無線電力接收器和管理其電力的方法
【專利說明】
[0001] 本申請為2013年2月21日提交的申請號為201310055842.2、發明名稱為"無線電力 接收器和管理其電力的方法"的發明專利申請的分案申請。
[0002] 相關申請的交叉引用
[000；3] 本申請要求于2012年2月21日提交的標題為"APPARATUS FOR RECEIVING WIRELESS POWER AND SYSTEM FOR TRANSM口TING WIRELESS P0WER(用于接收無線電力的 設備和用于傳送無線電力的系統r的韓國專利申請No. 10-2012-0017295和于2012年3月5 日提交的標題為 "APPARATUS FOR RECEIVING WIRELESS POWER AND SYSTEM FOR TRANSM口TING WIRELESS PO肥R AND MET冊D FOR DELIVERING WIRELESS PO肥R(用于接收 無線電力的設備和用于傳送無線電力的系統W及用于遞送無線電力的方法r的韓國專利 申請No. 10-2012-0022239,在此通過引用將其內容整體合并在本申請中。
技術領域
[0004] 本公開設及一種無線電力傳輸技術。更加特別地，本公開設及一種能夠最大化電 力傳輸中的電力傳輸效率的無線電力接收器和管理其電力的方法。
【背景技術】
[0005] 無線電力傳輸或者無線能量傳遞指的是向所期望的設備無線地傳遞電能的技術。 在19世紀，已經廣泛地使用了采用電磁感應原理的電動機或者變壓器，并且然后已經提出 了用于通過福射諸如無線電波或者激光的電磁波而傳輸電能的方法。實際上，在日常生活 中頻繁地使用的電動牙刷或者電動剌刀是基于電磁感應原理而被充電的。電磁感應指的是 其中電壓被感應使得當在導體周圍的磁場變化時電流流動的現象。雖然圍繞小型裝置電磁 感應技術的商業化已經有了快速的進步，但是電力傳輸距離短。
[0006] 至今，無線電能傳輸方案包括基于除了電磁感應之外的諧振和短波射頻的遠程通 訊技術。
[0007] 最近，在無線電力傳輸技術當中，采用諧振的電能傳輸方案已經被廣泛地使用。 [000引在采用諧振的無線電力傳輸系統中，因為通過線圈無線地傳輸在無線電力傳送器 和無線電力接收器之間產生的電信號，所W用戶可W容易地對諸如便攜式裝置的電器充 電。
[0009] 然而，由于典型的無線電力接收器采用DC-DC轉換器，無線電力接收器不能克服與 電力傳輸效率有關的問題和由尺寸造成的成本問題。
【發明內容】
[0010] 本公開提供一種無線電力接收器和管理其電力的方法，該無線電力接收器能夠增 加無線電力傳送器和無線電力接收器之間的電力傳輸的效率，減少無線電力傳輸系統的成 本，并且減少無線電力傳輸系統的整體尺寸。
[0011] 本公開提供一種能夠最小化電力損耗的無線電力接收器和管理其電力的方法。
[0012] 本公開提供一種無線電力接收器和管理其電力的方法，該無線電力接收器能夠通 過檢測被供應到負載的電力并且將檢測到的電力的狀態信息傳送到傳送器來調節被傳送 到負載的電力。
[0013] 本公開提供一種通過被傳送到負載的電力的檢測防止過電壓被施加到負載從而 保護負載的無線電力接收器，和管理其電力的方法。
[0014] 根據一個實施例，提供一種無線電力接收器，該無線電力接收器從無線電力傳送 器無線地接收電力并且將電力傳送到負載。無線電力接收器包括接收單元，該接收單元從 無線電力傳送器接收AC電力，該無線電力傳送器從電源裝置接收電力;整流單元，該整流單 元將接收到的AC電力整流成DC電力；W及電力管理單元，該電力管理單元基于整流的DC電 力管理被傳送到負載的電力。
