無線能量發(fā)射系統(tǒng)和制造和使用該系統(tǒng)的方法
【專利摘要】一種能量發(fā)射系統(tǒng)包括：可控初級(jí)線圈單元，包括多個(gè)導(dǎo)體和多個(gè)第一可控開關(guān)，所述多個(gè)導(dǎo)體交叉設(shè)置，其中，每兩個(gè)交叉設(shè)置的導(dǎo)體之間設(shè)置有一個(gè)所述第一可控開關(guān)；以及控制器，選擇性地將一部分所述第一可控開關(guān)導(dǎo)通，從而使得所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成能量發(fā)射區(qū)(初級(jí)線圈環(huán)路)。
【專利說明】無線能量發(fā)射系統(tǒng)和制造和使用該系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及無線能量發(fā)射系統(tǒng)和制造和使用該系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于無線能量(電力)發(fā)射的初級(jí)線圈或能量發(fā)射裝置的種類較多。例如，在基于WPC標(biāo)準(zhǔn)的Al，A5類型發(fā)射器中，通過外加機(jī)械的定位或其它的引導(dǎo)措施(如增加磁鐵)來確保初級(jí)線圈與次級(jí)線圈(能量接收裝置)的準(zhǔn)確對(duì)位。在基于WPC標(biāo)準(zhǔn)中的A2，A3類型發(fā)射器中，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)來帶動(dòng)初級(jí)線圈作橫向和縱向的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到跟蹤接收線圈的目的，實(shí)現(xiàn)初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的準(zhǔn)確對(duì)位。此外，在基于WPC標(biāo)準(zhǔn)的BI，B2, B3類型發(fā)射器中，使用了多初級(jí)線圈陣列，根據(jù)檢測到的接收線圈位置，選擇初級(jí)線圈陣列中離接收線圈最近的一個(gè)線圈投入工作，從而達(dá)到相對(duì)準(zhǔn)確的對(duì)位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)的一個(gè)方面提出了這樣一種能量發(fā)射系統(tǒng)，其可包括:
[0004]可控初級(jí)線圈單元，包括多個(gè)導(dǎo)體和多個(gè)可控開關(guān)，所述多個(gè)導(dǎo)體交叉設(shè)置，其中，每兩個(gè)交叉設(shè)置的導(dǎo)體之間設(shè)置有一個(gè)所述可控開關(guān)；以及
[0005]控制器，選擇性地將一部分所述可控開關(guān)導(dǎo)通，從而使得所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成能量發(fā)射區(qū)(初級(jí)線圈環(huán)路)。
[0006]本申請(qǐng)的另一個(gè)方面提出了這樣一種制造無線能量發(fā)射系統(tǒng)的方法，包括:
[0007]在多層電路板上交叉設(shè)置多個(gè)導(dǎo)體；
[0008]分別在每兩個(gè)交叉設(shè)置的導(dǎo)體之間設(shè)置可控開關(guān)，所設(shè)置的可控開關(guān)與相鄰的導(dǎo)體耦合；以及
[0009]配置控制器以使得其能夠選擇性地將一部分所述可控開關(guān)導(dǎo)通，從而將所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成能量發(fā)射區(qū)(初級(jí)線圈環(huán)路)。
[0010]本申請(qǐng)的另一個(gè)方面提出了這樣一種使用無線能量發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射能量的方法，所述能量發(fā)射系統(tǒng)至少包括可控初級(jí)線圈單元，所述可控初級(jí)線圈單元包括多個(gè)導(dǎo)體和多個(gè)可控開關(guān)，所述方法可包括:
[0011]判斷出目標(biāo)(能量接收系統(tǒng))已經(jīng)存在于所述能量發(fā)射系統(tǒng)的初始能量發(fā)射區(qū)(偵測線圈環(huán)路)范圍內(nèi)；
