[发明专利]无线电力传输系统及其驱动方法

说明书

技术领域

实施方式涉及无线电力传输系统及其驱动方法。

背景技术

通常，各种类型的电子设备包括相应的电池并且使用存储在电池中的电力来进行驱动。在电子设备中，可以将电池进行更换或再充电。为此目的，电子装置包括用于与外部充电装置接触的接触端子。也就是说，电子设备通过接触端子电连接至充电装置。然而，电子设备的接触端子暴露在外面，并且因此可能被异物污染或者被湿气短路。在这种情况下，在接触端子与充电装置之间发生接触故障，并且因此电子设备的电池无法被充电。

为了解决上述问题，提出了用于对电子设备进行无线地充电的无线电力传输(WPT)。

WPT系统通过空气来传输电力而不使用导线，从而使向移动设备和数字电器供给电力的便利性最大化。

WPT系统具有例如以下的优点：通过实时电力使用控制实现了能量节约，克服了电源空间限制，以及通过电池再充电减少了所使用的电池的数目。

实现WPT系统的方法的典型示例包括磁感应方法和磁谐振方法。磁感应方法使用非接触式能量传输技术，该技术提供彼此接近的两个线圈并且通过当电流在一个线圈中流动时生成的磁通量在另外线圈中生成电动势，并且该方法可以使用几百kHz的频率。磁谐振方法使用仅使用电场或磁场而不使用电磁波或电流的磁谐振技术，该方法具有超过几米的电力传输距离，并且可以使用几兆赫兹的频带。

WPT系统包括用于无线地传输电力的传输单元和用于接收电力并对负载例如电池进行充电的接收单元。此时，已经研究了能够选择接收单元的充电方法——即，选择磁感应方法和磁谐振方法中的任一种——并且对应于接收单元的充电方法来无线地传输电力的传输单元。

同时，在通过接触端子来接收能量的方法中，如果在充电装置与电池之间正常地建立了端子连接，则充电不太可能被外来物中断。然而，在WPT系统中，由于非接触式充电的性质，所以在充电时在传输单元与接收单元之间可能插入外来物。如果外来物例如金属插入到传输单元与接收单元之间，则可能会由于外来物而不能平稳地传输电力，并且可能由于外来物的超负荷和加热而发生产品故障或爆炸。因此，需要一种用于准确地检测WPT系统中的外来物的装置和方法。

发明内容

【技术问题】

实施方式提供了一种用于准确地确定在传输单元的充电区域中存在/不存在外来物的无线电力传输系统及其驱动方法。

【技术方案】

根据一个实施方式，具有无线电力传输功能的传输单元包括：线圈；阻抗匹配单元，其包括与线圈谐振的电容器；以及检测器，其被配置成检测阻抗匹配单元和线圈的输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

可以检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在以检测在传输单元的充电区域中是否放置有对象。

当检测到输入阻抗的虚数部分时，可以确定对象为金属外来物。

传输单元还可以包括被配置成将输入直流DC信号转换成交流AC信号并且将AC信号输出至线圈的DC-AC转换器，并且检测器可以感测AC信号并且检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

检测器可以检测AC信号的时间宽度的变化并且检测输入阻抗的虚数部分的存在/不存在。

当在传输单元的充电区域中放置有金属外来物时，时间宽度会减小。

根据另一实施方式，

具有无线电力传输功能的传输单元包括：电力转换器，其被配置成对输入信号的电力进行转换并且输出交流AC信号；谐振电路单元，其被配置成将AC信号转换成磁场；以及检测器，其被配置成检测AC信号，其中，AC信号的时间宽度的变化被进行检测以确定在传输单元的充电区域中存在/不存在对象。

当对象为金属外来物时，AC信号的时间宽度会减小。

电力转换器可以包括被配置成仅输出AC信号的正半周期的放大器。

传输单元还可以包括控制器，该控制器被配置成：生成具有与AC信号的正半周期的时间宽度对应的宽度的脉冲信号；生成其电平根据脉冲信号的脉冲宽度而变化的DC电压；以及将DC电压与预定值进行比较以确定存在/不存在对象。

控制器可以包括：比较器，其被配置成将AC信号与参考电压进行比较并且生成具有与AC信号的正半周期的时间宽度对应的宽度的脉冲信号；以及RC滤波器，其被配置成生成DC电压，该DC电压的电平根据脉冲信号的脉冲宽度而变化。