无线功率传输设备和方法技术

一种无线功率传输设备(105)，包括具有第一部分(150)并被配置成生成磁场的第一线圈(115)和具有第二部分(165)的第二线圈(120)。第二线圈(120)相对于第一线圈(115)定位，使得第一线圈(115)的第一部分(150)与第二线圈(120)的第二部分(165)在重叠区域(170)中重叠。无线功率传输设备(105)还包括：电耦合到从由第一线圈(115)和第二线圈(120)组成的组中选择的一个的功率放大器(130)；以及，通量集中器(195)，其与重叠区域(170)对准，并且被配置成集中磁场的磁通量。功率放大器(130)被配置成输出驱动信号。

Wireless power transmission equipment and method

A wireless power transmission device (105) includes a first coil (115) having a first part (150) and configured to generate a magnetic field and a second coil (120) having a second part (165). The second coil (120) is positioned relative to the first coil (115), so that the first part (150) of the first coil (115) and the second part (165) of the second coil (120) overlap in the overlapping region (170). The wireless power transmission device (105) also includes: electrically coupled to a power amplifier (130) selected from a group composed of a first coil (115) and a second coil (120); and a flux concentrator (195), which is aligned with an overlapping region (170) and is configured to concentrate magnetic flux. The power amplifier (130) is configured to output the driving signal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线功率传输设备和方法
技术介绍
近来，对于无线功率传输的兴趣一直在增长。另外，存在用于无线功率传输的各种应用，诸如在小型电子设备(例如，智能电话和平板电脑等)、电动车辆和/或其它电子设备中的电池充电。可以通过多种方式实现无线功率传输(WPT)。一种无线功率传输技术是磁共振功率传输。附图说明在附图中，相同的附图标号在全部独立的视图中指代相同或功能相似的元件，附图与下面的详细描述一起并入说明书并且形成说明书的一部分，并且用于进一步说明包括所要求保护的专利技术的概念的实施例，并解释那些实施例的各种原理和优点。图1是无线功率传输系统的框图。图2A至图2B是图1的无线功率传输系统的无线功率传输设备的图。图3A至3D是图2A至2B的无线功率传输设备的发射器线圈和中继器线圈的不同配置的图。图4A至4D是示出图2A至2B的无线功率传输设备的开关网络的不同配置的图。图5A至5D是示出接收器线圈相对于图2A至B的无线功率传输设备的不同位置的图。图6是示出基于接收器线圈的位置确定开关网络的配置的方法的流程图。图7是示出当单个接收器线圈耦合到图2A至2B的无线功率传输设备并且无线功率传输设备不解谐无线功率传输设备的第一线圈时的示例性功率传输效率的曲线图。图8是示出图2A至2B的无线功率传输设备的整体操作的流程图。图9A和图9B一起是示出当接收器线圈定位成最靠近图2A至2B的无线功率传输设备的重叠区域时跟踪接收器线圈的方法的流程图。图10是示出当接收器线圈定位成最靠近图2A至B的无线功率传输设备的第一线圈时跟踪接收器线圈的方法的流程图。图11是示出当接收器线圈定位成最靠近图2A至B的无线功率传输设备的第二线圈时跟踪接收器线圈的方法的流程图。图12是示出放大无线功率传输设备的功率传输区域的方法的流程图。技术人员将认识到，图中的元件为了简单和清楚而被示出并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助改善对本专利技术的实施例的理解。在适当的情况下通过附图中的常规符号来表示装置和方法组件，该附图仅示出与理解本专利技术的实施例相关的那些具体细节，以便不会以对于受益于本文的描述的本领域普通技术人员将容易清楚的细节混淆本公开。具体实施方式一个实施例提供了一种无线功率传输设备，在一个特定实例中，所述无线功率传输设备包括具有第一部分的第一线圈。第一线圈被配置成生成磁场。无线功率传输设备还包括具有第二部分的第二线圈。第二线圈相对于第一线圈定位，使得在重叠区域中第一线圈的第一部分与第二线圈的第二部分重叠。无线功率传输设备还包括功率放大器，所述功率放大器电耦合到从由第一线圈和第二线圈组成的组中选择的一个，并且被配置成输出驱动信号。无线功率传输设备进一步包括通量集中器(fluxconcentrator)，其与重叠区域对准并且被配置成集中磁场的磁通量。另一个实施例提供了一种利用包括第一线圈、第二线圈、功率放大器、开关网络和电子处理器的无线功率传输设备无线传输功率的方法。在一个实例中，该方法包括在重叠区域中使第一线圈的第一部分与第二线圈的第二部分重叠，将通量集中器与重叠区域对准，并且利用功率放大器生成驱动信号。该方法还包括通过从由第一线圈和第二线圈组成的组中选择的一个来接收驱动信号，并且响应于接收到驱动信号而通过从由第一线圈和第二线圈组成的组中选择的一个生成磁场。图1示出了包括无线功率传输设备105和外部设备110的无线功率传输系统100。在所示的示例中，外部设备110除了别的还包括接收器线圈113。接收器线圈113磁耦合到无线功率传输设备105，以从无线功率传输设备105接收功率。外部设备110可以是例如电池。电池可以位于智能电话、平板电脑或其他电子设备中。为了简单起见，外部设备110的特定组件未被示出，但是被本领域技术人员理解。在所示的实施例中，无线功率传输设备105通过磁共振将功率无线地传输到外部设备110。在磁共振功率传输中，发射线圈(即发射功率的线圈)从例如功率放大器接收电流，并生成磁场。诸如接收器线圈113的接收器线圈(即，接收功率的线圈)被置于发射器线圈附近。由于接收器线圈磁耦合到发射器线圈，所以传输功率。当发射器线圈和接收器线圈具有相同或相似的尺寸和形状因子时，功率传输的效率得到改善。但是，在许多应用中，不可能匹配发射器和接收器线圈的尺寸和形状。例如，无线电池充电器可以被设计为对具有特定配置的接收器线圈的电池进行充电，但是电池可能由许多不同的实体制造并且缺乏统一的配置。如图1所示，无线功率传输设备105包括第一线圈115、第二线圈120、开关网络125、功率放大器130和电子处理器135。无线功率传输设备105还包括壳体(未示出)，其支持第一线圈115、第二线圈120、开关网络125、功率放大器130和电子处理器135。在一些实施例中，无线功率传输设备105可以包括比上述那些更多或更少的组件。如图2A所示，第一线圈115包括具有第一正极端子116和第一负极端子118的第一环形导线。第二线圈120包括具有第二正极端子122和第二负极端子124的第二环形导线。如图1所示，第一线圈115和第二线圈120耦合到开关网络125，并且被配置成根据开关网络125的配置选择性地并且在一些情况下同时从功率放大器130接收功率。功率放大器130生成被提供给第一线圈115、第二线圈120或两者的驱动信号。响应于接收来自功率放大器130的驱动信号，第一线圈115和第二线圈120生成磁场。当接收器线圈113处于适用传输范围内时，接收器线圈113磁耦合到通过第一线圈115、第二线圈120或两者所生成的磁场。结果，功率从无线功率传输设备105传输到接收器线圈113。在一个特定实施例中，如图2B所示，第一线圈115具有例如约十八(18)厘米(cm)的第一长度140和例如约十二(12)厘米的第一宽度145。然而，应该明白，这些尺寸(以及本文提供的其他尺寸)是示例，并且可以使用不同的尺寸。第一线圈115还包括沿着第一宽度145位于第一线圈115的第一纵向端部152处的第一部分150。在所示实施例中，第二线圈120基本上类似于第一线圈115。因此，第二线圈120具有约十八厘米的第二长度155和约十二厘米的第二宽度160。第二线圈120还包括沿着第二宽度160位于第二线圈120的第二纵向端部147处的第二部分165。如图2B所示，第二线圈120被定位成使得第一线圈115的第一部分150在重叠区域170中与第二线圈120的第二部分165重叠。如图2B所示，重叠区域170的尺寸小于第一线圈115的尺寸，并且小于第二线圈120的尺寸。换句话说，第一线圈115和第二线圈120仅部分重叠。重叠区域170的大小(例如，面积和尺寸)不是任意的，并且例如基于以下部分而被确定：第一线圈115的几何形状、第二线圈120的几何形状、第一线圈115的匝数、第二线圈120的匝数、第一线圈115的匝圈宽度、第二线圈120的匝圈宽度、第一线圈115的匝圈之间的间距、第二线圈120的匝圈之间的间距等等。