有源元件。在图1中,R、L和C分别表示电阻、电感和电 容。输入电压V。冲的施加到电容器Cl的电压可由Vi。表示。
[0化1] 在图1中,无线能量接收器包括接收单元140、电力输出单元150和开关单元160。 接收单元140可从电力发送单元120接收电磁能量,并可将接收到的电磁能量存储在连接 的电容器C2中。例如,开关单元160可将电容器C速接到接收单元140,同时能量被存储 在电容器C2中。另外,开关单元160可使电容器C2从接收单元140断开,并可将电容器C2 连接到电力输出单元150,同时电容器C,中的能量被传输到负载(例如,电池)。开关单元 160可避免电容器C2同时被连接到接收单元140和电力输出单元150。
[0化2] 接收单元140的接收线圈L,可通过与电力发送单元120的发送线圈L1的互谐振 来接收电力。接收到的电力可用于对连接到接收线圈L2的电容器C2进行充电。电力输出 单元150可将用于对电容器C2进行充电的电力传输到负载(例如,电池)。作为另一示例, 电力输出单元150可将电力传输到负载或目标装置而不是电池。
[0化3] 接收单元140可被建模为电路元件R2、L2和〇2,电力输出单元150可被建模为被连 接的电容器C2和电池。开关单元160可被建模为多个开关。由接收线圈L2接收到的能量 之中的施加到电容器C2的电压可由Vwt表示。
[0054] 在电力输入单元110与电力发送单元120在物理上分离并且接收单元140与电力 输出单元150在物理上分离的示例中,RI系统使电力能够被发送。与使用阻抗匹配的传统 的电力传输方法相比,RI系统可具有各种优点。例如,因为电力会直接从直流值C)源被供 应到源谐振器,所WRI系统不会需要功率放大器。另外,因为从用于对接收器的电容器进 行充电W便对电池充电的电力捕捉能量,所WRI系统不会需要整流器的整流操作。另外, 因为不需要执行阻抗匹配,因此传输效率对于发送(T幻端与接收(R幻端之间的距离变化 不敏感。因此,RI系统可容易地被扩展到包括多个TX端和多个RX端的无线能量传输系统。
[0055]图2示出无线能量传输系统的等效电路的另一示例。也就是说,图2示出RI系统 的另一示例。
[0056] 参照图2,无线能量传输系统具有包括源和目标的源-目标结构。无线能量传输系 统包括与源相应的无线能量发送器W及与目标相应的无线能量接收器。
[0化7] 无线能量发送器包括电力充电单元210、控制单元220和发送单元230。在该示例 中,电力充电单元210包括电源单元Vi济内部电阻器R1。。在图2中,电容器Cl和电感器Li被称为源谐振器。源谐振器相应于发送单元230。发送单元230可通过源谐振器与目标 谐振器之间的互谐振来将存储在源谐振器中的能量发送到无线能量接收器。控制单元220 可控制开关,W使电力能够从电力充电单元210被供应到源谐振器。电压可从电源单元Vi。 被施加到电容器电流可被施加到电感器Li。例如,当源谐振器达到稳态时,被施加到电 容器Cl的电压的值可W是"0",在电感Li中流动的电流的值可W是"Vi。/%。"。在稳态时,可 使用施加到电感器Li的电流来对电感器L1进行充电。
[0化引例如,当用于对处于稳态的源谐振器进行充电的电力达到预定值时,控制单元220 可断开开关。可
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