[發明專利]無線感應式功率傳輸

有效

• 申請號: 201780006687.1
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN108702028B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: A·A·M·斯特林;A·范瓦格寧根
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/80
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 孟杰雄;王英

無線功率傳輸系統的功率發送器(101)包括：諧振電路，其包括發送器線圈(103)，所述發送器線圈用于生成功率傳輸信號以用于向功率接收器(105)無線傳輸功率；驅動器(1303)，其生成用于所述諧振電路(201)的驅動信號；消息接收器(1305)，其被布置為從所述功率接收器(105)接收消息；功率回路控制器(1307)，其通過響應于從所述功率接收器(105)接收的功率控制消息而適配所述驅動信號的功率來實施功率控制回路。然而，調控受到以下中的至少一項的約束：所述諧振電路的電流或電壓低于最大極限值，以及所述驅動信號的功率低于最大極限值。此外，所述功率發送器(101)包括適配器(1309)，所述適配器響應于指示所述功率接收器(105)對所述功率傳輸信號的負載的負載指示而適配所述最大極限值。

技術領域

本發明涉及感應式功率傳輸，并且具體地但非排他性地涉及使用與用于無線功率傳輸系統的Qi規范兼容的元件來提供感應式功率傳輸的功率發送器。

背景技術

當今大多數系統需要專用的電接觸以便從外部電源獲得供電。然而，這往往是不切實際的，并且需要用戶以物理方式插入連接器或以其他方式建立物理電接觸。通常，功率要求也顯著不同，并且當前大多數設備都被提供有其自己的專用電源，導致典型用戶具有大量不同的電源，每個電源專用于特定設備。盡管使用內置電池可以避免在使用期間與電源有線連接的需要，但是這只能提供部分解決方案，因為電池需要充電(或更換)。電池的使用也會大大增加設備的重量和潛在的成本和尺寸。

為了提供顯著改善的用戶體驗，已經提出使用無線電源，其中，功率從功率發送器設備中的發送器線圈感應式傳輸到個體設備中的接收器線圈。

經由磁感應進行的功率傳輸是公知的概念，主要應用于在初級發送器線圈與次級接收器線圈之間具有緊密耦合的變壓器。通過在兩個設備之間分離初級發送器線圈與次級接收器線圈，基于松散耦合變壓器的原理，這兩者之間的無線功率傳輸成為可能。

這樣的布置允許到設備的無線功率傳輸而不需要進行任何導線或物理電連接。事實上，這樣的布置可以允許將設備簡單地放置在發送器線圈附近或頂部，以便從外部對設備進行再充電或供電。例如，功率發送器設備可以被布置有水平表面，在該水平表面上能夠簡單地放置設備以便對其供電。

此外，這樣的無線功率傳輸布置可以被有利地設計為使得功率發送器設備能夠與一系列功率接收器設備一起使用。具體地，已經定義了被稱為Qi規范的無線功率傳輸方法，并且目前正在進一步開發這種方法。該方法允許滿足Qi規范的功率發送器設備與也滿足Qi規范的功率接收器設備一起使用，而這些設備不必來自同一制造商或者不必彼此專用。Qi規范還包括用于允許操作適于特定功率接收器設備的一些功能(例如取決于特定耗用功率)。

Qi規范由Wireless Power Consortium開發，更多信息可以在他們的網站上找到：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中，能夠具體找到定義的規范文檔。

無線功率傳輸的一個重要方面是控制用于功率傳輸的操作點，并且控制感應式功率傳輸信號以向功率接收器提供適當的功率是特別重要的。為了控制功率傳輸，諸如Qi的系統實施功率控制回路，其中，功率接收器在功率傳輸階段期間將功率控制消息持續發送回功率發送器，所述功率控制消息請求(或不請求)功率傳輸信號的功率的改變。功率發送器然后通過響應于來自功率接收器的請求而增大或減小功率傳輸信號的功率來做出反應。這樣的方法可以在許多情況下提供有效的功率控制。

典型地，功率控制操作被實施為使得操作范圍被限制在被認為是安全的范圍內。例如，對于諸如Qi的系統，功率傳輸信號的功率可以被限制到給定的最大值。

然而，盡管這樣的方法可以提供一種能夠適于操作條件變化的自適應系統，但是這樣的方法在所有情況下都可能無法執行理想的適應。例如，在某些情況下，這樣的方法可能不足以快速反應以適應操作條件的突然變化。