管理从发射器到接收器的非接触功率传输的方法及发射器技术

提出了用于管理从发射器到接收器的非接触功率传输的方法及相应的发射器。一种用于管理从相互耦合的发射器(1)到接收器(2)的非接触功率传输的方法，包括根据具有开关谐振电路(100、103)的控制频率的指令通过所述发射器(1)产生磁场，通过包含所述磁场调制的接收器(2)对信息进行通信，通过发射器检测所述调制以获取所述信息并根据所述接收的信息调节所述控制频率。所述调制的检测包括控制频率中的变化的检测(11、14)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实现方式和实施例涉及从发射器到接收器的非接触功率传输，例如，但不意味着限制，为了提供功率至接收器的元件或者为了对其电池进行再充电。
技术介绍
非接触式充电技术允许从电源(例如充电器)到负载的非接触功率传输，例如无线通信装置，例如蜂巢式移动电话，用于隔离充电器和负载的空气间隙。在各种现有的非接触充电标准中，引用“无线充电联盟”(WPC)发布的Qi标准是可能的，其对于本领域技术人员来说是已知的，特别是小功率版本，其最多可以传输5W的功率。针对各种目的和意图，本领域技术人员能够参考界面定义，版本1.1.2，2013年6月，第I卷：小功率，第1部分：题目为“System Description Wireless Power Transfer”的文献。简单来说，例如，从基站或者发射器传输到磁耦合至发射器的接收器的非接触功率是借助于线圈。功率传输是基于通过发射器产生并由接收器获取的磁场的。Qi标准考虑到了用于在发射器中产生磁场的各种技术(拓扑)。然而，这种磁场通常是振荡场并且频率范围是110KHz和205KHz之间。磁场以这种方式产生并且功率以这种方式基于发射器所使用的拓扑改变。接收器将这种磁场变换成为了对电池充电或者提供功率至设备所使用的电势。以能够调节并提供系统的安全性，接收器和发射器之间存在的通信通道。接收器测量其接收的功率并将该功率与所需的功率比较。这两个功率值之间的差别在于调节误差。该调节误差通过使用通信通道传递到发射器，并且发射器适应于考虑到所接收的调节误差的传递场的能量。从接收器到发射器的通信是基于在接收器的天线端子上的负载变化所产生的磁场调制的。发射器可以测量该负载变化，以便从该负载变化推导出传输的字节并最终推导出传输的信息。发射器通常包括电感电容谐振系统，其中电感元件类似于产生磁场的线圈。该谐振系统由驱动电路(“驱动器”)激励，并且谐振系统和驱动电路一起组成了开关谐振电路。为了与发射器通信，由接收器执行的磁场调制导致了谐振电路端子处的电压变化以及流过该谐振电路的电流变化。因此，目前，为了解调接收器/发射器通信通道，第一解决方案包括测量谐振电路的电压变化。然而，这种解决办法需要大量元件并且对于来自接收器负载的电压噪声是敏感的。另一个解决方案包括测量流过谐振电路的电流。但是，同样地，这种解决方案需要大量元件，其对来自接收器负载的电流噪声同样是敏感的，并且电流测量界面的插入降低了效率并对实现是至关重要的。
技术实现思路
根据一个实现方式和实施例，为了解调接收器/发射器通信通道，提出了能够以低成本提供更高效率而实现却更简单并对接收器噪声有更好的免疫力的另一个解决方案。根据一个实现方式和实施例，提出了来自接收器的通信可以通过测量开关谐振电路的控制频率的变化解调。因此，根据一个方面，提出了用于管理从相互耦合的发射器到接收器的非接触功率传输，该方法包括从以用于开关谐振电路的控制频率的指令通过发射器产生磁场，通过包含磁场调制的接收器通信信息，通过发射器检测该调制，以获取该信息并根据所接收的信息调节该控制频率。根据本方面的总体特征，调制检测包括控制频率变化的检测。根据一个实现方式，开关谐振电路是通过保持为控制频率的振荡回路内部的控制信号控制的，该环包含开关谐振电路中；控制信号是谐振电路内部的信号斜率变化的检测所产生的延迟信号，并且确定控制频率中的变化的检测包括控制信号的周期的检测。控制频率的调节允许传递更多或者更少的功率至接收器，其通过调节延迟信号的延迟值来执行时有利的。由于发射器具有自振荡回路，这种解决办法对接收器的阻抗是敏感的。因此，根据接收器与发射器的相对位置，系统不一定自然地操作在恒定频率，其在某些应用场合中可能是困难的，用于传输合适的功率。因此，提供第二个更慢的环路是有利的。换言之，根据一个实现方式，调节控制频率包括确定控制信号周期的平均值，构造该平均值和目标周期之间的差异，并根据该差异结果调节该延迟。因此，采用这种实现方式，通常，在以对应于期望的传输功率所定义的频率操作时，可能通过接收器检测与磁场调制相连的频率变化。根据另一个方面，提出了一种发射器，包括意在耦合至接收器天线的开关谐振电路，用于从发射器到接收器的非接触功率传输，用于管理所述传输的具有用于根据具有开关谐振电路的控制频率的指令产生磁场的产生装置的装置，用于检测磁场调制的检测装置，其中调制表示通过接收器通信的信息，用于从其获得信息的目的，以及被配置为根据所接收到的信息调节控制频率的处理装置。