的電力量等。
[0059] 匹配網絡113在TX控制器114的控制下,補償源諧振器113和目標諧振器113之 間的阻抗失配以被最優匹配。匹配網絡113在TX控制器114的控制下,基于電容器和電感 器的組合通過開關被連接。
[0060] 當大量電力將使用幾十KHz至幾百KHz的頻帶中的諧振頻率被發送時,匹配網絡 113的配置可從源110被省略,這是因為,當發送大量電力時匹配網絡的效果減弱。
[0061] TX控制器114基于反射波的電壓電平并基于源諧振器131或PA 1112的輸出電壓 的電平來計算電壓駐波比(VSWR)。在VSWR大于預定閾值的示例中,TX控制器114確定存 在失配。
[0062] 在VSWR大于預定閾值的另一示例中,TX控制器114計算N個追蹤頻率中的每個追 蹤頻率的電力傳輸效率,確定N個追蹤頻率之中的具有最好電力傳輸效率的追蹤頻率F%st, 并將參考諧振頻率FRrf調整到追蹤頻率F test。在各種示例中,N個追蹤頻率可預先設置。
[0063] TX控制器114調整開關脈沖信號的頻率。在TX控制器114的控制下,確定開關脈 沖信號的頻率。例如,通過控制PA 112, TX控制器114處理并產生將被發送到目標120的 調制信號。通信單元115使用帶內通信將多種數據140發送到目標120。TX控制器114檢 測反射波,并通過檢測到的反射波的包絡來對從目標120接收到的信號進行處理和解調。
[0064] TX控制器114使用各種方法產生用于帶內通信的調制信號。例如,TX控制器114 通過打開或關閉開關脈沖信號、通過執行增量總和調制等來產生調制信號。另外,TX控制 器114產生具有預定包絡的脈沖寬度調制(PWM)。
[0065] TX控制器114基于源110的溫度變化、目標120的電池狀態、在目標120接收到的 電力量變化和/或目標120的溫度變化,確定將被發送到目標120的初始無線電力。
[0066] 源110還可包括被配置為檢測溫度變化的溫度測量傳感器(未示出)。源110通 過與目標120的通信,從目標120接收關于以下項的信息:目標120的電池狀態、在目標120 接收到的電力量變化、和/或目標120的溫度變化。
[0067] 基于從目標120接收到的數據來檢測目標120的溫度的變化。
[0068] TX控制器114使用查找表來調整提供給PA 112的電壓。查找表可用于存儲將基 于源110的溫度變化被調整的電壓的量。例如,當源110的溫度上升時,TX控制器114降 低將被提供給PA 112的電壓的量。
[0069] 通信單元115執行采用通信信道的帶外通信。通信單元115包括通信模塊,諸如, 被配置為處理ZigBee、藍牙等的通信模塊。通信單元115通過帶外通信將數據140發送到 目標120 〇
[0070] 源諧振器131將電磁能量130傳輸到目標諧振器133。例如,源諧振器131使用與 目標諧振器133的磁耦合將通信功率或充電功率傳輸到目標120。在示例中,源諧振器131 包括超導材料。此外,盡管圖1中未示出,但源諧振器131被布置在包括制冷劑的容器中, 以便保持源諧振器131的超導特性。被加熱的制冷劑可通過冷卻器被從氣態液化到液態。 在另一示例中,目標諧振器133包括超導材料。在該示例中,目標諧振器133被布置在包括 制冷劑的容器中,以便保持目標諧振器133的超導特性。
[0071] 如圖1中所示,目標120包括匹配網絡121、整流單元122、DC/DC轉換器123、通信 單元124和接收(RX)控制器125,諸如,RX控制邏輯。
[0072] 目標諧振器133從源諧振器131接收電磁能量130。例如,目標諧振器133使用與 源諧振器131的磁耦合來從源110接收通信功率或充電功率。另外,目標諧振器133使用 與通信單元115的帶內通信來從源110接收數據140。
[0073] 目標諧振器133接收基于源110的溫度變化、目標120的電池狀態、在目標120接 收到的電力量的變化和/或目標120的溫度變化被確定的初始無線電力。
[0074] 匹配網絡121將來自于源110的輸入阻抗和來自于目標120中的負載的輸出阻抗 匹配。匹配網絡121可被配置為包括電容器和電感器的組合。
[0075] 整流單元122通過對AC電壓進行整流來產生DC電壓。可從目標諧振器133接收 AC電壓。
[0076] DC/DC轉換器123基于負載所需的電容對從整流單元122輸出的DC電壓的電平進 行調整。作為示例,DC/DC轉換器123將從整流單元122輸出的DC電壓的電平從3伏(V) 調整為10V。
[0077] 電力檢測器127檢測DC/DC轉換器123的輸入端子126的電壓,以及DC/DC轉換 器123的輸出端子的電流和電壓。在輸入端子126檢測到的電壓用于計算從源110接收功 率的傳輸效率。另外,RX控制器125使用在輸出端子檢測到的電流和電壓來計算傳輸到負 載的電力量。源110的TX控制器114基于負載所需要的電力和傳輸到負載的電力來確定 將由源110發送的電力量。
[0078] 當使用通信單元124計算出的輸出端子的電力被傳輸到源110時,源110計算需 要被發送到負載的電力量。
[0079] 通信單元124執行帶內通信以使用諧振頻率發送或接收數據。在帶內通信期間, RX控制器125通過檢測目標諧振器133和整流單元122之間的信號或者檢測整流單元122 的輸出信號,對接收到的信號進行解調。換言之,RX控制器125對使用帶內通信接收到的 消息進行解調。另外,RX控制器125使用匹配網絡121來調整目標諧振器133的阻抗,以 對將被發送到源110的信號進行調制。例如,RX控制器125增大目標諧振器133的阻抗, 使得從源110的TX控制器114檢測到反射波。TX控制器114檢測指示反射波未被檢測到 的第一值(例如,二進制數"〇")和指示反射波被檢測到的第二值(例如,二進制數"1")。
[0080] 通信單元124將響應消息發送到源110的通信單元115。例如,響應消息可包括 "相應目標的類型"、"關于相應目標的制造商的信息"、"相應目標的型號名稱"、"相應目標的 電池類型"、"對相應目標進行充電的方案"、"相應目標的負載的阻抗值"、"關于相應目標的 目標諧振器的特點的信息"、"關于由相應目標使用的頻帶的信息"、"由相應目標消耗的電 力的量"或"相應目標的標識符(ID) "、"關于相應目標的版本或標準的信息"。
[0081] 通信單元124執行采用單獨的通信信道的帶外通信。例如,通信單元124可包括 通信模塊,諸如,被配置為對ZigBee、藍牙等進行處理的通信模塊。通信單元124使用帶外 通信將數據140發送到源110或者從源110接收數據140。
[0082] 通信單元124從源110接收喚醒請求消息,并且電力檢測器127檢測在目標諧振 器133接收到的電力量。通信單元124將關于檢測到的電力量的信息發送到源110。關于 檢測到的量的信息可包括例如以下項中的至少一個:整流單元122的輸入電壓值和輸入電 流值、整流單元122的輸出電壓值和輸出電流值、或DC/DC轉換器123的輸出電壓值和輸出 電流值。
[0083] 在下面的描述中,圖2A至圖4B中使用的術語"諧振器"指源諧振器和目標諧振器 兩者。
[0084] 圖2a和圖2b示出根據實施例的在饋電器和諧振器中的磁場的分布的示例。
[0085] 當諧振器接收通過單獨的饋電器提供的電力時,可在饋電器和諧振器兩者中形成 磁場。
[0086] 源諧振器和目標諧振器可具有包括外部線圈和內部線圈的雙環路結構。
[0087] 參照圖2a,當電流流入饋電器210時,可形成磁場230。饋電器210內的磁場230 的方向231與饋電器210外部的磁場230的方向233相反。饋電器210中的磁場230可導 致感應電流在諧振器220中形成。感應電流的方向可與輸入電流的方向相反。
[0088] 由于感應電流,在諧振器220形成了磁場240。由于感應電流而在諧振器220的所 有位置形成的磁場的方向可以相同。因此,由諧振器220形成的磁場240的方向241可與 由諧振器220形成的磁場240的方向243相同。
[0089] 因此,當由饋電器210形成的磁場230和由諧振器220形成的磁場240組合時,總 磁場的強度可在饋電器210內減小。然而,總磁場的強度可在饋電器210的外部增大。在 電力通過饋電器210被提供給諧振器220的示例中,如圖2a中配置和示出的,總磁場的強 度在諧振器220的中心處減小,而在諧振器220的外部增大。在磁場在諧振器220中任意 分布的另一示例中,可能難以執行阻抗匹配,這是因為,輸入阻抗會頻繁地變化。另外,當總 磁場的強度增大時,無線電力傳輸的效率可提高。相反,當總磁場的強度減小時,無線電力 傳輸的效率可下降。因此,平均電力傳輸效率可下降。
[0090] 圖2b示出根據實施例的諧振器250和饋電器260具有共同接地端的無線電力發 送設備的結構的示例。諧振器250包括電容器251。
[0091] 饋電器260通過端口 261接收射頻(RF)信號的輸入。例如,當RF信號被輸入到饋 電器260時,輸入電流被產生并通過饋電器260被發送。流過饋電器260的輸入電流導致 磁場形成,并且通過磁場在諧振器260中感應出電流。另外,另一磁場由于流過諧振器250 的感應電流而形成。在該示例中,流過饋電器260的輸入電流的方向具有與流過諧振器250 的感應電流的方向的相位相反的相位。因此,在諧振器250和饋電器260之間的區域中,由 于輸入電流而形成的磁場的方向271具有與由于感應電流而形成的磁場的方向273相同的 相位。因此,總磁場的強度增大。在饋電器260中,由于輸入電流而形成的磁場的方向281 具有與由于感應電流而形成的磁場的方向283的相位相反的相位。因此,總磁場的強度減 小。總磁場的強度可在諧振器250的中心處減小,但是可在諧振器250的外部增大。
[0092] 饋電器260通過調整饋電器260的內部區域來控制輸入阻抗。輸入阻抗指在從饋 電器260到諧振器250的方向上查看的阻抗。當饋電器260的內部區域增大時,輸入阻抗 增大。相反,當饋電器260的內部區域減小時,輸入阻抗減小。因為盡管輸入阻抗減小但是 磁場在諧振器250中任意分布,所以輸入阻抗的值基于目標裝置的位置而變化。因此,可能 需要單獨的匹配網絡來將輸入阻抗與PA的輸出阻抗相匹配。例如,當輸入阻抗增大時,單 獨的匹配網絡可用于將增大的輸入阻抗與相對低的輸出阻抗相匹配。
[0093] 圖3a示出根據實施例的無線電力發送設備的示例。
[0094] 參照圖3a,無線電力發送設備包括諧振器310和饋電器320。諧振器310還可包 括電容器311。饋電器320電連接到電容器311的兩端。
[0095] 圖3b更詳細示出圖3a的無線電力發送設備的結構。諧振器310包括第一導體 341、第二導體342和至少一個電容器350。諧振器310還包括第一傳輸線路,其中,第一傳 輸線路包括第一信號傳導部331、第二信號傳導部332和第一接地傳導部333。
[0096] 如圖3b所示,第一傳輸線路包括在第一傳輸線路的上部中的至少一個導體,并包 括在第一傳輸線路的下部中的至少一個導體。電流可流過布置在第一傳輸線路的上部中的 至少一個導體。布置在第一傳輸線路的下部中的至少一個導體可電氣接地。例如,布置在 第一傳輸線路的上部中的導體可被劃分,并被稱為第一信號傳導部331和第二信號傳導部 332。布置在第一傳輸線路的下部中