无线电力传输系统及其驱动方法与流程

文档序号:15050224发布日期:2018-07-28 00:12阅读:227来源:国知局
实施方式涉及无线电力传输系统及其驱动方法。
背景技术
:通常,各种类型的电子设备包括各自的电池并且使用存储在电池中的电力来驱动。在电子设备中,可以对电池进行更换或再充电。为此,电子设备包括用于与外部充电装置接触的接触端子。也就是说,电子设备通过接触端子电连接至充电装置。然而,电子设备的接触端子暴露在外部,因此可能被异物污染或被湿气短路。在该情况下,在接触端子与充电装置之间发生接触故障,并且因此电子设备的电池未被充电。为了解决上述问题,提出了用于对电子设备进行无线充电的无线电力传输(wpt)。wpt系统通过空气传输电力而不需要接线,从而使向移动设备和数字电器供应电力的便利性最大化。wpt系统具有以下优点:例如通过实时电力使用控制而节约能量、克服电力供应空间限制以及通过电池再充电来减少废旧电池的数量。实现wpt系统的方法的代表性示例包括磁感应方法和磁谐振方法。磁感应方法使用用于提供彼此靠近的两个线圈并且通过电流在一个线圈中流动时生成的磁通量在另一线圈中生成电动势的非接触式能量传输技术,并且可以使用数百khz的频率。磁谐振方法使用仅使用电场或磁场而不需要电磁波或电流的磁谐振技术,具有大于几米的电力传输距离,并且可以使用几mhz的频带。wpt系统包括用于无线地传输电力的传输装置和用于接收电力并对负载例如电池进行充电的接收装置。此时,已经开发了以下传输装置:能够选择接收装置的充电方法即磁感应方法和磁谐振方法中的任一种方法,并且能够与接收装置的充电方法相一致地无线地传输电力。同时,当放置在传输装置的充电区域中的接收装置如在交通工具中那样被有意地摇晃或者频繁地摇晃时,由于传输装置与接收装置之间的未对准而导致耦合系数迅速变化,并且因此从传输装置传输的电力迅速变化,从而损坏接收装置。如果由于传输电力的迅速变化而导致过大的传输电力被传输,则过电压可能被施加至接收装置的接收线圈。为了防止过电压,接收装置具有向传输装置提供反馈以减小传输电力的功能或者通过提供钳位电容器来对由于过大的传输电力引起的过电流进行放电的功能。然而,接收装置可能在提供反馈之前由于过大的传输电力而被损坏,或者仅使用钳位电容器来应对迅速变化的过电流存在限制。技术实现要素:技术问题实施方式可以提供一种无线电力传输系统及其驱动方法,该无线电力传输系统能够解决当在对接收装置进行无线充电的同时接收装置被摇晃时由于传输装置与接收装置之间的耦合系数的迅速变化而发生的电力传输不稳定性。技术方案根据一种实施方式,本文提供了一种从传输装置向接收装置无线地传输电力的方法,该方法包括:传输用于检测接收装置的信号;从接收装置接收标识分组;基于接收装置的标识分组来重新配置传输装置的驱动频率的范围;以及传输在所重新配置的驱动频率的范围内生成的无线电力。在根据实施方式的电力传输方法中,重新配置驱动频率的范围可以包括重新配置驱动频率的最小频率和最大频率。在根据实施方式的电力传输方法中,可以基于包括在标识分组中的接收侧线圈单元的电流阈值来重新配置驱动频率的范围。在根据实施方式的电力传输方法中,可以在从接收装置接收到控制误差分组之后基于标识分组来重新配置驱动频率的范围。在根据实施方式的电力传输方法中,所重新配置的驱动频率的最小频率可以大于传输装置的预定驱动频率的最小频率。在根据实施方式的电力传输方法中,所重新配置的驱动频率的最大频率可以小于传输装置的预定驱动频率的最大频率。根据实施方式的电力传输方法还可以包括:从接收装置接收控制误差分组;以及基于控制误差分组中的关于接收装置的期望电力量的信息来生成无线电力。在根据实施方式的电力传输方法中,生成无线电力可以包括基于比例积分微分(pid)控制来生成无线电力。在根据实施方式的电力传输方法中,生成无线电力可以包括:基于根据前一控制误差分组的前一受控变量与以下乘积之间的差来配置当前受控变量,其中所述乘积是根据当前控制误差分组的当前pid控制量与缩放因子之间的乘积;以及基于当前受控变量来生成无线电力。在根据实施方式的电力传输方法中,缩放因子可以基于所重新配置的驱动频率的范围而变化。在实施方式的另一方面中,本文提供了一种在接收装置处从传输装置无线地接收电力的方法,该方法包括:传输针对来自传输装置的检测信号的响应信号;向传输装置传输标识分组;以及接收根据驱动频率的范围生成的无线电力,其中驱动频率的范围是基于标识分组而重新配置的。在根据实施方式的电力接收方法中,标识分组可以包括接收装置的电流阈值,并且驱动频率的范围可以是基于电流阈值而重新配置的。在根据实施方式的电力接收方法中,驱动频率的最小频率和最大频率可以被重新配置以重新配置驱动频率的范围。在根据实施方式的电力接收方法中,所重新配置的驱动频率的最小频率可以大于传输装置的预定驱动频率的最小频率。在根据实施方式的电力接收方法中,所重新配置的驱动频率的最大频率可以小于传输装置的预定驱动频率的最大频率。根据实施方式的电力接收方法还可以包括:将接收到的无线电力与期望电力进行比较,并且根据比较结果向传输装置传输控制误差值。控制误差值可以是正值、零和负值中的任一个,电力增加请求信号可以对应于为正值的控制误差值,电力保持请求信号可以对应于为零的控制误差值,并且电力减小请求信号可以对应于为负值的控制误差值。在实施方式的另一方面,本文提供了一种传输装置,该传输装置包括:传输线圈,用于传输无线电力;电力变换器,用于向传输线圈输出电力;以及控制器,用于控制电力变换器以控制输出至传输线圈的电力量,其中,控制器基于用于接收无线电力的接收装置的标识分组来重新配置电力变换器的驱动频率的范围。在根据实施方式的传输装置中,标识分组可以包括接收装置的电流阈值,并且可以基于电流阈值来重新配置驱动频率的范围。在根据实施方式的传输装置中,电力变换器可以基于标识分组来作为半桥逆变器或全桥逆变器中的任一个进行操作。在根据实施方式的传输装置中,控制器可以通过调整电力变换器的驱动频率、输入电压、占空比和相移中的任一个来控制无线电力的量。在根据实施方式的传输装置中,控制器可以包括:第一计算器,用于基于来自接收装置的电力增加请求信号和传输线圈的第一电流来确定第二电流;比例积分微分(pid)控制器,用于基于pid控制来确定控制量;以及第二计算器,用于基于控制量和前一受控变量来确定当前受控变量,并且可以基于当前受控变量来控制电力变换器。在根据实施方式的传输装置中,第二计算器可以基于控制量和缩放因子的乘积与前一受控变量之间的差来确定当前受控变量。在根据实施方式的传输装置中,缩放因子可以基于所重新配置的驱动频率的范围而变化。在实施方式的另一方面,本文提供了一种接收装置,该接收装置包括:控制器,用于与传输装置进行通信以传输标识分组;以及接收线圈,用于接收根据驱动频率的范围生成的无线电力,其中驱动频率的范围是基于标识分组而重新配置的。在根据实施方式的接收装置中,标识分组可以包括接收装置的电流阈值,并且驱动频率的范围可以是基于电流阈值而重新配置的。