用于功率传输的系统和方法技术方案

一种感应功率传输系统，可以基于功率接收器的特性而以多种模式选择性地传送功率，以及基于接收到的信号强度信息来确定驱动哪些发射器线圈。感应功率传输发射器可以检测功率接收器的特性以控制功率传输的模式，以及基于从功率接收器接收到的信号强度信息来选择性地控制哪些发射器线圈被驱动。功率发射器可以具有在公共线圈绕组开口内的由导磁材料形成的芯块，发射器线圈可以由多个关联绕组构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于功率传输的系统和方法
本专利技术属于无线或感应功率传输领域。更具体地，但非排他地，本专利技术涉及用于消费电子设备的感应功率传输的系统和方法。
技术介绍
IPT技术是一个日益发展的领域，IPT系统现在用于一系列应用且具有各种配置。一种这类应用是IPT系统在所谓的“充电垫”或板中的使用。这样的充电垫通常将提供平面充电表面，便携式电子设备(诸如智能电话)可以放置在该充电表面上而被无线充电或供电。通常，充电垫将包括发射器，发射器具有与充电垫的平面充电表面平行布置的一个或更多个功率传输线圈。发射器驱动发射线圈，使得发射线圈紧邻平面表面产生时变磁场。当便携式电子设备放置在平面表面上或附近时，时变磁场将在与设备相关联的合适的接收器(例如，结合到设备本身中的接收器)的接收线圈中感应出交流电。然后接收到的功率可以用于对电池充电，或为设备或一些其他负载供电。与充电垫设计相关的问题是确保感应功率传输充分有效。一种方法是要求发射线圈和接收线圈之间的精确对准。这可以例如通过以下来实现：在平面充电表面上做标记或凹痕，使得当用户将设备放置在充电垫上时，可以保证线圈之间的对准。然而，这种方法并不理想，因为需要用户将他们的设备小心地放置在充电垫上。与充电垫设计相关的另一个问题是能够以有效和成本有效的方式同时对多个设备充电。一些常规设计使用与充电垫的整个表面相对应的单个大发射线圈。在这种情况下，一个或更多个设备可以放置在充电垫的表面上的任何地方。这就用户可以将设备放置在充电垫上来讲给予了更多的自由。然而，由大发射线圈产生的磁场可能是不均匀的，存在朝向充电垫的中心的“弱点”。此外，由于整个表面被“供电”，可能的是，表面未被正在充电设备覆盖的任何部分可能存在安全隐患。用于多设备充电的另一常规方法是具有较小发射线圈的阵列。为了提供有效和安全的功率传输，充电垫使用合适的检测机构来检测设备的位置，并激活最接近的一个发射线圈或多个发射线圈。虽然这就用户可以放置设备的位置来讲给予了更多自由，但是像单线圈设计，相邻发射线圈之间的边界可能由于相邻线圈的抵消效应而导致弱点，由此接收器不能接收足够的功率。当非接收器进入发射器的范围中时另一个问题出现了，不需要的电流(因此热)在其中被感应出来。这些非接收器通常被称为寄生负载或异物。通常可以检测接收器设备的存在，但是也可能需要将接收器识别为与特定发射器兼容。试图将功率传输到不兼容的接收器可能导致无效的功率传输(因此，不期望的能量损耗)，或者发射器和/或接收器故障。对上述问题的一种明显的解决方案是使发射器包括手动操作的电源开关。虽然这提供了用于控制何时应当给发射器供电的方法，但是它破坏了许多IPT系统的目标-便利性。它还需要用户在移除接收器时手动关闭发射器，并且不适应在用户不知情的情况下可能被引入发射器附近的任何寄生负载。本专利技术提供一种感应功率传输系统和方法，其对多设备供电来讲实现了可靠且有效的无线功率传输，或者至少为公众提供了有用的选择。
技术实现思路
