無線電力接收裝置及其電力控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實(shí)施方式涉及無線電力傳輸技術(shù)。更具體地，實(shí)施方式涉及能夠使電力傳輸效率 最大化的無線電力接收裝置及其電力控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線電力傳輸或無線能量傳遞指的是將電能無線地傳遞至期望的裝置的技術(shù)。在 1800年代，廣泛使用了采用電磁感應(yīng)原理的電動(dòng)機(jī)或變壓器，然后提出了用于通過輻射諸 如無線電波或激光的電磁波來傳輸電能的方法。實(shí)際上，基于電磁感應(yīng)原理對在日常生活 中頻繁使用的電動(dòng)牙刷或電動(dòng)剃須刀進(jìn)行充電。電磁感應(yīng)指的是當(dāng)導(dǎo)體周圍的磁場變化時(shí) 感應(yīng)出電壓使得電流流動(dòng)的現(xiàn)象。雖然已經(jīng)圍繞小型裝置迅速推進(jìn)了電磁感應(yīng)技術(shù)的商業(yè) 化，但是其電力傳輸距離短。
[0003] 迄今為止，使用電磁感應(yīng)、諧振和短波射頻的遠(yuǎn)程傳輸已經(jīng)被用作無線能量傳遞 方案。
[0004] 最近，在無線電力傳輸技術(shù)中，已經(jīng)廣泛使用了采用諧振的能量傳遞方案。
[0005] 由于基于諧振的無線電力傳輸系統(tǒng)通過線圈無線地傳輸在發(fā)送器與接收器側(cè)所 形成的電信號(hào)，所以用戶可以容易地使用電能對電動(dòng)裝置如便攜式裝置進(jìn)行充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題
[0007] 然而，當(dāng)接收側(cè)的充電完成時(shí)，發(fā)送側(cè)在不考慮該事實(shí)的情況下發(fā)送電力，使得電 力傳輸效率變差。
[0008] 解決方案
[0009] 實(shí)施方式提供了一種能夠使無線電力發(fā)送器與無線電力接收器之間的電力傳輸 效率最大化的無線電力接收裝置及其電力控制方法。
[0010] 實(shí)施方式提供了一種能夠通過調(diào)整負(fù)載阻抗來減少發(fā)送至無線電力接收器的電 力使得防止電力被不必要地浪費(fèi)的無線電力接收裝置及其電力控制方法。
[0011] 實(shí)施方式提供了一種從無線電力發(fā)送器無線地接收電力并將所述電力傳遞至負(fù) 載的無線電力接收器。無線電力接收器包括：接收單元，其通過使用諧振方案從無線電力發(fā) 送器接收電力；負(fù)載管理單元，其根據(jù)負(fù)載的狀態(tài)來控制負(fù)載的阻抗；以及整流單元，其布 置在接收單元與負(fù)載管理單元之間，以便對接收的電力進(jìn)行整流，其中從無線電力發(fā)送器 傳送的電力由受控的阻抗來控制。
[0012] 實(shí)施方式提供了一種控制無線電力接收器的電力的方法。該方法包括：將從無線 電力發(fā)送器無線地接收的電力傳遞至負(fù)載；識(shí)別負(fù)載的狀態(tài)；根據(jù)所識(shí)別的負(fù)載的狀態(tài)來 調(diào)整該負(fù)載的阻抗；以及接收根據(jù)所調(diào)整的阻抗來控制的無線電力發(fā)送器的電力，以將所 述電力傳遞至負(fù)載。
[0013] 本發(fā)明的有益效果
[0014] 根據(jù)實(shí)施方式，可以使無線電力發(fā)送器與無線電力接收器之間的電力傳輸效率最 大化。
[0015] 根據(jù)實(shí)施方式，當(dāng)負(fù)載的充電完成時(shí)，可以通過調(diào)整負(fù)載阻抗來減少傳送給無線 電力接收器的電力，使得可以防止電力被不必要地浪費(fèi)。
[0016] 同時(shí)，下面在實(shí)施方式的描述中，將直接地和隱含地描述任何其它各種效果。
