无线传输电力的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于无线传输电力的设备和方法。
【背景技术】
[0002]随着通信和信息处理技术的发展，智能终端，诸如智能电话等等的使用已经逐渐增多，并且当前主要应用于智能终端的充电方案是下列方案，其中连接至电源的适配器直接连接至将通过接收外部电力而充电的智能终端，或者通过主机的USB端子而连接至将通过接收主机的USB电力而充电的智能终端。
[0003]近年来，为了减轻智能终端应通过连接线而直接连接至适配器或者主机的不便性，其中通过使用磁耦合而非电耦合而对电池无线地充电的无线充电方案已经被逐渐应用于智能终端。
[0004]存在几种无线地提供或者接收电能的方法，其代表性地包括基于电磁感应现象的感应耦合方案，以及基于通过特定频率的无线电力信号的电磁谐振现象的电磁谐振耦合方案。
[0005]在两种方案中，都在无线充电设备和电子设备，诸如智能终端之间形成通信信道，其发送和接收数据，从而确保电力传输的稳定性并且提高传输效率，并且在感应耦合方案中，电力接收设备在无线传输电力期间移动，并且结果是传输效率可能降低，并且在谐振耦合方案中，在通信信道中产生噪声，并且结果是可能发生停止电力传输的现象。
[0006]在谐振耦合方案中，进一步需要用于实现的时间，并且标准化也缓慢地发展，但是在感应耦合方案中，技术的标准化和商业化已经快速发展。
[0007]近年来，应要求在对其应用感应耦合方案的无线充电标准(WPC1.1)的产品中实现外部物体检测(FOD)功能，以检测由于在发送器和接收器之间布置外部物体而发生的电力损失。在多线圈式无线充电器中，在其中线圈彼此重叠的重叠区域中发生效率降低，并且效率降低导致电力损失和应用FOD功能，并且结果是频繁地发生线圈切换。
[0008]因此，作为多线圈式无线充电器的设计目标，难以确保充电区，这是多线圈式产品商业化的一种失败元素。
【发明内容】
[0009]本发明的目标在于确保无线电力传输的稳定性。
[0010]本发明的另一目标在于最大化地确保多线圈式无线充电器中的充电区。
[0011]本发明的又另一目标在于根据多线圈式无线充电器的线圈重叠区域中的电力损失检测功能的应用而降低不必要的线圈切换。
[0012]为了实现该目标，一种用于根据本发明的实施例而无线发送电力的方法包括:测量和存储对应于无线电力接收设备的次级线圈依次关于两个或者更多初级线圈的感应耦合度的信号强度值；选择涉及信号强度值中最强信号强度值的初级线圈作为运行线圈；基于与运行线圈相邻的初级线圈的信号强度值和运行线圈的信号强度值之间的差异而调节电力损失量的参考值，其变为进入检测电力损失的模式的基础；以及通过运行线圈将电力发送到无线电力接收设备。
[0013]—种用于根据本发明的实施例而无线发送电力的设备包括:电力转换单元，其包括用于将DC电力转换为AC的逆变器，包括初级线圈从而通过与接收设备的次级线圈磁感应耦合而发送电力的两个或者更多谐振电路，以及用于感测流经谐振电路的交流电的波形变化的感测单元；切换单元，以将两个或者更多谐振电路连接至逆变器；和控制单元，用于通过控制切换单元选择将被连接至逆变器的谐振电路，基于感测单元感测的变化而提取接收设备发送的消息，并且通过基于所提取的消息控制逆变器的运行而控制对接收设备的电力传输，并且控制单元通过控制切换单元和电力转换单元而测量并且存储对应于接收设备的次级线圈依次关于两个或者更多谐振电路中所包括的两个或者更多初级线圈的感应耦合度的信号强度值，选择涉及信号强度值中最强信号强度值的初级线圈作为运行线圈，并且基于与运行线圈相邻的初级线圈的信号强度值和运行线圈的信号强度值之间的差异而调节电力损失值的参考值，其变为进入检测电力损失的模式的基础。
[0014]在实施例中，控制单元对从接收设备接收的信号强度分组解码，从而获取信号强度值。
[0015]在实施例中，当差异小于预定值时，控制单元可以向上调节参考值。
[0016]在实施例中，控制单元可以计算电力损失量，并且当所计算的电力损失量大于经调节的参考值时进入检测电力损失的模式。
[0017]在实施例中，控制单元可以通过下列方式计算电力损失量，即从使用作为包括运行线圈的谐振电路中的输入的电压和电流计算的发送的电能减去对从无线电力接收设备接收的所接收电力分组解码的接收电能。
[0018]因而，在多线圈式无线充电器的线圈重叠区域中，充电停止现象减少。
[0019]此外，多线圈式无线充电器能够最大化地确保充电区，并且稳定地传输电力，从而提高用户满意度。
【附图说明】
[0020]图1概念性地示出正在将电力从无线电力发送设备无线发送至电子设备；
[0021]图2概念性地示出在电磁感应方案中用于无线发送电力的发送设备的电力转换单元的电路配置；
[0022]图3示出无线电力发送设备和无线电力接收设备用于发送和接收电力和消息的配置；
[0023]图4是用于控制无线电力发送设备和无线电力接收设备之间的电力传输的环的方框图；
[0024]图5示出其中在多线圈式无线电力发送设备和无线电力接收设备之间布置导电金属的状态；
[0025]图6示出本发明对其应用的多线圈式无线电力发送设备的配置；
[0026]图7概念性地示出用于选择多线圈式无线电力发送设备中将与无线接收设备感应耦合的线圈的功能框；
[0027]图8示出当关于每个初级线圈执行LC谐振，以便选择多线圈式无线电力发送设备中的运行线圈时测量的波形；和
[0028]图9示出其中无线电力发送设备根据本发明的实施例选择运行线圈，并且应用FOD偏移的方法的操作流程图。
【具体实施方式】
[0029]下面将参考附图详细地描述根据本发明的无线电力发送设备的实施例。
[0030]图1概念性地示出正在将电力从无线电力发送设备无线发送至电子设备。
[0031 ] 无线电力发送设备100可能为无线发送无线电力接收设备或者电子设备200所需电力的电力发送设备，或者用于通过无线发送电力而对电池充电，或者由不接触地将电力发送给要求电力的电子设备200的各种类型的设备实现的无线充电设备。
[0032]作为可以通过从无线电力发送设备100无线地接收电力而运行的设备的电子设备200可以通过使用无线接收的电力而对电池充电。无线接收该电力的电子设备可能包括输入/输出设备，其包括便携式电子设备，例如智能电话或者智能终端、平板电脑、多媒体终端、键盘、鼠标、图像或者语音的辅助设备等等。
[0033]感应耦合方案基于无线电力发送设备100的无线电力信号的电磁感应现象，也就是说，由无线电力发送设备100发送的无线电力信号在电子设备200中产生谐振，并且可以通过谐振现象，无接触地将电力从无线电力发送设备100发送至电子设备200，并且由初级线圈中的AC电流改变磁场，并且通过电磁感应现象将电流感应至次级线圈以传输电力。
[0034]当在无线电力发送设备100的初级线圈上流动的电流的强度改变时，通过电流改变穿过初级线圈或者发送(Tx)线圈的磁场，并且改变的磁场在电子设备200的次级线圈或者接收(Rx)线圈处产生感应电动势。
[0035]当无线电力发送设备100和电子设备200被布置成无线电力发送设备100处的发送线圈和电子设备200处的接收线圈彼此接近，并且无线电力发送设备100控制将改变的发送线圈的电流时，电子设备200就通过使用对接收线圈感应的电动势而向负载，诸如电池，供电。
[0036]由于通过感应耦合方案发送无线电力的效率受无线电力发送设备100和电子设备200之间的布局和距离的影响，所以无线电力发送设备100被配置成包括平的接口表面，并且发送线圈被安装在接口表面的底部上，并且一个或者更多电子设备可能位于接口表面的顶部上。安装在接口表面的底部上的发送线圈和位于接口表面的顶部上的接收线圈之间的空间显著地小，从而提高感应耦合方案发送无线电力的效率。
[0037]可以在接口表面的顶部上显示指示电子设备将定位的位置的标记，并且该标记可能指示电子设备的位置，以便在安装在接口表面的底部上的发送线圈和接收线圈之间适当地实现阵列。可以在接口表面的顶部上形成用于引导电子设备的定位的突出结构，并且在接口表面的底部上形成磁性主体，诸如磁体，在电子设备中设置另一极性的磁性主体，从而通过引力引导发送线圈和接收线圈整齐排列。
[0038]图2概念性地示出在电磁感应方案中用于无线发送电力的发送设备的电力转换单元的电路配置。
[0039]无线电力发送设备可以被配置成包括电力转换单元，该电力转换单元通常由电源、逆变器和谐振电路组成，并且电源能够为电压源或者电流源，并且电力转换单元将电源供应的电力转换为无线电力信号，并且将已转换的无线电力信号发送到接收设备，并且无线电力信号以具有谐振特性的磁场或者电磁场的形式形成，并且谐振电路包括产生无线电力信号的线圈。
[0040]逆变器将通过开关元件和控制电路将输入的DC逆变为具有期望电压和期望频率的AC波形，并且在图2中示出全桥逆变器，并且也可能获得包括半桥逆变器的其它类型的逆变器等等。
[0041 ] 谐振线圈被配置成包括通过磁感应方案传输电力的发送线圈Lp，和电容器Cp，并且线圈和电容器确定电力传输的基本谐振频率。发送线圈随着电流变化形成对应于无线电力信号的磁场，并且可以以平面形式或者螺线管形式实现。
[0042]逆变器转换的AC电流驱动谐振电路