[發明專利]用于功率傳輸的系統和方法

有效

• 申請號: 201580055444.8
• 申請日: 2015-08-12
• 公開（公告）號: CN107148719B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 亞倫·雷克斯·基思;阿如尼姆·庫瑪;曾俊博;路易斯·弗里斯·哈珀姆;保羅·大衛·馬森;桑德爾·福克;王亞廷
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: H02J7/04
• 分類號: H02J7/04;H02J7/00;H02J50/12;H02J7/02;H02J50/80;H02J50/40
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

一種感應功率傳輸系統，可以基于功率接收器的特性而以多種模式選擇性地傳送功率，以及基于接收到的信號強度信息來確定驅動哪些發射器線圈。感應功率傳輸發射器可以檢測功率接收器的特性以控制功率傳輸的模式，以及基于從功率接收器接收到的信號強度信息來選擇性地控制哪些發射器線圈被驅動。功率發射器可以具有在公共線圈繞組開口內的由導磁材料形成的芯塊，發射器線圈可以由多個關聯繞組構成。

技術領域

本發明屬于無線或感應功率傳輸領域。更具體地，但非排他地，本發明涉及用于消費電子設備的感應功率傳輸的系統和方法。

背景技術

IPT技術是一個日益發展的領域，IPT系統現在用于一系列應用且具有各種配置。一種這類應用是IPT系統在所謂的“充電墊”或板中的使用。這樣的充電墊通常將提供平面充電表面，便攜式電子設備(諸如智能電話)可以放置在該充電表面上而被無線充電或供電。

通常，充電墊將包括發射器，發射器具有與充電墊的平面充電表面平行布置的一個或更多個功率傳輸線圈。發射器驅動發射線圈，使得發射線圈緊鄰平面表面產生時變磁場。當便攜式電子設備放置在平面表面上或附近時，時變磁場將在與設備相關聯的合適的接收器(例如，結合到設備本身中的接收器)的接收線圈中感應出交流電。然后接收到的功率可以用于對電池充電，或為設備或一些其他負載供電。

與充電墊設計相關的問題是確保感應功率傳輸充分有效。一種方法是要求發射線圈和接收線圈之間的精確對準。這可以例如通過以下來實現：在平面充電表面上做標記或凹痕，使得當用戶將設備放置在充電墊上時，可以保證線圈之間的對準。然而，這種方法并不理想，因為需要用戶將他們的設備小心地放置在充電墊上。

與充電墊設計相關的另一個問題是能夠以有效和成本有效的方式同時對多個設備充電。一些常規設計使用與充電墊的整個表面相對應的單個大發射線圈。在這種情況下，一個或更多個設備可以放置在充電墊的表面上的任何地方。這就用戶可以將設備放置在充電墊上來講給予了更多的自由。然而，由大發射線圈產生的磁場可能是不均勻的，存在朝向充電墊的中心的“弱點”。此外，由于整個表面被“供電”，可能的是，表面未被正在充電設備覆蓋的任何部分可能存在安全隱患。

用于多設備充電的另一常規方法是具有較小發射線圈的陣列。為了提供有效和安全的功率傳輸，充電墊使用合適的檢測機構來檢測設備的位置，并激活最接近的一個發射線圈或多個發射線圈。雖然這就用戶可以放置設備的位置來講給予了更多自由，但是像單線圈設計，相鄰發射線圈之間的邊界可能由于相鄰線圈的抵消效應而導致弱點，由此接收器不能接收足夠的功率。

當非接收器進入發射器的范圍中時另一個問題出現了，不需要的電流(因此熱)在其中被感應出來。這些非接收器通常被稱為寄生負載或異物。通常可以檢測接收器設備的存在，但是也可能需要將接收器識別為與特定發射器兼容。試圖將功率傳輸到不兼容的接收器可能導致無效的功率傳輸(因此，不期望的能量損耗)，或者發射器和/或接收器故障。

對上述問題的一種明顯的解決方案是使發射器包括手動操作的電源開關。雖然這提供了用于控制何時應當給發射器供電的方法，但是它破壞了許多IPT系統的目標-便利性。它還需要用戶在移除接收器時手動關閉發射器，并且不適應在用戶不知情的情況下可能被引入發射器附近的任何寄生負載。

本發明提供一種感應功率傳輸系統和方法，其對多設備供電來講實現了可靠且有效的無線功率傳輸，或者至少為公眾提供了有用的選擇。

發明內容

根據一個示例性實施例，提供一種功率傳輸系統以及操作該系統的方法。該系統包括功率發射器和功率接收器。功率發射器具有多個發射器線圈，在控制器的控制下能夠選擇性地使所述多個發射器線圈以多種模式將功率傳送到功率接收器的接收器線圈。控制器被配置為檢測功率接收器的特性，以控制功率傳輸的模式。