用于无线电力传输系统中的使用隔离的谐振器的阻抗匹配的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]示例实施例涉及一种用于无线电力传输系统中的使用谐振器隔离(RI)的阻抗匹配的方法和设备。
【背景技术】
[0002]正在研究无线电力传输以克服由于各种电子装置(包括移动终端)的增加的数量和已有电池的限制而导致的需要供给有线电力的增长的不方便。更具体地讲，对近场无线电力传输的研究正在得到关注。近场无线电力传输表示这样的实例:发送线圈和接收线圈之间的距离显著小于工作频率的波长。谐振器隔离(RI)系统被用于这种近场无线电力传输。基于谐振性质的RI系统包括用于供给电力的源和用于接收电力的供给的目标。最近，正在持续研究更高效的电力传输。
【发明内容】
[0003]技术解决方案
[0004]根据示例实施例，提供一种无线电力发送器，所述无线电力发送器包括:源谐振器，被配置为通过与目标谐振器谐振传送无线电力；第一供电器，被配置为向源谐振器供电；第一开关，用于接通/断开源谐振器到第一供电器的连接;和控制器，被配置为通过估计源谐振器和目标谐振器之间的距离来匹配源谐振器的阻抗。
[0005]无线电力发送器可在电力传输模式或阻抗匹配模式下操作。
[0006]控制器可通过在阻抗匹配模式下控制第一开关来向源谐振器供电。
[0007]无线电力发送器还可包括:第二供电器，被配置为向源谐振器供电；和第二开关，被配置为接通/断开源谐振器到第二供电器的连接，以及控制器可被配置为通过在阻抗匹配模式下控制第二开关来向源谐振器供电。
[0008]控制器可包括:包络检测器，被配置为在阻抗匹配模式下检测由源谐振器传送的功率的包络;距离估计器，被配置为基于包络估计源谐振器和目标谐振器之间的距离;和阻抗匹配单元，被配置为基于估计的距离匹配源谐振器的阻抗。
[0009]距离估计器可被配置为基于包络的至少两个点之间的时间差估计源谐振器和目标谐振器之间的耦合系数或互感。
[0010]所述至少两个点可包括下面各项中的至少两项:包络的大小达到峰值的至少一个峰值点、包络的大小是最小值的至少一个最小点以及源谐振器和目标谐振器在阻抗匹配模式下开始谐振的开始点。
[0011]无线电力发送器可被配置为基于预定间隔或预定电力传输效率在阻抗匹配模式下操作。
[0012]控制器可被配置为当目标谐振器和源谐振器的谐振在阻抗匹配模式下暂停时结束阻抗匹配模式。
[0013]控制器可基于在电力传输模式下的源谐振器和目标谐振器之间的谐振频率在阻抗匹配模式下匹配源谐振器的阻抗。
[0014]根据示例实施例，提供一种无线电力接收器，所述无线电力接收器包括:目标谐振器，被配置为通过与源谐振器谐振接收无线电力；负载器，被配置为从目标谐振器接收电力；和控制器，被配置为通过估计源谐振器和目标谐振器之间的距离来匹配目标谐振器的阻抗。
[0015]无线电力接收器可被配置为在电力传输模式或阻抗匹配模式下操作。
[0016]控制器可被配置为基于由目标谐振器接收的电力的变化进入阻抗匹配模式。
[0017]无线电力接收器还可包括:开关，被配置为接通/断开目标谐振器到负载器的连接，以及控制器被配置为在阻抗匹配模式下断开该开关。
[0018]控制器可包括:包络检测器，被配置为在阻抗匹配模式下检测由目标谐振器接收的电力的包络;距离估计器，被配置为基于包络估计源谐振器和目标谐振器之间的距离;和阻抗匹配单元，被配置为基于估计的距离匹配目标谐振器的阻抗。
[0019]距离估计器可被配置为基于包络的至少两个点之间的时间差估计源谐振器和目标谐振器之间的耦合系数或互感。
[0020]所述至少两个点可包括下面各项中的至少两项:包络的大小达到峰值的至少一个峰值点、包络的大小是最小值的至少一个最小点以及源谐振器和目标谐振器在阻抗匹配模式下开始谐振的开始点。
【附图说明】
[0021 ]图1是示出无线电力发送器的示例的方框图。
[0022]图2是示出无线电力发送器的另一示例的方框图。
[0023]图3是示出无线电力接收器的示例的方框图。
[0024]图4a和4b是示出无线电力发送器和无线电力接收器的示例的示图。
[0025]图5是示出在电力传输模式和阻抗匹配模式下切换的示例的多个曲线图。
[0026]图6示出代表估计源谐振器和目标谐振器之间的距离的示例的曲线图。
[0027]图7是示出用于无线电力发送器的阻抗匹配的方法的示例的流程图。
[0028]图8是示出用于无线电力接收器的阻抗匹配的方法的示例的流程图。
【具体实施方式】
[0029]现在将详细参照示例实施例，其示例被示出在附图中，其中相同的标号始终表示相同的元件。以下描述示例实施例以便通过参照附图来解释示例实施例。
[0030]无线电力传输系统被用在需要无线电力的各种系统中。无线电力传输系统被用于可使用无线电力的系统，诸如移动装置或无线电视(TV)。此外，无线电力传输系统适用于生命健康护理领域，例如适用于将电力远程传送给插入到人体的装置，或将电力无线传送给用于测量心率的绷带形装置。
[0031]无线电力传输系统在相对较低功率状态下操作，并且被用于需要相对较低功耗的装置(例如，低功率传感器)。
[0032]此外，无线电力传输系统被用于没有电源的信息存储设备的远程控制。无线电力传输系统被用于这样的系统:该系统以无线方式导入存储在信息存储设备中的信息，并且同时远程地将用于操作信息存储设备的电力供给给信息存储设备。
[0033]无线电力传输系统从供电装置接收能量供给以产生信号从而将该信号存储在源谐振器中，断开以电气方式将该供电装置连接到源谐振器的开关，并且在源谐振器中引起自谐振。当具有与源谐振器的谐振频率相同的谐振频率的目标谐振器存在于足够靠近的距离以与自谐振的源谐振器互相谐振时，可在源谐振器和目标谐振器之间发生互谐振。源谐振器表示从供电装置接收能量的谐振器，并且目标谐振器表示由于互谐振而从源谐振器接收能量的谐振器。
[0034]如这里所使用，无线电力传输系统被称为谐振器隔离(RI)系统。
[0035]图1是示出无线电力发送器的示例的方框图。图1示出当不包括第二供电器和第二开关时的无线电力发送器。
[0036]无线电力发送器在电力传输模式或阻抗匹配模式下操作。如这里所使用，电力传输模式表示用于从无线电力发送器向无线电力接收器的负载器发送电力的操作模式，并且阻抗匹配模式表示用于匹配源谐振器的阻抗的操作模式。
[0037]无线电力发送器基于预定间隔或预定电力发送效率确定是否在阻抗匹配模式下操作。对于一个示例，无线电力发送器按照预定间隔(例如，按照30分钟的间隔)在阻抗匹配模式下操作。对于另一示例，当电力发送效率小于预定电力发送效率时，无线电力发送器在阻抗匹配模式下操作。在阻抗匹配模式下，无线电力发送器匹配阻抗，结束阻抗匹配模式，并且在电力传输模式下操作。此外，在阻抗匹配模式下，当源谐振器和目标谐振器之间的互谐振暂停时，无线电力发送器结束阻抗匹配模式，并且在电力传输模式下操作。
[0038]参照图1，无线电力发送器包括第一供电器110、控制器120、第一开关130和源谐振器 140。
[0039]第一供电器110向源谐振器140供电。第一供电器110对应于直流(DC)电压源和DC电源之一。当第一供电器110经第一开关130连接到源谐振器140时，第一供电器110向源谐振器140供电。第一供电器110包括输入电力和输入电阻。
[0040]第一开关130将第一供电器110连接到源谐振器140。第一开关130基于控制器120的控制接通/断开第一供电器110和源谐振器140之间的连接。当该连接接通时，第一供电器110连接到源谐振器140，并且当该连接断开时，第一供电器110与源谐振器140断开连接。[0041 ] 源谐振器140经与目标谐振器的互谐振将电力发送到无线电力接收器。
[0042]控制器120估计源谐振器140和目标谐振器之间的距离，并且匹配源谐振器140的阻抗。控制器120包括包络检测器121、距离估计器122和阻抗匹配单元123。
[0043]在阻抗匹配模式下，控制器120通过控制第一开关130来向源谐振器140供电以执行源谐振器140的阻抗匹配。例如，控制器120按照预定间隔接通/断开第一开关130。当第一开关130接通时，第一开关130连接到第一供电器110，并且电力被输入到源谐振器140。当第一开关130断开时，第一开关130与第一供电器110断开连接，并且源谐振器140被隔离。隔离的源谐振器140与目标谐振器执行互谐振，并且当源谐振器140在阻抗匹配模式下与目标谐振器执行互谐振时，控制器120执行源谐振器140的阻抗匹配。在阻抗匹配模式下的源谐振器140和目标谐振器之间的谐振频率与在电力传输模式下的源谐振器140和目标谐振器之间的谐振频率相同。因此，控制器120通过使用源谐振器140和目标谐振器之间的谐振频率而非另外的通信频率执行源谐振器140的阻抗匹配。
[0044]包络检测器121在阻抗匹配模式下检测由源谐振器140发送的电力的包络。包络检测器121通过对由源谐振器140发送的电力的波形执行采样来检测包络。例如，当目标谐振器与源谐振器140执行互谐振时，包络检测器121针对电压的变化检测包络。
[0045]距离估计器122基于包络估计源谐振器140和目标谐振器之间的距离。在源谐振器140和目标谐振器之间的互谐振期间，源谐振器140和目标谐振器之间的距离越短，在源谐振器140和目标谐振器之间交换的电力的大小越大，并且在源谐振器140和目标谐振器之间交换的电力的间隔越短。另外，源谐振器140和目标谐振器之间的距离越短，源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数和互感的值越大。因此，距离估计器12