CN103460617A

CN103460617A - 无线电力传输系统和用于控制无线电力发送和无线电力接收的方法

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Publication number: CN103460617A
Application number: CN2012800147378A
Authority: CN
Inventors: 金南闰; 权相旭; 朴允权
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: US20150123491A1; EP2689538A4; US10270295B2; CN107026509A; US20190173321A1; US20120244822A1; WO2012128569A3; EP2689538B1; US8946940B2; US10355533B2; US9729013B2; CN107026509B; KR101859191B1; CN103460617B; EP2689538A2; US20170310167A1; JP2014509183A; JP6023785B2; KR20120108153A; WO2012128569A2

Abstract

提供一种无线电力传输系统以及用于控制无线电力发送和无线电力接收的方法。根据一方面，用于控制无线电力发送的方法可包括：检测用于无线接收电力的多个目标装置；基于将被发送到所述多个目标装置中的一个或多个的功率量、与所述多个目标装置中的一个或多个相关联的耦合因子或两者，从多个源谐振单元选择源谐振单元；使用选择的源谐振单元将电力无线发送到目标装置。

Description

无线电力传输系统和用于控制无线电力发送和无线电力接收的方法

技术领域

以下公开涉及无线电力发送和接收。

背景技术

无线电力是指从无线电力发送器传输到无线电力接收器的能量的类型。因此，典型的无线电力传输系统包括源装置和目标转置。源装置可无线发送电力，目标装置可无线接收电力。源装置包括源谐振器，目标装置包括目标谐振器。磁耦合或谐振耦合可形成在源谐振器和目标谐振器之间。

由于无线环境的特点，源谐振器和目标谐振器之间的距离极有可能随时间而变化，并且用于匹配源谐振器和目标谐振器的匹配要求也可改变。因此，会降低电力传输效率。

发明内容

技术方案

根据一个总体方面，一种用于控制无线电力发送的方法可包括：检测用于无线地接收电力的多个目标装置；基于将被发送到所述多个目标装置中的一个或多个目标装置的功率量、与所述多个目标装置中的一个或多个目标装置相关联的耦合因子或两者，从多个源谐振单元中选择源谐振单元；使用选择的源谐振单元向目标装置无线发送电力。

所述检测可包括：广播唤醒请求信号；从所述多个目标装置中的一个或多个目标装置接收响应于唤醒请求信号的一个或多个响应信号，其中，所述响应信号中的一个或多个包括关于相应目标装置的标识符（ID）的信息、关于将在相应目标装置中使用的功率量的信息或两者。

所述检测可包括：使用多个源谐振单元广播唤醒请求信号；从所述多个目标装置接收响应于唤醒请求信号的响应信号。

所述选择可包括：从所述多个源谐振单元中选择向所述多个目标装置中的一个或多个目标装置发送最大功率量的源谐振单元。

所述选择可包括：验证将被发送到与第一源谐振单元邻近的第一目标装置的电力的第一功率量，以及将被发送到与第二源谐振单元邻近的第二目标装置的电力的第二功率量；当第一功率量比第二功率量大预定值时选择第一源谐振单元，并且当第二功率量比第一功率量大预定值时选择第二源谐振单元。

第一目标装置的第一目标谐振器可在线圈的尺寸或匝数方面与第二目标装置的第二目标谐振器不同。

所述选择可包括：从所述多个源谐振单元中选择具有对于所述多个目标装置中的一个或多个目标装置的最高耦合因子的源谐振单元。

所述选择可包括：验证将被发送到与第一源谐振单元邻近的第一目标装置的电力的第一功率量，以及将被发送到与第二源谐振单元邻近的第二目标装置的电力的第二功率量；当第一功率量和第二功率量之差小于或等于预定值时，验证对于第一目标装置和第二目标装置中的一个或多个的耦合因子；从第一源谐振单元和第二源谐振单元中选择具有较高耦合因子的源谐振单元。

所述选择可包括：验证将被发送到与第一源谐振单元邻近的第一目标装置的电力的第一功率量，以及将被发送到与第二源谐振单元邻近的第二目标装置的电力的第二功率量；当第一功率量和第二功率量之差小于或等于预定值时，开启或关闭第一源谐振单元和第二源谐振单元。

所述方法还可包括：当与选择的源谐振单元邻近的目标装置的电力接收终止时，关闭选择的源谐振单元；开启所述多个源谐振单元中的与用于从目标谐振器无线接收电力的低功率装置邻近的源谐振单元。

基于将在与选择的源谐振单元邻近的目标装置中使用的功率量、将在低功率装置中使用的功率量或两者，来确定从选择的源谐振单元被无线发送到与选择的源谐振单元邻近的目标装置的功率量。

所述选择可包括：开启选择的源谐振单元；关闭除选择的源谐振单元之外的一个或多个源谐振单元。

根据另一个总体方面，一种无线电力发送器可包括：检测器，被构造为检测用于无线地接收电力的多个目标装置；控制器，被构造为基于将被发送到所述多个目标装置中的一个或多个目标装置的功率量、与所述多个目标装置中的一个或多个相关联的耦合因子或两者，从多个源谐振单元中选择源谐振单元；电力发送单元，被构造为使用选择的源谐振单元向目标装置无线发送电力。

