无线电力发送器及其电力传输方法
【专利说明】
[0001] 本申请是2012年11月2日提交的申请号为201210433538. 2,发明名称为"无线 电力发送器及其电力传输方法"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本公开涉及一种无线电力传输技术。更特别地，本公开涉及一种能够通过使用谐 振现象有效地发送能量的无线电力发送器及其电力传输方法。
【背景技术】
[0003] 无线电力传输或者无线能量传递指的是向所期望的装置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 了用于通过辐射诸如无线电波或者激光的电磁波而发送电能的方法。实际上，在日常生活 中频繁使用的电动牙刷或者电动剃刀是基于电磁感应原理而被充电的。直至现在，使用磁 感应、谐振和短波长射频的长距离传输已经被用作无线能量传递方案。
[0004] 在近来已经被瞩目的短程无线电力传输的情况下，以当用户在建筑物中使用诸如 蜂窝电话或者笔记本电脑的移动终端时，即使该移动终端没有被连接到附加的电力电缆也 能够对该移动终端连续地充电的方式，将无线电力发送器安装在该建筑物中。
[0005] 然而，根据现有技术的无线电力传输技术，必须持续地发送电力，而与接收电力的 无线电力接收器的存在无关，这引起电力的浪费和对人体的损害。
【发明内容】
[0006] 本公开提供一种能够通过使用谐振现象发送能量的无线电力发送器及其方法。
[0007] 另外，本公开提供一种能够检测无线电力接收器的位置的无线电力发送器及其方 法。
[0008] 此外，本公开提供一种能够通过与无线电力接收器的位置相对应的特定传输谐振 单元发送能量的无线电力发送器及其方法。
[0009] 根据实施例，提供一种用于通过使用谐振将电力无线地发送到无线电力接收器的 无线电力发送器。该无线电力发送器包括：多个传输谐振单元；检测电力施加单元，该检测 电力施加单元将检测电力施加到传输谐振单元以检测无线电力接收器的位置；以及电流测 量单元，该电流测量单元基于施加的检测电力测量从无线电力发送器的内部产生的电流。 无线电力发送器基于测量的电流而通过与无线电力接收器的位置相对应的至少一个传输 谐振单元发送电力。
[0010] 根据实施例，提供一种用于通过使用谐振将电力无线地发送到无线电力接收器的 无线电力发送器的方法。该电力传输方法包括：将检测电力施加到多个传输谐振单元；基 于检测电力测量从无线电力发送器的内部产生的电流；基于测量的电流确定与无线电力接 收器的位置相对应的至少一个传输谐振单元；以及通过已经确定的至少一个传输谐振单元 发送电力。
[0011] 根据本公开的实施例，无线电力发送器通过与无线电力接收器的位置相对应的传 输谐振单元来发送能量，从而提高电力传输效率。
[0012] 另外，无线电力发送器通过特定传输谐振单元集中能量传输，从而能够防止浪费 能量，并且能够减少对人体有害的磁场。
[0013] 同时，在本公开的实施例的下面的描述中可以直接地或者间接地公开其它的各种 效果。
【附图说明】
[0014] 图1是示出根据本公开的一个实施例的无线电力传输系统的视图；
[0015] 图2是示出根据本公开的一个实施例的传输线圈单元的等效电路的电路图；
[0016] 图3是示出根据一个实施例的电源和发送单元的等效电路的电路图；
[0017] 图4是示出根据本公开的一个实施例的接收谐振线圈、接收线圈单元、平滑电路、 以及负载的等效电路的电路图；
[0018] 图5是示出根据本公开的一个实施例的无线电力发送器的结构的视图；以及
[0019] 图6是示出根据本公开的一个实施例的发送电力的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020] 在下面的描述中，如果关于众所周知的功能或者配置的详细描述可能使本公开的 主题不清楚，则将会省略该详细描述。另外，基于根据实施例的组件的功能来定义要描述的 术语，并且该术语可以具有根据用户或者运营商和客户的意图而变化的意义。因此，该术语 应基于贯穿本说明书的全部上下文来定义。
[0021] 在下文中，将参考附图描述实施例。
[0022] 图1是示出根据实施例的无线电力传输系统的视图。
[0023] 参考图1，无线电力传输系统包括电源10、电力传输单元20、电力接收单元30、整 流电路40以及负载50。