在所示实施例中，重叠区域170具有大约二(2)厘米的第三长度175和大约十二厘米的第三宽度180。换句话说，第一部分150与第二部分165重叠大约两厘米。因此，重叠的第一线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线功率传输设备，包括：第一线圈，所述第一线圈具有第一部分，并且被配置成生成磁场；第二线圈，所述第二线圈具有第二部分，并相对于所述第一线圈定位，使得所述第一线圈的所述第一部分与所述第二线圈的所述第二部分在重叠区域中重叠；功率放大器，所述功率放大器电耦合到从由所述第一线圈和所述第二线圈组成的组中选择的一个，所述功率放大器被配置成输出驱动信号；以及通量集中器，所述通量集中器与所述重叠区域对准，并且被配置成集中所述磁场的磁通量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.29 US 14/983,3691.一种无线功率传输设备，包括：第一线圈，所述第一线圈具有第一部分，并且被配置成生成磁场；第二线圈，所述第二线圈具有第二部分，并相对于所述第一线圈定位，使得所述第一线圈的所述第一部分与所述第二线圈的所述第二部分在重叠区域中重叠；功率放大器，所述功率放大器电耦合到从由所述第一线圈和所述第二线圈组成的组中选择的一个，所述功率放大器被配置成输出驱动信号；以及通量集中器，所述通量集中器与所述重叠区域对准，并且被配置成集中所述磁场的磁通量。2.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括：开关网络，所述开关网络电耦合到所述第一线圈、所述第二线圈和所述功率放大器，所述开关网络包括多个开关，并且被配置成选择性地电耦合所述功率放大器，以将所述驱动信号提供给从由所述第一线圈和所述第二线圈组成的组中选择的一个；以及电子处理器，所述电子处理器被配置成控制所述多个开关中的每个。3.根据权利要求2所述的无线功率传输设备，其中，所述开关网络被配置成：在所述第一线圈或所述第二线圈解谐的单独配置中操作，以及在所述第一线圈和所述第二线圈被调谐的组合配置中操作。4.根据权利要求3所述的无线功率传输设备，其中，所述第一线圈解谐，并且所述功率放大器电耦合到所述第二线圈。5.根据权利要求3所述的无线功率传输设备，其中，所述第二线圈解谐，并且所述功率放大器电耦合到所述第一线圈。6.根据权利要求2所述的无线功率传输设备，其中，所述电子处理器进一步被配置成监视与从由所述第一线圈及所述第二线圈组成的组中选择的一个相关联的参数，并且其中，所述电子处理器基于所监视的参数控制所述多个开关的每个。7.根据权利要求3所述的无线功率传输设备，其中，所述电子处理器被配置成：检测第一阻抗的改变，所述第一阻抗与所述第一线圈相关联，并且当所述电子处理器检测到所述第一阻抗的改变时，将所述开关网络置于所述第二线圈解谐并且所述功率放大器电耦合至所述第一线圈的所述单独配置。8.根据权利要求7所述的无线功率传输设备，其中，所述电子处理器被配置成：检测第二阻抗的改变，所述第二阻抗与所述第二线圈相关联，当所述电子处理器检测到所述第二阻抗的改变时，将所述开关网络置于所述第一线圈解谐并且所述功率放大器电耦合至所述第二线圈的所述单独配置。9.根据权利要求8所述的无线功率传输设备，其中，所述电子处理器被配置成当所述电子处理器检测到所述第一阻抗的改变并且检测到所述第二阻抗的改变时，将所述开关网络置于所述组合配置中。10.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中，所述通量集中器包括铁氧体层。11.根据权利要求2所述的无线功率传输设备，其中，所述无线功率传输设备执行与效率参数相关联的功率传输操作，并且其中，所述电子处理器被配置成监视由所述无线功率传输设备执行的所述功率传输操作的效率，并且其中，所述电子处理器基于所监视的效率来控制所述多个开关中的每个。12.根据权利要求11所述的无线功率传输设备，其中，所述电子处理器被配置成比较所述功率传输操作的第一效率与所述功率传输操作的第二效率，所述第一效率对应于当所述第一线圈和所述第二线圈两者同时执行所述功率传输操作时的所述功率传输操作的效率，并且，所述第二效率对应于当所述第一线圈或所述第二线圈执行所述功率传输操作时的所述功率传输操作的效率。13.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中，基于从由以下项构成的组中选择的至少一个因子来确定所述第一线圈的所述第一部分的尺寸和所述第二线圈的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑德寿，张志宽，李新庆，
申请(专利权)人：摩托罗拉解决方案公司，
类型：发明
国别省市：美国,US