无线电力接收器和管理其电力的方法

文档序号:9812758阅读:385来源:国知局
无线电力接收器和管理其电力的方法
【专利说明】
[0001] 本申请为2013年2月21日提交的申请号为201310055842.2、发明名称为"无线电力 接收器和管理其电力的方法"的发明专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[000;3] 本申请要求于2012年2月21日提交的标题为"APPARATUS FOR RECEIVING WIRELESS POWER AND SYSTEM FOR TRANSM口TING WIRELESS P0WER(用于接收无线电力的 设备和用于传送无线电力的系统r的韩国专利申请No. 10-2012-0017295和于2012年3月5 日提交的标题为 "APPARATUS FOR RECEIVING WIRELESS POWER AND SYSTEM FOR TRANSM口TING WIRELESS PO肥R AND MET册D FOR DELIVERING WIRELESS PO肥R(用于接收 无线电力的设备和用于传送无线电力的系统W及用于递送无线电力的方法r的韩国专利 申请No. 10-2012-0022239,在此通过引用将其内容整体合并在本申请中。
技术领域
[0004] 本公开设及一种无线电力传输技术。更加特别地,本公开设及一种能够最大化电 力传输中的电力传输效率的无线电力接收器和管理其电力的方法。
【背景技术】
[0005] 无线电力传输或者无线能量传递指的是向所期望的设备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 了用于通过福射诸如无线电波或者激光的电磁波而传输电能的方法。实际上,在日常生活 中频繁地使用的电动牙刷或者电动剌刀是基于电磁感应原理而被充电的。电磁感应指的是 其中电压被感应使得当在导体周围的磁场变化时电流流动的现象。虽然围绕小型装置电磁 感应技术的商业化已经有了快速的进步,但是电力传输距离短。
[0006] 至今,无线电能传输方案包括基于除了电磁感应之外的谐振和短波射频的远程通 讯技术。
[0007] 最近,在无线电力传输技术当中,采用谐振的电能传输方案已经被广泛地使用。 [000引在采用谐振的无线电力传输系统中,因为通过线圈无线地传输在无线电力传送器 和无线电力接收器之间产生的电信号,所W用户可W容易地对诸如便携式装置的电器充 电。
[0009] 然而,由于典型的无线电力接收器采用DC-DC转换器,无线电力接收器不能克服与 电力传输效率有关的问题和由尺寸造成的成本问题。

