无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法技术

所公开的是一种利用谐振、通过无线电力中继器来向无线电力接收器无线地传输电力的无线电力发射器。所述无线电力发射器包括用于输出具有预定频率的交流电的供电单元、用于接收交流电以产生随时间变化的磁场的发射线圈，以及用于将从所述发射线圈接收到的电力进行发射的发射谐振线圈单元，其中所述发射线圈与所述发射谐振线圈耦合，其中，由所述无线电力发射器在对从所述供电单元输出的交流电的频率以及所述发射谐振线圈单元的谐振频率进行控制的同时，来确定用于电力传输的谐振频率。

Radio power transmitter, radio power relay, and radio power transmission method

Disclosed is a wireless power transmitter that wirelessly transmits power to a wireless power receiver via a radio power relay. The wireless power transmitter includes a power supply unit, output with a predetermined frequency alternating current for receiving AC transmitting coil to generate time-dependent magnetic field, and will be used from the transmitter coil power received by the transmit coil resonant unit, wherein the transmitting coil and the transmitted resonant coil coupling which, by the wireless power transmitter at the resonant frequency of the output from the power supply unit of alternating current frequency and the resonant coil unit of emission control at the same time, to determine the resonant frequency for power transmission.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法
本公开涉及无线电力传输技术。更具体地说，本公开涉及一种能够利用谐振有效地传输能量的无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法。
技术介绍
无线电力传输或称无线能量输送是指将电能无线地输送到指定设备的技术。在19世纪，就广泛使用利用电磁感应原理的电动机或变压器，因此还提出了通过辐射像无线电波或激光等电磁波来传输电能的方法。实际上，日常生活中经常使用的电动牙刷或电动剃刀的充电所依据的就是电磁感应原理。直到今天，无线能量输送机制仍采用利用电磁感应、谐振以及短波长射频的长距离传输。如今，短距离无线电力传输成为焦点，在这种传输情况中，在建筑物中安装好无线电力发射器，当使用者在这幢建筑物中使用像手机或笔记本电脑等移动设备时，即使此移动设备没有连接到其他的电源线，该移动设备仍可以进行连续充电。在上述几种无线电力传输技术中，无线电力发射器与无线电力接收器之间的耦合系数必须等于或大于临界值，这样来有效地利用谐振执行无线电力传输。此时，耦合系数的确定可以依据以下几项进行：发射器的发射谐振线圈和接收器的接收谐振线圈的大小，以及发射器与接收器之间的距离。一般来说，接收谐振线圈的大小明显小于发射谐振线圈的大小，这样，发射谐振线圈与接收谐振线圈之间的耦合系数很小。相应地，能量传输效率因为传输装置与接收装置之间的谐振而减小。因此，在无线电力发射器与无线电力接收器之间安装中继器谐振单元，通过中继器谐振单元来中继无线电力。然而，在现有技术的无线电力传输中，电力必须恒定地传输或中继，而不顾接收电力的无线电力接收器是否存在以及位置的影响，从而造成电力的浪费以及对人体的损伤。
技术实现思路
