无线感应功率传输制造技术

技术编号:19398846 阅读:19 留言:0更新日期:2018-11-10 05:33
一种无线功率传输系统包括功率发送器(101),所述功率发送器被布置为经由感应信号无线地对功率接收器(103)供应功率。所述功率发送器(101)包括用于响应于驱动信号而生成所述感应信号的可变谐振电路。所述谐振电路具有可变谐振频率并且包括发送器线圈(121),所述发送器线圈被布置为生成所述感应信号。驱动器(707)生成用于所述可变谐振电路的所述驱动信号,并且调制器(711)通过响应于用于发送到所述功率接收器(105)的数据值而改变所述可变谐振频率来对所述感应信号进行幅度调制。所述功率接收器(105)包括用于解调所述感应信号的幅度调制的解调器(1105)和用于从所述感应信号中提取功率并用于对所述功率接收器的至少部分供应功率的第一功率提取器(1113)。除了更高功率主功率传输信号之外,还可以提供所述感应信号。

【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,并且特别地但非排他性地涉及使用与用于无线功率传输系统的Qi规范兼容的元件提供感应功率传输的功率发送器。
技术介绍
大多数现今系统需要专用的电接触以便从外部电源供应功率。然而,这倾向于是不切实际的并且需要用户物理地插入连接器或以其他方式建立物理电接触。通常,功率要求也大不相同,并且当前大多数设备被提供有它们自己的专用电源,导致常见用户具有大量不同的电源,每个电源专用于特定设备。尽管内部电池的使用可以避免在使用期间需要有线连接到电源,但这仅提供部分解决方案,因为电池将需要再充电(或更换)。电池的使用也可能大大增加设备的重量和潜在的成本和尺寸。为了提供显著改进的用户体验,已经提出使用无线电源,其中,功率从功率发送器设备中的发送器电感器被感应地传输到各个设备中的接收器线圈。经由磁感应的功率发送是众所周知的概念,主要应用于具有初级发送器电感器与次级接收器线圈之间的紧密耦合的变压器中。通过将初级发送器电感器和次级接收器线圈分离在两个设备之间,基于松散耦合的变压器的原理,这些设备之间的无线功率传输变得可能。这种布置允许无线功率传输到设备,而不需要进行任何有线或物理电连接。实际上,它可以简单地允许将设备放置在发送器电感器附近或顶部以便从外部再充电或供应功率。例如,功率发送器设备可以被布置有水平表面,在该水平表面上能够简单地放置设备以便被供应功率。此外,这种无线功率传输布置可以有利地被设计为使得功率发送器设备能够与一系列功率接收器设备一起使用。特别是,被称为Qi规范的无线功率传输方法已经被定义并且目前正在进一步开发。这种方法允许满足Qi规范的功率发送器设备与也满足Qi规范的功率接收器设备一起使用,而无需这些设备来自同一制造商或必须是彼此专用的。Qi标准还包括用于允许操作适应特定功率接收器设备(例如,取决于特定功率消耗)的一些功能。Qi规范由无线功率联盟开发并且更多信息能够例如在他们的网站:http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html上找到,其中特别地能够找到定义的规范文档。许多无线功率传输系统,例如,Qi支持从功率接收器到功率发送器的通信,从而使得功率接收器能够向功率发送器提供信息,这可以允许其适应特定功率接收器或由功率接收器经历的特定条件。在许多系统中,这种通信是通过功率传输信号的负载调制来实现的。具体地,通过执行负载调制的功率接收器来实现通信,其中,由功率接收器施加到次级接收器线圈的负载被改变以提供功率信号的调制。能够通过功率发送器检测和解码(解调)得到的电特性的变化(例如发送器电感器的电流变化)。在Qi中应用负载调制的更多信息能够例如在Qi无线功率规范(版本1.0)的第1部分的第6章中找到。除了从功率接收器到功率发送器的负载调制通信之外,已经提出支持从功率发送器到功率接收器的通信。已经提出通过对主功率信号进行调制来实现这种通信。但是,在许多情况下,这种方法可能无法提供优化的性能。作为备选方案,还已经提出了使用单独的通信链路并且具体地使用单独的通信线圈来提供从功率发送器到功率接收器的通信信道。特别地,已经提出通过驱动与主功率传输线圈分开的二次线圈来生成通信载体。然后可以对通信载体进行幅度调制以表示数据。此外,可以生成通信载体以在与主功率传输信号不同的频带中操作,从而减少这些之间的干扰。