[发明专利]无线感应电力传送

说明书

技术领域

本发明涉及感应电力传送，并且具体地但非排他性地涉及一种根据Qi无线电力传送标准的感应电力传送系统。

背景技术

许多系统要求布线和/或电气接触以便将电力供应给设备。省略这些线和接触提供经改进的用户体验。传统上，这已经使用位于设备中的电池实现，但是该方法具有许多缺点，包括附加的重量、体积以及需要频繁地更换或再充电电池。最近，使用无线感应电力传送的方法已经受到越来越多的关注。

这种越来越多的关注的一部分是由于便携式和移动设备的数目和种类在过去十年间已经爆发。例如，移动电话、平板电脑、媒体播放器等的使用已经变得无所不在。这样的设备一般由内部电池供电，并且典型的使用场景经常要求电池的再充电或从外部电源对设备的直接有线供电。

如所提到的，大部分现代设备要求布线和/或显式电气接触以从外部电源供电。然而，这往往是不切实际的，并且要求用户物理地插入连接器或以其它方式建立物理电气接触。通过引入线的长度，这对于用户往往还是不方便的。典型地，电力要求也显著地不同，并且当前大部分设备提供有其自身的专用电源，这导致典型的用户具有大量不同的电源，其中每个电源专用于特定设备。尽管内部电池可以防止对于到外部电源的有线连接的需要，但是该方法仅提供部分解决方案，因为电池将需要再充电（或昂贵的更换）。电池的使用还可能大幅添加设备的重量以及潜在地成本和大小。

为了提供显著改进的用户体验，已经提出使用无线电源，其中电力从电力发射器设备中的发射器线圈感应地传送到单独设备中的接收器线圈。

经由磁感应的电力传输是大部分应用在变压器中的公知概念，所述变压器具有初级发射器线圈与次级接收器线圈之间的紧密耦合。通过在两个设备之间分离初级发射器线圈和次级接收器线圈，基于松散耦合变压器的原理，设备之间的无线电力传送变得可能。

这样的布置允许在不要求任何线或物理电气连接的情况下到设备的无线电力传送。实际上，其可以简单地允许设备邻近发射器线圈或在其顶部上安置以便外部地再充电或供电。例如，电力发射器设备可以布置有水平表面，在其上可以简单地安置设备以便供电。

而且，可以有利地设计这样的无线电力传送布置，使得电力发射器设备可以与一系列电力接收器设备一起使用。具体而言，已经定义并且目前正进一步研发被称为Qi标准的无线电力传送标准。该标准允许满足Qi标准的电力发射器设备与同样满足Qi标准的电力接收器设备一起使用，而这些不必来自相同制造商或不必专用于彼此。Qi标准还包括用于允许操作适于特定电力接收器设备的某种功能性（例如，依赖于特定电力汲取）。

Qi标准由无线电力协会研发，并且可以例如在其网站上找到更多信息：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中特别地可以找到所定义的标准文档。

为了支持电力发射器和电力接收器的交互工作和互操作性，优选的是，这些设备可以彼此通信，即如果支持电力发射器和电力接收器之间的通信，并且优选地如果在两个方向上支持通信，则其是合期望的。在US2012/314745A1中提供了允许电力接收器与电力发射器之间的通信的无线电力传送系统的示例。

Qi标准支持从电力接收器到电力发射器的通信，从而使得电力接收器能够提供可允许电力发射器适于特定电力接收器的信息。在现行标准中，已经定义从电力接收器到电力发射器的单向通信链路，并且方法基于电力接收器作为控制元件的基本原理。为了准备和控制电力发射器与电力接收器之间的电力传送，电力接收器特别地将信息传达给电力发射器。

通过电力接收器执行负载调制实现单向通信，其中由电力接收器应用到次级接收器线圈的负载发生变化以提供电力信号的调制。可以通过电力发射器检测和解码（解调）电气特性中的所得改变（例如，电流汲取中的变化）。

然而，Qi系统的限制在于，其不支持从电力发射器到电力接收器的通信。而且，在一些应用中，诸如针对Qi所研发的负载调制可能是次优的。

作为示例，图1图示了用于典型的感应加热器具的电力供应路径。电力提供包括AC/DC转换器101，其对输入ac电压（例如，市电）进行整流。经整流的市电信号馈送到生成高频驱动信号的DC/AC转换器103（逆变器），该高频驱动信号馈送到谐振槽105（经调谐的L-C电路）并且经由此馈送到发射器线圈107。系统包括加热盘，其可以由接收器线圈109和负载R_Sole 111（表示盘底中的涡电流损耗）表示。