根据一个示例性实施例，提供一种功率传输系统以及操作该系统的方法。该系统包括功率发射器和功率接收器。功率发射器具有多个发射器线圈，在控制器的控制下能够选择性地使所述多个发射器线圈以多种模式将功率传送到功率接收器的接收器线圈。控制器被配置为检测功率接收器的特性，以控制功率传输的模式。根据另一个示例性实施例，提供一种功率传输系统，包括功率发射器和至少一个功率接收器，功率发射器具有多个发射器线圈，在控制器的控制下能够选择性地使所述多个发射器线圈以多种模式将功率传送到所述至少一个功率接收器的接收器线圈，其中，控制器被配置为检测功率接收器的特性，以控制功率传输的模式。功率接收器的特性可以包括：功率接收器是否包括用于控制到接收器的负载的功率流的电路。控制器可以被配置为与功率接收器通信，以及从功率接收器接收关于所述特性的信息。控制器可以被配置为通过对在功率发射器与功率接收器之间经由电磁感应传送的功率信号的调制来与功率接收器通信。功率发射器可以包括物体检测器，物体检测器可以设置用于在由物体检测线圈感应的磁场内检测物体。控制器可以从在耦合的发射器线圈与接收器线圈之间传递的调制的功率信号提取接收器设备版本信息，以基于版本信息来控制功率传输的模式。控制器还可以从在耦合的发射器线圈与接收器线圈之间传递的调制的功率信号提取接收器设备配置信息，以基于配置信息来控制功率传输的模式。要传送到接收器设备的最大功率和/或对接收器供电所需的发射器线圈的数量可以根据配置信息来控制。在接收器定位阶段期间，在能量传输之前，控制器可以基于从接收器接收到的信息来选择性地控制发射器线圈中的哪一个或哪些被驱动，所述信息是关于对由接收器从驱动的发射器线圈接收到的信号强度的测量。在接收器定位阶段期间，控制电路可以顺序地将来自功率调节电路的驱动信号连接到每个功率发射线圈以激励每个线圈预定时间。根据另一个示例性实施例，提供一种用于给感应功率传输接收器供给功率的感应功率传输发射器，感应功率传输接收器具有一个或更多个接收器线圈，发射器包括：i.多个发射器线圈；ii.功率调节电路，所述功率调节电路用于在被驱动时将驱动信号供应给发射器线圈；以及iii.控制电路，所述控制电路基于由发射器从接收器接收到的信息来选择性地控制发射器线圈中的哪一个或哪些被功率调节电路驱动，所述信息是关于对由接收器线圈从驱动的发射器线圈接收到的信号强度的测量。在接收器定位阶段期间，控制电路顺序地将来自功率调节电路的驱动信号连接到每个功率发射线圈以激励每个线圈预定时间。预定时间对应于用于接收信号强度包的预期接收时间。控制电路可以将响应于线圈被驱动而从接收器接收到的信息与驱动的线圈关联，以选择发射器线圈中的哪一个或哪些要被驱动。通信模块可以检测对在耦合的发射器线圈与接收器线圈之间传递的功率信号的调制，以对发射器和接收器线圈对之间的耦合进行测量，优选地，通过从接收器发送来的信号强度包提取信号强度值来对发射器和接收器线圈对之间的耦合进行测量。在选择发射器线圈中的一个或多个之后，发射器线圈中的所述一个或多个被激励长于预定时间，以允许从接收器接收另外的包。控制电路可以选择一个或更多个发射器线圈，以给接收器供给功率。可以选择具有最高关联信号强度值的单个发射器线圈，或者作为具有最高关联信号强度值的发射器线圈和具有次高关联信号强度值的发射器线圈的两个或更多个发射器线圈。控制电路可以响应于包含在由发射器接收到的信息中的功率接收器的特性来控制功率调制电路。发射器可以包括物体检测系统，以及控制系统可以在物体检测系统检测物体时激励发射器线圈。通信模块可以从在耦合的发射器线圈与接收器线圈之间传递的调制信号提取接收器标识信息，以及基于标识信息来控制功率调节电路的操作。根据另一个示例性实施例，提供了一种在IPT功率系统中选择性地驱动一个或更多个发射器线圈的方法，IPT功率系统包括具有多个发射器线圈的IPT功率发射器和具有一个或更多个接收器线圈的功率接收器的，该方法包括以下步骤：a.在接收器定位阶段期间，顺序地驱动功率发射线圈以激励每个线圈预定时间；b.检测接收器的一个或更多个接收器线圈的激励，以及响应于此，从接收器向发射器发送信号强度信息；c.将接收到的信号强度信息与激励的发射器线圈关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率传输系统，包括功率发射器和至少一个功率接收器，功率发射器具有多个发射器线圈，在控制器的控制下能够选择性地使所述多个发射器线圈以多种模式将功率传送到所述至少一个功率接收器的接收器线圈，其中，控制器被配置为检测功率接收器的特性，以控制功率传输的模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.03 NZ 710703;2014.08.12 US 62/070,042;20141.