用于控制电力发送的电力发送器和方法
【专利摘要】提供了用于电力接收器确定范围以实现其最佳电力接收速率的方法和装置。所述方法包括：确定用于最大化在电力接收器处可接收的最小电压与最大电压之间的电力接收速率的范围。如果确定了最小电压与最大电压之间电力接收器需要的最佳参考电压，则最小电压与参考电压之间的范围被确定为最有效电压范围。由电力发送器或者电力接收器二者之一确定了参考电压，并且电力发送器调整将被发送到电力接收器的电压以使得电力接收器处的接收电压在最有效电压范围内。即使当电力发送器发送电力到多个接收器时，电力发送器也通过在每个接收器的最有效电压范围内自适应地调整电力来最大化电力发送效率。
【专利说明】用于控制电力发送的电力发送器和方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般涉及无线电力发送系统，并且更加具体来说，涉及在电力发送器中控 制电力的方法。
【背景技术】
[0002] 无线充电或不接触的充电技术近来已经发展并应用于许多不同的电子设备。使用 无线电力发送和接收的无线充电技术通过将蜂窝电话放在充电垫上使能例如蜂窝电话的 电池被自动充电而不需要单独的充电连接器。无线充电技术无线地对电子产品充电并且消 除对有线充电器的需要，从而有助于电子产品的防水能力和便携性。
[0003] 无线充电技术当中，基于充电方法的谐振被如下实现。当需要充电的电力接收器 位于用于发送无线电力的电力发送器的区域中时，电力发送器可以对电力接收器充电。如 果多个电力接收器处于单个电力发送器的充电区域中，则在每个电力接收器处所需要的电 力可以不同于发送电力。因而，对每个电力接收器的充电需要有效地进行。
【发明内容】
[0004] 技术问题
[0005] 关于这一点，传统的电力发送器设置用于电力控制的电压参考以有效地向电力接 收器供应电力。但是，充电效率可能根据不同的充电状态变化，诸如电力接收器的特征、硬 件设计、电力接收器与电力发送器之间的距离、充电位置等等。如果电力发送器可以发送使 能电力接收器实现最高电力接收速率的电力，则它能够实现有效的充电。
[0006] 技术方案
[0007] 已经做出了本发明为处理上述问题和/或缺点，以及提供至少如下所述的优点。
[0008] 本发明的一方面提供确定并且发送电力接收器所需要的最佳电力的装置和方法。
[0009] 本发明的一方面还提供确定电压接收范围以最大化电力接收器处的充电效率的 装置和方法。
[0010] 根据本发明的一方面，提供一种在电力发送器中控制电力发送的方法，该方法包 括：接收包括在电力接收器处可接收的最小电压和最大电压的电力信息；确定用于将最小 电压与最大电压之间的范围划分为预定部分的参考电压；将最小电压与最大电压之间的范 围划分为最小电压与参考电压之间的第一电压范围和参考电压与最大电压之间的第二电 压范围；在电力发送器的电力发送期间，从电力接收器接收关于包括在电力接收器处测量 的电压的电力接收状况的报告；以及根据测量的电压属于经划分的电压范围当中的哪个电 压范围来调整并且供应电力。
[0011] 根据本发明的另一方面，提供一种用于控制电力发送的电力发送器，该电力发送 器包括：无线通信单元，用于接收包括在电力接收器处可接收的最小电压和最大电压的电 力信息；控制器，用于确定将最小电压与最大电压之间的范围划分为预定部分的参考电压， 以及将最小电压与最大电压之间的范围划分为最小电压与参考电压之间的第一电压范围 和参考电压与最大电压之间的第二电压范围；以及谐振信号发生器，用于在控制器的控制 下向电力接收器供应电力，其中，当通过无线通信单元从电力接收器接收到关于包括测量 的电压的电力接收状况的报告时，控制器根据测量的电压属于经划分的电压范围当中的哪 个电压范围来调整电力并且通过谐振信号发生器供应电力。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 本发明的上述及其他特征和优点将通过参考附图详细描述其示范性实施例而变 得更加明显，附图中：
[0013] 图1是根据本发明的实施例的电力发送器和电力接收器的框图；
[0014] 图2是根据本发明的实施例的电力发送器和电力接收器中的操作步骤的流程图；
[0015] 图3是根据本发明的实施例的说明设置输入电压的范围的图；
[0016] 图4是表示根据本发明的实施例的、在电力发送器与电力接收器之间的信号发送 和接收以确定电力接收器中的参考电压的流程图；和
[0017] 图5是表示根据本发明的实施例的、在电力发送器与电力接收器之间的信号发送 和接收以确定电力接收器中的参考电压的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 最佳实施例
