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負(fù)載阻抗決定裝置、無(wú)線電力傳輸裝置及無(wú)線電力傳輸方法

文檔序號(hào):7329101閱讀:195來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:負(fù)載阻抗決定裝置、無(wú)線電力傳輸裝置及無(wú)線電力傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域
以下描述涉及一種負(fù)載阻抗決定裝置、一種無(wú)線電力傳輸裝置以及一種無(wú)線電力傳輸方法,更具體地講,涉及這樣一種無(wú)線傳輸技術(shù)即使源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的距離改變,也有效地管理從源諧振器到目標(biāo)諧振器的無(wú)線電力傳輸。
背景技術(shù)
隨著信息技術(shù)(IT)的發(fā)展,分布有越來(lái)越多的便攜式電子裝置。由于便攜式電子產(chǎn)品的各種特性,相應(yīng)的便攜式電子產(chǎn)品的電池性能成為一個(gè)重要問(wèn)題。各種便攜式電子產(chǎn)品和家用電器具有無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的能力,然而,便攜式電子產(chǎn)品通常使用有線連接(諸如將裝置插入插座)來(lái)接收電力。當(dāng)前,對(duì)可以無(wú)線供電的無(wú)線電力傳輸技術(shù)進(jìn)行研究。由于無(wú)線環(huán)境的特性,源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的距離可隨時(shí)間變化,并且源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的匹配條件也可變化。因此,公開(kāi)這樣一種新的方案即使在源諧振器和/或目標(biāo)諧振器動(dòng)態(tài)地改變位置的環(huán)境下,該方案也可提高無(wú)線傳輸?shù)男省?br>
發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)總的方面,提供一種負(fù)載阻抗決定裝置,包括測(cè)量單元,測(cè)量源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè);以及決定單元,基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。決定單元可基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度二者來(lái)確定負(fù)載阻抗。負(fù)載阻抗決定單元可包括在源諧振器中,并且測(cè)量的角度可對(duì)應(yīng)于源諧振器相對(duì)于目標(biāo)諧振器傾斜的角度。在另一方面,提供一種無(wú)線電力傳輸裝置,包括負(fù)載阻抗決定單元;以及改變單元,改變所述無(wú)線電力傳輸裝置的阻抗,以與由負(fù)載阻抗決定單元確定的負(fù)載阻抗共軛,其中,負(fù)載阻抗決定單元包括測(cè)量單元和決定單元,測(cè)量單元測(cè)量所述無(wú)線電力傳輸裝置和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè),決定單元基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。所述無(wú)線電力傳輸裝置還可包括發(fā)送器,將與由負(fù)載阻抗決定單元確定的負(fù)載阻抗相關(guān)的信息發(fā)送到終端。改變單元可基于可調(diào)電阻、電感器和電容器中的至少一個(gè)來(lái)改變所述無(wú)線電力傳輸裝置的阻抗。 所述無(wú)線電力傳輸裝置還可包括測(cè)試單元,使用改變的阻抗傳輸測(cè)試電力;以及控制單元,當(dāng)測(cè)試電力的電力傳送效率小于參考值時(shí),控制單元控制負(fù)載阻抗決定單元重新確定負(fù)載阻抗,當(dāng)測(cè)試電力的電力傳送效率大于或等于所述參考值時(shí),控制單元控制所述無(wú)線電力傳輸裝置使用改變的阻抗來(lái)無(wú)線傳輸電力。
決定單元可基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度二者來(lái)確定負(fù)載阻抗。所述無(wú)線電力傳輸裝置可包括源諧振器,并且測(cè)量的角度可對(duì)應(yīng)于源諧振器相對(duì)于目標(biāo)諧振器傾斜的角度。在另一方面,提供一種無(wú)線接收電力的終端,包括負(fù)載阻抗決定單元;以及改變單元,改變所述終端的阻抗以匹配由負(fù)載阻抗決定單元確定的負(fù)載阻抗,其中,負(fù)載阻抗決定單元包括測(cè)量單元和決定單元,測(cè)量單元測(cè)量所述終端和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè),決定單元基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。