發(fā)送無線電力的裝置和方法
【專利摘要】提供一種用于向無線電力接收器發(fā)送無線電力的方法和裝置。所述方法包括檢測(cè)無線電力發(fā)送器的范圍區(qū)域之內(nèi)的無線電力接收器；發(fā)送用于驅(qū)動(dòng)無線電力接收器的驅(qū)動(dòng)電力；將無線電力接收器加入由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)；以及向無線電力接收器發(fā)送充電電力。
【專利說明】發(fā)送無線電力的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及一種發(fā)送無線電力的方法和裝置，并且更具體地，涉及識(shí)別無線電力接收器并且向其發(fā)送無線電力的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]最近，已經(jīng)開發(fā)了無線或無接觸充電技術(shù)，其現(xiàn)在廣泛用于諸如無線電動(dòng)牙刷或無線電動(dòng)剃須刀的各種電子設(shè)備。
[0003]使用基于無線電力發(fā)送和接收的無線充電技術(shù)，例如，如果用戶將諸如移動(dòng)電話的電子設(shè)備簡(jiǎn)單地放置在充電板上而不將單獨(dú)的充電接頭連接到移動(dòng)電話，則移動(dòng)電話的電池可以被自動(dòng)地再充電。
[0004]無線充電技術(shù)可以粗略地分類為基于線圈的電磁感應(yīng)方案、共振方案以及通過將電能轉(zhuǎn)換成為微波來傳遞電能的射頻(RF) /微波輻射方案。
[0005]雖然最近更常使用電磁感應(yīng)方案，但是使用RF/微波輻射方案的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成功。從而，在不久的將來，可以預(yù)期更多類型的電子產(chǎn)品將以無線方式被再充電。
[0006]基于電磁感應(yīng)的電力傳輸在初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間發(fā)送電力。例如，當(dāng)磁體繞線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流發(fā)生。使用此原理，發(fā)送器生成磁場(chǎng)，并且在接收器中，電流取決于磁場(chǎng)中的改變而被感生，從而產(chǎn)生能量。這種電力發(fā)送方法具有優(yōu)秀的能量傳輸效率。
[0007]至于共振方案,可以通過使用I禹合模理論(Coupled Mode Theory)將電力以無線方式傳送到電子設(shè)備，即使電子設(shè)備遠(yuǎn)離充電設(shè)備好幾米。共振方案基于這樣的物理概念:如果音叉回響，則附近的酒杯也可以以相同頻率回響。然而，共振方案使包含電能的電磁波共振，而不是使聲音共振。共振的電能僅被直接傳遞到具有相同共振頻率的設(shè)備，并且任何未使用的部分作為電磁場(chǎng)被再吸收而不是傳播到空中。從而，不同于其他的電磁波，共振的電能將不會(huì)影響鄰近的設(shè)備和人體。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]技術(shù)問題
[0009]雖然無線充電方案正在獲得許多注意和研究，但是對(duì)于無線充電的優(yōu)先級(jí)、搜索無線電力發(fā)送器和接收器、選擇無線電力發(fā)送器和接收器之間的通信頻率、調(diào)整無線電力、選擇匹配電路以及在一個(gè)充電周期中分配用于每個(gè)無線電力接收器的通信時(shí)間，還沒有提出標(biāo)準(zhǔn)。具體來說，需要無線電力發(fā)送器確定向由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)添加無線電力接收器以及從無線電力網(wǎng)絡(luò)除去無線電力接收器的標(biāo)準(zhǔn)。
[0010]技術(shù)方案
[0011]因此，設(shè)計(jì)本發(fā)明以至少解決上述問題和/或缺點(diǎn)，并至少提供下述優(yōu)點(diǎn)。
[0012]本發(fā)明的一方面將提供一種用于無線電力發(fā)送器(TX)和無線電力接收器(RX)的總體操作的標(biāo)準(zhǔn)。
[0013]本發(fā)明的另一方面將提供用于檢測(cè)無線電力接收器并且向其發(fā)送無線電力的方法和無線電力發(fā)送器。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種由無線電力發(fā)送器發(fā)送無線電力的方法。所述方法包括檢測(cè)無線電力接收器；發(fā)送用于驅(qū)動(dòng)無線電力接收器的驅(qū)動(dòng)電力；將無線電力接收器加入由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)；以及向無線電力接收器發(fā)送充電電力。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)送無線電力的無線電力發(fā)送器。所述無線電力發(fā)送器包括:控制器，檢測(cè)無線電力接收器；電力發(fā)送器，發(fā)送用于驅(qū)動(dòng)無線電力接收器的驅(qū)動(dòng)電力；以及通信單元，與無線電力接收器形成通信網(wǎng)絡(luò)。所述控制器將無線電力接收器加入由無線電力網(wǎng)絡(luò)管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)，并且向無線電力接收器發(fā)送充電電力。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種由無線電力發(fā)送器發(fā)送無線電力的方法。所述方法包括:檢測(cè)無線電力接收器；發(fā)送用于驅(qū)動(dòng)無線電力接收器的驅(qū)動(dòng)電力；并且確定是否允許無線電力接收器加入由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)送無線電力的無線電力發(fā)送器。所述無線電力發(fā)送器包括:控制器，檢測(cè)無線電力接收器；電力發(fā)送器，發(fā)送用于驅(qū)動(dòng)無線電力接收器的驅(qū)動(dòng)電力；以及通信單元，與無線電力接收器形成通信網(wǎng)絡(luò)。所述控制器確定是否允許無線電力接收器加入由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種確定是否從由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)除去無線電力接收器的方法。所述方法包括:在一定時(shí)段發(fā)送命令信號(hào)以報(bào)告無線電力接收器的電力信息；確定是否從無線電力接收器接收到相應(yīng)于命令信號(hào)的報(bào)告信號(hào)；以及如果在一定時(shí)段發(fā)送命令信號(hào)預(yù)定次數(shù)之后未接收到報(bào)告信號(hào)，則確定無線電力接收器從無線電力網(wǎng)絡(luò)除去。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種向無線電力接收器發(fā)送無線電力的無線電力發(fā)送器。所述無線電力發(fā)送器包括:通信單元，在一定時(shí)段發(fā)送用于報(bào)告無線電力接收器的電力信息的命令信號(hào)；以及控制器，確定是否從無線電力接收器接收到相應(yīng)于命令信號(hào)的報(bào)告信號(hào)，并且如果在一定時(shí)段發(fā)送命令信號(hào)預(yù)定次數(shù)之后未接收到報(bào)告信號(hào)，則確定無線電力接收器從由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)除去。
[0020]技術(shù)效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種由無線電力發(fā)送器向無線電力接收器發(fā)送無線電力的方法。所述方法包括檢測(cè)無線電力接收器；發(fā)送用于驅(qū)動(dòng)無線電力接收器的驅(qū)動(dòng)電力；將無線電力接收器加入由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)；以及向無線電力接收器發(fā)送充電電力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]從下面結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明特定實(shí)施例的上述和其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，附圖中:
[0023]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線充電系統(tǒng)；
[0024]圖2a是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線電力發(fā)送器和無線電力接收器的框圖；
[0025]圖2b是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線電力接收器的框圖；
[0026]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線電力發(fā)送器和無線電力接收器中的方法的流程圖；[0027]圖4a是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線電力發(fā)送器的電路圖；
[0028]圖4b和圖4c是分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、隨時(shí)間在無線電力發(fā)送器中測(cè)量的電流和電壓的曲線圖；
[0029]圖4d是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、隨時(shí)間在無線電力發(fā)送器的一個(gè)點(diǎn)測(cè)量的溫度的曲線圖；
[0030]圖4e是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在無線電力發(fā)送器的一個(gè)點(diǎn)處的相位的曲線圖；
[0031]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在無線電力發(fā)送器中的負(fù)載檢測(cè)和信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)序圖；
[0032]圖6a和圖6b是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在無線電力發(fā)送器和無線電力接收器之間的電力供應(yīng)操作的時(shí)序圖；
[0033]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線電力發(fā)送器中的方法的流程圖；
[0034]圖8a和圖Sb是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、無線電力接收器沒有加入由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)的操作的時(shí)序圖；
[0035]圖9a和圖9b是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、用于確定從由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)除去無線電力接收器的操作的時(shí)序圖；
[0036]圖1Oa和圖1Ob是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在無線電力發(fā)送器和無線電力接收器之間的通信信令的時(shí)序圖；以及
[0037]圖11示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備控制表的示例。
[0038]遍及附圖，相同的附圖參考標(biāo)記將理解為指示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0039]現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。在以下描述中，提供諸如詳細(xì)配置和組件之類的細(xì)節(jié)僅僅為了幫助本發(fā)明的這些實(shí)施例的總體理解。因此，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明顯地是，可以對(duì)此處描述的實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改而不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，為清楚和簡(jiǎn)潔起見，可能省略對(duì)公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0040]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線充電系統(tǒng)。
