本發(fā)明關(guān)于一種無(wú)線供電系統(tǒng)，特別關(guān)于一種可獨(dú)立測(cè)量瞬間可用電力的共振式無(wú)線電力接收機(jī)電路及其測(cè)量可用電力的方法。

背景技術(shù)：

在共振式無(wú)線供電(resonantwirelesspower，縮寫為rwp)系統(tǒng)中，多個(gè)電力接收機(jī)裝置可同時(shí)通過(guò)近場(chǎng)磁耦合自單一來(lái)源接收電力。各接收機(jī)線圈與來(lái)源端線圈之間的耦合因子(couplingfactor)或互感(mutualinductance)可根據(jù)線圈的相對(duì)位置與方向而發(fā)生變化。即使接收機(jī)線圈并非直接互相耦合，各接收機(jī)線圈仍可通過(guò)與來(lái)源端線圈的互動(dòng)(interactions)，而影響其它接收機(jī)線圈的功率轉(zhuǎn)換。來(lái)源端可傳遞給接收機(jī)的電量必須有所限制。因此，于一既定時(shí)間內(nèi)傳送到任一接收機(jī)的可用(或可得)電力(availablepower)會(huì)是相對(duì)于來(lái)源端線圈的方向以及系統(tǒng)內(nèi)接收機(jī)線圈的狀態(tài)的函數(shù)。

為了使無(wú)線供電系統(tǒng)可提供用戶良好的感受，估計(jì)可用電力為必要的。以下假設(shè)無(wú)線供電系統(tǒng)的可用電力為未知的，用于說(shuō)明為何估計(jì)可用電力為必要的。假設(shè)一裝置進(jìn)入無(wú)線供電系統(tǒng)中，以對(duì)其電池裝置進(jìn)行充電。無(wú)線功率轉(zhuǎn)換器的輸出端可出現(xiàn)一電壓，用于指示接收機(jī)裝置電力已備妥，于是接收機(jī)裝置可對(duì)該電池裝置進(jìn)行充電。然而，假設(shè)接收機(jī)裝置僅能自無(wú)線供電來(lái)源端汲取出0.5瓦特的電力，而待充電的裝置需使用1瓦特電力對(duì)其電池裝置進(jìn)行充電，就代表了此充電行為將導(dǎo)致供電系統(tǒng)崩潰。此時(shí)，無(wú)線功率轉(zhuǎn)換器的輸出端的電壓將下降，造成充電終止。接著，可能恢復(fù)充電，導(dǎo)致限制性循環(huán)行為(limit-cyclingbehavior)。此外，無(wú)線供電來(lái)源端的過(guò)載也會(huì)影響系統(tǒng)內(nèi)對(duì)于其他裝置的電力轉(zhuǎn)換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，需要一種無(wú)線電力接收機(jī)電路及其測(cè)量可用電力的方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，一種無(wú)線電力接收機(jī)電路，包括：一電磁諧振器，包括用于接收電力源的一接收機(jī)線圈以及一匹配網(wǎng)絡(luò)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)輸出一交流電力；一整流器電路，用于將源自所述電磁諧振器的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力；以及一可用電力指示器，用于分別在無(wú)負(fù)載的情形下以及在包括測(cè)試電阻的情形下測(cè)量經(jīng)由所述整流器電路已整流過(guò)的電力，以根據(jù)測(cè)量結(jié)果估計(jì)并指示所述無(wú)線電力接收機(jī)電路的瞬間可用電力。

根據(jù)本發(fā)明之另一實(shí)施例，一種測(cè)量可用電力的方法，用于一共振式無(wú)線電力接收機(jī)電路，所述方法包括：提供一電磁諧振器，所述電磁諧振器包括一接收機(jī)線圈以及一匹配網(wǎng)絡(luò)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一交流電力；使用一整流器電路將源自所述電磁諧振器的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力；以及使用一可用電力指示器分別在無(wú)負(fù)載的情形下以及在包括測(cè)試電阻的情形下測(cè)量經(jīng)由所述整流器電路已整流過(guò)的電力，以根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果估計(jì)所述共振式無(wú)線電力接收機(jī)電路的瞬間可用電力，并根據(jù)所述瞬間可用電力判斷所述可用電力是否足夠驅(qū)動(dòng)一負(fù)載電路。

本發(fā)明提出的無(wú)線電力接收機(jī)可獨(dú)立測(cè)量瞬間可用電力，因此，可利用此信息智能地控制其電力汲取量，以確保使用者獲得良好的感受。

附圖說(shuō)明

圖1顯示一無(wú)線電力接收機(jī)電路的簡(jiǎn)化示意圖。

圖2顯示一無(wú)線電力接收機(jī)電路的交流模型。

圖3為顯示出使用圖2的無(wú)線電力接收機(jī)電路的兩個(gè)情境的電力(p)-電壓(v)曲線圖。

圖4為顯示出本發(fā)明所使用的兩個(gè)情境的測(cè)試-負(fù)載點(diǎn)的電力(p)-電壓(v)曲線圖。

圖5顯示本發(fā)明中用于實(shí)施測(cè)試-負(fù)載測(cè)量方法的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

在本說(shuō)明書以及權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指代特定的元件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同的名詞來(lái)稱呼同樣的元件。本說(shuō)明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說(shuō)明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”是一個(gè)開放式之用語(yǔ)，因此應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表第一裝置可以直接電氣連接于第二裝置，或通過(guò)其它裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。

實(shí)施例：

本發(fā)明揭露一種無(wú)線電力接收機(jī)可獨(dú)立測(cè)量瞬間可用電力的方法。所述接收機(jī)可利用此信息智能地控制其電力汲取量，以確保使用者獲得良好的感受。

圖1顯示一無(wú)線電力接收機(jī)電路2的簡(jiǎn)化示意圖。所述無(wú)線電力接收機(jī)電路2包括依次連接的電磁諧振器、整流器電路以及負(fù)載。所述電磁諧振器包括形成一接收機(jī)線圈的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)元件以及形成一匹配網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)被動(dòng)元件。本實(shí)施方式中，所述電磁諧振器包括一個(gè)電感l(wèi)2(即，接收機(jī)線圈)以及相互并聯(lián)的電容c2a與c2b。所述電容c2a與c2b形成所述匹配網(wǎng)絡(luò)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)可于其輸出端輸出交流電力。具體的，由來(lái)源電感(圖未示)耦合至電感l(wèi)2的電力會(huì)經(jīng)由橋式整流器4(即所述整流器電路)整流，并且接著會(huì)經(jīng)由直流-直流轉(zhuǎn)換器6(即所述負(fù)載的一部分)調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)過(guò)的輸出電壓。由電容c2a與c2b所形成的匹配網(wǎng)絡(luò)與電感l(wèi)2產(chǎn)生共振，形成無(wú)線電力接收機(jī)電路2對(duì)來(lái)源電感于共振頻率上呈現(xiàn)一匹配的阻抗。所述橋式整流器4、直流-直流轉(zhuǎn)換器6以及負(fù)載電路可以由圖2所示的電路10內(nèi)的電阻rl模擬。電阻rl的跨壓v2的最高交流電壓值大略等于已整流過(guò)的電壓vrect。

經(jīng)由適當(dāng)設(shè)計(jì)電阻rl的數(shù)值，可使系統(tǒng)內(nèi)的阻抗達(dá)成匹配，并且使傳送至電阻rl的電力最大化。即使實(shí)際無(wú)線供電系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有實(shí)體的電阻rl，若計(jì)算整流器加上負(fù)載電路的等效阻抗，相同的條件仍可適用。為了確保無(wú)線供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作，可將等效阻抗的電阻值設(shè)定為大于所述特定電阻rl的值。