在根据实施方式的接收装置中,驱动频率的最小频率和最大频率可以被重新配置以重新配置驱动频率的范围。在根据实施方式的接收装置中,所重新配置的驱动频率的最小频率可以大于传输装置的预定驱动频率的最小频率,并且所重新配置的驱动频率的最大频率可以小于传输装置的预定驱动频率的最大频率。有益效果根据实施方式,可以防止当在对接收装置进行无线充电的同时接收装置被摇晃时由于传输装置与接收装置之间的耦合系数的迅速变化而发生电力传输不稳定性,并且防止接收装置被加热和损坏。附图说明图1是示出磁感应型等效电路的图。图2是示出磁谐振型等效电路的图。图3a和图3b是示出作为构成无线电力传输系统的子系统中的一个子系统的传输单元的框图。图3c是根据实施方式的传输侧电力变换器的电路图。图4a和图4b是示出作为构成无线电力传输系统的子系统中的一个子系统的接收单元的框图。图5是示出无线电力传输系统的操作的流程图,该流程图集中于根据实施方式的传输装置的操作阶段。图6是示出根据接收装置的负载的电力变换器的驱动状态的图。图7是示出接收装置的期望电力确定方法的流程图。图8是示出根据驱动频率的传输侧线圈单元上的线圈电流的电平的图。图9和图10是示出传输装置的操作的流程图,该流程图包括配置驱动频率边界值的步骤。图11是详细示出用于电力传输控制方法的传输装置的控制器的图。图12是传输装置在电力传输阶段的时序图。具体实施方式在下文中,将参照附图来详细描述根据实施方式的包括具有无线地传输电力的功能的传输装置和用于无线地接收电力的接收装置的无线电力传输系统。下面描述的实施方式仅作为示例来提供,以使得本发明的精神能够被充分地传达给本领域的技术人员。因此,实施方式不限于下面描述的实施方式,并且可以以其他形式来实现。另外,在附图中,为了方便,例如,装置的构成元件的尺寸和厚度可以被放大。贯穿说明书,将使用相同的附图标记来指代相同或相似的构成元件。实施方式选择性地使用从低频(50khz)至高频(15mhz)的各种类型的频带以进行无线电力传输,并且可以包括能够交换数据和用于系统控制的控制信号的通信系统。实施方式适用于均使用电池或需要电池的电子装置的各种领域,例如移动终端行业、智能手表行业、计算机和膝上型计算机行业、家用电器行业、电动交通工具行业、医疗装置行业以及机器人行业。实施方式可以考虑能够使用一个或多个传输线圈来向一个或更多个设备传输电力的系统。根据实施方式,可以解决诸如智能电话或膝上型计算机的移动装置的电池不足问题。例如,当智能电话或膝上型计算机在被放置在位于桌子上的无线充电垫上的状态下被使用时,电池可以被自动充电,因此智能电话或膝上型计算机可以长时间使用。另外,当无线充电垫被安装在公共场所例如咖啡馆、机场、出租车、办公室以及餐馆时,无论根据移动设备制造商而改变的充电端子的类型如何,都可以对各种移动设备进行充电。另外,当无线电力传输技术被应用于家用电器例如清洁器、电风扇等时,不需要努力寻找电力线缆,并且在家中不需要复杂的接线,从而减少了建筑物中的接线的数量并且使得能够更好地利用空间。另外,使用家用电源对电动交通工具进行充电会花费相当长的时间。相比之下,当通过无线电力传输技术传输高功率时,可以减少充电时间。另外,当无线充电装备被安装在停车区时,不需要在电动交通工具附近提供电力线缆。在实施方式中使用的术语和缩写如下。无线电力传输系统:用于使用磁场来无线地传输电力的系统。传输装置(无线电力传输系统-充电器;电力传输单元(ptu)):用于以磁场向电力接收器无线地传输电力并且管理整个系统的装置。该传输装置可以被称为传输装置或输送器。接收装置(无线电力传输系统-装置;电力接收单元(pru)):用于在磁场中从电力传输器无线地接收电力的装置。该接收装置可以被称为接收装置或接收器。充电区域:用于在磁场中无线地传输电力的区域,充电区域可以根据应用产品的尺寸、期望电力和操作频率而改变。散射(s)参数:s参数是在频率分布中输入电压与输出电压的比率,即输入端口与输出端口的比率(传输;s21),或者输入/输出端口的反射值,即由于输入值的反射而返回的输出值(反射;s11,s22)。品质因数q:在谐振中,q值意指频率选择的质量。q值越高,谐振特性越好。q值被表示为存储在谐振器中的能量与损失能量的比率。无线电力传输原理大致包括磁感应方法和磁谐振方法。磁感应方法是非接触式能量传输技术,其用于将源电感器ls和负载电感器ll放置成彼此靠近,使得电流能够在源线圈ls中流动以产生磁通量并且基于磁通量在负载线圈ll中产生电动势。磁谐振方法是用于耦合两个谐振器的技术,即用于使用谐振方法来无线地传输能量的技术,所述谐振方法在通过两个谐振器之间的固有频率产生磁谐振来以相同频率谐振的同时形成在相同波长范围内的电场和磁场。图1是示出磁感应型等效电路的图。参照图1,在磁感应型等效电路中,传输单元可以由根据用于供应电力的装置的源电压vs、源电阻器rs、用于阻抗匹配的源电容器cs以及用于与接收单元磁耦合的源线圈ls来实现,并且接收单元可以由作为接收单元的等效电阻器的负载电阻器rl、用于阻抗匹配的负载电容器cl以及用于与传输单元磁耦合的负载线圈ll来实现。源线圈ls与负载线圈ll的磁耦合程度可以由互感msl表示。在图1中,从仅包括线圈而不包括用于阻抗匹配的源电容器cs和负载电容器cl的磁感应等效电路获得输入电压与输出电压的比率s21,从而找到最大电力传输条件。最大电力传输条件满足下面的式1。式1ls/rs=ll/rl根据上面的式1,当传输线圈ls的电感与源电阻器rs的比率等于负载线圈ll的电感与负载电阻器rl的比率时,可以实现最大电力传输。在仅包括电感的系统中,由于不存在能够补偿电抗的电容器,所以输入/输出端口的反射值s11在最大电力传输点处不能变成0,并且电力传输效率可以根据互感msl而显著变化。因此,作为用于阻抗匹配的补偿电容器,源电容器cs可以被添加至传输单元,并且负载电容器cl可以被添加至接收单元。补偿电容器cs和cl可以分别串联或并联连接至接收线圈ls和负载线圈ll。另外,为了阻抗匹配,除了补偿电容器之外,还可以在传输单元和接收单元中包括无源元件例如附加电容器和电感器。图2是示出磁谐振型等效电路的图。参照图2,在磁谐振型等效电路中,传输单元由源线圈和传输侧谐振线圈来实现,其中,源线圈通过源电压vs、源电阻器rs和源电感器ls的串联连接而构成闭合电路,传输侧谐振线圈通过传输侧谐振电感器l1和传输侧谐振电容器c1的串联连接而构成闭合电路,并且接收单元由负载线圈和接收侧谐振线圈来实现,其中,负载线圈通过负载电阻器rl和负载电感器ll的串联连接而构成闭合电路,接收侧谐振线圈通过接收侧谐振电感器l2和接收侧谐振电容器c2的串联连接而构成闭合电路。源电感器ls和传输侧电感器l1以耦合系数k01磁耦合,负载电感器ll和负载侧谐振电感器l2以耦合系数k23磁耦合,并且传输侧谐振电感器l1和接收侧谐振电感器l2以耦合系数k12磁耦合。在另一实施方式的等效电路中,可以省略源线圈和/或负载线圈,并且可以仅包括传输侧谐振线圈和接收侧谐振线圈。在磁谐振方法中,当两个谐振器的谐振频率相等时,传输单元的谐振器的大部分能量可以被传输至接收单元的谐振器,从而提高电力传输效率。在满足下面的式2时,磁谐振方法的效率变得更好。式2k/γ>>1(k是耦合系数,并且γ是阻尼比率)为了提高磁谐振方法的效率,可以添加阻抗匹配元件,并且阻抗匹配元件可以是无源元件例如电感器和电容器。现在将描述使用磁感应方法或磁谐振方法、基于无线电力传输原理来传输电力的wpt系统。<传输单元>图3a和图3b是示出作为构成无线电力传输系统的子系统中的一个子系统的传输单元的框图。图3c是根据实施方式的传输侧电力变换器的电路图。参照图3a,根据实施方式的无线电力传输系统可以包括传输单元1000和用于从传输单元1000无线地接收电力的接收单元2000。传输单元1000可以包括:传输侧电力变换器101,其用于针对输入ac信号执行电力变换并且输出ac信号;传输侧谐振电路单元102,其用于基于从传输侧电力变换器101输出的ac信号来生成磁场,并且向充电区域中的接收单元2000供应电力;以及传输侧控制器103,其用于控制传输侧电力变换器101的电力变换,调整传输侧电力变换器101的输出信号的幅度和频率,对传输侧谐振电路单元102执行阻抗匹配,感测来自传输侧电力变换器101和传输侧谐振电路102的阻抗、电压和电流信息,以及与接收单元2000进行无线通信。传输侧电力变换器101可以包括以下电力变换器中的至少一种:用于将ac信号变换成dc信号的电力变换器、用于改变dc信号的电平并且输出dc信号的电力变换器、以及用于将dc信号变换成ac信号的电力变换器。传输侧谐振电路单元102可以包括线圈和与线圈谐振的阻抗匹配单元。另外,传输侧控制器103可以包括无线通信单元和用于感测阻抗、电压和电流信息的感测单元。另外,参照图3b,传输单元1000可以包括传输侧ac/dc变换器1100、传输侧dc/ac变换器1200、传输侧阻抗匹配单元1300、传输线圈单元1400以及传输侧通信和控制单元1500。传输侧ac/dc变换器1100可以在传输侧通信和控制单元1500的控制下将外部输入ac信号变换成dc信号,并且可以包括整流器1110和传输侧dc/dc变换器1120作为子系统。整流器1110是用于将接收到的ac信号变换成dc信号的系统,并且可以由在高频操作时具有相对高效率的二极管整流器、能够被内置在一个芯片中的同步整流器以及能够减少成本和空间并且就死区时间而言具有高自由度的混合整流器来实现。实施方式不限于此,并且用于将ac信号变换成dc信号的任何系统都是适用的。另外,传输侧dc/dc变换器1120在传输侧通信和控制单元1500的控制下调整从整流器1110接收到的dc信号的电平,并且传输侧dc/dc变换器1120的示例包括:用于降低输入信号的电平的降压变换器、用于增加输入信号的电平的升压变换器以及用于降低或增加输入信号的电平的降压升压变换器或者变换器。另外,传输侧dc/dc变换器1120可以包括用于执行电力变换控制功能的开关元件、用于执行电力变换中介功能或输出电压平滑功能的电感器和电容器、用于执行电压增益调整或电分离(绝缘)功能的变压器等,并且传输侧dc/dc变换器1120执行用于移除包括在输入dc信号中的纹波分量或脉动分量(包括在dc信号中的ac分量)的功能。传输侧dc/dc变换器1120的输出信号的命令值与实际输出值之间的差可以通过反馈方法来调整,该反馈方法可以由传输侧通信和控制单元1500执行。传输侧dc/ac变换器1200是用于在传输侧通信和控制单元1500的控制下将从传输侧ac/dc变换器1100输出的dc信号变换成ac信号并且调整变换后的ac信号的频率的系统,并且传输侧dc/ac变换器1200的示例包括半桥逆变器或全桥逆变器。无线电力传输系统可以包括用于将dc变换成ac的各种放大器,例如a级、b级、ab级、c级、e级以及f级放大器。另外,传输侧dc/ac变换器1200可以包括用于产生输出信号的频率的振荡器和用于放大输出信号的电力放大器。另外,可以根据如图3c所示的第一开关元件q1至第四开关元件q4的控制将图3a的传输侧电力变换器101或图3b的传输侧dc/ac变换器1200作为半桥逆变器或全桥逆变器来驱动。例如,可以通过在第一开关元件q1保持在关断状态并且第四开关元件q4保持在导通状态的状态下控制第二开关元件q2和第三开关元件q3导通和关断来将变换器作为半桥逆变器驱动,并且可以通过控制第一开关元件q1至第四开关元件q4导通和关断来将变换器作为全桥逆变器驱动。在根据实施方式的传输侧dc/ac变换器1200中,可以在半桥逆变器驱动状态下交替地驱动第二开关元件q2和第三开关元件q3,并且可以在全桥逆变器驱动状态下交替地驱动第一开关元件q1和第四开关元件q4以及第二开关元件q2和第三开关元件q3。另外,第一开关元件q1至第四开关元件q4可以是晶体管。ac/dc变换器1100和传输侧dc/ac变换器1200可以由ac电源替代,可以省略或者由另一元件替代。传输侧阻抗匹配单元1300使反射波最小化以使得信号能够在具有不同阻抗的点处平稳地流动。由于传输单元1000和接收单元2000的两个线圈彼此分离,所以磁场被明显泄漏。因此,可以校正传输单元1000与接收单元2000的两个连接端之间的阻抗差,从而提高电力传输效率。传输侧阻抗匹配单元1300可以包括电感器、电容器和电阻器中的至少一个,并且在通信和控制单元1500的控制下改变电感器的电感、电容器的电容和电阻器的电阻,从而调整阻抗值以进行阻抗匹配。当无线电力传输系统使用磁感应方法传输电力时,传输侧阻抗匹配单元1300可以具有串联谐振结构或者并联谐振结构,并且增加传输单元1000与接收单元2000之间的感应耦合系数,从而使能量损失最小化。当无线电力传输系统使用磁谐振方法传输电力时,传输侧阻抗匹配单元1300可以通过由于传输单元1000与接收单元2000之间的距离变化或线圈特性的变化而引起的能量传输线上的匹配阻抗的变化、根据多个装置与金属异物(fo)的相互影响来实时地校正阻抗匹配。校正方法的示例可以包括使用电容器的多重匹配方法、使用多个天线的匹配方法以及使用多个环路的方法。传输侧线圈1400可以由一个或多个线圈来实现。如果传输侧线圈1400包括多个线圈,则线圈可以彼此间隔开或者彼此交叠。如果线圈彼此交叠,则交叠区域可以依据通量密度变化来确定。另外,可以依据内部电阻和辐射电阻来制造传输侧线圈1400。此时,如果电阻分量小,则品质因数可以增加并且传输效率可以增加。通信和控制单元1500可以包括传输侧控制器1510和传输侧通信单元1520。传输侧控制器1510可以负责依据接收单元2000的期望电力、当前充电量、接收单元的整流器输出端子的电压vrect、多个接收单元中的每一个的充电效率以及无线电力传输方法中的至少一个来调整传输侧ac/dc变换器1100的输出电压或者在传输线圈中流动的电流itx_coil。考虑到最大电力传输效率,可以生成用于驱动传输侧dc/ac变换器1200的频率和开关波形以控制要传输的电力。另外,接收单元2000的整体操作可以使用从接收单元2000的存储器(未示出)读取的和进行控制所需要的算法、程序或应用来控制。同时,传输侧控制器1510可以被称为微处理器、微控制器单元或微型计算机。传输侧通信单元1520可以与接收侧通信单元2620进行通信,并且通信方法的示例可以包括短程通信方法例如蓝牙、nfc或zigbee。传输侧通信单元1520和接收侧通信单元2620可以传输和接收充电状态信息和充电控制命令。充电状态信息可以包括接收单元2000的数量、电池剩余量、充电次数、电池容量、电池比率以及传输单元1000的传输电力量。另外,传输侧通信单元1520可以传输用于控制接收单元2000的充电功能的充电功能控制信号,并且充电功能控制信号可以是用于控制接收单元2000以启用或禁用充电功能的控制信号。传输侧通信单元1520可以作为单独的模块以带外(out-of-band)形式进行通信。实施方式不限于此,并且可以以带内(in-band)形式进行通信,以使得传输单元能够使用反馈偏移来向接收单元传输信号,其中使用由传输单元传输的电力信号和由传输单元传输的电力信号的频移将所述反馈偏移从接收单元发送至传输单元。例如,接收单元可以调制反馈信号,并且通过反馈信号向传输单元传输充电开始、充电结束和电池状态信息。另外,传输侧通信单元1520可以被配置成与传输侧控制器1510分离。在接收单元2000中,接收侧通信单元2620可以包括在接收装置的控制器2610中或者被设置成与接收装置的控制器2610分离。另外,根据实施方式的无线电力传输系统的传输单元1000还可以包括检测器1600。检测器可以检测以下信号中的至少一种:传输侧ac/dc变换器1100的输入信号、传输侧ac/dc变换器1100的输出信号、传输侧dc/ac变换器1200的输入信号、传输侧dc/ac变换器1200的输出信号、传输侧阻抗匹配单元1300的输入信号、传输侧阻抗匹配单元1300的输出信号、传输侧线圈1400的输入信号或者传输侧线圈1400的信号。例如,信号可以包括关于电流的信息、关于电压的信息或者关于阻抗的信息中的至少一种。检测信号被反馈至通信和控制单元1500。通信和控制单元1500可以基于检测信号来控制传输侧ac/dc变换器1100、传输侧dc/ac变换器1200以及传输侧阻抗匹配单元1300。另外,通信和控制单元1500可以基于由检测器1600检测到的结果来执行异物检测(fod)。检测信号可以是电压和电流中的至少一种。同时,检测器1600可以实现在与通信和控制单元1500的硬件不同的硬件中,或者检测器1600与通信和控制单元1500可以一起实现在硬件中。<接收单元>图4a和图4b是示出作为构成无线电力传输系统的子系统中的一个子系统的接收单元(或接收装置)的框图。参照图4a,根据实施方式的无线电力传输系统可以包括传输单元1000和用于从传输单元1000无线地接收电力的接收单元2000。接收装置2000可以包括:接收侧谐振电路单元201,其用于从传输装置1000接收ac信号;接收侧电力变换器202,其用于对来自接收侧谐振电路单元201的ac电力进行电力变换并且输出dc信号;负载2500,通过接收从接收侧电力变换器202输出的dc信号来对其进行充电;以及接收侧控制器203,其用于感测接收侧谐振电路单元201的电流/电压、对接收侧谐振电路单元201进行阻抗匹配、控制接收侧电力变换器202的电力变换、调整接收侧电力变换器202的输出信号的电平、或感测接收侧电力变换器202的输入或输出电压或电流、控制接收侧电力变换器202的输出信号至负载2500的供应或者与传输装置1000进行通信。接收侧电力变换器202可以包括以下电力变换器中的至少一种:用于将ac信号变换成dc信号的电力变换器、用于改变dc信号的电平并且输出dc信号的电力变换器以及用于将dc信号变换成ac信号的电力变换器。另外,参照图4b,根据实施方式的无线电力传输系统可以包括传输单元(或传输装置)1000和用于从传输单元1000无线地接收电力的接收单元(或接收装置)2000。接收单元2000可以包括接收侧谐振电路单元2120、接收侧ac/dc变换器2300、dc/dc变换器2400、负载2500以及接收侧通信和控制单元2600,其中,接收侧谐振电路单元2120包括接收侧线圈单元2100和接收侧阻抗匹配单元2200。接收侧ac/dc变换器2300可以被称为用于将ac信号整流成dc信号的整流器。接收侧线圈单元2100可以通过磁感应方法或磁谐振方法来接收电力。根据电力接收方法,可以包括感应线圈或谐振线圈中的至少一种。作为一种实施方式,接收侧线圈单元2100可以与近场通信(nfc)天线一起设置在便携式终端中。接收侧线圈单元2100可以与传输侧线圈单元1400相同,并且接收天线的尺寸可以根据接收单元200的电学特性而变化。接收侧阻抗匹配单元2200可以执行传输单元1000与接收单元2000之间的阻抗匹配。接收侧ac/dc变换器2300对从接收侧线圈单元2100输出的ac信号进行整流并且生成dc信号。接收侧ac/dc变换器2300的输出电压可以被称为整流电压vrect。接收侧通信和控制单元2600可以检测或改变接收侧ac/dc变换器2300的输出电压,并且向传输单元1000传输状态参数信息,例如关于作为接收侧ac/dc变换器2300的输出电压的最小值的最小整流电压vrect_min(或最小输出电压vrect_min)、作为最大值的最大整流电压(vrect_max)(或最大输出电压(vrect_max))、具有最小值和最大值中的任何一个的最佳整流电压vrect_set(或最佳输出电压vrect_set)的信息。接收侧dc/dc变换器2400可以根据负载2500的容量来调整从接收侧ac/dc变换器2300输出的dc信号的电平。负载2500可以包括电池、显示器、音频输出电路、主处理器、电池管理器以及各种传感器。如图4a所示,负载2500可以至少包括电池2510和电池管理器2520。电池管理器2520可以感测电池2510的充电状态,以调整施加至电池2510的电压和电流。可以通过来自传输侧通信和控制单元1500的唤醒电力来激活接收侧通信和控制单元2600,以与传输侧通信和控制单元1500进行通信并且控制接收单元2000的子系统的操作。可以包括一个或多个接收单元2000以同时并且无线地从传输单元1000接收能量。也就是说,在磁谐振型无线电力传输系统中,多个目标接收单元2000可以从一个传输单元1000接收电力。此时,传输单元1000的传输侧匹配单元1300可以自适应地执行多个接收单元2000之间的阻抗匹配。这同样适用于在磁感应方法中包括彼此独立的多个接收侧线圈单元的情况。另外,如果设置多个接收单元2000,则电力接收方法可以相同或者不同。在该情况下,传输单元1000可以使用磁感应方法、磁谐振方法或它们的组合来传输电力。同时,按照无线电力传输系统的信号的电平与频率之间的关系,在磁感应型无线电力传输的情况下,在传输单元1000中,传输侧ac/dc变换器1100可以接收数十或数百v(例如,110v至220v)的数十或数百hz(例如60hz)的ac信号,并将该ac信号变换成数v至数十或数百v(例如10v至20v)的dc信号,并且传输侧dc/ac变换器1200接收dc信号并输出khz频带(例如,125khz)的ac信号。接收单元2000的接收侧ac/dc变换器2300可以接收khz频带(例如,125khz)的ac信号并且将该ac信号变换成数v至数十或数百v(例如,10v至20v)的dc信号,并且接收侧dc/dc变换器2400可以向负载2500输出适合于负载2500的5v的dc信号。在磁谐振型无线电力传输的情况下,在传输单元1000中,传输侧ac/dc变换器1100可以接收数十或数百v(例如,110v至220v)的数十或数百hz(例如,60hz)的ac信号并将该ac信号变换成数v至数十或数百v(例如,10v至20v)的dc信号,并且传输侧dc/ac变换器1200接收dc信号并输出mhz频带(例如,6.78mhz)的ac信号。接收单元2000的接收侧ac/dc变换器2300可以接收mhz频带(例如,6.78mhz)的ac信号并将该ac信号变换成数v至数十或数百v(例如,10v至20v)的dc信号,并且接收侧dc/dc变换器2400可以向负载2500输出适合于负载2500的5v的dc信号。<传输装置的操作阶段>图5是示出无线电力传输系统的操作的流程图,该流程图集中于根据实施方式的传输装置的操作阶段。另外,图6是示出根据接收装置的负载的电力变换器的驱动状态的图。参照图5,根据实施方式的传输装置可以至少具有:1)选择阶段,2)查验阶段,3)识别和配置阶段,4)电力传输阶段以及5)充电结束阶段。[选择阶段](1)在选择阶段中,传输装置1000可以执行查验处理,以选择感测区域或充电区域中的接收装置2000。(2)如上所述,感测区域或充电区域可以意指物体影响传输侧电力变换器101的电力特性的区域。与查验阶段相比,在选择阶段,用于选择接收装置2000的查验处理是检测在传输装置1000的电力变换器中形成无线电力信号的电力量的变化并且检查在预定范围内是否存在物体的处理,而不是使用电力控制消息从接收装置2000接收响应的方法。选择阶段的查验处理可以被称为模拟查验处理,这是因为使用无线电力信号来检测物体,而不是使用下述查验阶段的数字分组。(3)在选择阶段中,传输装置1000可以感测物体进入或者离开感测区域或充电区域。另外,传输装置1000可以将其他物体(钥匙、硬币等)和能够无线地传输电力的接收装置2000与感测区域或充电区域中的物体区分开。如上所述,由于无线电力传输距离根据感应耦合方法和谐振耦合方法而变化,所以在选择阶段中检测到物体的感测区域可以变化。(4)首先,如果根据感应耦合方法来传输电力,则在选择阶段中,传输装置1000可以监测界面表面(未示出)以感测物体的放置和移除。另外,传输装置1000可以感测位于界面表面上的无线电力接收装置2000的位置。(5)当传输装置1000包括一个或更多个传输线圈时,选择阶段转变至查验阶段。在查验阶段中,使用每个线圈来确定是否从物体传输了对查验信号的响应,或者传输装置进入识别阶段以确定是否从物体传输了标识信息。传输装置1000可以基于通过这样的处理而获取到的接收装置2000的位置来确定要被用于无线电力传输的线圈。(6)另外,当根据谐振耦合方法来传输电力时,在选择阶段中,传输装置1000可以感测到电力变换器的频率、电流和电压中的一个或更多个由于感测区域或充电区域中的物体而变化,从而检测到物体。(7)在选择阶段中,传输装置1000可以使用根据感应耦合方法和谐振耦合方法的检测方法中的至少一种方法来检测物体。(8)传输装置1000可以根据电力传输方法来执行物体查验处理,并且从用于无线电力传输的耦合方法中选择物体检测方法,以进行至后续阶段。(9)同时,为了检测物体而由传输装置1000在选择阶段形成的无线电力信号与为了数字检测、识别、配置和电力传输而形成的无线电力信号在特性例如频率或强度方面可以不同。传输装置1000的选择阶段对应于用于检测物体的空闲阶段,使得传输装置1000生成专用于有效物体检测或降低电力消耗的信号。[查验阶段](1)在查验阶段中,传输装置1000可以执行通过电力控制消息来检测感测区域或者充电区域中的接收装置2000的处理。与在选择阶段中使用无线电力信号的特性对接收装置2000的查验处理相比较,查验阶段中的查验处理可以被称为数字查验处理。(2)传输装置1000可以形成用于检测接收装置2000的无线电力信号,解调由接收装置2000调制的无线电力信号,并且从解调的无线电力信号获取与对查验信号的响应对应的数字数据格式的电力控制消息。(3)传输装置1000接收与对查验信号的响应对应的电力控制消息,从而识别将要向其传输电力的接收装置2000。(4)为了执行数字查验处理而由传输装置1000在查验阶段形成的查验信号可以是通过在预定时间内施加特定操作点的电力信号而形成的无线电力信号。此处,操作点可以意指施加至传输线圈单元1400的电压的频率、占空比和幅度。传输装置1000可以通过在预定时间内施加特定操作点的电力信号来生成查验信号,并且尝试从接收装置2000接收电力控制消息。(5)同时,与对查验信号的响应对应的电力控制消息可以是指示由接收装置2000接收到的无线电力信号的强度的消息。例如,接收装置2000可以传输包括在指示接收到的无线电力信号的强度的消息中的信号强度分组作为对查验信号的响应。该分组可以被配置成包括指示指明信号强度的分组的头部和指示由接收装置2000接收到的电力信号的强度的消息。消息中的电力信号的强度可以指示用于在传输装置1000与接收装置2000之间传输电力的感应耦合或者谐振耦合的程度。(6)传输装置1000可以在接收到对查验信号的响应消息并且找到接收装置2000之后,扩展数字查验处理并且进入识别和配置阶段。也就是说,传输装置1000可以在找到接收装置2000之后在识别和配置阶段保持特定操作点的电力信号并且接收必要的电力控制消息。然而,当传输装置1000未找到要向其传输电力的接收装置2000时,传输装置1000的操作阶段可以返回至选择阶段。[识别和配置阶段](1)在识别和配置阶段中,传输装置1000可以从接收装置2000接收标识信息和/或配置信息,以有效地控制电力传输。(2)在识别和配置阶段中,接收装置2000可以传输包括其标识信息的电力控制消息。为此,接收装置2000可以传输包括指示接收装置2000的标识信息的消息的标识分组。该分组可以被配置成包括指示指明标识信息的分组的头部和包含接收装置2000的标识信息的消息。该消息可以被配置成包括指示用于无线电力传输的协议的版本的信息、用于识别接收装置2000的制造商的信息、指示扩展装置标识符和基本装置标识符的存在/不存在的信息。另外,如果指示扩展装置标识符的存在/不存在的信息指示扩展装置标识符存在,则包括扩展装置标识符的扩展标识分组可以被单独传输。该分组可以被配置成包括指示指明扩展装置标识符的分组的头部和包含扩展装置标识符的消息。