所述終端還可包括發(fā)送器,將 與由負(fù)載阻抗決定單元確定的負(fù)載阻抗相關(guān)的信息發(fā)送到無(wú)線電力傳輸裝置。改變單元可基于可調(diào)電阻、電感器和電容器中的至少一個(gè)來(lái)改變所述終端的阻抗。所述終端還可包括信號(hào)發(fā)送器,當(dāng)改變單元改變所述終端的阻抗時(shí),將測(cè)試電力請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送到無(wú)線電力傳輸裝置;以及控制單元,當(dāng)測(cè)試電力的電力傳送效率小于參考值時(shí),控制單元控制負(fù)載阻抗決定單元重新確定負(fù)載阻抗,當(dāng)測(cè)試電力的電力傳送效率大于或等于所述參考值時(shí),控制單元將信號(hào)發(fā)送到所述無(wú)線電力傳輸裝置,以無(wú)線傳輸電力。決定單元可基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度二者來(lái)確定負(fù)載阻抗。所述終端可包括源諧振器,并且測(cè)量的角度可對(duì)應(yīng)于源諧振器相對(duì)于目標(biāo)諧振器傾斜的角度。在另一方面,提供一種確定負(fù)載阻抗的方法,包括測(cè)量源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè);以及基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗??苫跍y(cè)量的距離和測(cè)量的角度二者來(lái)確定負(fù)載阻抗。測(cè)量的角度可對(duì)應(yīng)于源諧振器相對(duì)于目標(biāo)諧振器傾斜的角度。在另一方面,提供一種無(wú)線傳輸電力的方法,包括確定負(fù)載阻抗;以及改變阻抗以與確定的負(fù)載阻抗共軛,其中,確定步驟包括測(cè)量源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè),以及基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。通過(guò)以下描述、附圖和權(quán)利要求,其他特點(diǎn)和方面會(huì)是清楚的。


圖I是示出將電力無(wú)線傳輸?shù)浇K端的無(wú)線電力傳輸裝置的示例的示圖。圖2是示出負(fù)載阻抗決定裝置的示例的示圖。圖3是示出負(fù)載阻抗、源諧振器和目標(biāo)諧振器的Z矩陣的示例的示圖。圖4是示出無(wú)線電力傳輸裝置的示例的示圖。圖5是示出無(wú)線接收電力的終端的示例的示圖。圖6是示出用于確定負(fù)載阻抗的方法的示例的流程圖。圖7是示出用于無(wú)線傳輸電力的方法的示例的流程圖。貫穿附圖和說(shuō)明書(shū),除非另外描述,否則相同的附圖標(biāo)號(hào)應(yīng)該被理解為指示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清楚、說(shuō)明和簡(jiǎn)要,這些元件的相對(duì)大小和描述可被夸大。
具體實(shí)施例方式提供以下描述以幫助讀者全面理解這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)。因此,這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種改變、修改和等同物可被推薦給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。此外,為了增加清楚和簡(jiǎn)要,可省略公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。圖I示出將電力無(wú)線傳輸?shù)浇K端的無(wú)線電力傳輸裝置的示例。參照?qǐng)D1,無(wú)線電力傳輸裝置110將電力無(wú)線傳輸?shù)浇K端120。在該示例中,無(wú)線電力傳輸裝置110包括源諧振器111,終端120包括目標(biāo)諧振器121。作為示例,無(wú)線電力傳輸裝置110可包括在便攜式裝置中。 圖2示出負(fù)載阻抗決定裝置的示例。參照?qǐng)D2,負(fù)載阻抗決定裝置200包括測(cè)量單元201和決定單元202。測(cè)量單元201可測(cè)量源諧振器210和目標(biāo)諧振器220之間的距離d211和角度0 212中的至少一個(gè)。例如,測(cè)量單元201可包括使用光波和/或超聲波的距離傳感器(未示出)。測(cè)量單元201可使用距離傳感器測(cè)量距離d211。測(cè)量的角度0 212可指示目標(biāo)諧振器220相對(duì)于源諧振器210傾斜的角度。決定單元202可基于測(cè)量的距離d211和角度0 212中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。例如,決定單元202可基于測(cè)量的距離d 211來(lái)確定負(fù)載阻抗。決定單元可基于角度0 212來(lái)確定負(fù)載阻抗。作為另一示例,決定單元202可基于測(cè)量的距離d211和角度0 212二者來(lái)確定負(fù)載阻抗。