圖3顯示使用如圖2所示的無(wú)線電力接收機(jī)傳遞至一負(fù)載電阻的電力(p)與電壓(v)曲線圖。圖中可清楚看出最大電力發(fā)生于阻抗理想匹配時(shí)。此最大電力發(fā)生于小于圖標(biāo)右側(cè)的未負(fù)載電壓(unloadedvoltage)的一電壓處。圖3中顯示出兩個(gè)情境，其中一個(gè)可用電力相對(duì)高(情境0，如曲線301所示)，另一個(gè)可用電力相對(duì)低(情境1，如曲線302所示)?？捎秒娏τ神詈弦蜃印?lái)源端線圈的電流以及系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)的其他接收機(jī)等因素所影響。來(lái)源端的電力已被調(diào)整，使得于兩個(gè)情境的未負(fù)載電壓大約相等。

在實(shí)際的無(wú)線供電系統(tǒng)中，負(fù)載電阻并非是可被控制的變量。直流-直流轉(zhuǎn)換器6不斷地調(diào)整其輸入阻抗，用于傳遞必需的電力至負(fù)載。對(duì)于接收機(jī)而言，與來(lái)源端的耦合因子是未知的。唯有在無(wú)線電力接收機(jī)通過(guò)斷開一開關(guān)或?qū)⑵漭敵稣{(diào)節(jié)器(regulator)禁能的方式限制輸出電力的情況下，無(wú)線電力接收機(jī)才可知道其輸出電力。此為未負(fù)載條件，表示于圖上的電阻rl最大值的點(diǎn)。考慮到一無(wú)線電力接收機(jī)開啟后進(jìn)入如圖3的情境0或情境1所示的未負(fù)載條件。由于電壓相等，無(wú)法決定接收機(jī)是操作于哪個(gè)狀態(tài)下，因此無(wú)法估計(jì)出可擷取出多少的電力而不會(huì)達(dá)到過(guò)載的情況。因此，需要一種接收機(jī)可實(shí)現(xiàn)的合理的測(cè)量方法，用于估計(jì)無(wú)線供電系統(tǒng)的可用電力。

單點(diǎn)測(cè)量已整流過(guò)的電壓的方法已驗(yàn)證過(guò)不足以估計(jì)可用電力。然而，兩點(diǎn)測(cè)量方式可用于估計(jì)可用電力。本實(shí)施例中，所述兩點(diǎn)測(cè)量方式指利用所述電阻rl處于負(fù)載開路狀態(tài)以及具有測(cè)試-負(fù)載狀態(tài)時(shí)的兩種數(shù)值來(lái)測(cè)量可用電力。具體的，假設(shè)無(wú)線電力接收機(jī)可在電阻rl的兩數(shù)值(rlu與rlt)上測(cè)量電力，其中rlu為非常大數(shù)值，而rlt為測(cè)試數(shù)值。此外，還假設(shè)所述測(cè)試數(shù)值是高于汲取額定電力所需的電阻rl，但并不至于到非常大。于電子rl的兩數(shù)值rlu與rlt所做的測(cè)量顯示于圖4所示的情境0(如曲線401所示)與情境1(如曲線402所示)范例中的0u、0t、1u與1t四個(gè)點(diǎn)。電力-電壓曲線上各點(diǎn)數(shù)值顯示于下表1所示的范例中。于情境0，當(dāng)汲取1瓦(w)電力時(shí)，所顯示的壓降僅為16伏特(v)中的0.5伏特。從電力與電壓的曲線形狀來(lái)看，可推斷出于情境0中大約可自系統(tǒng)中汲取1瓦以上電力。然而，于情境1，當(dāng)電力僅0.7瓦時(shí)，由點(diǎn)1u至1t的壓降為3伏特。這可指示出于情境1的可用電力并非遠(yuǎn)高于0.7瓦?？梢岳斫獾氖?，若系統(tǒng)被適當(dāng)?shù)拿枥L以及/或模擬，可得知電力-電壓曲線的形狀，并且可使用兩點(diǎn)測(cè)量的方式精確地預(yù)測(cè)可用電力。值得注意的是，于情境0與情境1的測(cè)試電力并不相同，但在決定可用電力時(shí)這并非必要的。

