具有自电压控制整流装置的无线电力系统及其通信方法制造方法及图纸

公开了一种具有自电压控制整流装置的无线电力系统及其通信方法。根据一个实施方式的无线电力系统包括：接收谐振器，其用于通过接收天线与无线电力发送器进行自谐振；自电压控制整流装置，其用于通过整流器将从接收谐振器接收的交流类型的电力信号整流成直流类型的电力信号并且在没有单独的电力转换器的情况下对整流器的输出电压进行自控制；以及频率调整单元，其用于改变用于与无线电力发送器进行带内通信的接收谐振器的谐振频率，其中，接收天线电流根据谐振频率的改变而改变，并且接收谐振器通过对改变的接收天线电流的感应向无线电力发送器发送通信信号。

Wireless power system with self voltage controlled rectifier and its communication method

A wireless power system with a self voltage controlled rectifier and a communication method thereof are disclosed. The wireless power system according to one embodiment includes: a receiving resonator for self resonance with a wireless power transmitter through a receiving antenna; a self voltage controlled rectifier device for integrating the AC type power signal received from the receiving resonator into a DC type power signal through a rectifier and rectifying it without a separate power converter The output voltage of the receiver is self controlled; and a frequency adjusting unit for changing the resonant frequency of the receiving resonator for in band communication with the wireless power transmitter, wherein the receiving antenna current changes according to the change of the resonant frequency, and the receiving resonator transmits a communication signal to the wireless power transmitter by sensing the changed receiving antenna current.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有自电压控制整流装置的无线电力系统及其通信方法
本专利技术涉及无线电力传输和控制技术，更具体地，涉及发送和接收无线电力的电力发送单元与电力接收单元之间的通信技术。
技术介绍
无线电力系统包括无线地发送和接收电力的电力发送单元(PowerTransferUnit:PTU，在下文中称为PTU)和电力接收单元(PowerReceivingUnit:PRU，在下文中称为PRU)。PRU使用包括电感器(L)和电容器(C)的谐振器来接收电力。在这种情况下，具有与PTU发送的电力相同频率的交流(AC)作为谐振器的电力来流动。通常，最终输出的信号以稳定的DC信号的形式被生成并且被提供至负载，因此需要整流器。整流器将AC信号转换成未调节的DC信号。电力转换器将DC信号转换成精确的DC电压信号，并且将DC电压信号提供至负载。无论所提供的电力转换器的类型如何，PRU具有两级结构，并且PRU的电力传输效率通过将整流器的效率与电力转换器的效率相乘来确定。因此，当电力转换器具有多级结构时，难以实现高效率。
技术实现思路
[技术问题]本专利技术旨在提供一种具有自调节整流器的无线电力系统以及该无线电力系统的通信方法，在该无线电力系统中，可以在没有单独的电力转换器的情况下仅使用整流器和谐振器来生成稳定的输出电力，从而提高电力传输效率。[技术解决方案]根据本专利技术的实施方式，无线电力系统包括：接收谐振器，其通过接收天线与无线电力发送单元磁谐振；自调节整流器，其使用整流器将从接收谐振器接收的交流(AC)形式的电力信号整流成直流(DC)形式的电力信号，并且在没有单独的电力转换器的情况下对整流器输出电压进行自调节；以及频率调整器，其改变用于与无线电力发送单元进行带内通信的接收谐振器的谐振频率，其中，接收天线电流根据谐振频率的改变而改变，并且接收谐振器通过对改变的接收天线电流的感应向无线电力发送单元发送通信信号。频率调整器可以根据由自调节整流器控制的整流器输出电压和整流器输出电流来改变接收谐振器的谐振频率。频率调整器可以根据用于与无线电力发送单元交换信息的通信命令来改变接收谐振器的谐振频率。通信信号可以包括用于调整无线电力发送单元的输出电力的信息和用于与无线电力发送单元进行带内通信的其他信息。频率调整器可以包括：电容器，其连接至接收谐振器的接收天线并且改变接收谐振器的谐振频率；以及通信开关元件，其串联连接至电容器，接收控制信号，执行开关操作，并且控制接收天线电流的变化。通信开关元件可以包括连接至电容器的第一输出端子、连接至地的第二输出端子、以及接收用于带内通信的控制信号的输入端子。当通信开关元件导通时的接收谐振器的接收天线和电容器的谐振频率可以不同于当通信开关元件关断时的接收谐振器的接收天线和谐振电容器网络的谐振频率。无线电力系统还可以包括通信控制器，其根据整流器输出电压、整流器输出电流和要与无线电力发送单元交换的信息中的至少之一来生成用于切换通信开关元件的控制信号，并且将所生成的控制信号发送至通信开关元件。自调节整流器可以包括：整流器，其将从接收谐振器接收的AC电力转换成DC电力并且将整流器输出电压提供至负载；以及低电压开关元件，其包括连接至整流器输入端子和地的输出端子、以及接收根据整流器输出电压生成的控制信号的输出端子。当整流器输出电压增加时，低电压开关元件可以接收用于使低电压开关元件导通的控制信号，阻止整流器向负载供电，并且减小整流器输出电压，并且当整流器输出电压减小时，低电压开关元件可以接收用于使低电压开关元件关断的控制信号，允许整流器向负载供电，并且增加整流器输出电压。无线电力系统还可以包括：发送天线，其与接收天线磁耦合，并且其中，接收天线的电流变化被感应至发送天线；电流变化检测器，其根据对电流变化的感应来检测从电源供应至电力放大器的电源电流的变化，并且从所检测的电流变化中检测数字通信信号；以及电力控制器，其根据由电流变化检测器检测的数字通信信号来控制电力放大器的输出电力；根据本专利技术的另一实施方式，一种无线电力系统的通信方法包括：由无线电力接收单元通过接收谐振器的接收天线来接收AC形式的电力信号并且由整流器将AC形式的电力信号整流成DC形式的电力信号，其中，在没有单独的电力转换器的情况下整流器输出电压被自调节；通过无线电力接收单元改变用于与无线电力发送单元进行带内通信的接收谐振器的谐振频率，以改变接收谐振器的接收天线电流；以及由无线电力接收单元通过对改变的接收天线电流的感应向无线电力发送单元发送通信信号。接收谐振器的接收天线电流的改变可以包括由通信开关元件接收用于带内通信的控制信号以被导通以及通过连接至导通的通信开关元件的电容器来改变接收天线的谐振频率。用于带内通信的控制信号可以根据整流器输出电压、整流器输出电流和要与无线电力发送单元交换的信息中的至少之一来生成。无线电力系统中的带内通信方法还可以包括：由无线电力发送单元通过与接收天线磁耦合的发送天线来感应来自接收天线的电流变化；由无线电力发送单元根据对电流变化的感应来检测从电源供应至电力放大器的电源电流的变化，并且从所检测的电源电流的变化中检测数字通信信号；以及由无线电力发送单元根据所检测的数字通信信号来控制电力放大器的输出电力。[有益效果]根据实施方式，电力接收单元PRU可以使用自调节整流器(Self-RegulationRectifier:SRR)生成稳定的输出电压。在这种情况下，由于SRR的开关元件和接收天线是分开的，所以开关元件可以在低电压下实现。另外，开关元件导通时流动的电流小于天线电流，从而解决了当所有天线电流流过吸收天线电流的开关元件时引起的效率降低和发热问题。此外，由于天线电流保持恒定，因此电磁干扰EMI也不受开关元件的驱动频率的影响，从而便利于EMI滤波器的设计。另外，在包括SRR的无线电力系统中，PRU可以通过通信、特别是带内通信将控制信息发送至电力发送单元PTU，从而控制PTU的输出电力。附图说明图1是示出通用电力接收单元PRU的结构图。图2是示出通过控制有源元件接收电力的PRU的结构图。图3是示出当在图2的结构中使用开关操作来控制输出电压时天线电流的变化量的曲线图。图4是示出使用使用时钟信号的谐振频率控制方法的接收单元的结构图。图5是示出包括自调节整流器(SRR)以解决上面参照图2至图4描述的PRU的结构的问题的PRU的结构图。图6和图7是示出在图5的开关元件M1关断以增加输出电压VOUT(电力被提供至负载)的状态下的PRU的结构图。图8和图9是示出在图5的开关元件M1导通以降低输出电压VOUT(电力不被提供至负载)的状态下的PRU的结构图。图10是示出在图5的结构中还包括控制器的PRU的结构图。图11示出了模拟波形图，该模拟波形图示出了在图10的结构中当负载电流从0mA变为200mA时输出电压VOUT被控制。图12是示出图10的结构中的开关元件M1的驱动波形的波形图。图13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线电力系统，包括：/n接收谐振器，其通过接收天线与无线电力发送单元磁谐振；/n自调节整流器，其通过整流器将从所述接收谐振器接收的交流形式的电力信号整流成直流形式的电力信号，并且在没有单独的电力转换器的情况下对整流器输出电压进行自调节；以及/n频率调整器，其改变用于与所述无线电力发送单元进行带内通信的所述接收谐振器的谐振频率，/n其中，接收天线电流根据所述谐振频率的改变而改变，并且所述接收谐振器通过对经改变的接收天线电流的感应向所述无线电力发送单元发送通信信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170313 KR 10-2017-0031328;20170515 KR 10-2017-001.一种无线电力系统，包括：
接收谐振器，其通过接收天线与无线电力发送单元磁谐振；
自调节整流器，其通过整流器将从所述接收谐振器接收的交流形式的电力信号整流成直流形式的电力信号，并且在没有单独的电力转换器的情况下对整流器输出电压进行自调节；以及
频率调整器，其改变用于与所述无线电力发送单元进行带内通信的所述接收谐振器的谐振频率，
其中，接收天线电流根据所述谐振频率的改变而改变，并且所述接收谐振器通过对经改变的接收天线电流的感应向所述无线电力发送单元发送通信信号。


2.根据权利要求1所述的无线电力系统，其中，所述频率调整器根据由所述自调节整流器控制的所述整流器输出电压和整流器输出电流来改变所述接收谐振器的谐振频率。


3.根据权利要求1所述的无线电力系统，其中，所述频率调整器根据用于与所述无线电力发送单元交换信息的通信命令来改变所述接收谐振器的谐振频率。


4.根据权利要求1所述的无线电力系统，其中，所述通信信号包括用于调整所述无线电力发送单元的输出电力的信息和用于与所述无线电力发送单元进行带内通信的其他信息。


5.根据权利要求1所述的无线电力系统，其中，所述频率调整器包括：电容器，其连接至所述接收谐振器的所述接收天线并且改变所述接收谐振器的谐振频率；以及通信开关元件，其串联连接至所述电容器，接收控制信号，执行开关操作，并且控制所述接收天线电流的变化。


6.根据权利要求5所述的无线电力系统，其中，所述通信开关元件包括连接至所述电容器的第一输出端子、连接至地的第二输出端子、以及接收用于带内通信的控制信号的输入端子。


7.根据权利要求5所述的无线电力系统，其中，当所述通信开关元件导通时的所述接收谐振器的所述接收天线和电容器的谐振频率不同于当所述通信开关元件关断时的所述接收谐振器的所述接收天线和谐振电容器网络的谐振频率。


8.根据权利要求5所述的无线电力系统，还包括通信控制器，所述通信控制器根据所述整流器输出电压、整流器输出电流和要与所述无线电力发送单元交换的信息中的至少之一来生成用于切换所述通信开关元件的控制信号，并且将所生成的控制信号发送至所述通信开关元件。


9.根据权利要求1所述的无线电力系统，其中，所述自调节整流器包括：整流器，其将从所述接收谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄锺泰，李东洙，李锺勋，申铉翊，李焌，
申请(专利权)人：曼珀斯有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR