无线感应式功率传输制造技术

无线功率传输系统的功率发送器(101)包括：谐振电路，其包括发送器线圈(103)，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向功率接收器(105)无线传输功率；驱动器(1303)，其生成用于所述谐振电路(201)的驱动信号；消息接收器(1305)，其被布置为从所述功率接收器(105)接收消息；功率回路控制器(1307)，其通过响应于从所述功率接收器(105)接收的功率控制消息而适配所述驱动信号的功率来实施功率控制回路。然而，调控受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流或电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值。此外，所述功率发送器(101)包括适配器(1309)，所述适配器响应于指示所述功率接收器(105)对所述功率传输信号的负载的负载指示而适配所述最大极限值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线感应式功率传输
本专利技术涉及感应式功率传输，并且具体地但非排他性地涉及使用与用于无线功率传输系统的Qi规范兼容的元件来提供感应式功率传输的功率发送器。
技术介绍
当今大多数系统需要专用的电接触以便从外部电源获得供电。然而，这往往是不切实际的，并且需要用户以物理方式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，并且当前大多数设备都被提供有其自己的专用电源，导致典型用户具有大量不同的电源，每个电源专用于特定设备。尽管使用内置电池可以避免在使用期间与电源有线连接的需要，但是这只能提供部分解决方案，因为电池需要充电(或更换)。电池的使用也会大大增加设备的重量和潜在的成本和尺寸。为了提供显著改善的用户体验，已经提出使用无线电源，其中，功率从功率发送器设备中的发送器线圈感应式传输到个体设备中的接收器线圈。经由磁感应进行的功率传输是公知的概念，主要应用于在初级发送器线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合的变压器。通过在两个设备之间分离初级发送器线圈与次级接收器线圈，基于松散耦合变压器的原理，这两者之间的无线功率传输成为可能。这样的布置允许到设备的无线功率传输而不需要进行任何导线或物理电连接。事实上，这样的布置可以允许将设备简单地放置在发送器线圈附近或顶部，以便从外部对设备进行再充电或供电。例如，功率发送器设备可以被布置有水平表面，在该水平表面上能够简单地放置设备以便对其供电。此外，这样的无线功率传输布置可以被有利地设计为使得功率发送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这种方法。该方法允许满足Qi规范的功率发送器设备与也满足Qi规范的功率接收器设备一起使用，而这些设备不必来自同一制造商或者不必彼此专用。Qi规范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(例如取决于特定耗用功率)。Qi规范由WirelessPowerConsortium开发，更多信息可以在他们的网站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中，能够具体找到定义的规范文档。无线功率传输的一个重要方面是控制用于功率传输的操作点，并且控制感应式功率传输信号以向功率接收器提供适当的功率是特别重要的。为了控制功率传输，诸如Qi的系统实施功率控制回路，其中，功率接收器在功率传输阶段期间将功率控制消息持续发送回功率发送器，所述功率控制消息请求(或不请求)功率传输信号的功率的改变。功率发送器然后通过响应于来自功率接收器的请求而增大或减小功率传输信号的功率来做出反应。这样的方法可以在许多情况下提供有效的功率控制。典型地，功率控制操作被实施为使得操作范围被限制在被认为是安全的范围内。例如，对于诸如Qi的系统，功率传输信号的功率可以被限制到给定的最大值。然而，尽管这样的方法可以提供一种能够适于操作条件变化的自适应系统，但是这样的方法在所有情况下都可能无法执行理想的适应。例如，在某些情况下，这样的方法可能不足以快速反应以适应操作条件的突然变化。因此，改进的功率传输方法将是有利的。具体地，提供如下的方法将是有利的：其允许改进的操作，改进的功率传输，提高的灵活性，便于实施，便于操作，改进的功率控制，对功率传输操作特性中的变化的响应更快并且/或者改善的性能。
技术实现思路
相应地，本专利技术寻求优选地以单独方式或以任何组合方式来缓解、减轻或消除上述缺点中的一个或多个。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于向功率接收器传输功率的功率发送器，所述功率发送器包括：谐振电路，其包括电容性阻抗和电感性阻抗，所述电感性阻抗包括发送器线圈，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向所述功率接收器无线传输功率；驱动器，其用于生成用于所述谐振电路的驱动信号；消息接收器，其用于从所述功率接收器接收消息；功率回路控制器，其用于响应于由所述消息接收器从所述功率接收器接收的功率控制消息来适配所述驱动信号的功率，所述适配受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流低于最大极限值，所述谐振电路的电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值；以及适配器，其被布置为响应于指示所述功率接收器对所述功率传输信号的负载的负载指示来适配所述最大极限值。本专利技术可以在许多场景下提供改进的功率传输。尤其地，可以实现改进的功率控制。在许多实施例中，该方法可以提供改善的可靠性并且尤其可以提供针对由于因例如功率接收器相对于功率发送器的移动引起的耦合因子的快速变化导致在功率接收器处发生的过电压状况的改进的保护。具体地，专利技术人已经认识到许多当前的功率传输系统(例如，遵循Qi规范的功率传输系统)包括功率控制回路，所述功率控制回路在一些场景中可能导致由于功率发送器与功率接收器之间的耦合的突然变化而在功率接收器处发生的过电压状况。具体地，已经发现，当扩展到较高功率电平时，许多现有的功率控制方法可能在耦合发生快速变化时导致超过被认为不适合功率接收器的电路的水平的感应电压。这种场景可以通过如下方法来缓解或防止：在这种方法中，功率控制操作的极限值被约束为响应于功率接收器所提供的功率传输信号上的负载的指示而被动态修改的值。具体地，针对电流、电压和/或功率的动态变化的极限值可以确保即使对于耦合的急剧变化，感应电压也不会超过不可接受的水平，同时仍然允许提供较高的功率传输值。适配器可以动态适配最大极限值，并且具体可以在功率传输阶段动态适配最大极限值。因此，适配器可以允许在功率传输期间根据功率接收器对功率传输信号的负载的变化来改变对谐振电路的电流的限制和/或对驱动信号的功率的限制。谐振电路的电流具体可以是电感性阻抗的电流，并且在许多实施例中可以是通过发送器线圈的电流。在一些实施例中，电流可以是驱动信号的电流。在一些实施例中，谐振电路可以是具有包含在发送器线圈中的电感性阻抗的串联谐振电路。在这样的实施例中，电感性阻抗的电流/通过电感性阻抗的电流、发送器线圈的电流/通过发送器线圈的电流和驱动信号电流可以是相同的电流。谐振电路的电流通常可以是发送器线圈电流，并且因此功率发送器可以被布置为直接或间接地限制发送器线圈电流。谐振电路的电压具体可以是电感性阻抗和/或电容性阻抗的电压，并且在许多实施例中可以是发送器线圈上的电压和/或与发送器线圈串联或并联的电容器上的电压。在一些实施例中，电压可以是驱动信号的电压。在一些实施例中，谐振电路可以是具有包含在发送器线圈中的电感性阻抗的并联谐振电路。在这样的实施例中，电感性阻抗上的电压、发送器线圈上的电压和驱动信号电压可以是相同的电压。在一些实施例中，功率回路控制器可以适配驱动信号的功率，所述适配受到谐振电路的电流和电压两者的约束。谐振电路的电压通常可以是发送器线圈电压，并且因此功率发送器可以被布置为直接或间接地限制发送器线圈电压。电流、电压和/或功率可以是针对驱动信号/振荡的一个(或多个)周期的平均值。电流例如可以是有效值或平均(绝对)电流。驱动信号可以是向谐振电路提供功率的输出功率信号。驱动信号可以包括电流分量和电压分量，即，驱动信号可以包括驱动信号电压和驱动信号电流。根据本专利技术的任选特征，所述适配器被布置为动态适配所述最大极限值以反映由所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将功率传输到功率接收器(105)的功率发送器(101)，所述功率发送器(101)包括：‑谐振电路(201)，其包括电容性阻抗(1301)和电感性阻抗(103)，所述电感性阻抗(103)包括发送器线圈(103)，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向所述功率接收器(105)无线传输功率；‑驱动器(1303)，其用于生成用于所述谐振电路(201)的驱动信号；‑消息接收器(1305)，其用于从所述功率接收器(105)接收消息；‑功率回路控制器(1307)，其用于响应于由所述消息接收器(1305)从所述功率接收器(105)接收的功率控制消息来适配所述驱动信号的功率，所述适配受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流低于最大极限值，所述谐振电路(201)的电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值；以及‑适配器(1309)，其被布置为响应于指示所述功率接收器(105)对所述功率传输信号的负载的负载指示来适配所述最大极限值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.13 EP 16151007.81.一种用于将功率传输到功率接收器(105)的功率发送器(101)，所述功率发送器(101)包括：-谐振电路(201)，其包括电容性阻抗(1301)和电感性阻抗(103)，所述电感性阻抗(103)包括发送器线圈(103)，所述发送器线圈用于生成功率传输信号以用于向所述功率接收器(105)无线传输功率；-驱动器(1303)，其用于生成用于所述谐振电路(201)的驱动信号；-消息接收器(1305)，其用于从所述功率接收器(105)接收消息；-功率回路控制器(1307)，其用于响应于由所述消息接收器(1305)从所述功率接收器(105)接收的功率控制消息来适配所述驱动信号的功率，所述适配受到以下中的至少一项的约束：所述谐振电路的电流低于最大极限值，所述谐振电路(201)的电压低于最大极限值，以及所述驱动信号的功率低于最大极限值；以及-适配器(1309)，其被布置为响应于指示所述功率接收器(105)对所述功率传输信号的负载的负载指示来适配所述最大极限值。2.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为动态适配所述最大极限值以反映由所述功率接收器提供的所述负载的变化。3.根据权利要求1或2所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为在功率传输阶段期间适配所述最大极限值。4.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述驱动器(1303)被布置为确定指示所述驱动信号的功率的功率指示，并且所述适配器(1309)被布置为根据所述功率指示来确定所述负载指示。5.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述功率回路控制器(1307)被布置为限制所述驱动信号和所述发送器线圈(1303)中的至少一个的电流和电压中的至少一个。6.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述最大极限值是由所述负载指示所指示的功率负载的单调递增函数。7.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为仅当所述负载指示指示所述驱动信号的功率高于第二阈值时才将所述最大极限值增大到第一阈值以上。8.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为确定所述最大极限值以包括针对所述谐振电路(201)的所述电流的电流最大极限值和针对所述驱动信号的所述功率的功率最大极限值，并且所述适配受制于所述谐振电路的所述电流低于所述电流最大极限值并且所述驱动信号的所述功率低于所述功率最大极限值。9.根据权利要求1所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)被布置为响应于在来自所述功率接收器(105)的至少一个消息中接收到的负载数据来确定所述负载指示，所述负载数据指示由所述功率接收器(105)对所述功率传输信号的负载。10.根据权利要求9所述的功率发送器(101)，其中，所述适配器(1309)还被布置为响应于检测到所述功率传输信号的负载的变化而改变所述最大极限值。11.一种无线功率传输系统，包括功率接收器(105)和功率发送器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·A·M·斯特林，A·范瓦格宁根，
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