[0012]在所述可控初級(jí)線圈單元中選擇預(yù)定個(gè)數(shù)的可控開關(guān)導(dǎo)通，從而將所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成能量發(fā)射區(qū)(初級(jí)線圈環(huán)路)；
[0013]確定出目標(biāo)(所述能量接收系統(tǒng))相對(duì)于所述可控初級(jí)線圈單元的大致位置；
[0014]選擇已確定出的大致目標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的能量發(fā)射區(qū)(初級(jí)線圈環(huán)路)作為向所述能量接收系統(tǒng)傳輸能量的初級(jí)線圈，并開始進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，在能量轉(zhuǎn)移的初期，再對(duì)初級(jí)線圈環(huán)路在目標(biāo)(能量接收系統(tǒng))附近作精確的掃描，以微調(diào)初級(jí)線圈環(huán)路的精確位置?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]圖1為根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的能量發(fā)射系統(tǒng)。
[0016]圖2為圖1所示的可控初級(jí)線圈單元的具體示意圖。
[0017]圖3為根據(jù)本申請(qǐng)另一個(gè)實(shí)施方式的能量發(fā)射系統(tǒng)。
[0018]圖4(a)為根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的在某一狀態(tài)下導(dǎo)體導(dǎo)通的狀態(tài)以及圖4(b)為圖4 Ca)中導(dǎo)體形成的電通路的單獨(dú)示意圖。
[0019]圖5為根據(jù)本申請(qǐng)另一個(gè)實(shí)施方式掃描可控初級(jí)線圈單元的示例圖。
[0020]圖6為根據(jù)本申請(qǐng)另一個(gè)實(shí)施方式的能量發(fā)射系統(tǒng)。
[0021]圖7示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的制造無線能量發(fā)射裝置的方法。
[0022]圖8示出了根據(jù)本申請(qǐng)的使用無線能量發(fā)射裝置傳輸能量的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示為根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的能量發(fā)射系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括可控初級(jí)線圈單元10和控制器20?？煽爻跫?jí)線圈單元10可例如為電磁爐中的線圈、或其它任意通過無線方式向能量接收系統(tǒng)(未示出)發(fā)送能量的裝置。相應(yīng)地，能量接收系統(tǒng)可例如為設(shè)置在電磁爐上的器皿、手機(jī)中內(nèi)置的接收線圈，以及其它通過任意方式從可控初級(jí)線圈單元10接收能量的系統(tǒng)或裝置。
[0024]圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的可控初級(jí)線圈單元10，其中，出于
[0025]如圖2所示，可控初級(jí)線圈單元10包括多個(gè)導(dǎo)體101和多個(gè)第一可控開關(guān)102。在圖2中，出于清楚和示意的目的，僅示出了 9個(gè)導(dǎo)體101和9個(gè)第一可控開關(guān)102。多個(gè)導(dǎo)體101交叉設(shè)置，并且在每兩個(gè)交叉設(shè)置的位置之間耦接有一個(gè)第一可控開關(guān)102。在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)交叉設(shè)置的導(dǎo)體101設(shè)置于至少兩層電路板上，在空間上以一定的角度相交(例如90度或其它角度)，但不直接接觸。