決定單元202可確定負(fù)載阻抗,以使最大電力可從無(wú)線電力傳輸裝置(未示出)傳輸?shù)浇K端(未示出)。參照?qǐng)D3描述確定負(fù)載阻抗的方案。圖3示出負(fù)載阻抗A、源諧振器和目標(biāo)諧振器的Z矩陣的示例。參照?qǐng)D3,示出源諧振器311、目標(biāo)諧振器312和負(fù)載阻抗ZJ13的構(gòu)造310。源諧振器311和目標(biāo)諧振器312彼此分開(kāi)距離d315和角度0 316。目標(biāo)諧振器312連接到負(fù)載阻抗ZJ13。Zin314表示從供電的無(wú)線電力傳輸裝置(未示出)來(lái)看的輸入阻抗。圖3還示出關(guān)于構(gòu)造310的Z矩陣320。Z11對(duì)應(yīng)于源諧振器311的阻抗,Z12對(duì)應(yīng)于源諧振器311和目標(biāo)諧振器312之間的阻抗,Z22對(duì)應(yīng)于目標(biāo)諧振器312的阻抗。這里描述用于確定負(fù)載阻抗以使最大電力可從無(wú)線電力傳輸裝置傳輸?shù)浇K端的方案。可使用以下等式I來(lái)確定輸入阻抗Zin 314 Zk = Z22_Z12+ZL
1111I7 + 7
之 =212//忑4丄=丄+丄=丄+---=——22 -
z Z1 Zk Z1 Z -Z12+ Zi Z12CZ22-Z12+Zi)
.*.Z= 7 ——^~
Z22 + ZlZ2
"Z1: 一 — I — Z%j + Z = I--——(1、
", 11 12 Z + Z(I)。在該示例中,Zk對(duì)應(yīng)于包括在虛線圈321中的阻抗的和,Zn對(duì)應(yīng)于包括在虛線圈322中的阻抗的和。由無(wú)線電力傳輸裝置供應(yīng)的輸入電力Pin可由以下等式2來(lái)表示Pin =^-Re[z// ].|/iw|2
I(2)。在該示例中,Iin對(duì)應(yīng)于在Z矩陣中從供電的無(wú)線電力傳輸裝置流入的電流。從無(wú)線電力傳輸裝置供應(yīng)的電力Pin中傳送到負(fù)載的電力Pl可由以下等式3來(lái)表
/Jn o
Pl = 士 Re[Zj.|/£|2=丄Re[Z,]. Zi2;w =丄 Re[Z,]_ Zl2;w(3)。
2 ' Z/f+Z,2 2 丨 Z22 + Z,基于等式2和等式3,電力傳送效率PTE可由以下等式4來(lái)表示PTE =Re[Z/ j . _S_
Pin Re[Z"; ] Z22 + Zl(-)可使用以下等式5來(lái)確定傳輸最大電力的負(fù)載阻抗\
dPTE _A 膿 e[z,_ri
dPJE _A
1 L 7 J(5)。滿足以上等式5的負(fù)載阻抗&可表示為最優(yōu)負(fù)載阻抗4_??蓚鬏斪畲箅娏σ约白顑?yōu)負(fù)載阻抗ZJpt的電力傳送效率PTEmax可由以下等式6來(lái)表示Re[z;;/7/] = Re[z22]Jl - Re[Z2]-|lm[^2fIm[Z;v"] = + Re[Z22]’ Im[^2]-Im[z22]
pT/7max =_K_1 比-j==
2 - Rek2 j+ V4(l - Re[Ax2Jj- Im[,V2J
X O / O
在以上等式6中,X可對(duì)應(yīng)于以下等式7 :
權(quán)利要求
1.一種負(fù)載阻抗決定裝置,包括 測(cè)量單元,測(cè)量源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè);以及 決定單元,基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。
2.如權(quán)利要求I所述的負(fù)載阻抗決定裝置,其中,決定單元基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度二者來(lái)確定負(fù)載阻抗。
3.如權(quán)利要求I所述的負(fù)載阻抗決定裝置,其中,負(fù)載阻抗決定單元包括在源諧振器中,并且測(cè)量的角度對(duì)應(yīng)于源諧振器相對(duì)于目標(biāo)諧振器傾斜的角度。
4.一種無(wú)線電力傳輸裝置,包括 負(fù)載阻抗決定單元;以及 改變單元,改變所述無(wú)線電力傳輸裝置的阻抗,以與由負(fù)載阻抗決定單元確定的負(fù)載阻抗共軛, 其中,負(fù)載阻抗決定單元包括測(cè)量單元和決定單元,測(cè)量單元測(cè)量所述無(wú)線電力傳輸裝置和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè),決定單元基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。
5.如權(quán)利要求4所述的無(wú)線電力傳輸裝置,還包括發(fā)送器,將與由負(fù)載阻抗決定單元確定的負(fù)載阻抗相關(guān)的信息發(fā)送到終端。
6.如權(quán)利要求4所述的無(wú)線電力傳輸裝置,其中,改變單元基于可調(diào)電阻、電感器和電容器中的至少一個(gè)來(lái)改變所述無(wú)線電力傳輸裝置的阻抗。