根据本方面的总体特征，检测装置被配置为检测控制频率的变化。根据一个实施例，产生装置包括保持在控制频率并包含开关谐振电路的振荡回路，被配置为检测谐振电路内部的信号斜率变化并传递中间信号的检测斜率检测模块，连接到斜率检测模块的输出以便延迟中间信号并传递开关谐振电路的控制信号的可调延迟装置，以及包括用于确定控制信号周期的装置的检测装置。根据一个实施例，处理装置被配置为调节延迟装置的延迟值。根据一个实施例，处理装置具有被配置为确定控制信号周期平均值的平均模块，以及被配置为构造该平均值与目标周期之间的差异的减法模块，以根据比较结果调节延迟装置的延迟值。附图说明本专利技术的其它优点和特征将通过并不意味着限制的实现方式和实施例的具体描述以及附图显现，其中：-图1-3原理性地示出了本专利技术的实施例和实现方式。具体实施方式现将在Qi标准的背景下更详细地描述本专利技术而不是限制其至具体示例，并特别应用于发射器和接收器之间存在磁耦合的任何领域，发射器通过使用该磁耦合驱动电力载波至接收器，以及接收器本身调制该载波以便与发射器通信。在图1中，标号1表示发射器，例如基站或者充电器，以及标号2表示接收器，其磁耦合至发射器，例如蜂巢式移动电话，用于从发射器到接收器的功率传输的目的，以便例如对后者的电池再充电或者提供功率至位于接收器内部的元件或者设备。发射器1具有电感电容谐振电路100，电感电容谐振电路100具有电容元件C，电容元件C连接到电感元件L，诸如线圈，其本身连接到地。该谐振电路由驱动电路(“驱动器”)103驱动。谐振电路100/驱动电路103组件构成了开关谐振电路。通过非限制性示例，图2示出了驱动电路103的一个实施例。在这种情况下，其具有两个开关，诸如MOS晶体管SW1和SW2，其串联连接在供电电压Vdd和地之间。形成了半桥的两个开关通过在高电平和低电平之间切换的控制信号SC驱动。控制信号SC具有控制频率。当然，驱动电路103的其它实施例也是可能的，诸如全桥装置。信号SI在本案例中是地周围的振荡信号，其为谐振电路内部出现在振荡节点N上的信号，振荡节点N是电容元件C和电感元件L共用的。信号SI的周期对应于控制信号SC的频率。信号SI传递到被配置为检测内部信号SI的斜率变化的斜率检测器101。在这种情况下，因此该斜率检测器是四分之一波长的检测器，图3原理性地示出了该斜率检测器的一种实现方式的示例。在这种情况下，其具有与电容器C1串联的电阻器R1，构成了与振荡节点N相连的RC滤波器。该RC滤波器能够滤除任何噪声。RC滤波器的输出首先连接到比较器1010的+输入，然后通过两个背对背的二极管D1和D2连接到地。在这种情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理从相互耦合的发射器(1)到接收器(2)的非接触功率传输的方法，所述方法包括根据以用于开关谐振电路(100、103)的控制频率的指令通过所述发射器(1)产生磁场，通过包含所述磁场的调制的所述接收器(2)传送信息，通过所述发射器(1)检测所述调制，以获取所述信息并根据所述接收的信息调节所述控制频率，其特征在于所述调制的检测包括所述控制频率中的变化的检测(11、14)。

【技术特征摘要】
2015.06.18 FR 15555681.一种用于管理从相互耦合的发射器(1)到接收器(2)的非接触功率传输的方法，所述方法包括根据以用于开关谐振电路(100、103)的控制频率的指令通过所述发射器(1)产生磁场，通过包含所述磁场的调制的所述接收器(2)传送信息，通过所述发射器(1)检测所述调制，以获取所述信息并根据所述接收的信息调节所述控制频率，其特征在于所述调制的检测包括所述控制频率中的变化的检测(11、14)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述开关谐振电路通过振荡回路(10)内部的控制信号(SC)进行控制，所述振荡回路(10)保持其自身在所述控制频率并包含所述开关谐振电路(100、103)，所述控制信号(SC)是由所述振荡电路内部的信号(SI)的斜率变化的检测导致的延迟信号，并且所述控制频率中的变化的检测包括所述控制信号(SC)的周期的确定。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述控制频率的调节包括所述延迟信号(SC)的延迟的调节。4.根据权利要求2或者3所述的方法，其中所述控制频率的调节包括所述控制信号(SC)的所述周期的平均值的确定，所述平均值和目标周期(TPR)之间的差异的形成，以及根据所述差异的结果所述延迟的调节。5.一种发射器，包括意在耦合至接收器(2)的天线的开关谐振电...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·西马，
申请(专利权)人：意法半导体大西部公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR