專利名稱：無線電力收發(fā)機(jī)和無線電力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下面的描述涉及一種無線電力收發(fā)機(jī)和無線電力系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種可布置在源諧振器和目標(biāo)諧振器之間并且可增加無線電力系統(tǒng)的無線電力傳輸效率的無線電力收發(fā)機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)(IT)的發(fā)展，便攜式電子裝置的種類和便攜式電子裝置的數(shù)量已經(jīng)增加。在便攜式電子裝置中需要考慮的一個重要方面是各個裝置的電池性能。除了便攜式電子裝置以外，已經(jīng)開發(fā)出具有可無線地發(fā)送數(shù)據(jù)并且可通過電力線被供電的家用電器。目前，已經(jīng)對可向電器和便攜式電子裝置無線地供電的無線電力傳輸技術(shù)進(jìn)行了研究。基于無線環(huán)境的特點(diǎn)，由于源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的距離增加，因此源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的電力傳輸效率會減弱。

發(fā)明內(nèi)容
在一個總體方面，提供了一種無線電力收發(fā)機(jī)，包括電力接收機(jī)，包括從源諧振器接收輸入電力的接收諧振器；電力發(fā)送機(jī)，包括將輸出電力發(fā)送到目標(biāo)諧振器的發(fā)送諧振器；以及耦合控制器，用于控制目標(biāo)諧振器和發(fā)送諧振器之間的耦合頻率。無線電力收發(fā)機(jī)還可包括絕緣體，用于使電力接收機(jī)和電力發(fā)送機(jī)電絕緣。耦合控制器可按照從發(fā)送諧振器發(fā)送到目標(biāo)諧振器的傳輸信號的反射波具有最小振幅的方式來控制頻率，并可將控制的頻率設(shè)置為耦合頻率。耦合控制器可按照從發(fā)送諧振器發(fā)送到目標(biāo)諧振器的傳輸信號的反射波與傳輸信號同相位的方式來控制頻率，并可將控制的頻率設(shè)置為耦合頻率。耦合控制器可按照從發(fā)送諧振器發(fā)送到目標(biāo)諧振器的傳輸信號的反射波具有最小電力的方式來控制頻率，并可將控制的頻率設(shè)置為耦合頻率。耦合控制器可包括用于測量反射波的電力的電力檢測器。電力發(fā)送機(jī)還可包括用于控制輸出電力的大小的電力分配電路。電力發(fā)送機(jī)還可包括用于控制輸出電力的方向的方向性控制器。耦合控制器可包括用于控制耦合頻率的鎖相環(huán)(PLL)電路。無線電力收發(fā)機(jī)還可包括負(fù)載，用于調(diào)節(jié)輸入電力傳輸距離和輸出電力傳輸距離。
所述源諧振器、所述目標(biāo)諧振器、所述接收諧振器和所述發(fā)送諧振器中的至少一個可包括傳輸線，包括第一信號傳導(dǎo)部分、第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分，所述接地傳導(dǎo)部分與第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分對應(yīng)；第一導(dǎo)體，用于電連接第一信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分；第二導(dǎo)體，用于電連接第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分；至少一個電容器，被插入在第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分之間，并且所述至少一個電容器相對于在第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分之間流動的電流被串行布置。所述傳輸線、所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體可形成環(huán)結(jié)構(gòu)。所述傳輸線、所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體可形成矩形環(huán)結(jié)構(gòu)。無線電力收發(fā)機(jī)還可包括匹配器，用于確定無線電力諧振器的阻抗，并且所述匹配器可一體地布置在由所述傳輸線、所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體形成的環(huán)中。所述匹配器可具有矩形形狀。所述匹配器可基于由控制器產(chǎn)生的控制信號改變所述匹配器的物理形狀，以調(diào)節(jié) 無線電力諧振器的阻抗。所述控制器可基于從無線電力諧振器接收電力或向無線電力諧振器發(fā)送電力的相對的諧振器的狀態(tài)產(chǎn)生控制信號。所述控制器可基于以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)產(chǎn)生控制信號所述無線電力諧振器和無線電力接收機(jī)的無線電力諧振器之間的距離、從所述無線電力諧振器發(fā)送到無線電力接收機(jī)的無線電力諧振器的波的反射系數(shù)、所述無線電力諧振器和無線電力接收機(jī)的無線電力諧振器之間的電力傳輸增益、以及所述無線電力諧振器和無線電力接收機(jī)的無線電力諧振器之間的耦合效率。所述匹配器可包括用于阻抗匹配的導(dǎo)體，所述導(dǎo)體位于與接地傳導(dǎo)部分隔開預(yù)定距離的位置，并且所述導(dǎo)體與接地傳導(dǎo)部分一體地形成，可基于接地傳導(dǎo)部分和用于阻抗匹配的導(dǎo)體之間的距離調(diào)節(jié)無線電力諧振器的阻抗。所述匹配器可包括用于基于由控制器產(chǎn)生的控制信號調(diào)節(jié)無線電力諧振器的阻抗的至少一個有源元件。所述至少一個電容器可作為集總元件被插入到第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分之間。所述至少一個電容器可被配置為分布式元件并可具有Z字形結(jié)構(gòu)?？苫谝韵聵?biāo)準(zhǔn)中的至少一個標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置所述至少一個電容器的電容能夠使所述無線電力諧振器具有超常材料的特性的標(biāo)準(zhǔn)、能夠使所述無線電力諧振器在目標(biāo)頻率中具有負(fù)磁導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)、能夠使所述無線電力諧振器在目標(biāo)頻率中具有零階諧振特性的標(biāo)準(zhǔn)。多條導(dǎo)線可被并行地布置在第一信號傳導(dǎo)部分的表面以及第二信號傳導(dǎo)部分的表面上，并且可在第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳到部分中的每個的端部彼此短接。第一信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分可彼此無縫地連接，第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分可彼此無縫地連接。第一信號傳導(dǎo)部分、第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分中的至少一個可在內(nèi)部包括中空空間。無線電力收發(fā)機(jī)還可包括磁芯，穿過第一信號傳導(dǎo)部分、第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分之間的空間。無線諧振器可包括至少兩條傳輸線，所述至少兩條傳輸線可被以串行、并行或螺旋的形式連接，并且所述至少一個電容器可被插入到包括在所述至少兩條傳輸線中的每條線中的第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分之間。在另一方面，提供了一種無線電力系統(tǒng)，包括至少一個源諧振器；至少一個目標(biāo)諧振器；無線電力收發(fā)機(jī)，用于從所述至少一個源諧振器接收輸入電力，將輸出電力發(fā)送到所述至少一個目標(biāo)諧振器，并控制所述至少一個源諧振器和所述至少一個目標(biāo)諧振器之間的耦合頻率。從以下的描述、附圖和權(quán)利要求書中，可以清楚其它特點(diǎn)和方面。


圖I和圖2是示出無線電力系統(tǒng)的示例的示圖。圖3和圖4是示出基于無線電力收發(fā)機(jī)的位置的無線電力傳輸效率的示例的示圖。圖5和圖6是示出基于無線電力收發(fā)機(jī)的數(shù)量的無線電力傳輸效率和傳輸距離的示例的示圖。
圖7和圖8是示出基于無線電力收發(fā)機(jī)的大小的無線電力傳輸距離的示例的示圖。圖9是示出插入有兩個諧振器的諧振器耦合等效電路的示例的示圖。圖10是示出存在兩個目標(biāo)諧振器并且插入有三個諧振器的諧振器耦合等效電路的示例的示圖。圖11是示出無線電力收發(fā)機(jī)的示例的示圖。圖12是示出控制被無線電力收發(fā)機(jī)發(fā)送的電力的方向的示例的示圖。圖13是示出控制被無線電力收發(fā)機(jī)發(fā)送的電力的方向的另一示例的示圖。圖14是示出具有二維(2D)結(jié)構(gòu)的諧振器的示例的示圖。圖15是示出具有三維(3D)結(jié)構(gòu)的諧振器的示例的示圖。圖16是示出用于無線電力傳輸?shù)捏w型(bulky-type)諧振器的示例的示圖。圖17是示出用于無線電力傳輸?shù)闹锌招?hollow-type)諧振器的示例的示圖。圖18是示出用于無線電力傳輸?shù)氖褂貌⑿邪宓闹C振器的示例的示圖。圖19是示出用于無線電力傳輸?shù)陌ǚ植际诫娙萜鞯闹C振器的示例的示圖。圖20和圖21是分別示出在圖14的諧振器和圖15的諧振器中設(shè)置的匹配器的示例的示圖。圖22是示出插入有圖14的電容器的傳輸線的等效電路的示例的示圖。貫穿附圖和描述，除非另外描述，否則相同的附圖標(biāo)號應(yīng)該理解為表示相同組件、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。為了清楚、說明和方便，這些元件的相對大小和描繪可被夸大。
具體實(shí)施例方式提供以下描述以幫助讀者獲得對這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。因此，可向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員建議這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種改變、修改以及等同物。此外，為了提高清楚性和簡明性，可省略對公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。圖I和圖2示出無線電力系統(tǒng)的示例。圖I包括無線電力系統(tǒng)，其中，所述無線電力系統(tǒng)包括第一無線電力收發(fā)機(jī)100。圖2包括無線電力系統(tǒng)，其中，所述無線電力系統(tǒng)包括第二無線電力收發(fā)機(jī)200。在圖I和/或圖2中描述的無線電力收發(fā)機(jī)可以是或可包括在諸如以下的終端中移動終端、桌上型計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、個人數(shù)字助理(PDA)、MP3播放器等。參照圖I，第一無線電力收發(fā)機(jī)100被布置在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間。參照圖2，第二無線電力收發(fā)機(jī)200也被布置在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間。第一無線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200中的每個可接收從源諧振器110無線地發(fā)送的電力，并可將接收的電力發(fā)送到目標(biāo)諧振器120。 作為示例，無線電力收發(fā)機(jī)(100和200)可被布置在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間的位置。例如，第一無線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200可被安裝在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間的最佳位置，從而增加從源諧振器110發(fā)送到目標(biāo)諧振器120的電力的傳輸效率。圖I的第一無線電力收發(fā)機(jī)100可通過調(diào)節(jié)連接到第一無線電力收發(fā)機(jī)100的負(fù)載130來控制從源諧振器110發(fā)送的無線電力的傳輸效率或傳輸距離。例如，負(fù)載130可通過有線或無線連接器(未示出)被連接到第一無線電力收發(fā)機(jī)100。圖2的第二無線電力收發(fā)機(jī)200可在不使用負(fù)載130的情況下控制從源諧振器110發(fā)送的無線電力的傳輸效率或傳輸距離。可使用各種方案來應(yīng)用圖I的第一無線電力收發(fā)機(jī)100和圖2的第二無線電力收發(fā)機(jī)200。如圖I和圖2中所示，第一無線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200中的每個可被布置在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間。在這些示例中，可提高源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間的無線電力傳輸效率，還可增加從源諧振器110發(fā)送的無線電力的距離。分別基于第一無線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200的位置和/或大小，無線電力可被發(fā)送到至少一個裝置(例如，目標(biāo)諧振器120)。此外，被無線發(fā)送的電力傳輸?shù)牧靠苫诘谝粺o線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200的位置和大小、第一無線電力收發(fā)機(jī)100的數(shù)量、第二無線電力收發(fā)機(jī)200的數(shù)量、以及它們的組合等。諧振器之間的耦合系數(shù)可以與諧振器之間的距離的立方成反比，并且同時可以與無線電力傳輸效率成正比。換句話說，由于第一無線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200中的每個被布置在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間，因此可增加從源諧振器110發(fā)送到目標(biāo)諧振器120的電力的傳輸效率。例如，當(dāng)?shù)谝粺o線電力收發(fā)機(jī)100被插入到源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間時，可增加源諧振器110和第一無線電力收發(fā)機(jī)110之間的耦合系數(shù)、目標(biāo)諧振器120和第一無線電力收發(fā)機(jī)100之間的耦合系數(shù)。因此，可獲取比沒有包括第一無線電力收發(fā)機(jī)100時更大的傳輸效率。例如，第一無線電力收發(fā)機(jī)100的諧振器(未示出)的諧振頻率可以等于源諧振器110的諧振頻率和目標(biāo)諧振器120的諧振頻率。圖3和圖4示出基于無線電力收發(fā)機(jī)的位置的電力傳輸效率的示例。參照圖3，可基于第一無線電力收發(fā)機(jī)100的位置改變源諧振器110和第一無線電力收發(fā)機(jī)100之間的距離dl、目標(biāo)諧振器120和第一無線電力收發(fā)機(jī)100之間的距離d2。參照圖4，可基于第二無線電力收發(fā)機(jī)200的位置改變源諧振器110和第二無線電力收發(fā)機(jī)200之間的距離dl、目標(biāo)諧振器120和第二無線電力收發(fā)機(jī)200之間的距離d2。在圖3中，作為示例，第一無線電力收發(fā)機(jī)100的位置可影響被無線地發(fā)送到目標(biāo)諧振器120或目標(biāo)諧振器120的負(fù)載120a的電力的量、以及被無線地發(fā)送到負(fù)載130的電力的量。在圖4中，作為示例，第二無線電力收發(fā)機(jī)200的位置可影響被無線地發(fā)送到目標(biāo)諧振器120的電力的量。因此，在它們的各個示例中，可通過調(diào)節(jié)第一無線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200的位置來控制耦合系數(shù)和發(fā)送的無線電力的量，并且無線電力可被分配和被發(fā)送。例如，在圖3中，隨著目標(biāo)諧振器120和第一無線電力收發(fā)機(jī)100之間的距離d2減小，被無線地發(fā)送到目標(biāo)諧振器120的電力的量可增加。第一無線電力收發(fā)機(jī)100可按照可使得被無線地發(fā)送到負(fù)載130的電力的量減少的方式來分配無線電力。圖5和圖6示出基于無線電力收發(fā)機(jī)的數(shù)量的無線電力發(fā)送效率和發(fā)送距離的示例。如圖I和圖2中所示，雖然只有單個無線電力收發(fā)機(jī)(諸如第一無線電力收發(fā)機(jī)100或第二無線電力收發(fā)機(jī)200)被布置在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間，但是應(yīng)理解，在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間可布置有多于一個的無線電力收發(fā)機(jī)。布置在源諧振器和目標(biāo)諧振器120之間的無線電力收發(fā)機(jī)的數(shù)量、和/或布置在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間的第二無線電力收發(fā)機(jī)的數(shù)量可影響無線電力發(fā)送效率。此外，第一無線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200可按照電力可被有效地分配的方式調(diào)節(jié)負(fù)載130的值。在圖5中，兩個第一無線電力收發(fā)機(jī)100和101被布置在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間。在圖6中，兩個第二無線電力收發(fā)機(jī)200和201被布置在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間。參照圖5，兩個第一無線電力收發(fā)機(jī)100和101可調(diào)節(jié)它們各自的負(fù)載130和131的匹配條件，以更有效地分配電力。例如，從源諧振器110發(fā)送到第一無線電力收發(fā)機(jī)100的無線電力的傳輸效率可以是A%，從第一無線電力收發(fā)機(jī)100發(fā)送到第一無線電力收發(fā)機(jī)101的無線電力的傳輸效率可以是B%，從第一無線電力收發(fā)機(jī)101發(fā)送到目標(biāo)諧振器120的無線電力的傳輸效率可以是C%。例如，A%可以近似于B%與C%的和。即使當(dāng)?shù)谝粺o線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200的端口阻抗改變時，總無線電力傳輸效率也可在大體上保持不變。例如，考慮到輸入無線電力和消耗無線電力，總無線電力傳輸效率可以是A%。參照圖6，兩個第二無線電力收發(fā)機(jī)200和201沒有連接到負(fù)載。在該示例中，第二無線電力收發(fā)機(jī)200和第二無線電力收發(fā)機(jī)201可調(diào)節(jié)每個諧振器的匹配條件以更有效地分配電力。第二無線電力收發(fā)機(jī)200和第二無線電力收發(fā)機(jī)201中的每個可包括至少一個諧振器。因此，即使當(dāng)?shù)诙o線電力收發(fā)機(jī)200和第二無線電力收發(fā)機(jī)201沒有連接到負(fù)載時，也可基于第二無線電力收發(fā)機(jī)的數(shù)量(或量)調(diào)節(jié)傳輸效率和電力分配。在圖5和圖6的示例中，在源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的無線電力收發(fā)機(jī)的數(shù)量是兩個。然而，應(yīng)理解，無線電力收發(fā)機(jī)的數(shù)量不限于兩個。例如，源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的無線電力收發(fā)機(jī)的數(shù)量可以是一個或多個無線電力收發(fā)機(jī)，例如，一個收發(fā)機(jī)、兩個收發(fā)機(jī)、三個收發(fā)機(jī)或更多。圖7和圖8示出基于無線電力收發(fā)機(jī)的大小的無線電力發(fā)送距離的示例。
如圖7和圖8中所示，當(dāng)?shù)谝粺o線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200的物理大小增加時，傳輸效率和傳輸距離也可被增加。例如，即使當(dāng)包括在第一無線電力收發(fā)機(jī)100中的諧振器的大小小于源諧振器110的大小時，耦合系數(shù)也可被增加。因此，總傳輸效率也可被增加。作為另一示例，當(dāng)包括在第一無線電力收發(fā)機(jī)100中的諧振器的大小變得大于源諧振器110的大小時，無線電力的傳輸效率和傳輸距離可被增加。 例如，為了提高無線電力被發(fā)送到多個裝置時的傳輸效率，增加第一無線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200的數(shù)量會是更有效的。作為另一示例，為了在保持無線電力的長傳輸距離的同時高效地發(fā)送無線電力，增加第一無線電力收發(fā)機(jī)100和第二無線電力收發(fā)機(jī)200的大小會是更有效的。作為另一示例，增加無線電力收發(fā)機(jī)的數(shù)量和無線電力收發(fā)機(jī)的大小兩者會是更有效的。第一無線電力收發(fā)機(jī)100可通過控制圖I的負(fù)載130的匹配條件使電力能夠被有效地分配。例如，當(dāng)多個目標(biāo)諧振器120存在時，第一無線電力收發(fā)機(jī)100可通過控制源諧振器110、第一無線電力收發(fā)機(jī)100和目標(biāo)諧振器120中的匹配條件來有效地傳輸由連接到多個目標(biāo)諧振器120中的每個的負(fù)載(未示出)消耗的電力。例如，可通過調(diào)節(jié)源諧振器110、第一無線電力收發(fā)機(jī)100和目標(biāo)諧振器120中的每個的端口阻抗值來控制匹配條件。例如，可由源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間的互感系數(shù)確定阻抗匹配。作為另一示例，可基于源諧振器Iio和目標(biāo)諧振器120之間的距離、源諧振器110的大小和目標(biāo)諧振器120的大小確定互感系數(shù)的值。例如，當(dāng)包括至少一個諧振器(未示出)的無線電力收發(fā)機(jī)(例如，第一無線電力收發(fā)機(jī)100或第二無線電力收發(fā)機(jī)200)被安裝在源諧振器110和目標(biāo)諧振器120之間時，由于插入了所述至少一個諧振器(未示出)，因此可改變互感系數(shù)的值。因此，阻抗可被改變。例如，匹配改變的阻抗可使傳輸效率增加以及使電力被更有效地分配。例如，可調(diào)節(jié)至少一個諧振器(未示出)的位置、距離、方向和大小、諧振器的量等中的至少一個，并且可控制互感系數(shù)和阻抗。因此，可確定傳輸效率和電力分配。圖9示出插入有兩個諧振器的諧振耦合等效電路的示例。等式I可被用于計算等效電路的阻抗，其中，所述阻抗基于諧振器的插入或移除被改變。[等式I]
Π 7 R2+R1 (O)M1 )2 土永 R2 + R1 {ωΜχ)2 f — 4(ωΜ2 )2 {ωΜλ )2 {{ωΜ)2 + R1R2} Β —SO:·)2 + /"、}參照圖9和等式I，Zin表示阻抗，R1和R2表示電阻，M1和M2表示互感系數(shù)。例如，互感系數(shù)可被無線電力收發(fā)機(jī)中的諧振器的數(shù)量、諧振器的位置、諧振器的大小等所影響。因此，可通過匹配基于Zin、R1^ R2^M1和M2而改變的阻抗來確定傳輸效率和電力分配。圖10示出存在兩個目標(biāo)諧振器并插入有三個諧振器的諧振耦合等效電路的示例。等式2可被用于計算等效電路的阻抗，其中，所述阻抗基于諧振器的插入或移除被改變。[等式2]
·、/ ( coNj ^) ηli, =~-^ + R3
λ
權(quán)利要求
1.一種無線電力收發(fā)機(jī)，包括 電力接收機(jī)，包括從源諧振器接收輸入電力的接收諧振器； 電力發(fā)送機(jī)，包括將輸出電力發(fā)送到目標(biāo)諧振器的發(fā)送諧振器； 耦合控制器，用于控制目標(biāo)諧振器和發(fā)送諧振器之間的耦合頻率。
2.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，還包括絕緣體，用于使電力接收機(jī)和電力發(fā)送機(jī)電絕緣。
3.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，耦合控制器按照從發(fā)送諧振器發(fā)送到目標(biāo)諧振器的傳輸信號的反射波具有最小振幅的方式來控制頻率，并將控制的頻率設(shè)置為耦合頻率。
4.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，耦合控制器按照從發(fā)送諧振器發(fā)送到目標(biāo)諧振器的傳輸信號的反射波與傳輸信號同相位的方式來控制頻率，并將控制的頻率設(shè)直為稱合頻率。
5.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，耦合控制器按照從發(fā)送諧振器發(fā)送到目標(biāo)諧振器的傳輸信號的反射波具有最小電力的方式來控制頻率，并將控制的頻率設(shè)置為耦合頻率。
6.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，耦合控制器包括電力檢測器，用于測量反射波的電力。
7.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，電力發(fā)送機(jī)還包括電力分配電路，用于控制輸出電力的大小。
8.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，電力發(fā)送機(jī)還包括方向性控制器，用于控制輸出電力的方向。
9.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，耦合控制器包括鎖相環(huán)PLL電路，用于控制耦合頻率。
10.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，還包括 負(fù)載，用于調(diào)節(jié)輸入電力傳輸距離和輸出電力傳輸距離。
11.如權(quán)利要求I所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述源諧振器、所述目標(biāo)諧振器、所述接收諧振器和所述發(fā)送諧振器中的至少一個包括 傳輸線，包括第一信號傳導(dǎo)部分、第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分，所述接地傳導(dǎo)部分與第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分對應(yīng)； 第一導(dǎo)體，用于電連接第一信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分； 第二導(dǎo)體，用于電連接第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分； 至少一個電容器，被插入在第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分之間，并且所述至少一個電容器相對于在第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分之間流動的電流被串行布置。
12.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述傳輸線、所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體形成環(huán)結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述傳輸線、所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體形成矩形環(huán)結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的無線電力收發(fā)機(jī)，還包括匹配器，用于確定無線電力諧振器的阻抗，并且所述匹配器一體地布置在由所述傳輸線、所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體形成的環(huán)中。
15.如權(quán)利要求14所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述匹配器具有矩形形狀。
16.如權(quán)利要求14所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述匹配器基于由控制器產(chǎn)生的控制信號改變所述匹配器的物理形狀，以調(diào)節(jié)無線電力諧振器的阻抗。
17.如權(quán)利要求16所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述控制器基于從無線電力諧振器接收電力或向無線電力諧振器發(fā)送電力的相對的諧振器的狀態(tài)產(chǎn)生控制信號。
18.如權(quán)利要求16所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述控制器基于以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)產(chǎn)生控制信號所述無線電力諧振器和無線電力接收機(jī)的無線電力諧振器之間的距離、從所述無線電力諧振器發(fā)送到無線電力接收機(jī)的無線電力諧振器的波的反射系數(shù)、所述無線電力諧振器和無線電力接收機(jī)的無線電力諧振器之間的電力傳輸增益、以及所述無線電力諧振器和無線電力接收機(jī)的無線電力諧振器之間的耦合效率。
19.如權(quán)利要求14所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述匹配器包括用于阻抗匹配的導(dǎo)體，所述導(dǎo)體位于與接地傳導(dǎo)部分隔開預(yù)定距離的位置，并且所述導(dǎo)體與接地傳導(dǎo)部分一體地形成， 其中，基于接地傳導(dǎo)部分和用于阻抗匹配的導(dǎo)體之間的距離調(diào)節(jié)無線電力諧振器的阻抗。
20.如權(quán)利要求14所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述匹配器包括至少一個有源元件，用于基于由控制器產(chǎn)生的控制信號調(diào)節(jié)無線電力諧振器的阻抗。
21.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述至少一個電容器作為集總元件被插入到第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分之間。
22.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，所述至少一個電容器被配置為分布式元件并具有Z字形結(jié)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，基于以下標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置所述至少一個電容器的電容使所述無線電力諧振器具有超常材料的特性的標(biāo)準(zhǔn)、使所述無線電力諧振器在目標(biāo)頻率中具有負(fù)磁導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)、使所述無線電力諧振器在目標(biāo)頻率中具有零階諧振特性的標(biāo)準(zhǔn)。
24.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，多條導(dǎo)線被并行地布置在第一信號傳導(dǎo)部分的表面以及第二信號傳導(dǎo)部分的表面上，并且在第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳到部分中的每個的端部彼此短接。
25.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，第一信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分彼此無縫地連接，第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分彼此無縫地連接。
26.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，第一信號傳導(dǎo)部分、第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分中的至少一個在內(nèi)部包括中空空間。
27.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，還包括 磁芯，穿過第一信號傳導(dǎo)部分、第二信號傳導(dǎo)部分和接地傳導(dǎo)部分之間的空間。
28.如權(quán)利要求11所述的無線電力收發(fā)機(jī)，其中，當(dāng)無線電力諧振器包括至少兩條傳輸線時，所述至少兩條傳輸線被以串行、并行或螺旋的形式連接，并且至少一個電容器被插入到包括在所述至少兩條傳輸線中的每條線中的第一信號傳導(dǎo)部分和第二信號傳導(dǎo)部分之間。
29.一種無線電力系統(tǒng),包括 至少一個源諧振器； 至少一個目標(biāo)諧振器；無線電力收發(fā)機(jī)，用于從所述至少一個源諧振器接收輸入電力，將輸出電力發(fā)送到所述至少一個目標(biāo)諧振器，并控制所述至少一個源諧振器和所述至少一個目標(biāo)諧振器之間的耦合頻率。
全文摘要
提供了一種無線電力收發(fā)機(jī)，所述無線電力收發(fā)機(jī)布置在源諧振器和目標(biāo)諧振器之間并且可增加無線電力傳輸效率。無線電力收發(fā)機(jī)可包括電力接收機(jī)，包括從源諧振器接收輸入電力的接收諧振器；電力發(fā)送機(jī)，包括將輸出電力發(fā)送到目標(biāo)諧振器的發(fā)送諧振器；以及耦合控制器，用于控制目標(biāo)諧振器和發(fā)送諧振器之間的耦合頻率。
文檔編號H02J17/00GK102640394SQ201080053877
公開日2012年8月15日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者樸垠錫, 權(quán)相旭, 柳榮顥, 洪榮澤, 金南閏 申請人:三星電子株式會社