7.如權(quán)利要求4所述的無(wú)線電力傳輸裝置,還包括 測(cè)試單元,使用改變的阻抗傳輸測(cè)試電力;以及 控制單元,當(dāng)測(cè)試電力的電力傳送效率小于參考值時(shí),控制單元控制負(fù)載阻抗決定單元重新確定負(fù)載阻抗,當(dāng)測(cè)試電力的電力傳送效率大于或等于所述參考值時(shí),控制單元控制所述無(wú)線電力傳輸裝置使用改變的阻抗來(lái)無(wú)線傳輸電力。
8.如權(quán)利要求4所述的無(wú)線電力傳輸裝置,其中,決定單元基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度二者來(lái)確定負(fù)載阻抗。
9.如權(quán)利要求4所述的無(wú)線電力傳輸裝置,其中,所述無(wú)線電力傳輸裝置包括源諧振器,并且測(cè)量的角度對(duì)應(yīng)于源諧振器相對(duì)于目標(biāo)諧振器傾斜的角度。
10.一種無(wú)線接收電力的終端,包括 負(fù)載阻抗決定單元;以及 改變單元,改變所述終端的阻抗以匹配由負(fù)載阻抗決定單元確定的負(fù)載阻抗, 其中,負(fù)載阻抗決定單元包括測(cè)量單元和決定單元,測(cè)量單元測(cè)量所述終端和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè),決定單元基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。
11.如權(quán)利要求10所述的終端,還包括發(fā)送器,將與由負(fù)載阻抗決定單元確定的負(fù)載阻抗相關(guān)的信息發(fā)送到無(wú)線電力傳輸裝置。
12.如權(quán)利要求10所述的終端,其中,改變單元基于可調(diào)電阻、電感器和電容器中的至少一個(gè)來(lái)改變所述終端的阻抗。
13.如權(quán)利要求10所述的終端,還包括 信號(hào)發(fā)送器,當(dāng)改變單元改變所述終端的阻抗時(shí),將測(cè)試電力請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送到無(wú)線電力傳輸裝置;以及 控制單元,當(dāng)測(cè)試電力的電力傳送效率小于參考值時(shí),控制單元控制負(fù)載阻抗決定單元重新確定負(fù)載阻抗,當(dāng)測(cè)試電力的電力傳送效率大于或等于所述參考值時(shí),控制單元將信號(hào)發(fā)送到所述無(wú)線電力傳輸裝置,以無(wú)線傳輸電力。
14.如權(quán)利要求10所述的終端,其中,決定單元基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度二者來(lái)確定負(fù)載阻抗。
15.如權(quán)利要求10所述的終端,其中,所述終端包括源諧振器,并且測(cè)量的角度對(duì)應(yīng)于源諧振器相對(duì)于目標(biāo)諧振器傾斜的角度。
16.—種確定負(fù)載阻抗的方法,包括 測(cè)量源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè);以及 基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。
17.如權(quán)利要求16所述的方法,其中,基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度二者來(lái)確定負(fù)載阻抗。
18.如權(quán)利要求16所述的方法,其中,測(cè)量的角度對(duì)應(yīng)于源諧振器相對(duì)于目標(biāo)諧振器傾斜的角度。
19.一種無(wú)線傳輸電力的方法,包括 確定負(fù)載阻抗;以及 改變阻抗以與確定的負(fù)載阻抗共軛, 其中,確定步驟包括測(cè)量源諧振器和目標(biāo)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè),以及基于測(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。
全文摘要
提供一種負(fù)載阻抗決定裝置、一種無(wú)線電力傳輸裝置以及一種無(wú)線電力傳輸方法??蓽y(cè)量?jī)蓚€(gè)諧振器之間的距離和角度中的至少一個(gè)??苫跍y(cè)量的距離和測(cè)量的角度中的至少一個(gè)來(lái)確定負(fù)載阻抗。當(dāng)兩個(gè)諧振器之間的距離改變時(shí),可在不使用單獨(dú)的匹配電路的情況下保持高的電力傳送效率。在負(fù)載阻抗被確定的情況下,可傳輸測(cè)試電力。根據(jù)測(cè)試電力的電力傳送效率,可控制負(fù)載阻抗,并且可從源諧振器向目標(biāo)諧振器無(wú)線傳輸電力。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102640396SQ201080055104
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者樸垠錫, 權(quán)相旭, 洪榮澤 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社
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