多個(gè)導(dǎo)體可包括橫向設(shè)置的導(dǎo)體和縱向設(shè)置的導(dǎo)體，而且橫向設(shè)置的導(dǎo)體和縱向設(shè)置的導(dǎo)體設(shè)置于電路板的不同層。例如，所有橫向設(shè)置的導(dǎo)體設(shè)置在同一層，所有縱向設(shè)置的導(dǎo)體設(shè)置在另一層。而在另一實(shí)施方式中，為了增加導(dǎo)體的截面積，每個(gè)導(dǎo)體可采用多層并聯(lián)，具體層數(shù)可根據(jù)能量發(fā)射系統(tǒng)的額定電流進(jìn)行調(diào)整。例如，如果每個(gè)導(dǎo)體采用3層電路板并聯(lián)時(shí)，則第1-3 (或第1，3，5)層電路板可用來設(shè)置橫向?qū)w，而第4-6 (或第2，4，6)層電路板可用來設(shè)置縱向?qū)w。此外，導(dǎo)體可包括銅箔或并聯(lián)于銅箔上的金屬導(dǎo)體。
[0026]第一可控開關(guān)102可例如為機(jī)械開關(guān)，例如繼電器。第一可控開關(guān)102還可例如為包括Mosfet或晶體三極管的電子開關(guān)。
[0027]控制器20被配置為選擇性地將一部分第一可控開關(guān)102導(dǎo)通，從而使得多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成能量發(fā)射區(qū)(初級(jí)線圈環(huán)路)。能量發(fā)射區(qū)可例如具有線圈的形式。
[0028]在該實(shí)施方式中，還可在系統(tǒng)100中設(shè)置能夠確定能量接收系統(tǒng)相對(duì)于線圈單元10的位置從而使得控制器20選擇與所確定的位置相對(duì)應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通的裝置。圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的能夠根據(jù)電路諧振原理確定能量接收系統(tǒng)相對(duì)于線圈單元10的位置的能量發(fā)射系統(tǒng)200。然而圖3所示的通過諧振原理工作的實(shí)施方式僅僅是本申請(qǐng)的一個(gè)示意性實(shí)施方式，而不是用來限制本申請(qǐng)。[0029]如圖3所示，系統(tǒng)200除了包括如上述系統(tǒng)100包括的可控初級(jí)線圈單元10和控制器20外，還可包括線圈控制及驅(qū)動(dòng)電路30以及與初始線圈單元10串聯(lián)的諧振電容40。
[0030]在該實(shí)施方式中，控制器20首先確定出能量接收系統(tǒng)相對(duì)于可控初級(jí)線圈單元10的位置，并選擇與確定出的位置對(duì)應(yīng)的可控開關(guān)導(dǎo)通。例如，在待機(jī)狀態(tài)，控制器20，例如周期地，控制第一可控開關(guān)中預(yù)定個(gè)數(shù)的開關(guān)導(dǎo)通，從而使得與所閉合的第一可控開關(guān)耦接的導(dǎo)體形成用于確定是否有目標(biāo)(能量接收系統(tǒng))存在的能量發(fā)射系統(tǒng)的初始能量發(fā)射區(qū)(偵測線圈環(huán)路)。例如控制可控開關(guān)K1-K9 (如圖4 (a)所示)導(dǎo)通，從而組成初始線圈通路103，該通路對(duì)應(yīng)于覆蓋整個(gè)可控初級(jí)線圈單元的(如圖4b)所示)偵測線圈環(huán)路。與此同時(shí)，控制器20發(fā)出I個(gè)很短的脈沖群通過線圈控制及驅(qū)動(dòng)電路30加在所形成的線圈通路103的兩端103a和103b，以使得線圈通路103與串聯(lián)的諧振電容40諧振于第一頻率。隨后控制器20將檢測計(jì)算線圈通路103兩端的電壓。如果沒有目標(biāo)存在于能量發(fā)射系統(tǒng)200的初偵測線圈環(huán)路范圍內(nèi)，線圈通路103的諧振頻率就不會(huì)改變，線圈兩端的電壓就不會(huì)改變，相反，如果有目標(biāo)存在于能量發(fā)射系統(tǒng)200的偵測線圈環(huán)路范圍內(nèi)時(shí)，線圈通路103的諧振頻率就會(huì)改變，因此，控制器20檢測到的線圈電壓將會(huì)有所降低。當(dāng)控制器20檢測到的電壓低于事先預(yù)設(shè)的門限值時(shí)，控制器20確定出目標(biāo)已經(jīng)存在于能量發(fā)射系統(tǒng)200的偵測線圈環(huán)路范圍內(nèi)。