【附圖說明】
[0017] 圖1是示出根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置100的框圖。
[0018] 圖2是示出根據(jù)一種實(shí)施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的示圖。
[0019] 圖3是示出根據(jù)實(shí)施方式的無線電力接收器的框圖。
[0020] 圖4是示出根據(jù)實(shí)施方式的無線電力接收器的配置的一個(gè)示例的電路圖。
[0021] 圖5是示出根據(jù)實(shí)施方式的無線電力接收器的配置的另一示例的電路圖。
[0022] 圖6是示出無線電力發(fā)送器的輸入阻抗與負(fù)載阻抗之間的關(guān)系的曲線圖。
[0023] 圖7是圖示根據(jù)實(shí)施方式的控制無線電力接收器300的電力的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 在實(shí)施方式的描述中，將理解的是，當(dāng)層（或膜）、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被稱為是在另 一基板、另一層（或膜）、另一區(qū)域、另一襯墊或另一圖案"之上"或"之下"時(shí)，其可以是"直 接地"或"間接地"相對于其它的基板、層（或膜）、區(qū)域、襯墊或圖案，或者也可以存在一個(gè) 或更多個(gè)中間層。參照附圖描述了這樣的層的位置。
[0025] 在下文中，將參考附圖來描述實(shí)施方式。出于方便或清晰的目的，附圖中示出的每 個(gè)層的厚度和尺寸可以被放大、省略或者示意性地被繪制。另外，元件的尺寸并不完全反映 實(shí)際尺寸。
[0026] 圖1是示出根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置100的框圖。
[0027] 參照圖1，電源裝置100可以包括電源單元110、開關(guān)120、直流-直流變換器130、 電流感測單元140、振蕩器150,交流電力生成單元160、存儲(chǔ)單元170以及控制單元180。
[0028] 電源單元110可以向電源裝置100的每個(gè)部件供給直流電力。
[0029] 如果根據(jù)實(shí)施方式無線電力發(fā)送器200通過諧振方案將電力發(fā)送給無線電力接 收器300,則無線電力發(fā)送器200可以包括后續(xù)要描述的發(fā)送感應(yīng)線圈單元211和發(fā)送諧振 線圈單元212。如果根據(jù)實(shí)施方式無線電力發(fā)送器200通過使用電磁感應(yīng)技術(shù)將電力發(fā)送 給無線電力接收器300,則無線電力發(fā)送器200可以不包括發(fā)送諧振線圈單元212。
[0030] 開關(guān)120可以將電源單元110電連接至直流-直流變換器130,或者使電源單元 110以電的方式從直流-直流變換器130斷開。
[0031] 開關(guān)120可以響應(yīng)于控制單元180的斷開信號(hào)而斷開，或者可以響應(yīng)于控制單元 180的短路信號(hào)而短路。根據(jù)實(shí)施方式，各種類型的開關(guān)可被用作開關(guān)120。
[0032] 直流-直流變換器130可以將從電源單元110供給的第一直流電壓變換為第二直 流電壓，并且可以輸出第二直流電壓。
[0033] 在將從電源單元110輸出的第一直流電壓變換為交流電壓之后，直流-直流變換 器130可以對交流電壓進(jìn)行升高或降低并且對該交流電壓進(jìn)行整流以生成第二直流電壓。
[0034] 直流-直流變換器130可以包括開關(guān)調(diào)節(jié)器或線性調(diào)節(jié)器。
[0035] 線性調(diào)節(jié)器是用于以下的變換器：接收輸入電壓，進(jìn)而輸出所需的電壓量，并且將 剩余電壓量作為熱排出。
