[發(fā)明專利]用于雙向無線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310185807.2
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103683523B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設計）人: J·C·范登布林克;J·B·泰勒;M·J·諾爾康克;C·J·摩爾;B·C·梅斯;N·W·庫伊文霍文;D·W·巴曼
• 申請（專利權(quán)）人: 捷通國際有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;B60L11/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 蔣駿,王忠忠

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及無線功率傳輸，并且更特別地涉及去往或來自遠程設備的雙向功率傳輸。

背景技術(shù)

在公共事業(yè)中已經(jīng)有日益增加的遠程設備的存在。比如移動電話、數(shù)字音樂播放器、平板電腦、個人數(shù)字助理、傳感器及其他類似的電子設備的遠程設備已經(jīng)變得在世界的許多部分中幾乎普遍存在。

隨著這些類型的遠程設備的存在的增加，它們的設計和特征設置從一個產(chǎn)品周期到下一個產(chǎn)品周期而變化和提高。特別地，用于對遠程設備充電或供電的功率接口已經(jīng)在許多方面有所提高。若干早期的遠程設備被設計成經(jīng)由線纜和連接器接口從比如AC適配器的電源接收功率。然而，這些傳統(tǒng)的連接器接口承受各種缺陷。連接器接口在一些情況下是專有接口，其可以變成對與其他遠程設備的互操作性的障礙。連接器接口還可能留下暴露的電接觸，使得環(huán)境因素(比如暴露于水)可能損壞遠程設備。并且，這些接口經(jīng)常易于發(fā)生機械故障。

為了解決這些問題，近年來已經(jīng)利用無線功率接口來去除線纜和連接器接口。無線功率接口可以利用在初級(亦稱作發(fā)射機、初級線圈或初級電感器)和次級(亦稱作接收機、次級線圈或者次級電感器)之間的耦合，以便將功率從電源傳輸?shù)竭h程設備而不需要電觸點或不需要線纜和連接器接口。例如，到遠程設備的無線功率傳輸可能通過激勵初級使得其與結(jié)合在遠程設備中的次級感應耦合來實現(xiàn)。

隨著能接收無線功率的遠程設備的激增，已經(jīng)認識到一些的是，遠程設備除了接收無線功率之外，還能夠發(fā)射無線功率。實際上講，在傳統(tǒng)的無線電源和使這樣的雙向功率傳輸成為可能的遠程設備之間存在一些相似之處。例如，兩者都在許多配置中包括線圈，其既能被用作次級也能被用作初級。然而，存在一些區(qū)別：傳統(tǒng)的無線電源包括驅(qū)動電路來激勵初級，而傳統(tǒng)的遠程設備包括無源整流電路來調(diào)節(jié)次級中所接收的功率。

為了補足能夠接收無線功率的遠程設備上的增加，無線電源，比如充電基座，已經(jīng)變得更加普遍。不同于使用墻壁電源的線纜和連接器接口，傳統(tǒng)的無線電源通常在等候給遠程設備供電的同時保持空轉(zhuǎn)。在空轉(zhuǎn)時，該電源可能從它的電源中汲取恒定功率。該恒定汲取雖然小，但在長周期內(nèi)或當由保持空轉(zhuǎn)的多個電源所組合時，可能總計達到很大的能量浪費。已有使這些浪費最小化的解決方案，但是似乎都無法實質(zhì)上或完全地消除這些浪費。例如，一些系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)成包括在一段時間內(nèi)關閉該電源的管理程序(supervisor)，但是在這些系統(tǒng)中一些電路保持開啟并且仍然汲取功率，例如包括管理程序和轉(zhuǎn)換器電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種無線電源系統(tǒng)，包括既能夠無線地發(fā)射又能夠無線地接收功率的遠程設備。在一個實施例中該遠程設備可以包括自驅(qū)動同步整流器。

在一個實施例中，該無線電源系統(tǒng)可以包括無線電源，其被配置成進入其中沒有功率或基本上沒有功率被汲取的關斷(OFF)狀態(tài)，以及響應于接收來自遠程設備的功率而從該關斷狀態(tài)中喚醒。在該實施例中，無線電源系統(tǒng)的遠程設備可以或可以不包括自驅(qū)動同步整流器。

在一個實施例中，該遠程設備可以能夠在接收模式中接收無線功率，并且能夠在發(fā)射模式中發(fā)射無線功率。該遠程設備可以包括功率收發(fā)機，其被配置成既響應于由無線電源所產(chǎn)生的場來產(chǎn)生電功率，又響應于被驅(qū)動來傳輸無線功率。該遠程設備還可以包括無線功率收發(fā)機電路，其被耦合到該收發(fā)機并在接收模式和發(fā)射模式之間可配置。在發(fā)射模式中，無線功率收發(fā)機電路可以能夠驅(qū)動該收發(fā)機來傳輸無線功率，并且在接收模式中，該無線功率收發(fā)機電路可以能夠整流在該收發(fā)機中接收的電功率。在一個實施例中，該無線功率收發(fā)機電路包括自驅(qū)動同步整流電路，其例如可以允許該遠程設備在沒有控制器或沒有由一個控制器所控制的情況下進行操作。

在一個實施例中，該遠程設備可以包括控制器來監(jiān)控該無線功率收發(fā)機電路和控制該無線功率收發(fā)機電路。例如，該控制器可以將該無線功率收發(fā)機電路配置成在一個或多個模式中整流功率，該一個或多個模式包括完全同步模式、半同步模式、間斷模式以及二極管整流模式中的至少一個。該遠程設備還可以包括傳感器，其適于感測該收發(fā)機中的功率特性。這些感測到的特性可以被該控制器使用來確定將該遠程設備配置在發(fā)射模式中還是接收模式中。例如，該傳感器的感測到的輸出可以指示另一個設備發(fā)射功率，并且基于此信息，該控制器可以確定將該遠程設備配置到接收模式中。作為另一個范例，所感測到的輸出可以指示鄰近該遠程設備的另一個設備的存在。