[0031]一旦控制器20確定出目標(biāo)已經(jīng)存在于能量發(fā)射系統(tǒng)200的偵測線圈環(huán)路范圍內(nèi)，它將再通過可控初級(jí)線圈的掃描搜尋運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步確定能量接收系統(tǒng)的位置。在一個(gè)實(shí)施方式中，在確定出能量接收系統(tǒng)已經(jīng)存在于所述發(fā)射系統(tǒng)的偵測線圈環(huán)路范圍內(nèi)后，控制器20按照以下原則對(duì)所述可控初級(jí)線圈單元進(jìn)行掃描以確定出目標(biāo)相對(duì)于所述可控初級(jí)線圈單元的位置:
[0032]I)在多個(gè)可控開關(guān)101中選擇第一組開關(guān)導(dǎo)通，并確定通過第一組開關(guān)及其相耦合的導(dǎo)體形成的線圈通路(初級(jí)線圈環(huán)路)從所述能量接收系統(tǒng)接收的反射能量的大??；例如，選擇第一組開關(guān)導(dǎo)通形成如圖5中標(biāo)記為A的線圈通路(初級(jí)線圈環(huán)路)。同時(shí)，在控制器20的控制下，通過線圈控制及驅(qū)動(dòng)電路40向初級(jí)線圈環(huán)路施加具有預(yù)定時(shí)長的脈沖群，從而使得該通路與串聯(lián)的諧振電容工作于第二諧振頻率，于是就會(huì)有少量的能量被轉(zhuǎn)移到接收器的諧振電路中，當(dāng)脈沖群結(jié)束后，這個(gè)被轉(zhuǎn)移的能量值會(huì)立即反射到發(fā)射端的可控初級(jí)線圈中。第二諧振頻率和上述的第一諧振頻率可以是相同的或者也可以是不相同的。
[0033]2)選擇第二組開關(guān)，并確定出通過第二組開關(guān)及其相耦合的導(dǎo)體形成的初級(jí)線圈環(huán)路從所述能量接收系統(tǒng)接收的反射能量的大??；例如，可選擇與所述第一組開關(guān)相鄰的第二組開關(guān)導(dǎo)通，或者選擇與所述第一組開關(guān)具有一定距離的第二組開關(guān)導(dǎo)通。在該實(shí)施方式中，選擇第二組開關(guān)導(dǎo)通形成如圖5中標(biāo)記為B的初級(jí)線圈環(huán)路。
[0034]3)依此類推，按照?qǐng)D5中箭頭所示的方向，對(duì)所述可控初級(jí)線圈單元中的預(yù)定個(gè)數(shù)的可控開關(guān)進(jìn)行掃描；以及
[0035]4)選擇反射能量最大時(shí)初級(jí)線圈環(huán)路作為向所述能量接收系統(tǒng)傳輸能量的傳輸線圈，并且在能量傳輸初期，可對(duì)所選擇的傳輸線圈做進(jìn)一步的掃描，以確定出目標(biāo)相對(duì)于初級(jí)線圈環(huán)路的精確位置。應(yīng)該理解，可控初級(jí)線圈越靠近能量接收系統(tǒng)(能量接收線圈)，轉(zhuǎn)移到能量接收系統(tǒng)的諧振電路中的能量越多，因此，反射到可控初級(jí)線圈中的能量值也越高，反之，則越低。控制器20通過確定出可控初級(jí)線圈掃描到每個(gè)位置后反射到可控初級(jí)線圈中的能量值的大小，確定出接收線圈的大致位置，例如:當(dāng)控制器20確定出:當(dāng)可控初級(jí)線圈掃描運(yùn)動(dòng)到L位置時(shí)，反射到可控初級(jí)線圈中的能量值最大，則L位置所對(duì)應(yīng)的能量發(fā)射區(qū)(初級(jí)線圈環(huán)路)就是目標(biāo)對(duì)應(yīng)的位置。
[0036]此外，如圖6所示，在每個(gè)可控開關(guān)101和控制及驅(qū)動(dòng)電路30之間還可耦合有多個(gè)第二可控開關(guān)50，每個(gè)第二可控開關(guān)50還與控制器耦合。當(dāng)控制器20偵測到目標(biāo)的存在后，就會(huì)通過端口 C(Kl-Kn)發(fā)出控制信號(hào)，控制相應(yīng)的第一可控開關(guān)閉合，從而將所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成能量發(fā)射區(qū)(初級(jí)線圈環(huán)路)。同時(shí)，控制器20通過端口 ODfODn輸出目標(biāo)偵測控制信號(hào)，控制與導(dǎo)通的第一開關(guān)對(duì)應(yīng)的第二可控開關(guān)導(dǎo)通，從而使得控制器20發(fā)出的脈沖群能夠通過線圈控制及驅(qū)動(dòng)電路30施加到所形成的通路的兩端。和上述提到的第一可控開關(guān)一樣，第二可控開關(guān)同樣可以是機(jī)械開關(guān)，或可以是包括Mosfet或晶體三極管的電子開關(guān)。