一种功率传输系统，包括功率发射器和至少一个功率接收器，功率发射器具有多个发射器线圈，在控制器的控制下能够选择性地使所述多个发射器线圈以多种模式将功率传送到所述至少一个功率接收器的接收器线圈，其中，控制器被配置为检测功率接收器的特性，以控制功率传输的模式。2.如权利要求1所述的系统，其中，功率接收器的特性包括：功率接收器是否包括用于控制到接收器的负载的功率流的电路。3.如权利要求1所述的系统，其中，控制器被配置为与功率接收器通信，以及从功率接收器接收关于所述特性的信息。4.如权利要求3所述的系统，其中，控制器被配置为经由对在功率发射器与功率接收器之间传送的功率信号的调制来与功率接收器通信。5.如权利要求4所述的系统，其中，功率发射器和功率接收器被配置为使得所述功率信号经由电磁感应在功率发射器和功率接收器之间传送。6.如权利要求5所述的系统，其中，功率发射器包括物体检测器，用于在由物体检测线圈感应的磁场内检测物体。7.如权利要求3至6中的任一项所述的系统，其中，控制器从在耦合的发射器线圈与接收器线圈之间传递的调制的功率信号提取接收器设备版本信息，以及基于版本信息来控制功率传输的模式。8.如权利要求3至7中的任一项所述的系统，其中，控制器从在耦合的发射器线圈与接收器线圈之间传递的调制的功率信号提取接收器设备配置信息，以及基于配置信息来控制功率传输的模式。9.如权利要求8所述的系统，其中，要传送到接收器设备的最大功率根据配置信息来控制。10.如权利要求8或9所述的系统，其中，对接收器供电所需的发射器线圈的数量根据配置信息来控制。11.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，在接收器定位阶段期间，在能量传输之前，控制器基于从接收器接收到的信息来选择性地控制发射器线圈中的哪一个或哪些被驱动，所述信息是关于对由接收器从驱动的发射器线圈接收到的信号强度的测量。12.如权利要求11所述的系统，其中，在接收器定位阶段期间，控制电路顺序地将来自功率调节电路的驱动信号连接到每个功率发射线圈，以激励每个线圈预定时间。13.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，发射器线圈中的每个围绕至少与该线圈共面的至少一个磁性材料元件。14.如权利要求13所述的系统，其中，每个磁性材料元件延伸到每个线圈之上。15.一种使用如权利要求1至14中的任一项所述的系统的功率传输方法，其中，控制器在将任何功率传输到功率接收器之前检测功率接收器的特性。16.一种用于给感应功率传输接收器供给功率的感应功率传输发射器，感应功率传输接收器具有一个或更多个接收器线圈，发射器包括：i.多个发射器线圈；ii.功率调节电路，用于在被驱动时将驱动信号供应给发射器线圈；以及iii.控制电路，基于由发射器从接收器接收到的信息来选择性地控制发射器线圈中的哪一个或哪些被功率调节电路驱动，所述信息是关于对由接收器线圈从驱动的发射器线圈接收到的信号强度的测量。17.如权利要求16所述的发射器，其中，在接收器定位阶段期间，控制电路顺序地将来自功率调节电路的驱动信号连接到每个功率发射线圈，以激励每个线圈预定时间。18.如权利要求15至16中的任一项所述的发射器，其中，预定时间对应于用于接收信号强度包的预期接收时间。19.如权利要求17或18所述的发射器，其中，控制电路将响应于线圈被驱动而从接收器接收到的信息与驱动的线圈关联，以选择发射器线圈中的哪一个或哪些要被驱动。20.如权利要求19所述的发射器，包括通信模块，通信模块检测对在耦合的发射器线圈与接收器线圈之间传递的功率信号的调制，以对发射器和接收器线圈对之间的耦合进行测量。21.如权利要求20所述的发射器，其中，通信模块从由接收器发送来的信号强度包提取信号强度值，以对发射器和接收器线圈对之间的耦合进行测量。22.如权利要求17至21中的任一项所述的发射器，其中，在选择发射器线圈中的一个或多个之后，发射器线圈中的所述一个或多个被激励长于预定时间，以便允许从接收器接收另外的包。23.