无线感应功率传输制造技术

一种用于向功率接收器(105)感应地传输功率的功率发射器(101)，其包括共振电路(201)，所述共振电路包括用于生成功率传输信号的发射器线圈(103)。采样器(511)对通过发射器线圈(103)的电流或者所述发射器线圈(103)上的电压进行采样。消息接收器(509)接收基于样本被调制到功率传输信号上的消息负载。驱动器(203)生成针对共振电路(201)的驱动信号，并且共振修改电路(505)通过针对驱动信号的周期的部分时间间隔减慢针对共振电路(201)的共振部件的状态改变来降低共振电路(201)的共振频率。采样时间控制器(513)响应于部分时间间隔的开始时间和结束时间中的至少一个来控制采样时间，并且具体地可以将采样时间设置为处在所述部分时间间隔之内。

Wireless induction power transmission

A power transmitter (101) for transmitting power to a power receiver (105), which includes a resonance circuit (201), which includes a transmitter coil (103) for generating a power transmission signal. The sampler (511) samples the current on the transmitter coil (103) or the voltage on the transmitter coil (103). The message receiver (509) receives the message load modulated on the power transmission signal based on the sample. The driver (203) generates a driving signal for the resonance circuit (201), and the resonance modification circuit (505) reduces the resonant frequency of the resonance circuit (201) by slowing down the state change of the resonance component of the resonance circuit (201) by a partial time interval of the driving signal. The sampling time controller (513) controls the sampling time in response to at least one of the start time and the end time of the partial time interval, and can specifically set the sampling time within the specified time interval.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线感应功率传输
本专利技术涉及感应功率传输，并且具体但非排他地涉及使用与用于无线功率传输系统的Qi规范兼容的元件来提供感应功率传输的功率发射器。
技术介绍
大多数当今的系统需要专门的电接触以便从外部电源供电。然而，这往往是不切实际的，并且需要用户物理地插入连接器或者以其他方式建立物理电接触。通常，功率要求也显著不同，并且目前大多数设备都设置有其自己的专用电源，导致典型用户具有大量不同的电源，其中每个电源专用于特定的设备。尽管使用内部电池可以避免在使用期间与电源进行有线连接的需要，但是这仅提供了部分解决方案，因为电池将需要充电(或更换)。电池的使用也可能大大增加设备的重量以及潜在的成本和尺寸。为了提供显著改善的用户体验，已经提出了使用无线电源，其中，功率从功率发射器中的发射器电感器被感应地传输到个体设备中的接收器线圈。经由磁感应的功率传输是周知的概念，主要应用于在主发射器电感器与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器中。通过分离这两个设备之间的主发射器电感器和次级接收器线圈，基于松散耦合的变压器的原理，在这两者之间的无线功率传输成为可能。这样的布置允许对设备的无线功率传输，而不需要进行任何线缆或物理电连接。实际上，其可以简单地允许将设备放置在发射器电感器附近或顶部，以便被再充电或者从外部供电。例如，功率发射器设备可以被布置有水平表面，在所述水平表面上能够简单地放置设备以便供电。此外，这样的无线功率传输布置可以有利地被设计成使得功率发射器设备能够与一系列功率接收器设备一起使用。具体地，已经定义了被称为Qi规范的无线功率传输方法，并且目前正在进一步开发。该方法允许满足Qi规范的功率发射器设备与也满足Qi规范的功率接收器设备一起使用，而这些设备不必来自相同的制造商或者必须彼此专用。Qi标准还包括用于允许操作适于特定功率接收器设备的一些功能(例如，取决于特定的功率损耗)。Qi规范是由WirelessPowerConsortium开发的，并且能够例如在其网站http：//www.wirelesspowerconsortium.com/index.html上找到，其中，具体地，能够找到定义的规范文档。许多无线功率传输系统(诸如，例如Qi)支持从功率接收器到功率发射器的通信，从而使得功率接收器能够向功率发射器提供信息，这可以允许其适于特定的功率接收器或者由功率接收器所经历的特定条件。在许多系统中，这样的通信是通过对功率传输信号的负载调制来进行的。具体地，通过功率接收器执行负载调制来实现通信，其中，通过功率接收器施加到次级接收器线圈的负载被改变以提供对功率信号的调制。所产生的电特性变化(例如，发射器电感器的电流变化)能够由功率发射器来检测和解码(解调)。因此，在物理层，从功率接收器到功率发射器的通信信道使用功率信号作为数据载体。所述功率接收器调制能够通过发射器电感器电流或电压的幅度和/或相位的变化来检测的负载。例如能够在Qi无线功率规范(1.0版)第1部分的第6章中找到在Qi中应用负载调制的更多信息。根据Qiv1.1规范而构造的无线功率发射器以所谓的感应方案来操作。在这种模式下，功率传输发生在以相对高的效率紧密耦合(耦合因子通常高于0.3)时。如果希望接收器具有更大距离(“Z距离”)或者更多的定位自由度，则功率传输典型地发生在具有松散耦合(耦合因子通常低于0.3)的所谓共振方案中。在共振方案中，在功率发射器处以及在功率接收器处的功率传输共振电路的共振频率应当匹配以实现最大效率。然而，随着共振电路之间距离的增加，从功率接收器到功率发射器的负载调制通信变得越来越困难。在共振模式下，功率发射器的共振电路通常变得欠阻尼，这使其对互调失真(互调是在功率发射器的共振频率和驱动频率之间)敏感。事实上，如果功率发射器的共振频率和驱动频率不匹配，则出现互调频率，导致通信性能下降，并且常常使得功率发射器处的解调过程出现问题或者甚至不可能。为了解决互调问题，已经提出了在功率发射器处采用可调谐共振电路，即，已经提出了使用能够动态地改变共振频率的共振电路。在这样的系统中，功率发射器的驱动频率和共振频率都可以适于与功率接收器的共振频率相同。这可以确保所述系统以共振模式有效地操作，而与此同时防止(或者至少减轻)在驱动频率与功率发射器共振电路之间的互调效应。在许多情况下，还可以允许所述系统适配和补偿部件值的变化和容差等。在US20040130915A1中提供了将驱动信号的频率、发射器共振频率和接收器共振频率设置为相同值的系统的范例。在WO2013024396中描述了用于适应功率发射器的共振频率的特定方法。在该范例中，功率发射器可以动态地控制开关，以在共振周期的一部分期间向共振电路增加电感或电容值。这可以降低共振电路的有效共振频率，并且可以用于将共振频率与例如被馈送到共振电路的驱动信号进行匹配。然而，尽管这种方法可以通过负载调制来改善通信，但是通信的性能取决于许多因素。具体地，已经发现通信性能严重取决于对被用于解调功率传输信号的调制的样本的计时，并且具体而言，调制深度取决于采样的计时。采样的次优计时因此可能常常导致调制性能劣化。在一些系统中，调制可以基于对例如通过功率发射器的功率线圈的电流的峰值检测。然而，这样的方法往往需要额外的并且通常相对复杂的电路。此外，这样的峰值检测电路往往相对不准确，并且因此所检测到的值通常不精确地反映基础信号。这也可能导致劣化的通信性能。因此，经改进的功率传输方法将是有利的。具体地，允许经改进的操作、经改进的功率传输、增加的灵活性、便利的实施、便利的操作、经改进的通信、减少的通信错误、经改进的功率传输和/或经改进的性能的方法将是有利的。
技术实现思路
相应地，本专利技术试图优选单独地或者以任意组合来减轻、缓解或消除上文所提及的缺点中的一个或多个缺点。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于向功率接收器感应地传输功率的功率发射器，所述功率发射器包括：共振电路，其包括电容性阻抗和电感性阻抗，所述电感性阻抗包括发射器线圈，所述发射器线圈用于生成功率传输信号以将功率无线地传输到所述功率接收器；采样器，其用于通过在采样时间处对通过所述发射器线圈的电流和所述发射器线圈上的电压中的至少一个进行采样来生成样本；消息接收器，其用于接收由所述功率接收器调制到所述功率传输信号上的消息负载，所述消息接收器被布置成响应于所述样本来检测调制；驱动器，其用于生成针对所述共振电路的驱动信号；共振修改电路，其用于通过在所述驱动信号的至少多个周期的每个周期的部分时间间隔内减慢针对所述电容性阻抗和所述电感性阻抗中的至少一个的状态改变，来降低所述共振电路的共振频率，所述状态改变是所述电容性阻抗的电压和所述电感性阻抗的电流中的至少一个的改变，并且所述共振修改电路被布置成在所述部分时间间隔的开始时间处开始减慢所述状态改变且并在所述部分时间间隔的结束时间处停止减慢所述状态改变；以及采样时间控制器，其用于响应于所述部分时间间隔的开始时间和结束时间中的至少一个来控制所述采样时间。本专利技术可以在许多无线功率传输系统中提供改善的性能，并且特别可以通过负载调制来提供经改善的通信。在许多实施例中，能够实现经改善的功率传输，并且尤其能够实现经改善的功率传输效率，同时仍然提供基于对功率信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向功率接收器(105)感应地传输功率的功率发射器(101)，所述功率发射器(101)包括：共振电路(201)，其包括电容性阻抗(503)和电感性阻抗(501)，所述电感性阻抗(501)包括发射器线圈(103)，所述发射器线圈用于生成功率传输信号以将功率无线地传输到所述功率接收器(105)；采样器(511)，其用于通过在采样时间处对通过所述发射器线圈(103)的电流和所述发射器线圈(103)上的电压中的至少一个进行采样来生成样本；消息接收器(509)，其用于接收由所述功率接收器调制到所述功率传输信号上的消息负载，所述消息接收器(509)被布置成响应于所述样本来检测所述调制；驱动器(203)，其用于生成针对所述共振电路(201)的驱动信号；共振修改电路(505)，其用于通过在所述驱动信号的至少多个周期的每个周期的部分时间间隔内减慢针对所述电容性阻抗(503)和所述电感性阻抗(501)中的至少一个的状态改变，来降低所述共振电路(201)的共振频率，所述状态改变是所述电容性阻抗的电压和所述电感性阻抗的电流中的至少一个的改变，并且所述共振修改电路(505)被布置成在所述部分时间间隔的开始时间处开始减慢所述状态改变并且在所述部分时间间隔的结束时间处停止减慢所述状态改变；以及采样时间控制器(513)，其用于响应于所述部分时间间隔的开始时间和结束时间中的至少一个来控制所述采样时间。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.25 EP 15196289.11.一种用于向功率接收器(105)感应地传输功率的功率发射器(101)，所述功率发射器(101)包括：共振电路(201)，其包括电容性阻抗(503)和电感性阻抗(501)，所述电感性阻抗(501)包括发射器线圈(103)，所述发射器线圈用于生成功率传输信号以将功率无线地传输到所述功率接收器(105)；采样器(511)，其用于通过在采样时间处对通过所述发射器线圈(103)的电流和所述发射器线圈(103)上的电压中的至少一个进行采样来生成样本；消息接收器(509)，其用于接收由所述功率接收器调制到所述功率传输信号上的消息负载，所述消息接收器(509)被布置成响应于所述样本来检测所述调制；驱动器(203)，其用于生成针对所述共振电路(201)的驱动信号；共振修改电路(505)，其用于通过在所述驱动信号的至少多个周期的每个周期的部分时间间隔内减慢针对所述电容性阻抗(503)和所述电感性阻抗(501)中的至少一个的状态改变，来降低所述共振电路(201)的共振频率，所述状态改变是所述电容性阻抗的电压和所述电感性阻抗的电流中的至少一个的改变，并且所述共振修改电路(505)被布置成在所述部分时间间隔的开始时间处开始减慢所述状态改变并且在所述部分时间间隔的结束时间处停止减慢所述状态改变；以及采样时间控制器(513)，其用于响应于所述部分时间间隔的开始时间和结束时间中的至少一个来控制所述采样时间。2.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述采样时间控制器(513)被布置成将所述采样时间控制为处在所述部分时间间隔之内。3.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述采样时间控制器(513)被布置成响应于所述部分时间间隔的结束时间来控制所述采样时间。4.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述采样时间控制器(513)被布置成响应于所述部分时间间隔的开始时间来控制所述采样时间。5.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述采样时间控制器(513)被布置成控制所述采样时间在从所述结束时间之前的所述驱动信号的半个周期时间到所述结束时间的时间间隔内发生。6.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述采样时间控制器(513)被布置成将所述采样时间确定为比所述结束时间早一时间偏移量。7.根据权利要求6所述的功率发射器，其中，所述时间偏移量不少于20纳秒并且不多于5微秒。8.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述采样时间控制器(513)被布置成响应于所述开始时间和所述结束时间两者来确定所述采样时间。9.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述部分时间间隔的开始时间是通过所述电感器上的所述电压和所述电容性阻抗(503)的电容器的电流中的至少一个的过零点来确定的，并且所述采样时间控制器(513)被布置成响应于检测到所述电感器上的所述电压和所述电容器的所述电流中的所述至少一个的过零点来检测所述开始时间。10.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述部分时间间隔的所述结束时间与所述驱动器的开关桥的至少一个开关的开关转换对齐，并且所述采样时间控制器(513)被布置成响应于针对所述开关桥的开关信号来确定所述结束时间。11.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述共振修改电路(505)...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·F·茹瓦，K·J·卢洛福斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL