针对感应式功率传输系统的阻抗匹配技术方案

本发明专利技术公开了一种电磁感应功率传输装置(100)，该电磁感应功率传输装置包括：感应式功率发射器(102)和感应式功率接收器(104)，该感应式功率发射器包括：具有活跃状态和不活跃状态的电源，该电源被配置为以可选择的占空比在活跃状态和不活跃状态之间切换；和耦接到该电源的功率发射电感器(102‑12)；该感应式功率接收器包括：被定位成感应地靠近功率发射电感器的功率接收电感器(104‑12)；可编程负载(104‑12)；和耦接到功率接收电感器并被配置为响应于可编程负载的功率需求的变化而增大或减小感应式功率接收器的电阻抗的阻抗控制器(104‑6)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本专利合作条约专利申请要求于2014年2月23日提交且名称为“Impedance Matching for Inductive Power Transfer Systems”的美国临时申请号61/943,478的优先权，其公开内容据此全文并入本文。
本公开涉及针对电磁感应功率传输系统的有效管理，并且更具体地涉及用于增大感应式功率接收附件或者感应式功率接收电子设备的阻抗的系统和方法。
技术介绍
许多便携式电子设备包括需要外部功率以时常进行再充电的一个或多个可再充电电池。此类设备可包括移动电话、智能电话、平板电脑、膝上型计算机、可穿戴设备、导航设备、运动设备、健康设备、医疗设备、附件设备、外围输入设备等。一些电子设备可包括代替缆线充电系统或者栓系充电系统的感应式充电系统。在这些示例中，用户可将便携式电子设备放置在感应式充电表面(“平台”)上，以经由电磁感应再装满可充电电池。在这些系统中，平台内的电磁线圈(“发射线圈”)可感应地耦接到便携式电子设备内的电磁线圈(“接收线圈”)。通过交替或切换通过发射线圈的电流，电流可在接收线圈中被感应。该便携式电子设备可被适配为使用所接收的电流来再装满可再充电电池的电荷。许多便携式电子设备在感应式功率传输期间可进入多功率模式。例如，具有可再充电电池的便携式电子设备在一段时间之后可从汲取低功率的涓流充电模式切换到汲取相对高功率的恒流充电模式。若干个可操作模式中
的每个可操作模式可呈现由感应式功率发射器看到的不同负载状况。在许多情况下，充电负载状况减小了发射器和接收器之间的功率传输的效率。因此，可存在对用于有效地且快速地跨多功率模式将可用的功率传送到便携式电子设备的系统和方法的当前的需要。
技术实现思路
本文所述的实施方案可涉及、包括用于管理跨感应式充电接口的效率的方法、系统和装置或采用其形式。此类实施方案可包括感应式功率发射器和感应式功率接收器。阻抗控制器可被耦接到功率接收电感器并且可被配置为响应于耦接到感应式功率接收器的便携式电子设备的功率需求的变化而增大或减小感应式功率接收器的阻抗。许多实施方案可包括其中该阻抗控制器被配置为将从感应式功率发射器的视角的便携式电子设备的有效阻抗保持在穿过便携式电子设备的所有或基本上所有负载状况的基本上相同的值处的配置。另一个实施方案可包括其中该阻抗控制器为升压转换器的配置。在某些另外的实施方案中，该阻抗控制器可为降压转换器。另外的实施方案包括被集成在桥式整流器内的升压转换器或者降压转换器中的一者。本文描述的另外的实施方案可涉及、包括动态地调整感应式功率接收装置的阻抗的方法或采用其形式。例如，在某些实施方案中，该方法可包括确定感应式功率接收器的负载状况并调整接收器阻抗的步骤。附图说明现在将参考在附图示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将公开内容限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求限定的所述实施方案的实质和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。图1为样本感应式功率传输系统的简化信号流程框图。图2为被适配为动态地调整接收器阻抗的感应式功率接收器的一个示例的简化信号流程图。图3为被适配为动态地减小接收器阻抗的感应式功率接收器的一个示例的简化信号流程图。图4为被适配为动态地增大接收器阻抗的感应式功率接收器的一个示例的简化信号流程图。图5为被适配为动态地减小接收器阻抗的感应式功率接收器的一个示例的简化信号流程图。图6为被适配为动态地改变接收器阻抗的感应式功率传输系统的一个示例的简化信号流程示意图。图7为被适配为动态地改变接收器阻抗的感应式功率传输系统的一个示例的简化信号流程示意图。图8为示出了动态地调整接收器阻抗的方法的示例性操作的简化的流程图。在不同附图中使用相同或相似的附图标记来指示相似、相关或者相同的项目。具体实施方式本文所述的实施方案可涉及用于管理感应式充电接口的效率的方法和装置或采用其形式。应当理解，本文所述的各种实施方案以及其功能、操作、部件和能力在必要时可与其他元件组合，并且因此任何元件或特征结构的任何物理的、功能的或者可操作的讨论并非旨在仅限制于具体实施方案而排除其他实施方案。本文所述的实施方案涉及感应式充电系统，该感应式充电系统可包括用于发射功率的感应式功率发射装置和用于接收功率的便携式电子设备或附件。此类电子设备可包括媒体播放器、媒体存储设备、个人数字助理、平板电脑、蜂窝电话、膝上型计算机、智能电话、触笔、全球定位传感器单元、遥控器设备、可穿戴设备、电动车、家用电器、医疗设备、健康设备、运动设备等。在许多示例中，当邻近感应式功率发射装置(例如，“平台”或者“充电站”)的功率发射电感器(例如，“发射线圈”)放置便携式电子设备时，便携式电子设备可激活包括功率接收电感器(例如，“接收线圈”)的感应式充电电路，以便向感应式功率发射装置传达便携式电子设备准备好接收功率。在其他示例中，功率接收电感器和/或便携式电子设备可简单地从充电站接收功率而无需先前的通信。通过将交替电流或者其他
转换电流施加到发射线圈，电流可在接收线圈中被感应到。便携式电子设备可使用所接收的电流来再装满一个或多个可再充电电池的电荷。功率管理实施方案可采用感应式能量的发射器和接收器内的自适应功率管理系统的形式。例如，当邻近感应式充电站放置便携式电子设备时，该感应式充电站可激活感应式功率传输电路。在所有其他时段，交互式功率传输电路可完全地断电。在其他示例中，发射线圈可不断地发射功率。在此类示例中，当邻近发射线圈放置便携式电子设备时，便携式电子设备可接收感应式功率。在另外的示例中，发射线圈可间歇地发射功率。在其他实施方案中，功率发射线圈可与功率接收线圈以电感形式耦接。在进行耦接时，发射线圈可经历增大的负载。因此，当便携式电子设备的功率需求变化时，发射线圈所经历的负载可能也会变化。例如，便携式电子设备可包括多个功率接收负载状况。又如，当便携式电子设备被完全充电时，与该设备对应的负载可下降。在一个实施方案中，便携式电子设备可至少间歇地或者偶发地在涓流充电模式中工作。在这些实施方案中，便携式电子设备可以相对低的电流将从感应式功率接收器接收的功率引导至内部电池。在一个示例中，涓流充电可被用于以基本上等于内部电池的自放电速率的速率来加满完全充电电池。在另一个示例中，涓流充电可被用于再装满基本上耗尽的电池。对许多电池类型来说，对显著耗尽的涓流充电可延长电池的寿命。在涓流充电期间，便携式电子设备可从感应式功率接收器汲取相对低的功率。此外，便携式电子设备可包括恒定电流充电模式。在此类实施方案中，便携式电子设备可将以恒定电流将从感应式功率接收器接收的功率引导至内部电池。在许多示例中，所汲取的电流可高于用于对相同的电池进行涓流充电的电流。在这些示例中，便携式电子设备可从感应式功率接收器汲取相对高的功率。作为另一个选项，便携式电子设备可包括引导功率模式，其中便携式电子设备的部件可完全地或者基本上通过从感应式功率接收器接收的功率而被操作。在这些实施方案中，便携式电子设备可包括可使用不同量的功率的一个或多个部件。例如，一些便携式电子设备可包括其功率消耗可为所需的亮度的函数的具有背光源的显示器。又如，一些便携式电子设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁感应式功率传输装置，包括：感应式功率发射器，所述感应式功率发射器包括：具有活跃状态和不活跃状态的电源，所述电源被配置为以可选择的占空比在所述活跃状态和所述不活跃状态之间切换；和耦接到所述电源的功率发射电感器；和感应式功率接收器，所述感应式功率接收器包括：被定位成感应地靠近所述功率发射电感器的功率接收电感器；可编程负载；和耦接到所述功率接收电感器并被配置为响应于所述可编程负载的功率需求的变化而增大或减小所述感应式功率接收器的电阻抗的阻抗控制器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.23 US 61/943,4781.一种电磁感应式功率传输装置，包括：感应式功率发射器，所述感应式功率发射器包括：具有活跃状态和不活跃状态的电源，所述电源被配置为以可选择的占空比在所述活跃状态和所述不活跃状态之间切换；和耦接到所述电源的功率发射电感器；和感应式功率接收器，所述感应式功率接收器包括：被定位成感应地靠近所述功率发射电感器的功率接收电感器；可编程负载；和耦接到所述功率接收电感器并被配置为响应于所述可编程负载的功率需求的变化而增大或减小所述感应式功率接收器的电阻抗的阻抗控制器。2.根据权利要求1所述的功率传输装置，其中所述阻抗控制器包括升压转换器。3.根据权利要求1所述的功率传输装置，其中所述阻抗控制器包括降压转换器。4.根据权利要求1所述的功率传输装置，其中所述阻抗控制器包括同步桥整流器，所述同步桥整流器包括：具有可控的占空比的振荡器；和多个开关，每个开关能够至少部分地响应于所述功率接收电感器的电压极性和所述振荡器的电压幅值进行切换。5.一种电磁感应式功率接收装置，包括：功率接收电感器；可编程负载；和耦接到所述功率接收电感器并被配置为响应于所述可编程负载的功率需求的变化而增大或减小所述功率接收电感器的电阻抗的阻抗控制器。6.根据权利要求5所述的功率接收装置，其中所述阻抗控制器包括升压转换器。7.根据权利要求5所述的功率接收装置，其中所述阻抗控制器包括降压转换器。8.根据权利要求5所述的功率接收装置，其中所述阻抗控制器包括同步桥整...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·里特，J·J·特利兹，T·K·默耶，J·M·阿尔维斯，S·G·赫巴斯特，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US