除了提供从功率发送器到功率接收器的数据通信之外,通信载体还可以被用于从功率接收器到功率发送器的通信。该通信可以是除了使用主功率传输信号从功率接收器到功率发送器的通信之外的通信。例如,在待机和初始化阶段期间,功率接收器可以使用通信载体与功率发送器通信,而在功率传输模式期间可以使用主功率传输信号的负载调制来实现。例如,功率接收器可以最初使用通信载体传输功率传输初始化和配置消息并且随后可以在传输操作期间通过对主功率传输信号进行负载调制来传输功率控制消息。使用通信载体从功率接收器到功率发送器的通信可以具体地通过对通信载体进行负载调制来实现。负责开发Qi规范的无线功率联盟(WPC)已经建立了厨房工作组以开发用于无线厨房电器的接口规范。厨房工作组致力于开发适用于厨房场景的无线功率传输方法。在这种场景下,感应功率源能够位于台面中,其中,无线电器位于台面的顶部上。这种新的接口规范旨在实现厨房电器的无线操作并且定义厨房电器与感应功率源之间的机械和电气接口。它旨在实现一种新型无线电器,其易于处理、易于清洁并且易于存放。新规范将支持直接功率传输到功率接收器,然后功率接收器能够为负载提供电功率(称为感应功率传输(IPT))。它还支持提供功率传输信号,该功率传输信号通过在元件中感应涡电流来直接地且感应地加热合适的加热元件(称为感应加热(IH))。为了识别无线电器的类型并且控制功率传输,在无线电器与感应功率源之间,即在功率发送器与功率接收器之间建立通信信道。该通信信道可以例如被用于提供功率控制回路,例如,实现电动机的速度控制、加热电器的温度控制、烹饪容器的压力测量、防止过度沸腾等。在厨房工作组中,已经提出使用非常类似于近场通信(NFC)方法的超短程通信方法来实现通信功能。特别地,已经提出该方法从而以13.56MHz的相同频率操作并且使用幅度调制用于从功率发送器到功率接收器(对应于NFC的标签)的通信和用于从功率接收器到功率发送器的通信的负载调制。该方法基于使用邻近效应,其中通信范围被限制为相对几厘米。这种短程可以降低通信的功率要求并且允许功率发送器的通信线圈与功率接收器的互补通信线圈之间的耦合和一对一的关系。它还可以提供一些额外的安全性,以降低通信数据不在功率发送器与功率接收器之间的风险(例如,在附近有其他功率接收器时)。该方法基于使用单独的通信线圈用于主功率传输以及用于通信。因此,通信载体由单独的通信线圈生成。通信载体可以由功率发送器进行AM调制或者由功率接收器进行负载调制。使用单独的通信载体和通信线圈的方法对于高功率应用特别有吸引力。通常,高功率信号的调制倾向于比低功率信号的调制更困难。特别地,负载调制对于高功率信号倾向于是不切实际的并且特别是可能引入显著的损耗。由于厨房工作组正在设计一种用于高功率应用的系统,因此已经引入了分离的通信载体和通信线圈。除了通信之外,通信载体还可以实现功率传输到功率接收器。因此,通信载体可以是次级功率传输信号,其特别地可以被用于在功率传输的初始化和配置阶段期间为一些电路(特别是初始化和通信电路)供应功率。该功率通常可以保持在相对低的水平,例如低于1W,而主功率传输的功率水平可以高得多。在许多场景下,经由通信载体提供功率,并且特别是主功率传输路径和次级功率传输路径的实现可能是非常有利的。特别地,它可以允许激活某些电路,例如初始化、配置、通信以及控制电路,并且对这些电路供应功率,而不要求主功率传输信号有效。例如,厨房工作组设想电器/功率接收器可以包括用于与功率发送器交互的标准NFC标签/接收器。在这样的系统中,当由功率发送器检测到电器的存在时,通信前端可以生成通信载体以便为电器内的NFC标签供应功率,其中功率传输经由功率发送器和电器的通信线圈实现。功率发送器可以向NFC标签发送标识符请求。如果检测到,则NFC标签轮询与功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率发送器(101),其用于经由感应信号无线地向功率接收器(105)提供功率;所述功率发送器(101)包括:可变谐振电路,其用于响应于驱动信号而生成所述感应信号,所述可变谐振电路包括电感性阻抗和电容性阻抗(705),所述谐振电路具有可变谐振频率,并且所述电感性阻抗包括被布置为生成所述感应信号的发送器线圈(121);驱动器(707),其用于生成用于所述可变谐振电路的所述驱动信号;调制器(711),其用于通过响应于数据值而改变所述可变谐振频率来对所述感应信号进行幅度调制以用于将所述数据值发送到所述功率接收器(105);其中,所述可变谐振电路包括谐振修正电路(1301),所述谐振修正电路用于通过在所述驱动信号的至少一些周期的分数时间间隔内减慢针对所述电容性阻抗(705)和所述电感性阻抗中的至少一个的状态变化来控制所述可变谐振频率,并且所述调制器(711)被布置为响应于所述数据值而调整所述分数时间间隔的持续时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.08 EP 16159079.91.