专利名称：负载阻抗决定装置、无线电力传输装置及无线电力传输方法
技术领域：
以下描述涉及一种负载阻抗决定装置、一种无线电力传输装置以及一种无线电力传输方法，更具体地讲，涉及这样一种无线传输技术即使源谐振器和目标谐振器之间的距离改变，也有效地管理从源谐振器到目标谐振器的无线电力传输。
背景技术：
随着信息技术(IT)的发展，分布有越来越多的便携式电子装置。由于便携式电子产品的各种特性，相应的便携式电子产品的电池性能成为一个重要问题。各种便携式电子产品和家用电器具有无线传输数据的能力，然而，便携式电子产品通常使用有线连接(诸如将装置插入插座)来接收电力。当前，对可以无线供电的无线电力传输技术进行研究。由于无线环境的特性，源谐振器和目标谐振器之间的距离可随时间变化，并且源谐振器和目标谐振器之间的匹配条件也可变化。因此，公开这样一种新的方案即使在源谐振器和/或目标谐振器动态地改变位置的环境下，该方案也可提高无线传输的效率。
发明内容
在一个总的方面，提供一种负载阻抗决定装置，包括测量单元，测量源谐振器和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个；以及决定单元，基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。决定单元可基于测量的距离和测量的角度二者来确定负载阻抗。负载阻抗决定单元可包括在源谐振器中，并且测量的角度可对应于源谐振器相对于目标谐振器倾斜的角度。在另一方面，提供一种无线电力传输装置，包括负载阻抗决定单元；以及改变单元，改变所述无线电力传输装置的阻抗，以与由负载阻抗决定单元确定的负载阻抗共轭，其中，负载阻抗决定单元包括测量单元和决定单元，测量单元测量所述无线电力传输装置和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个，决定单元基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。所述无线电力传输装置还可包括发送器，将与由负载阻抗决定单元确定的负载阻抗相关的信息发送到终端。改变单元可基于可调电阻、电感器和电容器中的至少一个来改变所述无线电力传输装置的阻抗。 所述无线电力传输装置还可包括测试单元，使用改变的阻抗传输测试电力；以及控制单元，当测试电力的电力传送效率小于参考值时，控制单元控制负载阻抗决定单元重新确定负载阻抗，当测试电力的电力传送效率大于或等于所述参考值时，控制单元控制所述无线电力传输装置使用改变的阻抗来无线传输电力。
决定单元可基于测量的距离和测量的角度二者来确定负载阻抗。所述无线电力传输装置可包括源谐振器，并且测量的角度可对应于源谐振器相对于目标谐振器倾斜的角度。在另一方面，提供一种无线接收电力的终端，包括负载阻抗决定单元；以及改变单元，改变所述终端的阻抗以匹配由负载阻抗决定单元确定的负载阻抗，其中，负载阻抗决定单元包括测量单元和决定单元，测量单元测量所述终端和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个，决定单元基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。所述终端还可包括发送器，将 与由负载阻抗决定单元确定的负载阻抗相关的信息发送到无线电力传输装置。改变单元可基于可调电阻、电感器和电容器中的至少一个来改变所述终端的阻抗。所述终端还可包括信号发送器，当改变单元改变所述终端的阻抗时，将测试电力请求信号发送到无线电力传输装置；以及控制单元，当测试电力的电力传送效率小于参考值时，控制单元控制负载阻抗决定单元重新确定负载阻抗，当测试电力的电力传送效率大于或等于所述参考值时，控制单元将信号发送到所述无线电力传输装置，以无线传输电力。决定单元可基于测量的距离和测量的角度二者来确定负载阻抗。所述终端可包括源谐振器，并且测量的角度可对应于源谐振器相对于目标谐振器倾斜的角度。在另一方面，提供一种确定负载阻抗的方法，包括测量源谐振器和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个；以及基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。可基于测量的距离和测量的角度二者来确定负载阻抗。测量的角度可对应于源谐振器相对于目标谐振器倾斜的角度。在另一方面，提供一种无线传输电力的方法，包括确定负载阻抗；以及改变阻抗以与确定的负载阻抗共轭，其中，确定步骤包括测量源谐振器和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个，以及基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。通过以下描述、附图和权利要求，其他特点和方面会是清楚的。
图I是示出将电力无线传输到终端的无线电力传输装置的示例的示图。图2是示出负载阻抗决定装置的示例的示图。图3是示出负载阻抗、源谐振器和目标谐振器的Z矩阵的示例的示图。图4是示出无线电力传输装置的示例的示图。图5是示出无线接收电力的终端的示例的示图。图6是示出用于确定负载阻抗的方法的示例的流程图。图7是示出用于无线传输电力的方法的示例的流程图。贯穿附图和说明书，除非另外描述，否则相同的附图标号应该被理解为指示相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和简要，这些元件的相对大小和描述可被夸大。
具体实施例方式提供以下描述以帮助读者全面理解这里描述的方法、设备和/或系统。因此，这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物可被推荐给本领域普通技术人员。此外，为了增加清楚和简要，可省略公知功能和结构的描述。图I示出将电力无线传输到终端的无线电力传输装置的示例。参照图1，无线电力传输装置110将电力无线传输到终端120。在该示例中，无线电力传输装置110包括源谐振器111，终端120包括目标谐振器121。作为示例，无线电力传输装置110可包括在便携式装置中。 图2示出负载阻抗决定装置的示例。参照图2，负载阻抗决定装置200包括测量单元201和决定单元202。测量单元201可测量源谐振器210和目标谐振器220之间的距离d211和角度0 212中的至少一个。例如，测量单元201可包括使用光波和/或超声波的距离传感器(未示出)。测量单元201可使用距离传感器测量距离d211。测量的角度0 212可指示目标谐振器220相对于源谐振器210倾斜的角度。决定单元202可基于测量的距离d211和角度0 212中的至少一个来确定负载阻抗。例如，决定单元202可基于测量的距离d 211来确定负载阻抗。决定单元可基于角度0 212来确定负载阻抗。作为另一示例，决定单元202可基于测量的距离d211和角度0 212二者来确定负载阻抗。决定单元202可确定负载阻抗，以使最大电力可从无线电力传输装置(未示出)传输到终端(未示出)。参照图3描述确定负载阻抗的方案。图3示出负载阻抗A、源谐振器和目标谐振器的Z矩阵的示例。参照图3，示出源谐振器311、目标谐振器312和负载阻抗ZJ13的构造310。源谐振器311和目标谐振器312彼此分开距离d315和角度0 316。目标谐振器312连接到负载阻抗ZJ13。Zin314表示从供电的无线电力传输装置(未示出)来看的输入阻抗。图3还示出关于构造310的Z矩阵320。Z11对应于源谐振器311的阻抗，Z12对应于源谐振器311和目标谐振器312之间的阻抗，Z22对应于目标谐振器312的阻抗。这里描述用于确定负载阻抗以使最大电力可从无线电力传输装置传输到终端的方案。可使用以下等式I来确定输入阻抗Zin 314 Zk = Z22_Z12+ZL
1111I7 + 7
之 =212//忑4丄=丄+丄=丄+---=——22 -
z Z1 Zk Z1 Z -Z12+ Zi Z12CZ22-Z12+Zi)
.*.Z= 7 ——^~
Z22 + ZlZ2
"Z1: 一 — I — Z%j + Z = I--——(1、
", 11 12 Z + Z(I)。在该示例中，Zk对应于包括在虚线圈321中的阻抗的和，Zn对应于包括在虚线圈322中的阻抗的和。由无线电力传输装置供应的输入电力Pin可由以下等式2来表示Pin =^-Re[z// ].|/iw|2
I(2)。在该示例中，Iin对应于在Z矩阵中从供电的无线电力传输装置流入的电流。从无线电力传输装置供应的电力Pin中传送到负载的电力Pl可由以下等式3来表
/Jn o
Pl = 士 Re[Zj.|/￡|2=丄Re[Z,]. Zi2;w =丄 Re[Z,]_ Zl2；w(3)。
2 ' Z/f+Z,2 2 丨 Z22 + Z,基于等式2和等式3，电力传送效率PTE可由以下等式4来表示PTE =Re[Z/ j . _S_
Pin Re[Z"; ] Z22 + Zl(-)可使用以下等式5来确定传输最大电力的负载阻抗\
dPTE _A 脓 e[z,_ri
dPJE _A
1 L 7 J(5)。满足以上等式5的负载阻抗&可表示为最优负载阻抗4_。可传输最大电力以及最优负载阻抗ZJpt的电力传送效率PTEmax可由以下等式6来表示Re[z；；/7/] = Re[z22]Jl - Re[Z2]-|lm[^2fIm[Z;v"] = + Re[Z22]’ Im[^2]-Im[z22]
pT/7max =_K_1 比-j==
2 - Rek2 j+ V4(l - Re[Ax2Jj- Im[,V2J
X O / O
在以上等式6中，X可对应于以下等式7 :
权利要求
1.一种负载阻抗决定装置，包括 测量单元，测量源谐振器和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个；以及 决定单元，基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。