[0024] 从电源10产生的电力被提供到电力传输单元20,从而电力传输单元20使用谐振 将电力发送到电力接收单元30,该电力接收单元30与电力传输单元20谐振并且具有与电 力传输单元20的相同的谐振频率值。被传递到电力接收单元30的电力经由整流电路40 而被传递到负载50。负载50可以是电池或者需要电力的预定设备。
[0025] 详细地，电源10是用于供应预定频率的AC电力的AC电源。
[0026] 电力传输单元20包括传输线圈单元21和传输谐振线圈单元22。传输线圈单元 21被连接到电源10,从而AC电流流过传输线圈单元21。当AC电流流过传输线圈单元21 时，由于电磁感应，AC电流被感应到被从传输线圈单元21物理地隔开的传输谐振线圈单元 22。使用谐振将被传递到传输谐振线圈单元22的电力发送到与电力传输单元20形成谐振 电路的电力接收单元30。
[0027] 根据使用谐振的电力传输，能够在彼此阻抗匹配的两个LC电路之间发送电力。与 使用电磁感应的电力传输方案相比，使用谐振的电力传输方案能够以更高的电力传输效率 更远地发送电力。
[0028] 电力接收单元30包括接收谐振线圈单元31和接收线圈单元32。在接收谐振线圈 单元31中接收从传输谐振线圈单元22发送的电力，从而AC电流过接收谐振线圈单元31。 被发送到接收谐振线圈单元31的电力通过电磁感应而被传递到接收线圈单元32。被传递 到接收线圈32的电力通过整流电路40而被传递到负载50。
[0029] 图2是根据实施例的传输线圈单元21的等效电路图。如在图2中所示，传输线圈 单元21可以包括电感器Ll和电容器Cl，并且形成具有适当的电感值和适当的电容值的电 路。
[0030] 电容器Cl可以是固定电容器或者可变电容器。当电容器Cl是可变电容器时，电 力传输单元20可以为了阻抗匹配而控制可变电容器。同时，传输谐振线圈单元22、接收谐 振线圈单元31、和接收线圈单元32的等效电路可以等同于在图2中描绘的电路。
[0031] 图3是根据实施例的电源10和电力传输单元20的等效电路图。如在图3中所示， 传输线圈单元21和传输谐振线圈单元22中的每一个可以分别包括具有预定的电感值和预 定的电容值的电感器Ll或者L2和电容器Cl或者C2。
[0032] 特别地，传输谐振线圈单元22的电容器C2可以是可变电容器，并且电力传输单元 20可以调整可变电容器以调整用于谐振的谐振频率值。
[0033] 图4是根据本公开的实施例的接收谐振线圈单元31、接收线圈单元32、整流电路 40和负载50的等效电路图。如在图4中所示，传输谐振线圈单元31和接收线圈单元32中 的每一个可以分别包括具有预定电感值和预定电容值的电感器L3或者L4和电容器C3或 者C4〇
[0034] 整流电路单元40可以包括二极管Dl和整流电容器C5,从而整流单元40将AC电 力转换成要被输出的DC电力。虽然负载50由I. 3V DC电源表示，但是负载50可以是电池 或者需要DC电力的其它装置。
[0035] 在下文中，将根据本公开的实施例描述用于通过与无线电力接收器的位置相对应 的传输谐振单元发送能量的无线电力发送器1〇〇及其方法。
[0036] 图5是示出根据本发明的一个实施例的无线电力发送器100的结构的视图。
[0037] 参考图5,无线电力发送器100可以包括电源单元11、检测电力施加单元12、电流 测量单元13、切换单元14、控制器15、多个传输谐振单元20以及衬垫（pad) 25。根据实施 例，传输谐振单元20可以以2D布置在衬垫25上。根据一个实施例，传输谐振单元20可以 以2D布置在衬垫25上，从而传输谐振单元20可以具有矩阵的形式。
[0038] 同时，如在图5中所示，每个传输谐振单元20可以对应于图1的电力传输单元，并 且除了传输谐振单元20之外的剩余的组件可以被包括在图1的电源10中。
[0039] 传输谐振单元20对应于多个谐振频率。传输谐振单元可以具有相同的谐振频率， 或者可以具有不同的谐振频率。
[0040] 另外，传输谐振单元20的一部分可以具有第一谐振频率，并且剩余的传输谐振单 元20可以具有第二谐振频率。在该情况下，第一谐振频率可以不同于第二谐振频率。
[0041] 衬垫25可以具有矩形，但是本公开不限于此。
[0042] 如果无线电力接收器60位于衬垫25上，则无线电力发送器100可以通过在被放 置于衬垫25上的传输谐振单元20中的特定传输谐振单元将能量发送到无线电力接收器 60。在该情况下，无线电力接收器60可以包括参考图