无线电力系统内的谐振检测和控制技术方案

示范性实施例是针对谐振频率调谐。一种装置可包括用于发射无线电力的线圈(L1)。所述装置可进一步包括根据以下操作中的至少一者来选择性地修改发射器的谐振频率的元件：将所述元件(cp)插入到所述发射线圈中；以及将所述元件(L5)电感性地耦合到所述发射线圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线电力系统内的谐振检测和控制根据35U.S.C.§119主张优先权本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张以下申请案的优先权：2010年5月13日申请的标题为“谐振检测与控制(RESONANCEDETECTIONANDCONTROL)”的美国临时专利申请案61/334,523，其揭示内容的全文以引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及无线电力，且更具体来说，涉及与感测和控制无线电力系统的谐振条件有关的系统、装置和方法。
技术介绍
正开发使用在发射器与待充电的装置之间的空中电力发射的方法。这些方法大体上属于两个类别。一个类别是基于介于发射天线与待充电的装置上的接收天线之间的平面波辐射(也被称作远场辐射)的耦合，所述待充电的装置收集所辐射电力且对其整流以用于对电池充电。天线一般具有谐振长度，以便改进耦合效率。此方法的缺点为电力耦合随着天线之间的距离增加而快速减退。因此，在合理距离(例如，＞1-2m)上的充电变为困难的。另外，由于系统辐射平面波，所以如果未经由滤波来适当控制无意的辐射，则无意的辐射可干扰其它系统。其它方法是基于嵌入于(例如)“充电”垫或表面中的发射天线与嵌入于待充电的主机装置中的接收天线加上整流电路之间的电感耦合。此方法具有以下缺点：发射天线与接收天线之间的间隔必须非常接近(例如，几毫米)。尽管此方法具有对相同区域中的多个装置同时充电的能力，但此区域通常较小，因此用户必须将所述装置定位到特定区域。所属领域的技术人员将明白，靠近发射器的金属物体的存在和/或不同数目的接收器的存在可能会使发射器失调。具有不处在谐振匹配的发射器和接收器的无线电力系统可能效率很低，这可能会产生热的问题，且可能会增加充电需要的时间。需要用以增强无线电力传送的方法、系统和装置。更具体来说，需要用于使得无线电力系统内的发射器和接收器能够保持在谐振匹配的方法、系统和装置。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供一种用于无线地提供电力的发射器，其包含：发射线圈，其经配置以发射无线电力；以及寄生线圈，其经配置以通过电感性地耦合到所述发射线圈而选择性地修改所述发射器的谐振频率，所述寄生线圈包含切换元件。在另一方面中，本专利技术提供一种用于无线地提供电力的方法，其包含：用发射器无线地发射能量，所述发射器包含发射线圈和寄生线圈；以及通过将所述发射线圈与所述寄生线圈电感性地耦合来调谐所述发射器的谐振频率，所述寄生线圈包含切换元件。进一步在另一方面中，本专利技术提供一种用于无线地提供电力的装置，其包含：用于无线地发射能量的装置；以及用于调谐所述用于发射的装置的谐振频率的装置，所述用于调谐的装置与所述用于发射的装置电感性地耦合，所述用于调谐的装置包含用于切换的装置。附图说明图1展示无线电力传送系统的简化框图。图2展示无线电力传送系统的简化示意图。图3说明用于本专利技术的示范性实施例中的环形天线的示意图。图4为根据本专利技术示范性实施例的发射器的简化框图。图5为根据本专利技术示范性实施例的接收器的简化框图。图6说明包括发射器和接收器的常规无线电力系统的电路图。图7说明根据本专利技术示范性实施例的包括发射器和接收器的无线电力系统的电路图。图8A是根据本专利技术示范性实施例的图7的无线电力系统的实施方案的说明。图8B是根据本专利技术示范性实施例的一种配置中的图8A的无线电力系统的实施方案的说明。图8C是根据本专利技术示范性实施例的另一种配置中的图8A的无线电力系统的实施方案的说明。图9A是根据本专利技术示范性实施例的图7的无线电力系统的另一实施方案的说明。图9B是根据本专利技术示范性实施例的一种配置中的图9A的无线电力系统的实施方案的说明。图9C是根据本专利技术示范性实施例的另一种配置中的图9A的无线电力系统的实施方案的说明。图10为根据本专利技术示范性实施例的发射器的电路图。图11A是根据本专利技术示范性实施例的图10的发射器的另一实施方案的说明。图11B是根据本专利技术示范性实施例的一种配置中的图11A的发射器的实施方案的说明。图11C是根据本专利技术示范性实施例的另一种配置中的图11A的发射器的实施方案的说明。图12是说明根据放置在无线电路发射器的充电区中的移动电话的数目和位置的变化的无线电力发射器的电抗变化的史密斯圆图。图13是说明无线电力发射器的功率放大器的电流电平相对于无线电力发射器的电抗的曲线图。图14为说明根据本专利技术示范性实施例的方法的流程图。图15为说明根据本专利技术示范性实施例的另一方法的流程图。图16为说明根据本专利技术示范性实施例的又一方法的流程图。具体实施方式希望下文结合附图阐述的详细描述作为对本专利技术的示范性实施例的描述，且并不希望表示可实践本专利技术的仅有实施例。整个此描述内容中所使用的术语“示范性”表示“充当实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述出于提供对本专利技术的示范性实施例的透彻理解的目的而包括特定细节。所属领域的技术人员将明白，可在无这些特定细节的情况下实践本专利技术的示范性实施例。在一些例子中，以框图形式来展示众所周知的结构和装置，以避免使本文中呈现的示范性实施例的新颖性模糊不清。术语“无线电力”在本文中用以指在不使用物理电导体的情况下从发射器发射到接收器的与电场、磁场、电磁场或其它场相关联的任何形式的能量。图1说明根据本专利技术的各种示范性实施例的无线发射或充电系统100。将输入电力102提供到发射器104以供产生用于提供能量传送的场106。接收器108耦合到场106，且产生输出电力110以供由耦合到输出电力110的装置(未图示)储存或消耗。发射器104与接收器108两者隔开距离112。在一个示范性实施例中，根据相互谐振关系来配置发射器104与接收器108，且当接收器108位于辐射场106的“近场”中时，当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率非常接近时，发射器104与接收器108之间的发射损耗为最小。发射器104进一步包括用于提供用于能量发射的装置的发射天线114，且接收器108进一步包括用于提供用于能量接收的装置的接收天线118。根据应用和待与之相关联的装置来设计发射天线和接收天线的大小。如所陈述，通过将发射天线的近场中的大部分能量耦合到接收天线而非以电磁波形式将大部分能量传播到远场而进行有效能量传送。当处于此近场中时，可在发射天线114与接收天线118之间形成耦合模式。天线114和118周围可发生此近场耦合的区域在本文中称为耦合模式区。图2展示无线电力传送系统的简化示意图。发射器104包括振荡器122、功率放大器124和滤波器与匹配电路126。所述振荡器经配置以产生处于所要频率的信号，所述所要频率可响应于调整信号123来调整。可通过功率放大器124响应于控制信号125而以一放大量来放大振荡器信号。可包括滤波器与匹配电路126以滤除谐波或其它非所要的频率，且使发射器104的阻抗与发射天线114匹配。接收器108可包括匹配电路132和整流器与切换电路134以产生DC电力输出，以对电池136(如图2所示)充电或对耦合到接收器的装置(未图示)供电。可包括匹配电路132以使接收器108的阻抗与接收天线118匹配。接收器108与发射器104可在单独通信信道119(例如，蓝牙、紫蜂、蜂窝式等)上通信。如图3中所说明，示范性实施例中所使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.13 US 61/334,523;2010.11.11 US 12/944,2111.一种用于向至少一个接收器无线地发射电力的发射器，其包含：谐振电路，其包含与电容器电耦合的发射线圈，所述谐振电路其经配置以在谐振频率下谐振，所述发射线圈经配置以足以向所述至少一个接收器的电池充电的水平来发射无线电力；寄生线圈，其在距所述发射线圈的预定距离内且包含切换元件及耦合到所述切换元件的至少一个电抗元件，所述寄生线圈经配置以电感性地耦合到所述发射线圈；功率放大器，其可操作地连接到所述发射线圈且经配置以从电源处汲取电流；负载感测电路，其经配置以：i)在所述至少一个接收器处于所述发射器的充电区域内之前且当所述发射器的电抗为零时感测所述电流的第一值，所述第一值对应于基线电流电平；且ii)当所述至少一个接收器处于所述发射器的所述充电区域内时但在所述至少一个接收器汲取电力之前感测所述电流的第二值；以及控制器，其经配置以：(1)比较所述第一值与第二值；以及(2)基于所述比较来打开或闭合所述寄生线圈的所述切换元件以将所述电流调节到所述基线电流电平，所述寄生线圈经配置以基于所述切换元件的打开或闭合来选择性地修改包含所述发射线圈的所述谐振电路的所述谐振频率。2.根据权利要求1所述的发射器，其中所述电抗元件包含电容器。3.根据权利要求1所述的发射器，其中所述切换元件与所述寄生线圈的元件串联耦合且与所述至少一个电抗元件并联耦合。4.根据权利要求1所述的发射器，其中所述切换元件包含多个晶体管，所述多个晶体管中的每一晶体管具有耦合到所述至少一个电抗元件的漏极。5.根据权利要求1所述的发射器，其中所述寄生线圈包含电感器和电阻，且经配置以通过包含电容器的所述电抗元件来调谐，所述切换元件耦合在所述电容器与接地电压之间。6.根据权利要求5所述的发射器，其中所述电感器、所述电阻、所述电容器和所述切换元件彼此串联。7.根据权利要求6所述的发射器，其中所述切换元件包含晶体管，且其中所述晶体管的漏极耦合到所述电容器。8.根据权利要求6所述的发射器，其中所述切换元件包含与第二电阻器并联的第二电容器。9.根据权利要求6所述的发射器，其中所述切换元件包含与体二极管并联的第二电容器。10.根据权利要求1所述的发射器，其中所述切换元件与所述电抗元件并联。11.根据权利要求10所述的发射器，其中所述电抗元件经配置以使得所述寄生线圈自谐振。12.一种用于向至少一个接收器无线地发射电力的方法，其包含：用谐振电路以足以向所述至少一个接收器的电池充电的水平来无线地发射电力，所述谐振电路包含发射线圈、电容器和功率放大器，所述功率放大器可操作地连接到所述发射线圈且经配置以从电源处汲取电流；将所述发射线圈电感性地耦合到寄生线圈，所述寄生线圈在距所述发射线圈的预定距离内且包含切换元件及耦合到所述切换元件的至少一个电抗元件；在所述至少一个接收器处于所述谐振电路的充电区域内之前且当所述谐振电路的电抗为零时感测所述电流的第一值，所述第一值对应于基线电流电平；当所述至少一个接收器处于所述谐振电路的所述充电区域内时但在所述至少一个接收器汲取电力之前感测所述电流的第二值；比较所述第一值和所述第二值；基于所述比较，将所述至少一个电...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·E·惠特利三世，刘振宁，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：
国别省市：