技术问题本公开涉及一种能够利用谐振传输能量的无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法。此外，本公开提供一种能够通过与无线电力接收器的位置相对应的指定的中继器谐振器来传输能量的无线电力发射器、无线电力中继器以及无线电力传输方法。此外，本公开提供一种能够通过在依次改变频率的同时传输微电(micro-power)来检测无线电力接收器的位置的无线电力发射器；无线电力中继器以及无线电力传输方法。此外，本公开提供一种包括多个中继器谐振器的中继器谐振单元，其中所述多个中继器谐振器具有彼此不同的自谐振频率并且是规则排列的。此外，本公开提供一种能够防止磁场泄漏到外部的中继器谐振单元。问题的解决方案根据该实施例，提供一种通过无线电力中继器向无线电力接收器无线地传输电力的无线电力发射器。所述无线电力发射器包括用于输出具有预定频率的交流电的供电单元；用于接收交流电以产生随时间变化的磁场的发射线圈；以及用于将从所述发射线圈接收到的电力进行发射的发射谐振线圈单元，其中所述发射线圈与所述发射谐振线圈耦合，其中，由所述无线电力发射器通过对从所述供电单元输出的交流电频率以及所述发射谐振线圈单元的谐振频率进行控制，来确定用于电力发射的谐振频率。根据该实施例，提供一种用于在无线电力发射器与无线电力接收器之间中继电力传输的无线电力中继器。所述无线电力中继器包括具有彼此不同的谐振频率的多个中继器谐振线圈，其中，所述无线电力中继器通过所述中继器谐振线圈中的与所述无线电力发射器和所述无线电力接收器的谐振频率相对应的一个线圈，来中继电力传输。根据该实施例，提供一种无线电力发射器通过无线电力中继器利用谐振向无线电力接收器无线地传输电力的无线电力传输方法。所述无线电力传输方法包括在预定的时间段向所述无线电力中继器发射具有预定频率间隔的频率的微电；根据所发射的微电检测所述无线电力发射器的内部电流值；以及根据所检测的电流值确定用于电力传输的谐振频率。本专利技术的有益效果根据该实施例，所述无线电力发射器通过对应于无线电力接收器的位置的中继器谐振器来传输能量，这样便可以提高向无线电力接收器进行的能量传输的效率。此外，所述无线电力发射器将能量传输集中到指定的中继器谐振器，这样便可以减小电力浪费，同时也可以减小磁场对人体的伤害。此外，形成一个屏蔽单元围绕着中继器谐振线圈单元，这样便可以防止磁场泄漏到外部。同时，还在下文对本公开实施例的描述中直接或间接地公开了其他的各种效果。附图说明图1是说明根据一项实施例的无线电力传输系统的图。图2是电路图，所示为根据一项实施例的发射线圈单元的等效电路。图3是电路图，所示为根据一项实施例的电源和发射单元的等效电路。图4是电路图，所示为根据一项实施例的接收谐振线圈、接收线圈单元、平流电路与负载的等效电路。图5是显示根据另一项实施例的无线电力传输系统的图。图6是说明通过图5的无线电力传输系统中的指定的中继器谐振器来无线地传输电力的方法的图。图7是显示根据另一个实施例的检测单元的图。具体实施方式如果具体实施方式中关于熟知功能或配置的描述可能会导致本公开的主题不清楚，那么会忽略相关部分的描述。因此，下文中，描述将仅仅围绕与本公开的技术范围直接相关的关键部件进行。此外，下文各术语的定义所依据的是根据此实施例的各部件的功能，其意义可以根据使用者或者操作人员或客户的意图进行改变。因此，这些术语的定义所依据的是本说明书的整体背景。下文中，将参考附图描述该实施例。图1是显示根据该实施例的无线电力传输系统的图。参看图1，所述无线电力传输系统包括电源10、电力发射单元20、电力接收单元30、整流器电路40以及负载50。电源10所产生的电力被提供给电力发射单元20，这样使电力发射单元20利用谐振将电力传输到电力接收单元30，电力接收单元30与电力发射单元20谐振，并且其谐振频率值与电力发射单元20的相同。输送到电力接收单元30的电力经过整流器电路40输送到负载50。负载50可以是电池或者是需要供电的预定装置。详细地说，电源10是交流电源，用来供应预定频率的交流电。电力发射单元20包括发射线圈单元21与发射谐振线圈单元22。发射线圈单元21连接在电源10上，这样，所述发射线圈单元21中便可以有交流电流经过。当有交流电流经过发射线圈单元21时，因为电磁感应的原因，发射谐振线圈单元22感应得到交流电流，发射谐振线圈单元22与发射线圈单元21物理地分开。输送到发射谐振线圈单元22的电力利用谐振传输到电力接收单元30，其中电力接收单元30与所述电力发射单元20形成为一个谐振回路。在利用谐振的电力传输中，电力可以在阻抗匹配的两个LC电路之间传输。相比于利用电磁感应的电力传输机制而言，利用谐振的电力传输机制的电力传输距离更远，电力传输效率更高。电力接收单元30包括接收谐振线圈单元31与接收线圈单元32。从发射谐振线圈单元22传输来的电力在接收谐振线圈单元31处被接收，这样，接收谐振线圈单元31中便有交流电流经过。传输到接收谐振线圈单元31的电力通过电磁感应输送到接收线圈单元32。输送到接收线圈32的电力经过整流器电路40输送到负载50。图2是根据该实施例的发射线圈单元21的等效电路图。如图2中所示，发射线圈单元21可以包括电感器L1以及电容器C1，然后形成一个具有适当电感值和适当电容值的电路。电容器C1可以是固定电容器或可变电容器。如果电容器C1是可变电容器，那么电力发射单元20可以控制所述可变电容器，这样，电力发射单元20便可以执行阻抗匹配。同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电力发射器，其利用谐振通过无线电力中继器向无线电力接收器无线地传输电力，所述无线电力中继器包括具有彼此不同的谐振频率的多个中继器谐振线圈，所述无线电力发射器包括：用于输出具有预定频率的交流电的供电单元，其中，所述供电单元输出微电；用于接收所述交流电以产生随时间变化的磁场的发射线圈；用于将从所述发射线圈接收到的电力进行发射的发射谐振线圈单元，其中所述发射线圈与所述发射谐振线圈耦合；控制器，用于基于所述微电检测所述无线电力发射器的内部电流变化，并且基于所述内部电流变化来根据无线电力接收器的位置确定所述无线电力中继器；以及检测单元，用于根据所述微电传输来检测所述无线电力发射器的内部电流值，其中，所述发射谐振线圈单元使用根据所述无线电力中继器的谐振频率向所述无线电力中继器来传输电力，其中，所述无线电力发射器根据与所述无线电力接收器的谐振频率匹配的中继器谐振线圈的谐振频率，来确定用于电力传输的谐振频率，其中，将所检测的电流值不大于参考电流值时所处的频率确定为所述谐振频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.27 KR 10-2011-00977691.一种无线电力发射器，其利用谐振通过无线电力中继器向无线电力接收器无线地传输电力，所述无线电力中继器包括具有彼此不同的谐振频率的多个中继器谐振线圈，所述无线电力发射器包括：用于输出具有预定频率的交流电的供电单元，其中，所述供电单元输出微电；用于接收所述交流电以产生随时间变化的磁场的发射线圈；用于将从所述发射线圈接收到的电力进行发射的发射谐振线圈单元，其中所述发射线圈与所述发射谐振线圈耦合；控制器，用于基于所述微电检测所述无线电力发射器的内部电流变化，并且基于所述内部电流变化来根据无线电力接收器的位置确定所述无线电力中继器；以及检测单元，用于根据所述微电传输来检测所述无线电力发射器的内部电流值，其中，所述发射谐振线圈单元使用根据所述无线电力中继器的谐振频率向所述无线电力中继器来传输电力，其中，所述无线电力发射器根据与所述无线电力接收器的谐振频率匹配的中继器谐振线圈的谐振频率，来确定用于电力传输的谐振频率，其中，将所检测的电流值不大于参考电流值时所处的频率确定为所述谐振频率。2.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述供电单元输出所述微电，所述微电的频率在预定的时间段按照预定频率间隔发生改变。3.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述检测单元根据储存在所述发射谐振线圈单元中的能量来检测所述电流值。4.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述无线电力发射器在控制所述供电单元以及所述发射谐振线圈单元的频率使该等频率具有相同的值的同时，确定所述谐振频率。5.根据权利要求2所述的无线电力发射器，其中，所述无线电力发射器以及所述无线电力接收器的谐振频率被设置成在预定的时间段内具有相同值。6.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述无线电力发射器以及所述无线电力接收器根据所确定的谐振频率，固定其自谐振频率。7.一种无线电力中继器，用于在无线电力发射器与无线电力接收器之间中继电力传输，所述无线电力中继器包括：具有彼此不同的谐振频率的多个中继器谐振线圈；其中所述无线电力中继器通过所述中继器谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钲五，
申请(专利权)人：LG伊诺特有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR