无线电力传送器、无线电力接收器及无线电力传输方法
【专利说明】
[0001] 本申请是2012年12月19日提交的申请号为201210555002. 8,发明名称为"无线 电力传送器、无线电力接收器及无线电力传输方法"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 实施例涉及一种无线电力传送器、无线电力接收器及无线电力传输方法。
【背景技术】
[0003] 无线电力传输或者无线能量传递指的是向所期望的装置无线地传递电能的技术。 在19世纪，已经广泛地使用了采用电磁感应原理的电动机或者变压器并且然后已经提出 了用于通过辐射诸如无线电波或者激光的电磁波而传送电能的方法。实际上，频繁地在日 常生活中使用的电动牙刷或者电动剃须刀是基于电磁感应原理而被充电的。直至现在，使 用磁感应、谐振和短波长射频的长距离传输已经被用作无线能量传递方案。
[0004] 近来，在无线电力传输技术中，已经广泛地使用了使用谐振的能量传输方案。
[0005] 因为在使用谐振的无线电力传输系统中，通过线圈无线地传递在无线电力传送器 和无线电力接收器之间产生的电信号，所以使用者可以容易地对于诸如便携式装置的电器 充电。
[0006] 另外，无线电力传送器可以接收关于无线电力接收器的状态的信息以传输电力。 负载调制技术被用于数据传输，因为如果为从无线电力接收器到无线电力传送器的数据传 输提供附加的通信信道或者附加的通信单元则要求高成本。负载调制技术是当无线电力接 收器的负载（阻抗）被改变时感测无线电力传送器方的输入阻抗的变化。
[0007] 然而，负载调制技术的应用受到磁感应型无线电力传输系统的限制。
【发明内容】
[0008] 实施例提供一种无线电力传送器、无线电力接收器以及无线电力传输方法，其能 够通过检测输入阻抗的相位获得关于无线电力接收器的信息。
[0009] 根据实施例，提供一种无线电力传送器，该无线电力传送器用于将电力无线地传 送到无线电力接收器。无线电力传送器包括：传送单元，该传送单元用于使用谐振将从电源 供应的电力传送到无线电力接收器；以及检测单元，该检测单元用于测量在电源处向传送 单元观察到的输入阻抗以通过使用被测量的输入阻抗检测无线电力接收器的输出阻抗的 改变。
[0010] 根据实施例，提供一种无线电力接收器，该无线电力接收器用于从无线电力传送 器接收电力。无线电力接收器包括：阻抗改变单元，该阻抗改变单元用于改变无线电力接收 器的输出阻抗以改变无线电力传送器的输入阻抗；接收单元，该接收单元用于使用谐振根 据输出阻抗的改变从无线电力传送器接收电力。
[0011] 根据实施例，提供一种在无线电力系统中传送电力的方法，该无线电力系统包括： 无线电力传送器和无线电力接收器，该无线电力接收器用于从无线电力传送器无线地接收 电力。该方法包括下述步骤：改变无线电力接收器的输出阻抗；根据输出阻抗的改变检测 无线电力传送器的输入阻抗；以及基于输入阻抗检测输出阻抗的改变。
[0012] 根据实施例，基于随着输出阻抗变化而改变的输入阻抗能够获得关于无线电力接 收器的状态的信息并且根据信息能够执行电力传输，使得任何附加的通信单元或者信道都 不是必要的。
[0013] 因此，因为当无线电力传输系统被构造时不需要支付附加的成本，所以能够容易 地实现系统。
[0014] 同时，下面在实施例的描述中将会直接地和含蓄地描述任何其它的效果。
【附图说明】
[0015] 图1是示出根据实施例的无线电力传输系统的电路图；
[0016] 图2是示出根据实施例的阻抗改变单元的开关被断开的状态的电路图；
[0017] 图3是示出根据实施例的阻抗改变单元的开关被短路的状态的电路图；以及
[0018] 图4是图示根据实施例的无线电力传输系统的无线电力传输方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019] 在下文中，将会参考附图描述实施例，使得本领域的技术人员能够容易地实现实 施例。
[0020] 图1是示出根据实施例的无线电力传输系统10的电路图。
[0021] 参考图1，无线电力传输系统可以包括电源100、无线电力传送器200、无线电力接 收器300以及负载侧400。