[0037]圖7示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的制造無線能量發(fā)射裝置的方法700。如圖7所示，在步驟S701中，在多層電路板上交叉設(shè)置多個(gè)導(dǎo)體。例如，如上所述，多個(gè)導(dǎo)體可為橫向和縱向設(shè)置在多層電路板上的銅箔或并聯(lián)于銅箔上的金屬導(dǎo)體。橫向設(shè)置的導(dǎo)體和縱向設(shè)置的導(dǎo)體分別處在多層電路板的不同層，在空間上以一定的角度相交(例如90度或其它角度)，但不直接接觸。在步驟S702中，分別在每兩個(gè)導(dǎo)體在空間上交叉的位置設(shè)置可控開關(guān)。可控開關(guān)可例如為機(jī)械開關(guān)、或例如為包括Mosfet或晶體三極管的電子開關(guān)。
[0038]在步驟S703中，在無線能量發(fā)射裝置中設(shè)置控制器，所述控制器能夠選擇性地將一部分所述可控開關(guān)導(dǎo)通，從而將所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成能量發(fā)射區(qū)(偵測線圈或初級(jí)線圈環(huán)路)。在具體的一個(gè)實(shí)施例中，還可以在無線能量發(fā)射裝置中設(shè)置上述諧振電容和線圈控制及驅(qū)動(dòng)電路，用于通過諧振原理確定出能量接收系統(tǒng)相對(duì)于能量發(fā)射裝置的位置，并選擇與該位置對(duì)應(yīng)的可控開關(guān)導(dǎo)通，形成用于確定是否有目標(biāo)(能量接收系統(tǒng))存在的所述能量發(fā)射系統(tǒng)的初始線圈通路。如上所述，本申請(qǐng)并不限于上述的實(shí)施例。
[0039]如圖8示出了根據(jù)本申請(qǐng)的使用上述方法制造的無線能量發(fā)射裝置向能量接收裝置傳輸能量的方法800。在步驟S801中，判斷出目標(biāo)(已經(jīng)存在于能量發(fā)射裝置的初始能量發(fā)射區(qū)(偵測線圈環(huán)路)范圍內(nèi)。例如，如上所述，在待機(jī)狀態(tài)，所述控制器周期地控制上述第一可控開關(guān)中預(yù)定個(gè)數(shù)的開關(guān)導(dǎo)通，從而使得與所閉合的第一可控開關(guān)耦接的導(dǎo)體形成用于確定是否有目標(biāo)存在的所述能量發(fā)射系統(tǒng)的初始線圈通路。然后，向所述初始線圈通路的兩端施加預(yù)定時(shí)長的諧振脈沖群，以使得所述初始線圈通路與諧振電容進(jìn)行諧振。當(dāng)有目標(biāo)存在時(shí)，諧振頻率會(huì)發(fā)生改變，從而改變初始線圈通路的兩端的電壓。其中，當(dāng)檢測到所述初始線圈通路兩端的電壓低于預(yù)定閥值時(shí)，則確定出目標(biāo)已經(jīng)存在于所述發(fā)射系統(tǒng)的偵測線圈環(huán)路范圍內(nèi)。
[0040]在步驟S802中，確定目標(biāo)相對(duì)于多個(gè)導(dǎo)體的位置。具體地，在確定出目標(biāo)已經(jīng)存在于能量發(fā)射系統(tǒng)的偵測線圈環(huán)路范圍內(nèi)后，按照以下原則對(duì)所述可控初級(jí)線圈單元進(jìn)行掃描以確定出所述能量接收系統(tǒng)相對(duì)于所述可控初級(jí)線圈單元(其中，多個(gè)導(dǎo)體和多個(gè)第一可控開關(guān)形成初級(jí)線圈單元)的位置。具體方法可如上述的步驟I) _4)。
[0041]接著，在步驟S803中，選擇反射能量最大的一組初級(jí)線圈環(huán)路向能量接收系統(tǒng)轉(zhuǎn)移能量，并在能量轉(zhuǎn)移的初期再對(duì)初級(jí)線圈環(huán)路在目標(biāo)附近作精確的掃描，以微調(diào)初級(jí)線圈環(huán)路的精確位置。
[0042]根據(jù)上述的技術(shù)方案，在具體使用過程中，能夠使能量發(fā)送系統(tǒng)中的導(dǎo)體隨接收線圈(即，能量接收裝置)放置的位置不同而組合成不同的能量發(fā)射區(qū)，從而使能量發(fā)送裝置中的初級(jí)線圈單元和能量接收系統(tǒng)中的接收線圈始終保持對(duì)位，有利于提高系統(tǒng)的能量傳輸效率。
[0043]以上參照附圖對(duì)本申請(qǐng)的示例性的實(shí)施方案進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述實(shí)施方案僅僅是為了說明的目的而所舉的示例，而不是用來進(jìn)行限制。凡在本申請(qǐng)的教導(dǎo)和權(quán)利要求保護(hù)范圍下所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.能量發(fā)射系統(tǒng)，包括: 可控初級(jí)線圈單元，包括多個(gè)導(dǎo)體和多個(gè)第一可控開關(guān)，所述多個(gè)導(dǎo)體交叉設(shè)置，其中，每兩個(gè)交叉設(shè)置的導(dǎo)體之間設(shè)置有一個(gè)所述第一可控開關(guān)；以及 控制器，選擇性地將一部分所述第一可控開關(guān)導(dǎo)通，從而使得所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成作為能量發(fā)射區(qū)的初級(jí)線圈環(huán)路。
2.如權(quán)利要求1所述的無線能量發(fā)射系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)交叉設(shè)置的導(dǎo)體設(shè)置于至少兩層電路板上，且相互不直接接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器確定出能量接收系統(tǒng)相對(duì)于所述可控初級(jí)線圈單元的位置，并選擇與所述位置對(duì)應(yīng)的第一可控開關(guān)導(dǎo)通，從而使得所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成所述能量發(fā)射區(qū)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，在待機(jī)狀態(tài)，所述控制器周期地控制所述第一可控開關(guān)中預(yù)定個(gè)數(shù)的開關(guān)導(dǎo)通，從而使得與所導(dǎo)通的開關(guān)耦接的導(dǎo)體形成用于確定是否有能量接收系統(tǒng)存在的初始能量發(fā)射區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述初始能量發(fā)射區(qū)中與所導(dǎo)通的開關(guān)耦接的導(dǎo)體形成電通路，所述系統(tǒng)還包括: 與所述可控初級(jí)線圈單元串聯(lián)的諧振電容；以及 線圈控制及驅(qū)動(dòng)電路，向所述初始能量發(fā)射區(qū)施加預(yù)定時(shí)長的諧振脈沖群，以使得所述電通路與所述諧振電容進(jìn)行諧振； 其中，所述控制器如果檢測到所述電通路的兩端的電壓低于預(yù)定閥值，則確定出已經(jīng)有所述能量接收系統(tǒng)存在于所述初始能量發(fā)射區(qū)范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，在確定出所述能量接收系統(tǒng)已經(jīng)存在于所述初始能量發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)后，所述控制器按照以下原則對(duì)所述可控初級(jí)線圈單元進(jìn)行掃描以確定出所述能量接收系統(tǒng)相對(duì)于所述可控初級(jí)線圈單元的位置: 1)在所述多個(gè)第一可控開關(guān)中選擇第一組開關(guān)導(dǎo)通，并確定通過第一組開關(guān)及其相耦合的導(dǎo)體形成的電通路從所述能量接收系統(tǒng)接收的反射能量的大小； 2)在所述多個(gè)第一可控開關(guān)中選擇第二組開關(guān)，并確定出通過第二組開關(guān)及其相耦合的導(dǎo)體形成的電通路從所述能量接收系統(tǒng)接收的反射能量的大??； 3)依此類推，對(duì)所述多個(gè)第一可控開關(guān)中預(yù)定個(gè)數(shù)的開關(guān)進(jìn)行掃描；以及 4)選擇反射能量最大時(shí)的電通路形成的作為能量發(fā)射區(qū)的初級(jí)線圈環(huán)路向所述能量接收系統(tǒng)轉(zhuǎn)移能量。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述步驟4)進(jìn)一步包括: 在能量轉(zhuǎn)移的初期，進(jìn)一步在所形成的初級(jí)線圈環(huán)路進(jìn)行掃描，以確定出所述能量接收系統(tǒng)相對(duì)于所述初級(jí)線圈環(huán)路的精確位置；以及 將所述精確位置對(duì)應(yīng)的可控開關(guān)導(dǎo)通，形成最終向所述能量接收系統(tǒng)發(fā)射能量的能量發(fā)射區(qū) 。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，每次掃描過程中，所述線圈控制及驅(qū)動(dòng)電路向當(dāng)前掃描過程中形成的電通路的兩端施加預(yù)定時(shí)長的偵測脈沖群，從而使得偵測脈沖群的至少一部分能量被轉(zhuǎn)移到所述能量接收系統(tǒng)的諧振電路中，當(dāng)所述偵測脈沖群結(jié)束后，所述控制器確定被轉(zhuǎn)移的能量反射回到該電通路中的能量的大小。
9.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)導(dǎo)通包括橫向設(shè)置的導(dǎo)體和縱向設(shè)置的導(dǎo)體，所述橫向設(shè)置的導(dǎo)體和所述縱向設(shè)置的導(dǎo)體設(shè)置于電路板的不同層。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一可控開關(guān)為機(jī)械開關(guān)。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一可控開關(guān)為包括Mosfet或晶體三極管的電子開關(guān)。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括耦合于所述線圈控制及驅(qū)動(dòng)電路和所述可控初級(jí)線圈單元之間的第二可控開關(guān)。
13.—種制造無線能量發(fā)射系統(tǒng)的方法，包括: 在多層電路板上交叉設(shè)置多個(gè)導(dǎo)體； 分別在每兩個(gè)交叉設(shè)置的導(dǎo)體之間設(shè)置可控開關(guān)，所設(shè)置的可控開關(guān)與相鄰的導(dǎo)體耦合；以及 配置控制器以使得其能夠選擇性地將一部分所述可控開關(guān)導(dǎo)通，從而將所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成作為能量發(fā)射區(qū)的初級(jí)線圈環(huán)路。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述多個(gè)交叉設(shè)置的導(dǎo)體設(shè)置于至少兩層電路板上，且相互不直接接觸。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述可控開關(guān)為機(jī)械開關(guān)。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述可控開關(guān)為包括Mosfet或晶體三極管的電子開關(guān)。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括: 在所述能量發(fā)射系統(tǒng)中設(shè)置線圈控制及驅(qū)動(dòng)電路，用于向所述通路的兩端施諧振脈沖。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括: 在所述能量發(fā)射系統(tǒng)中設(shè)置與所述多個(gè)導(dǎo)體串聯(lián)的諧振電容，其中，響應(yīng)于所述諧振脈沖，所述諧振電容與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體所形成的電通路進(jìn)行諧振。