[0015] 根據一個實施例，提供一種管理無線電力接收器中的電力的方法，所述無線電力 接收器從無線電力傳送器無線地接收電力并且將電力傳送到負載。該方法包括:從無線電 力傳送器接收AC電力，該無線電力傳送器從電源裝置接收電力;將AC電力整流成DC電力；W 及基于整流的DC電力管理被傳送到負載的電力。
[0016] 實施例具有下述效果。
[0017] 首先，無線電力傳送器和無線電力接收器之間的電力傳輸的效率能夠被增加，無 線電力傳輸系統的成本能夠被減少，并且無線電力傳輸系統的整體尺寸能夠被減少。
[0018] 第二，通過使用電力管理單元替代DC-DC轉換器能夠最小化電力損耗。
[0019] 第=，被供應到負載的電力被檢測，并且被檢測到的電力的狀態被傳送到無線電 力傳送器，使得被調節的電力能夠被供應到負載。
[0020] 第四，被供應到負載的電力被檢測，從而防止過電壓被施加到負載W保護負載。
[0021] 同時，在實施例的描述中將會直接地和間接地描述其它的各種效果。
【附圖說明】
[0022] 圖1是示出根據一個實施例的無線電力傳輸系統的視圖；
[0023] 圖2是示出根據一個實施例的傳輸感應線圈的等效電路的電路圖；
[0024] 圖3是示出根據一個實施例的電源裝置和無線電力傳送器的等效電路的電路圖；
[0025] 圖4是根據一個實施例的無線電力接收器的等效電路的電路圖；
[0026] 圖5是示出根據另一實施例的無線電力接收器的框圖；
[0027] 圖6是示出當從圖5的DC-DC轉換器的輸入端子到負載看時獲得的阻抗的變化的視 圖；
[0028] 圖7是示出根據又一實施例的包括無線電力接收器的無線電力傳輸系統的框圖；
[0029] 圖8是根據又一實施例的是無線電力接收器的組件的電壓限制單元的視圖；
[0030] 圖9是示出根據一個實施例的管理無線電力接收器的電力的方法的流程圖；
[0031 ]圖10示出根據又一實施例的無線電力接收器的結構的視圖；
[0032] 圖11是示出根據一個實施例的控制器的結構的視圖；
[0033] 圖12是示出根據一個實施例的開關的各種結構的視圖；W及
[0034] 圖13是示出根據電力管理單元和DC-DC轉換器被使用的情況的結構、成本、W及效 率的視圖。
【具體實施方式】
[0035] 在下文中，將會參考附圖詳細地描述示例性實施例，使得本領域的技術人員能夠 容易地實現實施例。
[0036] 圖1是示出根據實施例的諧振型無線電力傳輸系統1000的電路圖。
[0037] 參考圖1，無線電力傳輸系統1000可W包括電源裝置100、無線電力傳送器200、無 線電力接收器300、W及負載400。
[0038] 根據一個實施例，電源裝置100可W被包括在無線電力傳送器200中。
[0039] 無線電力傳送器200可W包括傳輸感應線圈210和傳輸諧振線圈220。
[0040] 無線電力接收器300可W包括接收諧振線圈310、接收感應線圈320W及整流單元 330。
[0041 ]電源裝置100的兩個端子被連接到傳輸感應線圈210的兩個端子。
[0042] 傳輸諧振線圈220可W與傳輸感應線圈210隔開了預定的距離。
[0043] 接收諧振線圈310可W與接收感應線圈320隔開了預定的距離。
[0044] 接收感應線圈320的兩個端子被連接到整流單元330的兩個端子，并且負載400被 連接到整流單元330的兩個端子。根據一個實施例，負載400可W被包括在無線電力接收器 300 中。
[0045] 從電源裝置100生成的電力被傳送到無線電力傳送器200。在無線電力傳送器200 中接收到的電力被傳送到無線電力接收器300,該無線電力接收器300由于諧振現象與無線 電力傳送器諧振，即，具有與無線電力傳送器200的諧振頻率相同的諧振頻率。