如果使用扩展装置标识符,则可以使用基于制造商的标识信息、基本装置标识符以及扩展装置标识符的信息来识别接收装置2000。(3)在识别和配置阶段中,接收装置2000可以传输包括关于预测最大电力的信息的电力控制消息。为此,接收装置2000可以传输例如配置分组。该分组可以被配置成包括指示配置分组的头部和包含关于预测最大电力的信息的消息。该消息可以被配置成包括:电力等级、关于预测最大电力的信息、指示确定无线电力传输装置1000的主单元的电流的方法的指示符以及选择性配置分组的数量。指示符可以指示是否根据无线电力传输协议来确定传输装置1000的主单元的电流。(4)同时,传输装置1000可以基于标识信息和/或配置信息来生成用于接收装置2000和电力充电的电力传输协议。电力传输协议可以包括用于确定电力传输阶段中的电力传输特性的参数的界限。(5)传输装置1000可以在进入电力传输阶段之前结束识别和配置阶段并且返回至选择阶段。例如,传输装置1000可以结束识别和配置阶段以找到能够无线地接收电力的另一接收装置。[电力传输阶段](1)在电力传输阶段中,传输装置1000向接收装置2000传输电力。(2)在这种情况下,传输装置1000可以基于接收到的标识分组根据接收装置2000的型式来控制电力变换器101传输无线电力。具体地,作为检查接收装置2000的型式的结果,如果接收装置2000对应于低电力等级,则电力变换器101可以作为半桥逆变器驱动以传输无线电力,并且如果接收装置2000对应于中等电力等级,则电力变换器101可以作为全桥逆变器驱动以传输无线电力。更具体地,参照图6,可以看出,随着接收装置2000的型式从低电力等级变化至中等电力等级,接收装置2000的负载增加。在这种情况下,当传输装置1000的电力变换器101作为半桥逆变器驱动时,可以向与小负载即低电力等级对应的接收装置2000传输无线电力。另外,针对具有比第二负载load2小的负载的低电力等级接收装置2000,可以通过改变开关元件q2和q3的占空比的方法和改变开关频率的方法中的至少一个方法来调整无线电力的量。具体地,针对具有比第一负载load1小的负载的接收装置2000,可以通过在将电力变换器101的开关元件q2和q3的开关频率固定至第三驱动频率f3的状态下调整占空比来调整无线电力的量,针对具有大于第一负载load1并且小于第二负载load2的负载的接收装置2000,可以通过在固定占空比的状态下调整开关频率即在第三驱动频率f3与第二驱动频率f2之间改变频率来调整无线电力的量。然而,实施方式不限于附图中所示的实施方式,针对具有小于第一负载load1的负载的接收装置2000,可以根据开关频率变化来调整无线电力的量,针对具有大于第一负载load1并且小于第二负载load2的负载的接收装置2000,可以根据占空比变化来调整无线电力的量。另外,针对具有小于第二负载load2的负载的接收装置2000,可以同时改变开关频率和占空比,并且可以调整无线电力的量。另外,针对具有大于第二负载load2的负载的中等电力等级接收装置2000,电力变换器101作为全桥逆变器驱动,并且可以在固定开关元件q1至q4的开关频率的状态下通过相移或开关频率变化来调整无线电力的量。具体地,针对具有大于第二负载load2并且小于第三负载load3的负载的接收装置2000,可以在将电力变换器101的开关元件q1至q4的驱动频率固定至第二驱动频率f2的状态下通过相移来调整无线电力的量,针对具有大于第三负载load3的负载的接收装置2000,可以通过电力变换器101的开关元件q1至q4的开关频率变化即在第二驱动频率f2与第一驱动频率f1之间的驱动频率变化来调整无线电力的量。然而,实施方式不限于图中所示的实施方式,针对具有大于第二负载load2并且小于第三负载load3的负载的接收装置2000,可以根据开关频率变化来调整无线电力的量,针对具有大于第三负载load3的负载的接收装置2000,可以根据相移来调整无线电力的量。另外,针对具有大于第二负载load2的负载的接收装置2000,可以通过开关频率变化和相移来调整无线电力的量。传输装置1000可以在传输电力的同时从接收装置2000接收电力控制消息,并且与所接收到的电力控制消息相适应地调整施加至传输线圈单元1400的电力的特性。例如,用于调整传输线圈的电力特性的电力控制消息可以被包括在控制误差分组中。该分组可以被配置成包括指示控制误差分组的头部和包含控制误差值的消息。传输装置1000可以根据控制误差值来调整施加至传输线圈的电力。也就是说,如果控制误差值为0,则由于接收装置2000的期望控制点与接收装置2000的实际控制点基本相同,因此保持施加至传输线圈的电流。当控制误差值为负值时,减小施加至传输线圈的电流,而当控制误差值为正值时,增加施加至传输线圈的电流。(4)另外,传输装置1000可以在电力传输阶段的初始驱动时间将电力变换器101作为半桥逆变器驱动,在接收到第一控制误差分组之后基于接收到的标识分组来确定接收装置2000的型式,如果接收装置2000对应于低电力等级,则继续将电力变换器作为半桥逆变器驱动,如果接收装置对应于中等电力等级,则将电力变换器改变为作为全桥逆变器驱动。(5)在电力传输阶段中,传输装置1000可以监测基于标识信息和/或配置信息而生成的电力传输协议中的参数。作为监测参数的结果,如果向接收装置2000的电力传输违反了电力传输协议中包括的限制,则传输装置1000可以取消电力传输并且返回至选择阶段。(6)另外,电力传输协议可以包括在接收装置2000的接收线圈单元2100上感应的电流的阈值电流值的边界条件以及从传输装置1000传输至接收装置2000的电力的特性。(5)传输装置1000可以基于从接收装置2000接收到的电力控制消息来结束电力传输阶段。例如,在使用传输至接收装置2000的电力对电池进行充电的情况下,当完成对电池的充电时,用于请求结束无线电力传输的电力控制消息可以被传递至传输装置1000。在该情况下,传输装置1000可以在接收到用于请求结束电力传输的消息之后,结束无线电力传输并且返回至选择阶段。作为另一示例,接收装置2000可以传递用于请求重新协商或重新配置的电力控制消息,以更新已经生成的电力传输协议。接收装置2000可以在请求电力量少于或大于当前传输的电力量时传递用于请求重新协商电力传输协议的消息。在该情况下,传输装置1000可以在接收到用于请求重新协商电力传输协议的消息之后,结束无线电力传输并且返回至识别和配置阶段。为此,例如,如图18所示,由接收装置2000传输的消息可以是结束电力传输分组。该分组可以被配置成包括指示结束电力传输分组的头部和包含指示电力传输结束的原因的结束电力传输码的消息。结束电力传输码可以指示充电完成、内部故障、过温、过电压、过电流、电池故障、重新配置、无响应以及未知中的任何一个。<电力传输控制>-确定接收装置的期望电力的方法图7是示出接收装置的期望电力确定方法的流程图。