【发明内容】

[0010] 本公开提供一种无线电力接收器和管理其电力的方法,该无线电力接收器能够增 加无线电力传送器和无线电力接收器之间的电力传输的效率,减少无线电力传输系统的成 本,并且减少无线电力传输系统的整体尺寸。
[0011] 本公开提供一种能够最小化电力损耗的无线电力接收器和管理其电力的方法。
[0012] 本公开提供一种无线电力接收器和管理其电力的方法,该无线电力接收器能够通 过检测被供应到负载的电力并且将检测到的电力的状态信息传送到传送器来调节被传送 到负载的电力。
[0013] 本公开提供一种通过被传送到负载的电力的检测防止过电压被施加到负载从而 保护负载的无线电力接收器,和管理其电力的方法。
[0014] 根据一个实施例,提供一种无线电力接收器,该无线电力接收器从无线电力传送 器无线地接收电力并且将电力传送到负载。无线电力接收器包括接收单元,该接收单元从 无线电力传送器接收AC电力,该无线电力传送器从电源装置接收电力;整流单元,该整流单 元将接收到的AC电力整流成DC电力;W及电力管理单元,该电力管理单元基于整流的DC电 力管理被传送到负载的电力。
[0015] 根据一个实施例,提供一种管理无线电力接收器中的电力的方法,所述无线电力 接收器从无线电力传送器无线地接收电力并且将电力传送到负载。该方法包括:从无线电 力传送器接收AC电力,该无线电力传送器从电源装置接收电力;将AC电力整流成DC电力;W 及基于整流的DC电力管理被传送到负载的电力。
[0016] 实施例具有下述效果。
[0017] 首先,无线电力传送器和无线电力接收器之间的电力传输的效率能够被增加,无 线电力传输系统的成本能够被减少,并且无线电力传输系统的整体尺寸能够被减少。
[0018] 第二,通过使用电力管理单元替代DC-DC转换器能够最小化电力损耗。
[0019] 第=,被供应到负载的电力被检测,并且被检测到的电力的状态被传送到无线电 力传送器,使得被调节的电力能够被供应到负载。
[0020] 第四,被供应到负载的电力被检测,从而防止过电压被施加到负载W保护负载。
[0021] 同时,在实施例的描述中将会直接地和间接地描述其它的各种效果。
【附图说明】
[0022] 图1是示出根据一个实施例的无线电力传输系统的视图;
[0023] 图2是示出根据一个实施例的传输感应线圈的等效电路的电路图;
[0024] 图3是示出根据一个实施例的电源装置和无线电力传送器的等效电路的电路图;
[0025] 图4是根据一个实施例的无线电力接收器的等效电路的电路图;
[0026] 图5是示出根据另一实施例的无线电力接收器的框图;
[0027] 图6是示出当从图5的DC-DC转换器的输入端子到负载看时获得的阻抗的变化的视 图;
[0028] 图7是示出根据又一实施例的包括无线电力接收器的无线电力传输系统的框图;
[0029] 图8是根据又一实施例的是无线电力接收器的组件的电压限制单元的视图;
[0030] 图9是示出根据一个实施例的管理无线电力接收器的电力的方法的流程图;
[0031 ]图10示出根据又一实施例的无线电力接收器的结构的视图;
[0032] 图11是示出根据一个实施例的控制器的结构的视图;
[0033] 图12是示出根据一个实施例的开关的各种结构的视图;W及
[0034] 图13是示出根据电力管理单元和DC-DC转换器被使用的情况的结构、成本、W及效 率的视图。
【具体实施方式】
[0035] 在下文中,将会参考附图详细地描述示例性实施例,使得本领域的技术人员能够 容易地实现实施例。
[0036] 图1是示出根据实施例的谐振型无线电力传输系统1000的电路图。
[0037] 参考图1,无线电力传输系统1000可W包括电源装置100、无线电力传送器200、无 线电力接收器300、W及负载400。
[0038] 根据一个实施例,电源装置100可W被包括在无线电力传送器200中。
[0039] 无线电力传送器200可W包括传输感应线圈210和传输谐振线圈220。
[0040] 无线电力接收器300可W包括接收谐振线圈310、接收感应线圈320W及整流单元 330。
[0041 ]电源装置100的两个端子被连接到传输感应线圈210的两个端子。
[0042] 传输谐振线圈220可W与传输感应线圈210隔开了预定的距离。
[0043] 接收谐振线圈310可W与接收感应线圈320隔开了预定的距离。
[0044] 接收感应线圈320的两个端子被连接到整流单元330的两个端子,并且负载400被 连接到整流单元330的两个端子。根据一个实施例,负载400可W被包括在无线电力接收器 300 中。
[0045] 从电源装置100生成的电力被传送到无线电力传送器200。在无线电力传送器200 中接收到的电力被传送到无线电力接收器300,该无线电力接收器300由于谐振现象与无线 电力传送器谐振,即,具有与无线电力传送器200的谐振频率相同的谐振频率。
[0046] 在下文中,将更加详细地描述电力传输过程。
[0047] 电源装置100生成具有预定频率的AC电力并且将该AC电力传送到无线电力传送器 200。
[0048] 传输感应线圈210和传输谐振线圈220被相互电感禪合。换言之,如果AC电流由于 从电源装置100接收到的电力而流过传输感应线圈210,则AC电流将由于电磁感应被感应到 与传输感应线圈210物理地隔开的传输谐振线圈220。
[0049] 其后,通过谐振,在传输谐振线圈220中接收到的电力被传送到无线电力接收器 300,无线电力接收器300与无线电力传送器200构成谐振电路。
[0050] 通过谐振,在相互阻抗匹配的两个LC电路之间能够传输电力。当与通过电磁感应 传输的电力相比较时,能够W较高的效率更远地传输通过谐振传输的电力。
[0051] 接收谐振线圈310通过谐振从传输谐振线圈220接收电力。AC电流由于接收到的电 力而流过接收谐振线圈310。由于电磁感应,在接收谐振线圈310中接收到的电力被传送到 与接收谐振线圈310电感禪合的接收感应线圈320。在接收感应线圈320中接收到的电力通 过整流单元330被整流并且被传送到负载400。
[0052] 传输感应线圈210、传输谐振线圈220、接收谐振线圈310、W及接收感应线圈320可 W具有圆形、楠圆形、或者矩形的形状,但是实施例不限于此。
[0053] 无线电力传送器200的传输谐振线圈220可W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310。
[0054] 详细地,传输谐振线圈220和接收谐振线圈310被相互谐振禪合,使得传输谐振线 圈220和接收谐振线圈310在谐振频率下操作。
[0055] 传输谐振线圈220和接收谐振线圈310之间的谐振禪合能够显著地提高无线电力 传送器200和无线电力接收器300之间的电力传输效率。
[0056] 根据实施例,当无线电力传输系统基于电磁感应执行电力传输时,无线电力传送 器200不包括传输谐振线圈220,并且无线电力接收器300不包括接收谐振线圈310。
[0057] 在无线电力传输中品质因数和禪合系数是重要的。换言之,随着品质因数和禪合 系数的值被增加,能够逐渐地提高电力传输效率。
[0058] 品质因数可W指的是可W被存储在无线电力传送器200或者无线电力接收器300 附近的能量的指数。
[0059] 品质因数可W根据工作频率O W及线圈的形状、尺寸W及材料而变化。品质因数 可W被表达为下述等式,Q= ?*L/R。在上述等式中,L指的是线圈的电感并且R指的是与在 线圈中引起的功率损耗的量相对应的电阻。
[0060] 品质因数可W具有0至无穷大的值。随着品质因数的值被增加,能够提高无线电力 传送器200和无线电力接收器300之间的电力传输效率。
[0061] 禪合系数表示传输线圈和接收线圈之间的电感磁禪合的程度,并且具有0至1的 值。
[0062] 禪合系数可W根据传输线圈和接收线圈之间的相对位置和距离而变化。
[0063] 图2是示出根据一个实施例的传输感应线圈210的等效电路的电路图。
[0064] 如在图2中所示,传输感应线圈210可W包括电感器Ll和电容器Cl,并且通过电感 器Ll和电容器Cl可W构造具有所想要的电感和所想要的电容的电路。
[0065] 传输感应线圈210可W被构造成等效电路,其中电感器Ll的两个端子被连接到电 容器Cl的两个端子。换言之,传输感应线圈210可W被构造为电感器Ll被并联地连接到电容 器Cl的等效电路。
[0066] 电容器Cl可W包括可变电容器,并且通过调整电容器Cl的电容可W执行阻抗匹 配。传输谐振线圈22
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