[0022] 无线电力传送器200可以包括传送单元210、检测单元220、状态信息确定单元230 以及电力控制单元240。
[0023] 传送单元210可以包括传输感应线圈单元211和传输谐振线圈单元212。
[0024] 无线电力接收器300包括接收单元310、阻抗改变单元320以及控制单元330。
[0025] 接收单元310包括接收谐振线圈单元311、接收感应线圈单元312、以及阻抗改变 单元320。从电源100产生的电力可以被传递到无线电力传送器200,并且无线电力传送器 200可以使用谐振将电力传送到无线电力接收器300。通过整流器电路（未示出）将被传 送到无线电力接收器300的电力传递到负载侧400。
[0026] 负载侧400可以是电池或者需要电力的预定设备，并且在实施例中负载阻抗被表 示为"RL"。在实施例中，负载侧400可以被包括在无线电力接收器300中。
[0027] 更加详细地，电源100是用于供应具有预定频率的AC电力的AC电源。
[0028] 传送单元210可以包括传输感应线圈单元211和传输谐振线圈单元212。传输感 应线圈单元211被连接到电源100，并且AC电流流过传输感应线圈单元211。当AC电流流 过传输感应线圈单元211时，由于电磁感应，AC电流被感应到与传输感应线圈单元211物 理地隔开的传输谐振线圈单元212。使用谐振将被传递到传输谐振线圈212的电力传送到 与无线电力传送器200形成谐振电路的无线电力接收器300。
[0029] 可以使用在彼此阻抗匹配的两个LC电路之间的谐振传递电力。与通过电磁感应 的那些相比，使用谐振的电力传递能够在更高效率下以更长的距离传递电力。
[0030] 详细地，无线电力传送器200的传输谐振线圈单元212可以通过磁场将电力传送 到无线电力接收器300的接收谐振线圈单元311。
[0031] 传输谐振线圈单元212和接收谐振线圈单元311被相互谐振耦合以在谐振频率下 操作。
[0032] 通过使用传输谐振线圈单元212和接收谐振线圈单元311之间的谐振耦合，可以 进一步提高传输谐振线圈单元212和接收谐振线圈单元311之间的电力传输效率。
[0033] 传输感应线圈单元211包括传输感应线圈Ll和电容器C1。电容器Cl的电容具有 固定的值。
[0034] 电容器Cl的一个端子被连接到电源100的一个端子，并且电容器Cl的另一端子 被连接到传输感应线圈Ll的一个端子。传输感应线圈Ll的另一端子被连接到电源100的 另一端子。
[0035] 传输谐振线圈单元212包括传输谐振线圈L2、电容器C2、以及电阻器R2。传输谐 振线圈L2包括被连接到电容器C2的一个端子的一个端子和被连接到电阻器R2的一个端 子的另一端子。电阻器R2的另一端子被连接到电容器C2的另一端子。电阻器R的电阻表 示传输谐振线圈L2的功率损耗的量。
[0036] 检测单元220可以测量是在电源100处朝向无线电力传送器200观察到的阻抗的 第一输入阻抗Zl。在实施例中，当被输入到无线电力传送器200的输入电压已知时，检测单 元220可以测量被输入到无线电力传送器200的输入电流以测量第一输入阻抗Z1。
[0037] 检测单元220可以基于第一输入阻抗Zl检测第一输入阻抗Zl的相位。第一输入 阻抗Zl的相位意味着从电源100输出的输入电流与输入电压之间的相位差。
[0038] 检测单元220通过使用检测到的相位差，通过下面将会描述的无线电力接收器 300的阻抗改变单元320检测输出阻抗ZL的改变。
[0039] 检测单元220可以根据下面将会描述的阻抗改变单元320的操作检测0度或者90 度的相位。
[0040] 通过相位检测，检测单元220可以辨别无线电力接收器300的状态，即，阻抗改变 单元320的开关SW是否被断开或者短路的状态。
[0041] 状态信息确定单元230根据第一输入阻抗确定无线电力接收器300的状态信息。 在实施例中，关于无线电力接收器300的状态信息可以包括关于无线电力接收器300的充 电量的变化或者充电量的信息。此外，关于无线电力接收器300的状态信息可以包括通知 已经完成无线电力接收器300的充电的充电完成信