2.如权利要求I所述的负载阻抗决定装置，其中，决定单元基于测量的距离和测量的角度二者来确定负载阻抗。
3.如权利要求I所述的负载阻抗决定装置，其中，负载阻抗决定单元包括在源谐振器中，并且测量的角度对应于源谐振器相对于目标谐振器倾斜的角度。
4.一种无线电力传输装置，包括 负载阻抗决定单元；以及 改变单元，改变所述无线电力传输装置的阻抗，以与由负载阻抗决定单元确定的负载阻抗共轭， 其中，负载阻抗决定单元包括测量单元和决定单元，测量单元测量所述无线电力传输装置和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个，决定单元基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。
5.如权利要求4所述的无线电力传输装置，还包括发送器，将与由负载阻抗决定单元确定的负载阻抗相关的信息发送到终端。
6.如权利要求4所述的无线电力传输装置，其中，改变单元基于可调电阻、电感器和电容器中的至少一个来改变所述无线电力传输装置的阻抗。
7.如权利要求4所述的无线电力传输装置，还包括 测试单元，使用改变的阻抗传输测试电力；以及 控制单元，当测试电力的电力传送效率小于参考值时，控制单元控制负载阻抗决定单元重新确定负载阻抗，当测试电力的电力传送效率大于或等于所述参考值时，控制单元控制所述无线电力传输装置使用改变的阻抗来无线传输电力。
8.如权利要求4所述的无线电力传输装置，其中，决定单元基于测量的距离和测量的角度二者来确定负载阻抗。
9.如权利要求4所述的无线电力传输装置，其中，所述无线电力传输装置包括源谐振器，并且测量的角度对应于源谐振器相对于目标谐振器倾斜的角度。
10.一种无线接收电力的终端，包括 负载阻抗决定单元；以及 改变单元，改变所述终端的阻抗以匹配由负载阻抗决定单元确定的负载阻抗， 其中，负载阻抗决定单元包括测量单元和决定单元，测量单元测量所述终端和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个，决定单元基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。
11.如权利要求10所述的终端，还包括发送器，将与由负载阻抗决定单元确定的负载阻抗相关的信息发送到无线电力传输装置。
12.如权利要求10所述的终端，其中，改变单元基于可调电阻、电感器和电容器中的至少一个来改变所述终端的阻抗。
13.如权利要求10所述的终端，还包括 信号发送器，当改变单元改变所述终端的阻抗时，将测试电力请求信号发送到无线电力传输装置；以及 控制单元，当测试电力的电力传送效率小于参考值时，控制单元控制负载阻抗决定单元重新确定负载阻抗，当测试电力的电力传送效率大于或等于所述参考值时，控制单元将信号发送到所述无线电力传输装置，以无线传输电力。
14.如权利要求10所述的终端，其中，决定单元基于测量的距离和测量的角度二者来确定负载阻抗。
15.如权利要求10所述的终端，其中，所述终端包括源谐振器，并且测量的角度对应于源谐振器相对于目标谐振器倾斜的角度。
16.—种确定负载阻抗的方法,包括 测量源谐振器和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个；以及 基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。
17.如权利要求16所述的方法，其中，基于测量的距离和测量的角度二者来确定负载阻抗。
18.如权利要求16所述的方法，其中，测量的角度对应于源谐振器相对于目标谐振器倾斜的角度。
19.一种无线传输电力的方法,包括 确定负载阻抗；以及 改变阻抗以与确定的负载阻抗共轭， 其中，确定步骤包括测量源谐振器和目标谐振器之间的距离和角度中的至少一个，以及基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。
全文摘要
提供一种负载阻抗决定装置、一种无线电力传输装置以及一种无线电力传输方法。可测量两个谐振器之间的距离和角度中的至少一个。可基于测量的距离和测量的角度中的至少一个来确定负载阻抗。当两个谐振器之间的距离改变时，可在不使用单独的匹配电路的情况下保持高的电力传送效率。在负载阻抗被确定的情况下，可传输测试电力。根据测试电力的电力传送效率，可控制负载阻抗，并且可从源谐振器向目标谐振器无线传输电力。
文档编号H02J17/00GK102640396SQ201080055104
公开日2012年8月15日 申请日期2010年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者朴垠锡, 权相旭, 洪荣泽 申请人:三星电子株式会社