[0041 ] 參照?qǐng)D1，無線充電系統(tǒng)包括無線電力發(fā)送器100和無線電力接收器110-1、110-2和110-n。無線電力發(fā)送器100以無線方式分別向無線電力接收器110-1、110-2和110-n發(fā)送電力1-1、1_2和l-η。更具體地，無線電力發(fā)送器100以無線方式僅向通過執(zhí)行預(yù)定驗(yàn)證過程被授權(quán)的無線電力接收器發(fā)送電力1-1、1_2和1-n。
[0042]無線電力發(fā)送器100與無線電力接收器110-1、110-2和110_n形成電連接。例如，無線電力發(fā)送器100以電磁波的形式向無線電力接收器110-1、110-2和110-n發(fā)送無線電力。
[0043]此外，無線電力發(fā)送器100與無線電力接收器110-1、110-2和110_n執(zhí)行雙向通信。無線電力發(fā)送器100和無線電力接收器110-1、110-2和110-n處理并交換分組2_1、2-2和2-n，每個(gè)分組在預(yù)定幀中配置。例如，無線電力接收器110-1、110-2和110_n可以實(shí)現(xiàn)為移動(dòng)通信終端、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、個(gè)人多媒體播放器(PMP)、智能電話等等。
[0044]無線電力發(fā)送器100使用共振方案以無線方式向無線電力接收器110-1、110-2和110-n供電。當(dāng)無線電力發(fā)送器100使用共振方案時(shí)，無線電力發(fā)送器100和無線電力接收器110-1、110-2和110-n之間的距離可以優(yōu)選地是30m或更少。然而，當(dāng)無線電力發(fā)送器100使用電磁感應(yīng)方案時(shí)，無線電力發(fā)送器100和無線電力接收器110-1、110-2和110-n之間的距離可以優(yōu)選地是IOcm或更少。
[0045]無線電力接收器110-1、110-2和110_n通過從無線電力發(fā)送器100接收無線電力對(duì)安裝在無線電力接收器中的電池充電。此外，無線電力接收器110-1、110-2和110-n可以向無線電力發(fā)送器100發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送無線電力的信號(hào)、用于接收無線電力的信息、無線電力接收器的狀態(tài)信息、用于無線電力發(fā)送器100的控制信息等等。
[0046]無線電力接收器110-1、110-2和110-n可以向無線電力發(fā)送器100發(fā)出指示它們的充電狀態(tài)的消息。
[0047]無線電力發(fā)送器100可以包括基于從無線電力接收器110-1、110-2和110-n接收到的消息顯示無線電力接收器110-1、110-2和110-n中的每一個(gè)的狀態(tài)的顯示器。此外，無線電力發(fā)送器100可以顯示到無線電力接收器110-1、110-2和110-n被充足電所剩余的估計(jì)時(shí)間。
[0048]此外，無線電力發(fā)送器100可以發(fā)送用于禁止無線電力接收器110-1、110-2和110-n的無線充電功能的控制信號(hào)?；旧?，當(dāng)從無線電力發(fā)送器100接收用于無線充電功能的禁止控制信號(hào)時(shí)，無線電力接收器將禁止無線充電功能。
[0049]圖2a是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線電力發(fā)送器和無線電力接收器的框圖。
[0050]參照?qǐng)D2a，無線電力發(fā)送器200包括電力發(fā)送器211、控制器212和通信單元213。無線電力接收器250包括電力接收器251、控制器252和通信單元253。此處，術(shù)語“單元”是指硬件設(shè)備或硬件和軟件的組合。
[0051]電力發(fā)送器211經(jīng)由電力接收器251以無線方式向無線電力接收器250供電。電力發(fā)送器211以交流電(AC)波形供電。然而，例如，當(dāng)電力發(fā)送器211以直流電(DC)波形從電池接收電力時(shí)，在使用逆變器將DC波形轉(zhuǎn)換成為AC波形之后，電力發(fā)送器211以AC波形供電。電力發(fā)送器211可以實(shí)現(xiàn)為內(nèi)置電池，或可以實(shí)現(xiàn)為從外部源(例如，插座)接收電力并且向其他組件供電的電力接收接口。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，只要電力發(fā)送器211能夠以AC波形供電，對(duì)電力發(fā)送器211沒有限制。
[0052]此外，電力發(fā)送器211可以以電磁波的形式向無線電力接收器250提供AC波形。因此，電力發(fā)送器211還可以包括額外的環(huán)形線圈，以便它可以發(fā)送或接收預(yù)定的電磁波。當(dāng)利用環(huán)形線圈實(shí)現(xiàn)電力發(fā)送器211時(shí)，環(huán)形線圈的電感L可以改變。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，只要電力發(fā)送器211能夠發(fā)送和接收電磁波，對(duì)電力發(fā)送器211沒有限制。
[0053]例如，控制器212使用從存儲(chǔ)器(未示出)讀出的算法、程序或應(yīng)用來控制無線電力發(fā)送器200的總體操作?？刂破?12可以實(shí)現(xiàn)為中央處理單元(CPU)、微處理器、小型計(jì)算機(jī)等等。
[0054]通信單元213使用近場(chǎng)通信(NFC)、紫蜂、紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)(IrDA)、可見光通信(VLC)、藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙(BLE)等等與無線電力接收器250中的通信單元253通信。此外，通信單元213可以使用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中定義的紫蜂通信方案或BLE方案執(zhí)行通信。此夕卜，通信單元213可以使用載波偵聽多址訪問/碰撞避免(CSMA/CA)算法。
[0055]通信單元213發(fā)送與關(guān)于無線電力發(fā)送器200的信息相關(guān)聯(lián)的信號(hào)。例如，通信單元213可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行單路傳送、多路傳送或廣播。
[0056]下面的表1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的，例如，在一定時(shí)段從無線電力發(fā)送器200發(fā)送的信號(hào)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0057][表1]
[0058]
【權(quán)利要求】
1.一種由無線電力發(fā)送器發(fā)送無線電力的方法，所述方法包括: 檢測(cè)無線電力接收器； 發(fā)送用于驅(qū)動(dòng)無線電力接收器的驅(qū)動(dòng)電力； 將無線電力接收器加入由無線電力發(fā)送器管理的無線電力網(wǎng)絡(luò)；以及 向無線電力接收器發(fā)送充電電力。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括與無線電力接收器形成通信網(wǎng)絡(luò)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中與無線電力接收器形成通信網(wǎng)絡(luò)包括: 從無線電力接收器接收無線電力發(fā)送器搜索信號(hào)；以及 響應(yīng)于無線電力發(fā)送器搜索信號(hào)，發(fā)送無線電力發(fā)送器搜索響應(yīng)信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述無線電力發(fā)送器搜索信號(hào)包括協(xié)議版本、序列號(hào)、公司信息、產(chǎn)品信息、阻抗信息以及容量信息中的至少一個(gè)。
5.如權(quán)利要求3 所述的方法，其中所述無線電力發(fā)送器搜索響應(yīng)信號(hào)包括序列號(hào)、以及無線電力發(fā)送器的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符(ID)信息中的至少一個(gè)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將無線電力接收器加入無線電力網(wǎng)絡(luò)包括: 從無線電力接收器接收請(qǐng)求加入信號(hào)； 確定是否允許無線電力接收器加入無線電力網(wǎng)絡(luò)；以及 發(fā)送指示是否允許無線電力接收器加入無線電力網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)加入信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括接收響應(yīng)加入信號(hào)的確認(rèn)(Ack)信號(hào)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述請(qǐng)求加入信號(hào)包括序列號(hào)、無線電力發(fā)送器的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符(ID)、產(chǎn)品信息、無線電力接收器的直流(DC)/DC轉(zhuǎn)換器的前端處允許的最大電壓值、無線電力接收器的DC/DC轉(zhuǎn)換器的前端處允許的最小電壓值、無線電力接收器的DC/DC轉(zhuǎn)換器的后端處的額定電壓值、以及無線電力接收器的DC/DC轉(zhuǎn)換器的后端處的額定電流值中的至少一個(gè)。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述響應(yīng)加入信號(hào)包括序列號(hào)、無線電力發(fā)送器的網(wǎng)絡(luò)ID、加入允許信息、以及無線電力接收器的會(huì)話ID中的至少一個(gè)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述加入允許信息在響應(yīng)加入信號(hào)的允許字段中被寫為O或1，以及 其中當(dāng)允許字段的值是O時(shí)，所述允許字段指示不允許無線電力接收器加入無線電力網(wǎng)絡(luò)，并且當(dāng)允許字段的值是I時(shí)，所述允許字段指示允許無線電力接收器加入無線電力網(wǎng)絡(luò)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中發(fā)送充電電力包括向無線電力接收器發(fā)送指示充電開始命令的命令信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括從無線電力接收器接收命令信號(hào)的確認(rèn)(Ack)信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述命令信號(hào)包括無線電力接收器的會(huì)話標(biāo)識(shí)符(ID)、序列號(hào)、無線電力發(fā)送器的網(wǎng)絡(luò)ID、命令類型、以及命令類型有關(guān)的信息中的至少一個(gè)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述充電開始命令被寫在用于命令類型的字段中。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述命令信號(hào)接通連接到無線電力接收器的充電單元的開關(guān)單元 。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK103988393SQ201280061027
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月15日
【發(fā)明者】李炅雨, 邊江虎, 樸世鎬 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社