用于無線電力傳輸系統(tǒng)中的使用隔離的諧振器的阻抗匹配的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]示例實施例涉及一種用于無線電力傳輸系統(tǒng)中的使用諧振器隔離(RI)的阻抗匹配的方法和設備。
【背景技術】
[0002]正在研究無線電力傳輸以克服由于各種電子裝置(包括移動終端)的增加的數(shù)量和已有電池的限制而導致的需要供給有線電力的增長的不方便。更具體地講，對近場無線電力傳輸?shù)难芯空诘玫疥P注。近場無線電力傳輸表示這樣的實例:發(fā)送線圈和接收線圈之間的距離顯著小于工作頻率的波長。諧振器隔離(RI)系統(tǒng)被用于這種近場無線電力傳輸。基于諧振性質的RI系統(tǒng)包括用于供給電力的源和用于接收電力的供給的目標。最近，正在持續(xù)研究更高效的電力傳輸。

【發(fā)明內容】

[0003]技術解決方案
[0004]根據(jù)示例實施例，提供一種無線電力發(fā)送器，所述無線電力發(fā)送器包括:源諧振器，被配置為通過與目標諧振器諧振傳送無線電力；第一供電器，被配置為向源諧振器供電；第一開關，用于接通/斷開源諧振器到第一供電器的連接;和控制器，被配置為通過估計源諧振器和目標諧振器之間的距離來匹配源諧振器的阻抗。
[0005]無線電力發(fā)送器可在電力傳輸模式或阻抗匹配模式下操作。
[0006]控制器可通過在阻抗匹配模式下控制第一開關來向源諧振器供電。
[0007]無線電力發(fā)送器還可包括:第二供電器，被配置為向源諧振器供電；和第二開關，被配置為接通/斷開源諧振器到第二供電器的連接，以及控制器可被配置為通過在阻抗匹配模式下控制第二開關來向源諧振器供電。
[0008]控制器可包括:包絡檢測器，被配置為在阻抗匹配模式下檢測由源諧振器傳送的功率的包絡;距離估計器，被配置為基于包絡估計源諧振器和目標諧振器之間的距離;和阻抗匹配單元，被配置為基于估計的距離匹配源諧振器的阻抗。
[0009]距離估計器可被配置為基于包絡的至少兩個點之間的時間差估計源諧振器和目標諧振器之間的耦合系數(shù)或互感。
[0010]所述至少兩個點可包括下面各項中的至少兩項:包絡的大小達到峰值的至少一個峰值點、包絡的大小是最小值的至少一個最小點以及源諧振器和目標諧振器在阻抗匹配模式下開始諧振的開始點。
[0011]無線電力發(fā)送器可被配置為基于預定間隔或預定電力傳輸效率在阻抗匹配模式下操作。
[0012]控制器可被配置為當目標諧振器和源諧振器的諧振在阻抗匹配模式下暫停時結束阻抗匹配模式。
[0013]控制器可基于在電力傳輸模式下的源諧振器和目標諧振器之間的諧振頻率在阻抗匹配模式下匹配源諧振器的阻抗。
[0014]根據(jù)示例實施例，提供一種無線電力接收器，所述無線電力接收器包括:目標諧振器，被配置為通過與源諧振器諧振接收無線電力；負載器，被配置為從目標諧振器接收電力；和控制器，被配置為通過估計源諧振器和目標諧振器之間的距離來匹配目標諧振器的阻抗。
[0015]無線電力接收器可被配置為在電力傳輸模式或阻抗匹配模式下操作。
[0016]控制器可被配置為基于由目標諧振器接收的電力的變化進入阻抗匹配模式。
[0017]無線電力接收器還可包括:開關，被配置為接通/斷開目標諧振器到負載器的連接，以及控制器被配置為在阻抗匹配模式下斷開該開關。
[0018]控制器可包括:包絡檢測器，被配置為在阻抗匹配模式下檢測由目標諧振器接收的電力的包絡;距離估計器，被配置為基于包絡估計源諧振器和目標諧振器之間的距離;和阻抗匹配單元，被配置為基于估計的距離匹配目標諧振器的阻抗。
[0019]距離估計器可被配置為基于包絡的至少兩個點之間的時間差估計源諧振器和目標諧振器之間的耦合系數(shù)或互感。
[0020]所述至少兩個點可包括下面各項中的至少兩項:包絡的大小達到峰值的至少一個峰值點、包絡的大小是最小值的至少一個最小點以及源諧振器和目標諧振器在阻抗匹配模式下開始諧振的開始點。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是示出無線電力發(fā)送器的示例的方框圖。
[0022]圖2是示出無線電力發(fā)送器的另一示例的方框圖。
[0023]圖3是示出無線電力接收器的示例的方框圖。
[0024]圖4a和4b是示出無線電力發(fā)送器和無線電力接收器的示例的示圖。
[0025]圖5是示出在電力傳輸模式和阻抗匹配模式下切換的示例的多個曲線圖。
[0026]圖6示出代表估計源諧振器和目標諧振器之間的距離的示例的曲線圖。
[0027]圖7是示出用于無線電力發(fā)送器的阻抗匹配的方法的示例的流程圖。
[0028]圖8是示出用于無線電力接收器的阻抗匹配的方法的示例的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)在將詳細參照示例實施例，其示例被示出在附圖中，其中相同的標號始終表示相同的元件。以下描述示例實施例以便通過參照附圖來解釋示例實施例。
[0030]無線電力傳輸系統(tǒng)被用在需要無線電力的各種系統(tǒng)中。無線電力傳輸系統(tǒng)被用于可使用無線電力的系統(tǒng)，諸如移動裝置或無線電視(TV)。此外，無線電力傳輸系統(tǒng)適用于生命健康護理領域，例如適用于將電力遠程傳送給插入到人體的裝置，或將電力無線傳送給用于測量心率的繃帶形裝置。
[0031]無線電力傳輸系統(tǒng)在相對較低功率狀態(tài)下操作，并且被用于需要相對較低功耗的裝置(例如，低功率傳感器)。
[0032]此外，無線電力傳輸系統(tǒng)被用于沒有電源的信息存儲設備的遠程控制。無線電力傳輸系統(tǒng)被用于這樣的系統(tǒng):該系統(tǒng)以無線方式導入存儲在信息存儲設備中的信息，并且同時遠程地將用于操作信息存儲設備的電力供給給信息存儲設備。
[0033]無線電力傳輸系統(tǒng)從供電裝置接收能量供給以產(chǎn)生信號從而將該信號存儲在源諧振器中，斷開以電氣方式將該供電裝置連接到源諧振器的開關，并且在源諧振器中引起自諧振。當具有與源諧振器的諧振頻率相同的諧振頻率的目標諧振器存在于足夠靠近的距離以與自諧振的源諧振器互相諧振時，可在源諧振器和目標諧振器之間發(fā)生互諧振。源諧振器表示從供電裝置接收能量的諧振器，并且目標諧振器表示由于互諧振而從源諧振器接收能量的諧振器。
[0034]如這里所使用，無線電力傳輸系統(tǒng)被稱為諧振器隔離(RI)系統(tǒng)。
[0035]圖1是示出無線電力發(fā)送器的示例的方框圖。圖1示出當不包括第二供電器和第二開關時的無線電力發(fā)送器。
[0036]無線電力發(fā)送器在電力傳輸模式或阻抗匹配模式下操作。如這里所使用，電力傳輸模式表示用于從無線電力發(fā)送器向無線電力接收器的負載器發(fā)送電力的操作模式，并且阻抗匹配模式表示用于匹配源諧振器的阻抗的操作模式。
[0037]無線電力發(fā)送器基于預定間隔或預定電力發(fā)送效率確定是否在阻抗匹配模式下操作。對于一個示例，無線電力發(fā)送器按照預定間隔(例如，按照30分鐘的間隔)在阻抗匹配模式下操作。對于另一示例，當電力發(fā)送效率小于預定電力發(fā)送效率時，無線電力發(fā)送器在阻抗匹配模式下操作。在阻抗匹配模式下，無線電力發(fā)送器匹配阻抗，結束阻抗匹配模式，并且在電力傳輸模式下操作。此外，在阻抗匹配模式下，當源諧振器和目標諧振器之間的互諧振暫停時，無線電力發(fā)送器結束阻抗匹配模式，并且在電力傳輸模式下操作。
[0038]參照圖1，無線電力發(fā)送器包括第一供電器110、控制器120、第一開關130和源諧振器 140。
[0039]第一供電器110向源諧振器140供電。第一供電器110對應于直流(DC)電壓源和DC電源之一。當?shù)谝还╇娖?10經(jīng)第一開關130連接到源諧振器140時，第一供電器110向源諧振器140供電。第一供電器110包括輸入電力和輸入電阻。
[0040]第一開關130將第一供電器110連接到源諧振器140。第一開關130基于控制器120的控制接通/斷開第一供電器110和源諧振器140之間的連接。當該連接接通時，第一供電器110連接到源諧振器140，并且當該連接斷開時，第一供電器110與源諧振器140斷開連接。[0041 ] 源諧振器140經(jīng)與目標諧振器的互諧振將電力發(fā)送到無線電力接收器。
[0042]控制器120估計源諧振器140和目標諧振器之間的距離，并且匹配源諧振器140的阻抗?？刂破?20包括包絡檢測器121、距離估計器122和阻抗匹配單元123。
[0043]在阻抗匹配模式下，控制器120通過控制第一開關130來向源諧振器140供電以執(zhí)行源諧振器140的阻抗匹配。例如，控制器120按照預定間隔接通/斷開第一開關130。當?shù)谝婚_關130接通時，第一開關130連接到第一供電器110，并且電力被輸入到源諧振器140。當?shù)谝婚_關130斷開時，第一開關130與第一供電器110斷開連接，并且源諧振器140被隔離。隔離的源諧振器140與目標諧振器執(zhí)行互諧振，并且當源諧振器140在阻抗匹配模式下與目標諧振器執(zhí)行互諧振時，控制器120執(zhí)行源諧振器140的阻抗匹配。在阻抗匹配模式下的源諧振器140和目標諧振器之間的諧振頻率與在電力傳輸模式下的源諧振器140和目標諧振器之間的諧振頻率相同。因此，控制器120通過使用源諧振器140和目標諧振器之間的諧振頻率而非另外的通信頻率執(zhí)行源諧振器140的阻抗匹配。
[0044]包絡檢測器121在阻抗匹配模式下檢測由源諧振器140發(fā)送的電力的包絡。包絡檢測器121通過對由源諧振器140發(fā)送的電力的波形執(zhí)行采樣來檢測包絡。例如，當目標諧振器與源諧振器140執(zhí)行互諧振時，包絡檢測器121針對電壓的變化檢測包絡。
[0045]距離估計器122基于包絡估計源諧振器140和目標諧振器之間的距離。在源諧振器140和目標諧振器之間的互諧振期間，源諧振器140和目標諧振器之間的距離越短，在源諧振器140和目標諧振器之間交換的電力的大小越大，并且在源諧振器140和目標諧振器之間交換的電力的間隔越短。另外，源諧振器140和目標諧振器之間的距離越短，源諧振器140和目標諧振器之間的耦合系數(shù)和互感的值越大。因此，距離估計器12