[0019] 现在将对实施例进行详细参考，实施例的例子在附图中说明，其中贯穿全文同样 的参考标记指代类似的或相同的元素。对此，本发明的实施例可以具有不同形式并且不应 该视为局限于这里阐述的描述。因此，在下面仅仅是参考附图描述实施例，以说明本说明书 的方面。一些众所周知的可能模糊本发明的技术的描述将略去。
[0020] 本发明提供一种确定电力接收器的范围以实现其最佳电力接收速率的方法。为 此，本发明确定在电力接收器处可接收的最小电压与最大电压之间的范围当中的最大化电 力接收速率的范围。当确定了最小电压与最大电压之间电力接收器所需要的最佳参考电压 时，最小电压与参考电压之间的范围被确定为最大化电力接收效率的最有效电压范围。通 过电力发送器或者电力接收器二者之一确定参考电压，并且电力发送器调整将被发送到电 力接收器的电压以使得电力接收器处的接收电压在最有效电压范围之内。在这方面，即使 当电力发送器发送电力到多个电力接收器，电力发送器也通过考虑到对于每个电力接收器 的最有效电压范围自适应地调整电力，来最大化电力发送效率。
[0021] 在说明本发明之前，参考电压定义如下。对于每个电力接收器来说，根据它的硬件 设计、充电状态等等，存在具有良好充电效率的电压范围。在下面的描述中，用于确定在电 力接收器处具有良好充电效率的电压范围所需要的输入电压被定义为参考电SV_high。
[0022] 将参考图1描述确定用于电力接收器的参考电压的方法。图1是根据本发明的实 施例的组成无线电力发送系统的电力发送器100和电力接收器110的框图。
[0023] 参照图1，电力发送器被配置为包括：信号发生器18,装备有例如压控振荡器 (VCO);放大器12,用于以高增益放大通过门驱动器10从信号发生器输出的频率信号；电源 20,用于供电以使得从信号发生器18输出的某一频率的信号具有由控制器22确定的谐振 频率；匹配单元14,用于进行阻抗匹配；谐振信号发生器16,用于根据由放大器12生成的 高幅值信号以无线谐振信号发送来自电源20的电力；和控制器22,用于基本控制无线电力 发送操作。
[0024] 控制器22根据对由电源20生成的信号的电压和电流的测量来监控无线发送的谐 振信号的电流和电压，提供电压给电源20以保持预定值在正常范围内，以及控制门驱动器 10的开/关。在本发明的实施例中，控制器22被示出为测量从电源20输出的电压/电流， 但是可替换地，可以添加用于测量由电源20生成的信号的电压/电流的电压/电流测量单 元（未示出）。
[0025] 另外，无线通信单元24被配置为采用多种无线近程通信方案（诸如蓝牙）之一， 用于在控制器22的控制下就无线电力发送的操作与电力接收器110通信。谐振信号发生 器16包括在谐振信号发生器16上部的充电基板，电力接收器位于该充电基板上。
[0026] 电力发送器100的控制器22可以被配置为具有，例如，微控制器单元（MCU)，并且 将在下面描述控制到一个或多个电力接收器的电力发送的操作。
[0027] 电力接收器110可以包括：谐振信号接收器112,用于接收从电力发送器100的谐 振信号发生器16发送的无线谐振信号；整流器116,用于对从匹配单元114接收到的电力 从交流电（AC)形式整流为直流电（DC)形式；DC/DC变换器118 (也称为恒定电压发生器）， 用于将从整流器116输出的电力变换为具有这样的电力接收器的便携式终端所需要的工 作电力（例如，+5V);充电器/电压管理IC (PMIC) 124,用于被充以工作电力；和控制器122， 用于测量输入到DC/DC变换器118的输入电压Vin和从DC/DC变换器118输出的输出电压 Vout和输出电流lout。控制器122可以被配置为具有MCU，并且用作基于测量的电压/电 流信息确定电力接收状态并且提供关于电力接收状态的信息。
[0028] 无线通信单元120被配置为采用多种无线近程通信方案（诸如蓝牙）中的一种， 以在控制器122的控制下就无线电力接收的操作与电力发送器100通信。
[0029] 参考图2描述具有上述结构的电力发送器100和电力接收器110的操作。在本发 明的实施例中无线充电状态的变化可以主要分为负载检测阶段、搜索阶段、注册阶段、待机 阶段和充电阶段。
[0030] 参照图2,电力发送器基于负载检测阶段200中负载变化确定电力接收器是否位 于电力发送器的充电区域中。搜索阶段205通过发送电力以驱动电力接收器来搜索有效的 电力接收器。另一方面，电力接收器通过从电力发送器接收电力来驱动并且搜索附近的电 力发送器以在无线电力网上注册。为此，搜索帧被发送。
[0031] 在本发明的无线电力发送和接收方法中，搜索帧具有如表1中的结构。