[0036] 開關(guān)調(diào)節(jié)器是能夠通過脈沖寬度調(diào)制（PWM)方案來調(diào)整輸出電壓的變換器。
[0037] 當(dāng)從直流-直流變換器130輸出的直流電壓被施加到交流電力生成單元160時(shí)， 電流感測單元140可以感測在直流-直流變換器130與交流電力生成單元160之間流動(dòng)的 電流，并且對感測的電流的強(qiáng)度進(jìn)行測量。
[0038] 由于通過電流感測單元140測量的電流經(jīng)由交流電力生成單元160流入無線電力 發(fā)送器200,所以該電流與下面將描述的輸入到無線電力發(fā)送器的電流成比例。也就是說， 隨著通過電流感測單元140測量的電流強(qiáng)度增大或減小，輸入到無線電力發(fā)送器200的電 流強(qiáng)度會(huì)增大或減小。
[0039] 根據(jù)一種實(shí)施方式，電流感測單元140可以包括電流變壓器（CT)。
[0040] 根據(jù)一種實(shí)施方式，可以利用施加到交流電力生成單元160的電流的強(qiáng)度來求出 無線電力發(fā)送器200與無線電力接收器300之間的距離。
[0041] 根據(jù)一種實(shí)施方式，可以利用施加到交流電力生成單元160的電流的強(qiáng)度來求出 無線電力發(fā)送器200與無線電力接收器300之間的耦合系數(shù)。
[0042] 電流感測單元140可以將與感測的電流的強(qiáng)度對應(yīng)的信號(hào)傳遞至控制單元180。
[0043] 盡管電流感測單元140在圖1中被描繪成與控制單元180分離的元件，但是電流 感測單元140可以被包括在控制單元180中。
[0044] 振蕩器150可以生成具有預(yù)定頻率的交流信號(hào)。從振蕩器150生成的交流信號(hào)被 施加到交流電力生成單元160。
[0045] 交流電力生成單元160可以將從直流-直流變換器130傳遞的直流電壓變換為交 流電壓。
[0046] 交流電力生成單元160可以對從振蕩器150生成的交流信號(hào)進(jìn)行放大。對交流信 號(hào)的放大的程度可以根據(jù)通過直流-直流變換器130施加的直流電壓而變化。
[0047] 根據(jù)一種實(shí)施方式，交流電力生成單元160可以包括推拉式雙M0SFET。
[0048] 控制單元180可以控制電源裝置100的整體操作。
[0049] 控制單元180可以控制直流-直流變換器130,使得預(yù)設(shè)直流電壓被施加到交流電 力生成單元160。
[0050] 當(dāng)從直流-直流變換器130輸出的直流電壓被施加到交流電力生成單元160時(shí)， 控制單元180可以從電流感測單元140接收與在直流-直流變換器130和交流電力生成 單元160之間流動(dòng)的電流的強(qiáng)度對應(yīng)的信號(hào)，并且可以通過使用接收的信號(hào)來調(diào)整從直 流-直流變換器130輸出的直流電壓和從振蕩器150輸出的交流信號(hào)的頻率。
[0051] 控制單元180從電力傳輸狀態(tài)檢測單元140接收與施加到交流電力生成單元160 的電流的強(qiáng)度對應(yīng)的信號(hào)，以確定無線電力接收器300是否存在。換言之，控制單元180可 以基于施加到交流電力生成單元160的電流的強(qiáng)度來確定能夠從無線電力發(fā)送器200接收 電力的無線電力接收器300的存在。
[0052] 如下所述，施加到交流電力生成單元160的電流的強(qiáng)度與輸入到無線電力發(fā)送器 200的電流的強(qiáng)度成比例。
[0053] 控制單元180可以控制振蕩器150,使得生成具有預(yù)定頻率的交流信號(hào)。預(yù)定頻率 可以指在通過使用諧振進(jìn)行電力傳輸時(shí)無線電力發(fā)送器200和無線電力接收器3