[0046] 在下文中，將更加詳細地描述電力傳輸過程。
[0047] 電源裝置100生成具有預定頻率的AC電力并且將該AC電力傳送到無線電力傳送器 200。
[0048] 傳輸感應線圈210和傳輸諧振線圈220被相互電感禪合。換言之，如果AC電流由于 從電源裝置100接收到的電力而流過傳輸感應線圈210,則AC電流將由于電磁感應被感應到 與傳輸感應線圈210物理地隔開的傳輸諧振線圈220。
[0049] 其后，通過諧振，在傳輸諧振線圈220中接收到的電力被傳送到無線電力接收器 300,無線電力接收器300與無線電力傳送器200構成諧振電路。
[0050] 通過諧振，在相互阻抗匹配的兩個LC電路之間能夠傳輸電力。當與通過電磁感應 傳輸的電力相比較時，能夠W較高的效率更遠地傳輸通過諧振傳輸的電力。
[0051] 接收諧振線圈310通過諧振從傳輸諧振線圈220接收電力。AC電流由于接收到的電 力而流過接收諧振線圈310。由于電磁感應，在接收諧振線圈310中接收到的電力被傳送到 與接收諧振線圈310電感禪合的接收感應線圈320。在接收感應線圈320中接收到的電力通 過整流單元330被整流并且被傳送到負載400。
[0052] 傳輸感應線圈210、傳輸諧振線圈220、接收諧振線圈310、W及接收感應線圈320可 W具有圓形、楠圓形、或者矩形的形狀，但是實施例不限于此。
[0053] 無線電力傳送器200的傳輸諧振線圈220可W通過磁場將電力傳送到無線電力接 收器300的接收諧振線圈310。
[0054] 詳細地，傳輸諧振線圈220和接收諧振線圈310被相互諧振禪合，使得傳輸諧振線 圈220和接收諧振線圈310在諧振頻率下操作。
[0055] 傳輸諧振線圈220和接收諧振線圈310之間的諧振禪合能夠顯著地提高無線電力 傳送器200和無線電力接收器300之間的電力傳輸效率。
[0056] 根據實施例，當無線電力傳輸系統基于電磁感應執行電力傳輸時，無線電力傳送 器200不包括傳輸諧振線圈220,并且無線電力接收器300不包括接收諧振線圈310。
[0057] 在無線電力傳輸中品質因數和禪合系數是重要的。換言之，隨著品質因數和禪合 系數的值被增加，能夠逐漸地提高電力傳輸效率。
[0058] 品質因數可W指的是可W被存儲在無線電力傳送器200或者無線電力接收器300 附近的能量的指數。
[0059] 品質因數可W根據工作頻率O W及線圈的形狀、尺寸W及材料而變化。品質因數 可W被表達為下述等式，Q= ?*L/R。在上述等式中，L指的是線圈的電感并且R指的是與在 線圈中引起的功率損耗的量相對應的電阻。
[0060] 品質因數可W具有0至無窮大的值。隨著品質因數的值被增加，能夠提高無線電力 傳送器200和無線電力接收器300之間的電力傳輸效率。
[0061] 禪合系數表示傳輸線圈和接收線圈之間的電感磁禪合的程度，并且具有0至1的 值。
[0062] 禪合系數可W根據傳輸線圈和接收線圈之間的相對位置和距離而變化。
[0063] 圖2是示出根據一個實施例的傳輸感應線圈210的等效電路的電路圖。
[0064] 如在圖2中所示，傳輸感應線圈210可W包括電感器Ll和電容器Cl,并且通過電感 器Ll和電容器Cl可W構造具有所想要的電感和所想要的電容的電路。
[0065] 傳輸感應線圈210可W被構造成等效電路，其中電感器Ll的兩個端子被連接到電 容器Cl的兩個端子。換言之，傳輸感應線圈210可W被構造為電感器Ll被并聯地連接到電容 器Cl的等效電路。
[0066] 電容器Cl可W包括可變電容器，并且通過調整電容器Cl的電容可W執行阻抗匹 配。傳輸諧振線圈22