表格1:范例情境之電力-電壓點(diǎn)

圖5顯示實(shí)施兩點(diǎn)測(cè)量的電路12。電阻rlt(即電阻rl的數(shù)值為rlt時(shí)的情況)與一開關(guān)s1串聯(lián)，且所述電阻rlt與所述開關(guān)s1并聯(lián)于直流-直流轉(zhuǎn)換器6兩端。一選通開關(guān)s2耦接于所述開關(guān)s1遠(yuǎn)離所述電阻rlt的一端與所述直流-直流轉(zhuǎn)換器6之間。一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digitalconverter，縮寫為adc)501耦接在所述橋式整流器4的輸出端與所述開關(guān)s1之間。一微控制器單元(microcontrollerunit，縮寫為mcu)502與所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器501連接，且其輸出分別耦接于所述開關(guān)s1與選通開關(guān)s2。當(dāng)開關(guān)s1斷開并且選通開關(guān)s2斷開時(shí)，可使用所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器501進(jìn)行無(wú)負(fù)載測(cè)量。當(dāng)開關(guān)s1導(dǎo)通而選通開關(guān)s2斷開時(shí)，電阻rlt會(huì)加載無(wú)線供電系統(tǒng)，并且可使用模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)501進(jìn)行測(cè)試-電阻測(cè)量。各測(cè)量結(jié)果可通過(guò)測(cè)量電壓vrect而達(dá)成。例如，具體的，所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器501接收到所述橋式整流器4的輸出端的電壓vrect的信號(hào)，然后將所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。所述數(shù)字信號(hào)即可作為測(cè)量結(jié)果。可以理解，在其他方式中，所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器501可獲得橋式整流器4的輸出端的電流信號(hào)，并根據(jù)該電流信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果。執(zhí)行測(cè)量后，測(cè)量結(jié)果可儲(chǔ)存于微控制器單元(microcontrollerunit，縮寫為mcu)502的內(nèi)存。微控制器單元502接著可執(zhí)行一計(jì)算，用于根據(jù)一方程式或查照表決定可用電力。若可用電力被判定為足夠驅(qū)動(dòng)功能性負(fù)載電路，開關(guān)s1斷開，選通開關(guān)s2導(dǎo)通，此時(shí)電力會(huì)被傳遞至功能性負(fù)載電路。

取代斷開開關(guān)s2，另一實(shí)施例是將用于調(diào)節(jié)輸出電力的直流-直流轉(zhuǎn)換器6禁能，從而將功能性負(fù)載電路自無(wú)線電力接收機(jī)斷開。若選擇此實(shí)施方式時(shí)，電壓vrect可直接連接至直流-直流轉(zhuǎn)換器6。直流-直流轉(zhuǎn)換器6可由線性調(diào)節(jié)器(regulator)所取代，或者若不需要調(diào)節(jié)輸出電力時(shí)，可整個(gè)被省略。除了測(cè)試電阻外，測(cè)試電流槽(currentsink)也可被用于自已整流過(guò)的電壓汲取已知的電力。測(cè)試負(fù)載可設(shè)置在整流器4之前，應(yīng)用于交流電路，并且具有相同的效果。

本發(fā)明提出了無(wú)線電力接收機(jī)可獨(dú)立測(cè)量瞬間可用電力的技術(shù)，此外，接收機(jī)可利用此信息智能地控制其電力汲取量，以確保使用者獲得良好的感受。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施方式揭露如上，然其并非用于限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以做一些改動(dòng)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。