如权利要求16至22中的任一项所述的发射器，其中，控制电路选择单个发射器线圈，以给接收器供给功率。24.如权利要求23所述的发射器，其中，选中的单个发射器线圈是具有最高关联信号强度值的发射器线圈。25.如权利要求16至22中的任一项所述的发射器，其中，控制电路选择两个或更多个发射器线圈，以给接收器供给功率。26.如权利要求25所述的发射器，其中，控制电路选择具有最高关联信号强度值的发射器线圈和具有次高关联信号强度值的发射器线圈。27.如权利要求16至26中的任一项所述的发射器，其中，控制电路响应于包含在由发射器接收到的信息中的功率接收器的特性来控制功率调制电路。28.如权利要求16至27中的任一项所述的发射器，包括物体检测系统，以及其中，控制系统在物体检测系统检测物体时激励发射器线圈。29.如权利要求28所述的发射器，其中，物体检测系统包括一个或更多个物体检测线圈。30.如权利要求20所述的发射器，其中，通信模块从在耦合的发射器线圈与接收器线圈之间传递的调制信号提取接收器标识信息，以及基于标识信息来控制功率调节电路的操作。31.一种在IPT功率系统中选择性地驱动一个或更多个发射器线圈的方法，IPT功率系统包括具有多个发射器线圈的IPT功率发射器和具有一个或更多个接收器线圈的功率接收器，所述方法包括以下步骤：a.在接收器定位阶段期间，顺序地驱动功率发射线圈以激励每个线圈预定时间；b.检测接收器的所述一个或更多个接收器线圈的激励，以及响应于此，从接收器向发射器发送信号强度信息；c.将接收到的信号强度信息与激励的发射器线圈关联；以及d.基于与每个发射器线圈关联的信号强度信息来确定在功率传输期间驱动哪个发射器线圈或哪些发射器线圈。32.如权利要求31所述的方法，其中，预定时间对应于用于接收信号强度包的预期接收时间。33.如权利要求31或32所述的方法，其中，接收器通过对在功率发射器与功率接收器之间传送的功率信号的调制来将信号发送到发射器。34.如权利要求31至33中的任一项所述的方法，其中，信号强度信息以信号强度包来发送。35.如权利要求34所述的方法，其中，信号强度包包括接收器标识信息。36.如权利要求35所述的方法，其中，发射器基于接收器标识信息来确定版本信息。37.如权利要求36所述的方法，其中，根据版本信息来控制发射器的操作的模式。38.如权利要求35至37中的任一项所述的方法，其中，在接收器定位阶段之后，接收器将接收器标识信息发送给耦合的发射器。39.如权利要求38所述的方法，其中，接收器标识信息以标识包来发送。40.如权利要求39所述的方法，其中，标识包包括对接收器的操作的模式进行识别的版本码。41.如权利要求39或40所述的方法，其中，标识包包括对接收器的制造商进行识别的制造商码。42.如权利要求39至41中的任一项所述的方法，其中，标识包包括唯一标识符。43.如权利要求39至42中的任一项所述的方法，其中，通信电路将接收器设备配置信息发送至耦合的接收器。44.如权利要求43所述的方法，其中，配置信息以配置包来发送。45.如权利要求44所述的方法，其中，要被传送到功率接收器的最大功率包含在配置包中。46.如权利要求31至45中的任一项所述的方法，其中，发射器将响应于线圈被驱动而从接收器接收到的信息与驱动的发射器线圈关联，以便选择接收器线圈中的哪一个或哪些要被驱动。47.如权利要求46所述的方法，其中，发射器选择单个发射器线圈以给接收器供给功率。48.如权利要求47所述的方法，其中，选中的单个发射器线圈是具有最高关联信号强度值的发射器线圈。49.如权利要求46所述的方法，其中，控制电路选择两个或更多个发射器线圈以给接收器供给功率。50.如权利要求49所述的方法，其中，控制电路选择具有最高关联信号强度值的发射器线圈和具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚伦·雷克斯·基思，阿如尼姆·库玛，曾俊博，路易斯·弗里斯·哈珀姆，保罗·大卫·马森，桑德尔·福克，王亚廷，
申请(专利权)人：鲍尔拜普罗克西有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰,NZ