无线感应功率传输制造技术

将功率感应地传输到功率接收器(105)的功率发射器(101)包括包含发射器线圈(103)的谐振电路(201)。驱动器(203)生成用于谐振电路(201)的驱动信号并且数据接收器(513)在通信时间间隔期间接收通过功率接收器(105)被负载调制到功率传输信号上的消息。误差单元(507)确定线圈电流误差，并且控制回路(511)响应于线圈电流误差而控制通过发射器线圈(103)的电流，控制回路(511)在通信时间间隔期间是活动的。相对于减小的控制范围外部的线圈电流误差指示，控制回路的回路响应针对减小的控制范围中的线圈电流误差被衰减，其中，减小的控制范围包括零线圈电流误差。

Wireless induction power transmission

A power transmitter (101) that transmits power inductively to a power receiver (105) includes a resonant circuit (201) comprising a transmitter coil (103). A drive (203) generates a driving signal for a resonant circuit (201) and a data receiver (513) receives messages over a power receiver (105) loaded on a power transmission signal through a power receiver (105) during the communication time interval. The error unit (507) determines the current error of the coil, and the control loop (511) responds to the current error of the coil and controls the current through the transmitter coil (103), and the control loop (511) is active during the communication time interval. The loop response of the control loop is attenuated for the coil current error in the reduced control range relative to the decrease of the coil current error outside the control range, in which the reduced control range includes the zero coil current error.

【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用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，因为电池需要充电(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，已经提出了使用无线电源，其中，功率从功率发射器设备中的发射器线圈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公知的概念，主要应用于在初级发射线圈与次级接收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初级发射器线圈和次级接收器线圈，基于松散耦合的变压器的原理，这些线圈之间的无线功率传输成为可能。这样的布置允许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。事实上，其可以简单地允许将设备放置在发射器线圈附近或顶部，以便被再充电或从外部供电。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)的所谓谐振方案或模式中。在谐振模式下，功率发射器和功率接收器的功率传输谐振电路的谐振频率应该匹配以实现最大效率。此外，通常希望驱动频率和发射器谐振频率相同，因为这可以减小它们之间的互调效应。在WO2014/083015A1中提供了使用负载调制通信技术的无线功率传输系统的范例。在诸如Qi规范的许多功率传输方法中，功率发射器被布置成响应于其从功率接收器接收的控制数据来调节通过功率发射器线圈的电流。因此，如果功率接收器请求更多的功率则电流增加，并且如果请求更少的功率则电流减小。为了提供合适的动态特性，通常通过涉及来自功率接收器的消息的外部回路来实施控制。该外部回路响应于来自功率接收器的消息而设置针对发射线圈电流的参考电流水平。功率发射器然后实施内部回路，内部回路控制通过发射器线圈的测量电流以匹配由外部回路设定的参考电流。通过控制以下中的一项或多项来具体调节电流：功率信号的操作频率(针对功率发射器的谐振电路的驱动信号的驱动频率)、发射器的驱动器级的干线电压(并且因此驱动信号的电压幅度)以及功率信号/驱动信号的占空比。然而，期望保持发射线圈电流恒定以便控制功率传输和使用负载调制之间有固有的矛盾。实际上，电流回路的目的可以被认为是当发生负载变化时保持发射线圈电流恒定，而负载调制基于检测由负载变化引起的发射线圈电流变化。在诸如Qi的系统中，该冲突通过采用时分方法来解决。具体而言，控制回路仅在短时间段内是活动的，其余时间可用于通过负载调制进行通信。具体而言，控制回路仅针对从功率接收器接收到每个消息(通常具有250msec的间隔)之后大约10msec是活动的。但是，在一些情形下，这种方法可能是欠佳的。具体地，时间分割可能导致欠佳和潜在的慢速功率传输控制。这在一些情形下可能导致不适当的功率设置，其能够导致无线功率传输系统的欠佳或不可接受的性能。其也可能使通信复杂化，因为这限于功率控制不活动的时间。改进的功率传输方法因此将是有利的。具体地，允许改进的操作、改进的功率传输、增加的灵活性、便利的实施、便利的操作、改进的通信、改进的功率控制和/或改进的性能的方法将是有利的。
技术实现思路
因此，本专利技术寻求优选地单独地或以任何组合减轻、缓解或消除上述缺点中的一个或多个。根据本专利技术的方面，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：谐振电路，其包括发射器线圈，所述发射器线圈用于生成用于向功率接收器无线传输功率的功率传输信号；驱动器，其生成用于谐振电路的驱动信号，驱动信号具有驱动频率；误差单元，器被布置成确定线圈电流误差指示，所述线圈电流误差指示指示所述发射器线圈的测量电流与所述发射器线圈的目标电流之间的差异；接收器，器用于在通信时间间隔期间接收通过功率接收器被负载调制到功率传输信号上的消息；以及控制回路，其被布置成响应于所述线圈电流误差指示而控制通过所述发射器线圈的电流，所述控制回路被布置成在通信时间间隔期间是活动的；并且其中，至少在通信时间间隔期间，相对于减小的控制范围之外的线圈电流误差指示，控制回路的回路响应针对减小的控制范围中的线圈电流误差指示被衰减，所述减小的控制范围包括对应于零线圈电流误差的线圈电流误差指示值。本专利技术可以在许多无线功率传输系统中提供改进的性能。其可以提供功率控制和负载调制通信的改进的折中和共存/合作。具体而言，其可以在许多实施例中启用或改进同时有功功率控制和负载调制通信。这可能会导致改进的通信和/或改进的功率控制。本专利技术尤其可以在许多实施例中允许改进的反应并降低对功率接收器的快速负载变化的整体敏感度。功率控制的反应时间可以大大改进，并且通常可以实现更稳定的控制。这可以在使用负载调制仍然允许甚至改进通信的同时实现。本专利技术可以具体而言允许以谐振模式操作的无线功率传输系统的改进性能。实际上，专利技术人已经认识到，尽管常规时分功率控制和负载调制通常可以导致在感应机制/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：谐振电路(201)，其包括发射器线圈(103)，所述发射器线圈用于生成功率传输信号，所述功率传输信号用于向所述功率接收器(105)无线地传输功率；驱动器(203)，其生成用于所述谐振电路(201)的驱动信号，所述驱动信号具有驱动频率；误差单元(507)，其被布置为确定线圈电流误差指示，所述线圈电流误差指示指示针对所述发射器线圈(103)的测量电流与针对所述发射器线圈(103)的目标电流之间的差异；接收器(503)，其用于在通信时间间隔期间接收通过所述功率接收器(105)被负载调制到所述功率传输信号上的消息；以及控制回路(511)，其被布置为响应于所述线圈电流误差指示而控制通过所述发射器线圈(103)的电流，所述控制回路(511)被布置为在通信时间间隔期间是活动的；并且其中，至少在通信时间间隔期间，相对于减小的控制范围外部的线圈电流误差指示，所述控制回路的回路响应针对所述减小的控制范围中的线圈电流误差指示被衰减，所述减小的控制范围包括对应于零线圈电流误差的线圈电流误差指示值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.09 EP 15193672.11.一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：谐振电路(201)，其包括发射器线圈(103)，所述发射器线圈用于生成功率传输信号，所述功率传输信号用于向所述功率接收器(105)无线地传输功率；驱动器(203)，其生成用于所述谐振电路(201)的驱动信号，所述驱动信号具有驱动频率；误差单元(507)，其被布置为确定线圈电流误差指示，所述线圈电流误差指示指示针对所述发射器线圈(103)的测量电流与针对所述发射器线圈(103)的目标电流之间的差异；接收器(503)，其用于在通信时间间隔期间接收通过所述功率接收器(105)被负载调制到所述功率传输信号上的消息；以及控制回路(511)，其被布置为响应于所述线圈电流误差指示而控制通过所述发射器线圈(103)的电流，所述控制回路(511)被布置为在通信时间间隔期间是活动的；并且其中，至少在通信时间间隔期间，相对于减小的控制范围外部的线圈电流误差指示，所述控制回路的回路响应针对所述减小的控制范围中的线圈电流误差指示被衰减，所述减小的控制范围包括对应于零线圈电流误差的线圈电流误差指示值。2.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，针对所述减小的控制范围中的线圈电流误差指示，所述控制回路的回路增益和更新率中的至少一个实质上为零。3.根据权利要求1所述的功率发射器，包括适配器(901)，所述适配器被布置为控制所述控制回路以在通信时间间隔的外部比在所述通信时间间隔期间具有更强的回路响应。4.根据权利要求3所述的功率发射器，其中，所述适配器(901)被布置为相比于在通信时间间隔期间对在所述通信时间间隔的外部的所述线圈电流误差指示的至少一些值应用更高的回路增益和更高的回路更新率中的至少一个。5.根据权利要求3所述的功率发射器，还包括通信计时器(501)，所述通信计时器被布置为响应于所述接收器检测到针对来自所述功率接收器的消息的预定前导模式而确定通信时间间隔的开始。6.根据权利要求3所述的功率发射器，还包括通信计时器(501)，所述通信计时器被布置为将至少一些通信时间间隔确定为周期性重复的时间间隔。7.根据权利要求3所述的功率发射器，其中，所述适配器(901)被布置为减小在所述通信时间间隔的外部的所述减小的控制范围的大小。8.根据权利要求3所述的功率发射器，其中，所述适配器(901)被布置为控制所述控制回路在通信时间间隔期间采用非对称回路响应并且在所述通信时间间隔的外部采用对称回路响应，对称回路响应针对具有相同绝对值和相反符号的线圈电流误差提供相同的绝对回路响应，并且针对至少一些线圈电流误差的非对称回路响应针对具有相同绝对值和相反符号的线圈电流误差提供不同的绝对回路响应。9.根据权利要求8所述的功率发射器，其中，所述非对称响应被布置为不允许通过所述发射器线圈(103)的所述电流的增加。10.根据权利要求1所述的功率发射器，其中，所述控制回路的绝对反馈增益和更新率中的至少一个是所述线圈电流误差指示...

【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