[0032] 表 1
[0033]
【权利要求】
1. 一种在电力发送器中控制电力发送的方法，该方法包括： 接收包括在电力接收器处可接收的最小电压和最大电压的电力信息； 确定用于将最小电压与最大电压之间的范围划分为预定部分的参考电压； 将最小电压与最大电压之间的范围划分为最小电压与参考电压之间的第一电压范围 和参考电压与最大电压之间的第二电压范围； 在电力发送器的电力发送期间，从电力接收器接收关于包括在电力接收器处测量的电 压的电力接收状况的报告；以及 根据测量的电压属于经划分的电压范围当中的哪个电压范围来调整并且供应电力。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，如果测量的电压在过最大电压范围内，则还包括停 止电力发送。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其中，如果测量的电压在第二电压范围内，则还包括 降低并且供应电力。
4. 如权利要求1到3之一所述的方法，其中，如果测量的电压在欠最小电压范围内，则 还包括提高并且供应电力。
5. 如权利要求1到4之一所述的方法，其中，如果测量的电压在第一电压范围内，则还 包括响应于来自电力接收器的电力信息供应电力。
6. 如权利要求1到5之一所述的方法，其中，第一电压范围包括在电力接收器处具有最 高电力接收效率的范围，并且第二电压范围包括具有比电力接收器需要的电压高的电压的 范围。
7. 如权利要求1到6之一所述的方法，其中，包括最小电压和最大电压的电力信息被 包括在：由电力接收器发送的、用于向由电力发送器托管的无线电力网订购的订购请求帧； 在电力接收器向由电力发送器托管的无线电力网订购之后，由电力接收器发送的、用于指 示其电力接收状况的报告帧；响应于电力发送器的信息请求，来自电力接收器的回复消息； 以及用于指示向由电力发送器托管的无线电力网的订购已经完成的订购回复帧的确认帧 中的一个中。
8. 如权利要求1所述的方法，其中，包括测量的电压的电力接收状况包括在电力接收 器测量的输入电压、输出电压和输出电流中的至少一个中。 9?一种用于控制电力发送的电力发送器，该电力发送器包括： 无线通信单元，用于接收包括在电力接收器处可接收的最小电压和最大电压的电力信 息； 控制器，用于确定将最小电压与最大电压之间的范围划分为预定部分的参考电压，以 及将最小电压与最大电压之间的范围划分为最小电压与参考电压之间的第一电压范围和 参考电压与最大电压之间的第二电压范围；以及 谐振信号发生器，用于在控制器的控制下向电力接收器供应电力， 其中，当通过无线通信单元从电力接收器接收到关于包括测量的电压的电力接收状况 的报告时，控制器根据测量的电压属于经划分的电压范围当中的哪个电压范围来调整电力 并且通过谐振信号发生器供应电力。
10.如权利要求9所述的电力发送器，其中，如果测量的电压在过最大电压范围内，则 所述控制器控制停止通过谐振信号发生器的电力发送，并且如果测量的电压在第二电压范 围内，则所述控制器控制降低电力并且通过谐振信号发生器供应电力。
11. 如权利要求9或10所述的电力发送器，其中，如果测量的电压在欠最小电压范围 内，则所述控制器控制提高电力并且通过谐振信号发生器供应电力。
12. 如权利要求9到11之一所述的电力发送器，其中，如果测量的电压在第一电压范围 内，则所述控制器控制响应于来自电力接收器的电力信息通过谐振信号发生器供应电力。
13. 如权利要求9到12之一所述的电力发送器，其中，第一电压范围包括在电力接收器 处具有最高电力接收效率的范围，并且第二电压范围包括具有比电力接收器需要的电压高 的电压的范围。
14. 如权利要求9到13之一所述的电力发送器，其中，包括最小电压和最大电压的电 力信息在：由电力接收器发送的、用于向由电力发送器托管的无线电力网订购的订购请求 帧；在电力接收器向由电力发送器托管的无线电力网订购之后，由电力接收器发送的、用于 指示电力接收状况的报告帧；响应于电力发送器的信息请求，来自电力接收器的回复消息； 以及响应于指示向由电力发送器托管的无线电力网的订购已经完成的订购回复帧的确认 帧中的任意一个中接收。
15. 如权利要求9到14之一所述的电力发送器，其中，包括测量的电压的电力接收状况 包括在电力接收器测量的输入电压、输出电压和输出电流中的至少一个中。
【文档编号】H02J17/00GK104396121SQ201380032357
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】边江虎, 李炅雨, 权赫春, 金南伦, 郑熙远 申请人:三星电子株式会社