参照图7,接收装置2000可以执行以下步骤:1)确定期望控制点(s210),2)检测实际控制点(s230)以及3)生成控制误差值(s250),从而确定要被接收的电力即期望电力。具体地,在确定期望控制点的步骤s210中,接收装置2000可以确定电压、电流、温度等的期望控制点。在检测实际控制点的步骤s230中,接收装置2000可以确定实际电压、电流、温度等的实际控制点。接收装置2000可以在确定实际控制点时应用各种方法例如电压或电流检测、温度感测等,并且在电力传输阶段的任何时间执行这样的处理。在生成控制误差值的步骤s250中,接收装置2000可以基于期望控制电压值与实际控制电压值之间的差来生成控制误差值。另外,控制误差值可以是指示正值和负值的参数。当期望电力小于实际电力时,控制误差值为正值,当期望电力大于实际电力时,控制误差值为负值,以及当期望电力等于实际电力时,控制误差值为零。在这样的电力控制处理中,耦合系数可以根据传输装置1000与接收装置2000之间的对准而迅速减小,并且因此接收装置2000的期望电力量可能瞬时增加。另外,接收装置2000可以向传输装置1000请求使得在接收侧线圈单元2100中感应的电流超过阈值所需的期望电力量,而传输装置1000可以传输在基于在接收侧线圈单元2100中感应的电流的阈值而重新配置的驱动频率的范围内生成的无线电力,从而防止接收装置2000被损坏。同时,控制误差值可以以控制误差分组的形式传输至传输装置1000。当从已经接收到控制误差值的传输装置接收到新传输电力时,可以通过上述步骤来确定新传输电力是否满足期望电力。<电力控制方法>图8是示出根据驱动频率的传输侧线圈部分上的线圈电流的电平的图。图9和图10是示出传输装置的操作的流程图,该流程图包括配置驱动频率边界值的步骤。参照图8,取决于在识别和配置阶段中接收到的标识分组中包括的接收装置2000的型式是低电力等级还是中等电力等级,电力变换器101可以作为半桥逆变器或全桥逆变器中的任何一个进行操作,并且电力变换器101的开关频率可以是在第一驱动频率f1至第三驱动频率f3的范围内的任何一个驱动频率值。另外,作为最小频率的第一驱动频率f1的频率值和作为最大频率的第三驱动频率f3的频率值可以根据传输装置1000的容量或类型来预先确定。通常,如果传输装置1000与接收装置2000的耦合系数大于0.5,则开关频率可以是第二驱动频率f2。此时,传输侧线圈单元1400上的传输线圈电流可以是第一电流a1。此时,可以改变驱动频率以增加无线电力的量。也就是说,无线电力的量可以通过在半桥逆变器驱动状态下增大驱动频率来增加,以及可以通过在全桥逆变器驱动状态下减小驱动频率来增加。为了响应于由于接收装置2000未对准而导致的耦合系数变得小于0.5来恒定地保持要由接收装置2000接收的电力的量,可以通过在半桥逆变器驱动状态下增大驱动频率来增加无线电力的量,以及可以通过在全桥逆变器驱动状态下减小驱动频率来增加无线电力的量。然而,当耦合系数迅速变化或者耦合系数显著降低时,驱动频率可以被改变为作为最小驱动频率的第一驱动频率f1或作为最大驱动频率的第三驱动频率f3。在这种情况下,施加至传输侧线圈单元1400的电流可以达到第二电流a2或更大以及第三电流a3。在这种情况下,如图9所示,由于在接收装置2000的接收侧线圈单元2100中感应的电流量可能会迅速增加而损坏接收装置2000,所以可以重新配置驱动频率的边界值以防止损坏。可以在进入电力传输阶段之前基于包括在标识分组中的关于接收装置2000的电流阈值的信息来重新配置驱动频率的边界值。另外,如图10所示,可以在进入了电力传输阶段的状态下,在接收到第一控制误差分组之后,基于包括在标识分组中的关于接收装置2000的电流阈值的信息来重新配置驱动频率的边界值。例如,如果在被施加至传输侧线圈单元1400的电流对应于第四电流a4的情况下在接收侧线圈单元2100中感应的电流量对应于阈值,则传输装置1000的驱动频率的边界值可以被设置为与第四电流a4匹配的第四驱动频率f4至第五驱动频率f5内的频率。另外,在固定驱动频率的状态下,可以通过相移或开关元件的占空比的变化来改变传输侧线圈单元1400上的传输线圈电流的电平,并且因此可以调整在接收侧线圈单元2100中感应的电流量。甚至在这种情况下,也可以依据在接收侧线圈单元2100中感应的电流量的阈值来限制传输侧线圈单元1400上的传输线圈电流的电平,从而防止接收装置2000被损坏。<电力传输控制方法>图11是详细示出用于电力传输控制方法的传输装置的控制器的图,以及图12是传输装置在电力传输阶段中的时序图。参照图11,按照电力传输控制方法,传输装置1000的控制器103可以控制传输线圈单元1400的电流成为新传输线圈电流。这样的电力传输控制可以基于比例积分微分(pid)算法来执行。为了执行pid算法,传输装置1000可以包括第一计算器11、第二计算器15、比例控制器12a、积分控制器12b、微分控制器12c、第一放大器至第五放大器13a、13b、13c、13d和13e以及第一加法器14a和第二加法器14b,并且传输装置1000可以执行以下处理来控制电力变换器101。j=1、2、3、...可以指示由传输装置1000接收的控制误差分组的顺序。第一放大器至第五放大器13a、13b、13c、13d和13e中的每一个可以具有放大器、缓冲器和延迟单元中的至少一个。(1)新传输线圈电流计算步骤1)当传输装置1000的第一计算器11接收到第j个控制误差分组时,可以根据式3来计算新传输线圈电流td(j)。式32)此处,ta(j-1)可以表示根据前一控制误差分组c(j-1)确定的实际(当前)传输线圈电流(实际主单元电流),并且c(j)可以表示包括在第j个控制误差分组中的控制误差值。另外,ta(0)可以表示传输线圈单元1400在在电力传输阶段的起始点处的电流。可以在传输线圈单元1400中基于传输线圈电流生成磁场,从而生成输出电力。3)第一计算器11接收第j个控制误差分组和通过第一放大器13a的实际传输线圈电流ta(j-1),根据上面的式3执行计算处理,并且计算并输出新传输线圈电流td(j)。4)如果控制误差值c(j)不为零(非零),则传输装置1000可以在预定时间(图13的t_有效)期间调整传输线圈电流。为此,传输装置1000可以执行包括下述步骤的循环。此处,i=1、2、3、...max可以指示循环的重复次数。(2)误差计算步骤1)传输装置1000可以根据式4、根据新传输线圈电流td(j)与第i-1个循环的实际传输线圈电流(ta(j,i-1))之间的差来计算在第i个循环中的误差。式4其中,ta(j,i-1)可以表示通过第i-1个循环确定的传输线圈电流,以及ta(j,0)可以表示在循环的起始点处的实际传输线圈电流。2)第一加法器14a对新传输线圈电流td(j)与来自第二放大器13a的通过第i-1个循环确定的实际传输线圈电流ta(j,i-1)进行求和来计算误差,并且将所计算的误差输出至pid控制器12。(3)控制量计算步骤1)传输装置1000的pid控制器12可以执行用于与误差成比例地改变控制量的比例控制(p)、用于对误差进行积分以执行控制的积分控制(i)以及用于通过误差变化来确定控制量的微分控制(d)。如式5所示,pid控制器12可以计算比例项、积分项以及微分项。具体地,比例控制器12a可以基于误差来计算比例项p(j,i),积分控制器12b可以基于累积误差来计算积分项i(j,i),并且微分控制器12c可以基于误差变化来计算微分项d(j,i)。式5p(j,i)=kp×e(j,i)i(j,i)=i(j,i-1)+ki×e(j,i)×tinner2)其中,kp表示比例增益,ki表示积分增益,以及kd表示微分增益。另外,t_inner表示重复一个循环所需的时间。另外,积分项i(j,0)=0,并且误差e(j,0)=0。传输装置1000可以将积分项i(j,i)限制在-m_i..+m_i的范围内,并且可以根据需要将所计算的积分项i(j,i)改变为适当的边界值。此处,m_i是积分项界限参数。3)积分控制器12b的输出信号可以通过第四放大器13d反馈到积分控制器12b的输入端子。此时,反馈输出信号是前一(第i-1个)循环的积分项(i(j,i-1))。另外,微分控制器12c的输入信号可以通过第三放大器13c输入到微分控制器12c。此时,输入信号是前一(第i-1个)循环的误差(e(j,i-1))。如式6所示,传输装置1000的第二加法器14b可以对从比例控制器12a输出的比例项p(j,i)、从积分控制器12b输出的积分项i(j,i)以及从微分控制器12c输出的微分项d(j,i)进行求和以计算当前(第i个)控制量pid(j,i)。式6pid(j,i)=p(j,i)+i(j,i)d(j,i)5)传输装置1000可以根据上述计算来输出当前(第i个)控制量pid(j,i),当前(第i个)控制量pid(j,i)可以被限制在-m_pid..+m_pid的范围内。此处,m_pid是控制量界限参数(pid输出界限参数)。(4)计算新受控变量的步骤1)传输装置1000可以基于式7来计算新受控变量。式7v(j,i)=v(j,i-1)-sv×pid(j,i)2)其中,sv可以表示基于受控变量的缩放因子。另外,受控变量是v(i,0)=v(j-1,i_max),并且v(0,0)可以表示受控变量在电力传输阶段的起始时间处的实际值。受控变量可以是dc/ac变换器1200的操作频率、占空比或dc/ac变换器1200的相移和输入电压变化中的任何一个。如果所计算的v(j,i)超过预定范围,则传输装置1000可以将所计算的v(j,i)改变为适当的界限值。3)第二计算器15可以根据上面的式7、基于输入的当前(第i个)控制量pid(j,i)和通过第五放大器13e反馈的前一(第i-1个)循环的受控变量来计算新受控变量v(j,i)。4)另外,为了将在接收侧线圈单元2100中感应的电流适当地限制在电流阈值范围内,可以调整缩放因子sv或新受控变量v(j,i)中的至少一个。具体地,例如,如表1所示,可以根据驱动频率范围来改变缩放因子sv。表1频率范围[khz]缩放因子sv[hz]110…1401.5140…1602160…1803180…2055另外,尽管如表1所示传输装置1000的驱动频率具有110khz至205khz的范围,但是如果基于在识别阶段接收到的接收装置2000的接收侧线圈单元2100上感应的电流的阈值需要将驱动频率限制为大于110khz并且小于205khz的值,则上述缩放因子sv的最小缩放因子sv可以被改变为大于1.5的值,并且最大缩放因子sz可以被改变为小于5的值。可以改变驱动频率的最小值和最大值以重新配置驱动频率的频率范围。这样的缩放因子sv可以如参照图9所描述的在进入电力传输阶段之前被重新配置,或者如参照图10所描述的在接收到第一控制误差分组之后被重新配置。另外,作为另一示例,当受控变量变为操作频率时,可以基于表1的160khz在电力变换器101的半桥逆变器驱动状态下以高于160khz的驱动频率来驱动电力变换器101,并且可以改变新受控变量v(j,i)使得驱动频率不超过最大界限值(例如,图7的第四驱动频率f4)。类似地,可以在电力变换器101的全桥逆变器驱动状态下以低于160khz的驱动频率来驱动电力变换器101,并且可以改变新受控变量v(j,i)使得驱动频率不超过最小界限值(例如,图7的第五驱动频率f5)。(5)基于新受控变量来控制电力变换器的步骤1)传输装置1000可以将新值的受控变量v(j,i)施加至dc/ac变换器1200。新受控变量v(j,i)被配置成使得即使在耦合系数快速变化时在接收侧线圈单元2100中感应的电流的值也不会超过电流阈值,并且不会损坏接收装置2000。2)传输装置1000可以基于新值的受控变量v(j,i)、根据由第一计算器11确定的传输线圈电流ta(j,i)来生成新电力。(6)同时,参照图12,传输装置1000可以在第j个控制误差分组的接收结束点之后在时间t_延迟+t_有效+t_稳定期间确定传输线圈电流ta(j)。此处,t_延迟可以表示被延迟以在接收到前一控制误差分组之后根据前一控制误差分组来执行电力控制的时间,t_有效可以表示根据前一控制误差分组执行电力控制(在附图的示例中,为增加传输电力)所需要的时间,并且t_稳定可以表示目标电力值的稳定时间。同时,用于确定pid控制器12的增益ki、ki和kd、积分项界限参数m_i、pid输出界限参数m_pid以及v(j,i)是否超出预定范围的预定范围和缩放因子sv可以依据电力传输协议的传输电力特性、传输装置1000的规格、传输线圈单元1400的标准和容量以及接收装置2000的电流阈值来确定。用于接收控制误差分组的传输装置1000可以确定新传输线圈电流以及基于新传输线圈电流来确定新传输电力。根据新传输电力的量,可以结束无线电力传输而不生成新传输电力,或者可以生成新传输电力以继续传输无线电力。根据实施方式,如果由于传输装置1000与接收装置2000之间的未对准而导致耦合系数低,则接收装置2000的接收电力小于从传输装置1000输出的电力。因此,接收装置2000可能需要更多的电力,并且传输装置1000的传输电力的量可能增加。此时,在按照接收装置2000的电流阈值而重新配置的驱动频率范围内生成无线电力并传输无线电力,从而解决了以下问题:接收装置2000由于过大的传输电力而损坏以及由于过大的传输电力而发热。特别地,如在交通工具无线充电系统中那样,如果由于交通工具摇摆而瞬间并且重复地发生传输装置1000与接收装置2000之间的未对准,则即使在传输装置1000的传输电力瞬时变化的情况下,在接收侧线圈单元2100上感应的电流也不会超过阈值,从而防止接收装置2000被损坏。虽然已经参考多个说明性实施方式描述了实施方式,但是应该理解的是,本领域的技术人员可以设计出将落入本公开内容的原理的精神和范围内的许多其他修改和实施方式。因此,实施方式的范围应由所附权利要求及其合法等同物来确定,而不是由以上描述来确定。当前第1页12
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