19.一種使用無線能量發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射能量的方法，所述能量發(fā)射系統(tǒng)至少包括可控初級(jí)線圈單元，所述可控初級(jí)線圈單元包括多個(gè)導(dǎo)體和多個(gè)可控開關(guān)，所述方法包括: 判斷出能量接收系統(tǒng)已經(jīng)存在于所述能量發(fā)射系統(tǒng)的初始能量發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)； 在所述可控初級(jí)線圈單元中選擇預(yù)定個(gè)數(shù)的可控開關(guān)導(dǎo)通，從而將所述多個(gè)導(dǎo)體中與導(dǎo)通的開關(guān)耦合的導(dǎo)體形成作為能量發(fā)射區(qū)的初級(jí)線圈環(huán)路； 確定出所述能量接收系統(tǒng)相對(duì)于所述可控初級(jí)線圈單元的大致位置；以及 選擇已確定出的大致目標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的能量發(fā)射區(qū)作為向所述能量接收系統(tǒng)傳輸能量的初級(jí)線圈，并開始向所述能量接收系統(tǒng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括: 在能量轉(zhuǎn)移的初期，進(jìn)一步在所形成的初級(jí)線圈進(jìn)行掃描，以確定出所述能量接收系統(tǒng)相對(duì)于所述初級(jí)線圈的精確位置；以及 將所述精確位置對(duì)應(yīng)的可控開關(guān)導(dǎo)通，形成最終向所述能量接收系統(tǒng)發(fā)射能量的能量發(fā)射區(qū)。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述判斷的步驟包括: 控制所述多個(gè)可控開關(guān)中預(yù)定個(gè)數(shù)的開關(guān)導(dǎo)通，從而使得與所閉合的可控開關(guān)耦接的導(dǎo)體形成用于確定所述能量接收系統(tǒng)是否存在的電通路； 向所述電通路的兩端施加預(yù)定時(shí)長的諧振脈沖群，以使得所述電通路與和其串聯(lián)的諧振電容進(jìn)行諧振；以及 確定出諧振的所述電通路的端電壓低于預(yù)定閥值，從而確定出所述能量接收系統(tǒng)已經(jīng)存在于所述發(fā)射系統(tǒng)的初始能量發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)。
22.如權(quán)利要求20或21所述的方法，其中所述確定的步驟包括: 1)在所述多個(gè)可控開關(guān)中選擇第一組開關(guān)導(dǎo)通，并確定通過第一組開關(guān)及其相耦合的導(dǎo)體形成的初級(jí)線圈環(huán)路從所述能量接收系統(tǒng)接收的反射能量的大小； 2)在所述多個(gè)第一可控開關(guān)中選擇第二組開關(guān)，并確定通過第二組開關(guān)及其相耦合的導(dǎo)體形成的初級(jí)線圈環(huán)路從所述能量接收系統(tǒng)接收的反射能量的大??； 3)依此類推，對(duì)所述可控初級(jí)線圈單元中的預(yù)定個(gè)數(shù)的可控開關(guān)進(jìn)行掃描；以及 4)選擇反射能量最大時(shí)的初級(jí)線圈環(huán)路所處的位置做為能量接收系統(tǒng)相對(duì)于所述可控初級(jí)線圈單元的大致位置。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，每次掃描過程中，向當(dāng)前掃描過程中形成的電通路的兩端施加預(yù)定時(shí)長的偵測脈沖群，從而使得偵測脈沖群的至少一部分能量被轉(zhuǎn)移到所述能量接收系統(tǒng)的諧振電路中，當(dāng)所述偵測脈沖群結(jié)束后，所述控制器確定被轉(zhuǎn)移的能量反射回到該電通路中的能量的大小。
【文檔編號(hào)】G01S13/06GK103516058SQ201210214563
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月26日
【發(fā)明者】肖剛見, 牟世勇 申請(qǐng)人:惠州志順電子實(shí)業(yè)有限公司