一种功率发送器(101),其用于经由感应信号无线地向功率接收器(105)提供功率;所述功率发送器(101)包括:可变谐振电路,其用于响应于驱动信号而生成所述感应信号,所述可变谐振电路包括电感性阻抗和电容性阻抗(705),所述谐振电路具有可变谐振频率,并且所述电感性阻抗包括被布置为生成所述感应信号的发送器线圈(121);驱动器(707),其用于生成用于所述可变谐振电路的所述驱动信号;调制器(711),其用于通过响应于数据值而改变所述可变谐振频率来对所述感应信号进行幅度调制以用于将所述数据值发送到所述功率接收器(105);其中,所述可变谐振电路包括谐振修正电路(1301),所述谐振修正电路用于通过在所述驱动信号的至少一些周期的分数时间间隔内减慢针对所述电容性阻抗(705)和所述电感性阻抗中的至少一个的状态变化来控制所述可变谐振频率,并且所述调制器(711)被布置为响应于所述数据值而调整所述分数时间间隔的持续时间。2.根据权利要求1所述的功率发送器,其中,所述谐振修正电路(1301)被布置为响应于所述谐振电路的信号而确定所述分数时间间隔的开始时间和结束时间中的一个,并且所述调制器(711)被布置为响应于所述数据值而控制所述开始时间和所述结束时间中的另一个。3.根据权利要求1所述的功率发送器,还包括:幅度测量器(1201),其用于测量所述感应信号的幅度;调制深度确定器(1205),其用于响应于所测量的幅度的变化而确定调制深度;并且其中,所述调制器(711)被布置为响应于所述调制深度而改变所述可变谐振频率。4.根据权利要求3所述的功率发送器,其中,所述调制器(711)被布置为响应于所述数据值而将所述可变谐振频率在谐振频率的集合之间切换,并且响应于所述调制深度而确定所述谐振频率的集合中的至少一个频率。5.根据权利要求1所述的功率发送器,还包括用于解调所述感应信号的负载调制的解调器(707)。6.根据权利要求1所述的功率发送器,还包括:功率传输发送器线圈(103),其用于生成用于向所述功率接收器(105)提供功率的感应功率传输信号,所述感应功率传输信号的最大功率高于所述感应信号的最大功率;以及功率传输控制器(111),其用于经由所述感应功率传输信号初始化到所述功率接收器(105)的功率传输;其中,所述功率传输控制器(111)被布置为生成所述数据值中的至少一些作为功率传输初始化控制数据。7.根据权利要求1所述的功率发送器,其中,所述驱动器(707)被布置为将所述驱动信号生成为具有与所述数据值无关的驱动频率。8.根据权利要求1所述的功率发送器,其中,所述驱动器(707)被布置为生成所述驱动信号,其中,所述驱动信号的电压幅度和电流幅度中的至少一个与所述数据值无关。9.根据权利要求1所述的功率发送器,其中,所述驱动信号的频率不低于10MHz。10.一种无线功率传输系统,其包括功率发送器(101)和功率接收器(103),所述功率发送器(101)被布置为经由感应信号无线地向所述功率接收器(105)提供功率;所述功率发送器(101)包括:可变谐振电路,其用于响应于驱动信号而生成所述感应信号,所述可变谐振电路包括电感性阻抗和电容性阻抗(705),所述谐振电路具有可变谐振频率并且所述电感性阻抗包括被布置为生成所述感应信号的发送器线圈(121);驱动器(707),其用于生成用于所述可变谐振电路的所述驱动信号;调制器(711),其用于通过响应于数据值而改变所述可变谐振频率来对所述感应信号进行幅度调制以用于将所述数据值发送到所述功率接收器(105);接收器线圈(123),其用于接收所述感应信号;解调器(1105),其用于...

【专利技术属性】
技术研发人员:W·G·M·艾特斯
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

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