[發明專利]降低無線功率系統中寄生損耗的系統和方法

有效

• 申請號: 201310277380.9
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103427498B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: E·G·奧廷格;V·A·穆塔托夫;R·K·帕提爾;K·西達巴圖拉;W·F·沃特爾斯三世
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/70;H02J7/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

相關申請的交叉引用

本申請要求2012年5月21日提交的序列號為61/649,788的美國臨時專利申請和2012年5月21日提交的序列號為61/649,799的美國臨時專利申請的優先權，這兩份申請通過引用合并于此。

技術領域

本發明大致涉及電子學，并且更具體地涉及無線功率傳輸。

背景技術

無線能量傳輸或無線功率是無需互連電線而將電能從電源傳輸到電力負載。無線傳輸在互連電線不方便、危險或不可能的情況下是有用的。無線功率與無線通訊不同，在無線通訊中，只有當信號太弱而無法充分恢復時，信噪比(SNR)或所接收到的能量百分比才會變的非常關鍵。對于無線功率傳輸，效率是更為重要的參數。

無線功率傳輸中的兩種常見的耦合方式是電感耦合和諧振電感耦合。無線功率傳輸系統通常包括電磁耦合的發送線圈和接收線圈。通過線圈耦合，初級側的能量可被傳輸至一定距離外的次級側。電磁感應無線傳輸技術是距離為一個裝置或多個裝置的直徑的數倍的近場，該直徑接近所使用波長的四分之一。近場能量本身是非輻射性的，但是確實會產生一些輻射損耗。此外，通常還有一些阻性損耗。借助感應的能量傳輸通常是磁性的，但也可以實現容性耦合。

電磁感應是基于這樣的工作原理，即初級線圈產生一主要磁場，次級線圈位于該磁場中，從而在次級側感應出電流。為了實現高效，耦合應當是緊湊的。隨著距初級側的距離增加，越來越多的磁場無法到達次級側。即使在相對短程內，感應方法也不那么有效，也會浪費很多的傳輸能量。

電力變壓器的工作方式是通過感應進行無線功率傳輸的最簡單示例。變壓器的初級電路和次級電路并不直接連接。能量傳輸借助電磁耦合通過眾所周知的互感過程來實現。主要功能是逐步提高或降低初級電壓，以及電氣絕緣。移動電話、電動牙刷電池充電器以及配電變壓器是如何利用這種原理的示例。電磁爐使用這種方法。無線傳輸的這種基本形式的主要缺點是短程。接收器必須直接鄰近發射器或感應單元以高效地與其耦合。

共振增強型電動感應的常規應用是為例如筆記本電腦、蜂窩電話、醫療植入體以及電動汽車等便攜式設備的電池充電。共振可用在無線充電墊(發射器電路)以及接收模塊(嵌入在負載中)中以使能量傳輸效率最大化。這種方法適用于例如移動電話的便攜式電子裝置的通用無線充電墊。它已經被用作Qi無線充電標準的一部分。它也被用于沒有電池的供電裝置，例如RFID貼片和非接觸式智能卡，并且用于將電能從初級感應器耦合到特斯拉線圈無線功率發射器的螺旋型諧振器。

Qi是采用由無線充電聯盟(WPC)建立的協議的用于感應充電的系統的技術規范。Qi為感應充電器和感應裝置建立一種共同語言以便彼此通話。所以具有可以使用Qi的附件或者將Qi直接嵌入體內的任何裝置能夠在任何Qi感應充電墊上充電。

感應充電發生于兩個裝置彼此接觸并且能量在它們之間傳輸的時候，這兩個裝置一個被設計為發送功率，另一個被設計為接收功率。過去，這樣兩種裝置不得不針對彼此專門設計，但是被設計成支持由WPC建立的標準的裝置和充電器可以自由地互換。所述WPC標準允許兼容的智能手機、相機、mp3播放器以及具有兼容電源要求的其它任意設備的通用充電，而不必直接插入到這些裝置中。通過利用電磁場來傳輸能量，充電墊能夠反復與它們為之充電的裝置智能通信。

發明內容

本發明的示例性實施例提供降低無線功率系統中的寄生損耗的系統。簡而言之，在結構上，除了別的形式外，所述系統的一個示例性實施例可以實施如下：無線功率系統中的發射器，其被配置為：向接收器發送功率；接收與無線功率系統中存在寄生損耗相關的信息；以及將所發送的功率降低至非零水平。

本發明的實施例還可被視為提供降低無線功率系統中的寄生損耗的方法。在這一方面，除了別的形式外，這種方法的一個實施例可以被寬泛地總結為如下步驟：在無線功率系統中從發射器向接收器傳輸功率；確定無線功率系統中寄生損耗的存在；以及將從發射器發送的功率降低至非零水平。

附圖說明

圖1是無線功率傳輸的示例性實施例的系統圖。

圖2是圖1的無線功率傳輸的示例性實施例的系統圖，其中有一物體干擾該傳輸。

圖3是具有干擾檢測的無線功率傳輸的能量傳輸的示例性實施例的系統框圖。

圖4是具有干擾檢測的無線功率傳輸的能量傳輸的示例性實施例的系統框圖。

圖5是圖4的具有干擾檢測的無線功率傳輸的能量傳輸的示例性實施例的電路圖。

圖6是降低無線功率系統中的寄生損耗的方法的示例性實施例的流程圖。