检测器可包括：通信单元，被构造为广播唤醒请求信号，并从所述多个目标装置中的一个或多个目标装置接收响应于唤醒请求信号的响应信号，其中，所述响应信号中的一个或多个包括关于相应目标装置的标识符（ID）的信息、关于将在相应目标装置中使用的功率量的信息或两者。

控制器可从所述多个源谐振单元中选择向所述多个目标装置中的一个或多个目标装置发送最大功率量的源谐振单元，或具有对于所述多个目标装置中的一个或多个目标装置的最高耦合因子的源谐振单元。

控制器可包括：第一处理器，被构造为验证将被发送到与第一源谐振单元邻近的第一目标装置的电力的第一功率量，以及将被发送到与第二源谐振单元邻近的第二目标装置的电力的第二功率量；第二处理器，被构造为当第一功率量比第二功率量大预定值时选择第一源谐振单元，当第二功率量比第一功率量大预定值时选择第二源谐振单元，并且验证对于第一目标装置和第二目标装置中的一个或多个的耦合因子，并当第一功率量和第二功率量之差小于或等于预定值时从第一源谐振单元和第二源谐振单元中选择具有高耦合因子的源谐振单元。

当第一功率量和第二功率量之差小于或等于预定值时，第二处理器可开启或关闭第一源谐振单元和第二源谐振单元。

当与选择的源谐振单元邻近的目标装置的电力接收终止时，控制器可关闭选择的源谐振单元，并开启所述多个源谐振单元中的与用于从目标谐振器无线接收电力的低功率装置邻近的源谐振单元。

可基于将在与选择的源谐振单元邻近的目标装置中使用的功率量、将在低功率装置中使用的功率量或两者，来确定从选择的源谐振单元无线发送到与选择的源谐振单元邻近的目标装置的功率量。

当低功率装置的电力接收终止时，控制器可基于将在目标装置中使用的功率量、接收到目标装置的功率量或两者，来控制从选择的源谐振单元被无线发送到目标装置的功率量。

电力发送单元可包括多个源谐振单元，其中，所述多个源谐振单元中的一个或多个源谐振单元包括按阵列排列的多个谐振器。

所述多个源谐振单元可由所述多个源谐振器的ID来标识，其中，控制器使用ID来识别所述多个目标装置的位置。

根据又一个总体方面，一种无线电力接收器可包括：通信单元，被构造为将关于无线电力发送器的标识符（ID）的信息、关于将在无线电力接收器中使用的功率量的信息或两者发送到无线电力发送器；电力接收单元，被构造为从源谐振单元无线接收电力，从其他无线电力接收器的目标谐振器无线接收电力，或两者；控制器，被构造为当电力接收被终止时断开与负载的连接。

当将在无线电力接收器中使用的功率量大于将在所述其他无线电力接收器中使用的功率量时，电力接收单元可从源谐振单元无线接收电力，其中，当将在无线电力接收器中使用的功率量小于将在所述其他无线电力接收器中使用的功率量时，电力接收单元从目标谐振器无线接收电力。

电力接收单元可包括目标谐振器，其中，电力接收单元的目标谐振器在线圈的尺寸或匝数方面与所述其他无线电力接收器的目标谐振器不同。

其他特征和方面将通过以下详细描述、附图和权利要求而清楚。

附图说明

图1是示出无线电力传输系统的示图。

图2是示出计算无线电力传输系统中的耦合因子的示图。

图3至图7是示出对多个目标进行充电的示图。

图8是示出无线电力发送器的一种构造的示图。

图9是示出图8的电力发送单元的一种构造的示图。

图10是示出图9的源谐振单元的一种构造的示图。

图11是示出无线电力接收器的一种构造的示图。

图12是示出用于控制无线电力传输的方法的示图。

图13至图20是示出各种谐振器结构的示图。

图21是示出图13的谐振器的一个等效电路的示图。

在所有的附图和详细描述中，除非另外描述，否则相同的附图参考标号将被理解为指示相同的元件、特征和结构。为了清晰、说明和方便，可能夸大这些元件的相对大小和描述。

具体实施方式

提供以下详细描述以帮助读者全面理解这里描述的方法、设备和/或系统。因此，这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物可被推荐给本领域的普通技术人员。描述的处理步骤和/或操作的进行是一个示例；然而，步骤和/或操作的顺序不限于这里阐述的顺序，而可以如本领域已知的那样改变，除非步骤和/或操作必须以特定顺序发生。此外，为了更加清晰和简明，可省略公知功能和结构的描述。

图1示出无线电力传输系统。如图所示，源装置110可包括源单元111和源谐振器115。源单元111可从外部电压源接收能量以产生电力。源装置110还可包括用于执行谐振频率匹配和/或阻抗匹配的匹配控制器113。

例如，源单元111可包括交流（AC）-AC（AC/AC）转换器、AC-直流（DC）（AC/DC）转换器、DC-AC（DC/AC）逆变器。AC/AC转换器可将从外部装置输入的AC信号的信号电平调节到期望的电平。AC/DC转换器可通过对从AC/AC转换器输出的AC信号进行整流来输出预定电平的DC电压。DC/AC逆变器可通过快速地对从AC/DC转换器输出的DC电压进行切换来产生（例如几兆赫兹（MHz）到几十MHz频带的）AC信号。

匹配控制器113可被构造为设置源谐振器115的谐振带宽和源谐振器115的阻抗匹配频率中的至少一个或两者。在一些实施例中，匹配控制器113可包括源谐振带宽设置单元和源匹配频率设置单元中的至少一个。源谐振带宽设置单元可设置源谐振器115的谐振带宽。源匹配频率设置单元可被构造为设置源谐振器115的阻抗匹配频率。例如，可基于源谐振器115的谐振带宽的设置或源谐振器115的阻抗匹配频率的设置来确定源谐振器115的Q因数。

源谐振器115可将电磁能传送到目标谐振器121。例如，源谐振器115可通过与目标谐振器121的磁耦合101将电力传送到目标装置120。源谐振器115可在设置的谐振带宽中谐振。

目标装置120包括目标谐振器121、用于执行谐振频率匹配或阻抗匹配的匹配控制器123以及用于将接收的谐振功率传送到装置或负载的目标单元的目标单元125。

目标谐振器121可从源谐振器115接收电磁能。目标谐振器121可在设置的谐振带宽中谐振。

例如，匹配控制器123可设置目标谐振器121的谐振带宽和目标谐振器121的阻抗匹配频率中的至少一个。在一些情况下，匹配控制器123可包括目标谐振带宽设置单元和目标匹配频率设置单元中的至少一个。目标谐振带宽设置单元可设置目标谐振器121的谐振带宽。目标匹配频率设置单元可设置目标谐振器121的阻抗匹配频率。例如，可基于目标谐振器121的谐振带宽的设置和/或目标谐振器121的阻抗匹配频率的设置来确定目标谐振器121的Q因数。

目标单元125可将接收的电力传送到负载。例如，目标单元125可包括AC/DC转换器和DC-DC（DC/DC）转换器。AC/DC转换器可通过对从源谐振器115发送到目标谐振器121的AC信号进行整流来产生DC信号。DC/DC转换器可通过调节DC信号的信号电平来将预定电压或额定电压供应给装置或负载。

例如，源谐振器115和目标谐振器121可被构造为例如螺旋线圈结构的谐振器、螺旋形线圈结构的谐振器、元结构（meta-structured）的谐振器等。

由于外部影响，诸如，源谐振器115和目标谐振器121之间的距离的改变、源谐振器115和目标谐振器121中的至少一个的位置的改变等，源谐振器115和目标谐振器121之间的阻抗不匹配可能发生。阻抗不匹配可能是降低电力传输效率的原因。因此，当检测到被目标部分反射并被返回的与传输信号相应的反射波时，匹配控制器113可确定阻抗不匹配已经发生，并且可执行阻抗匹配。匹配控制器113可通过反射波的波形分析检测谐振点，来改变谐振频率。例如，匹配控制器113可将产生反射波的波形中的最小振幅的频率确定为谐振频率。

图2示出计算具有隔开距离d的源谐振器210和目标谐振器220的无线电力传输系统中的耦合因子。源谐振器210可具有长度d1，目标谐振器220可具有长度d2并被旋转了从法线/垂直线顺时针方向测量的角度α。可使用等式1计算源谐振器210和目标谐振器220之间的耦合因子“K”，如下：

[等式1]

K = \frac{{W_{1}}^{2} \times {W_{2}}^{2} \times \cos (α)}{\sqrt{W_{1} + W_{2}} \times {({W_{1}}^{2} + d^{2})}^{\frac{3}{2}}}

在等式1中，W₁指示源谐振器210的谐振频率，W₂指示目标谐振器220的谐振频率。当在等式1中W₁等于W₂时，耦合因子“K”可被最大化。另外，当α具有接近于“0”的值时，耦合因子“K”可具有高的值。

在一个或多个实施例中，源谐振器210的长度d1可被设置为“2×W₁”，并且目标谐振器220的长度d2可被设置为“2×W₂”。

图3至图7示出根据各种充电方案对多个目标充电。

在图3中，电力可被同时发送到不同类型的负载。目标装置310可位于邻近于源谐振单元330，并且目标装置320可位于邻近于源谐振单元340。如果源谐振单元330和340可以是垫（pad）的形式，则目标装置310和320可分别被放置在源谐振单元330和340上。

在图3中，目标装置310可能需要5瓦特（W）的功率，目标装置320可能需要10W的功率。因此，无线电力发送器可将5W的功率发送到目标装置310，并可将10W的功率发送到目标装置320。在一些情况下，目标装置310可以是低功率装置或低功率负载。本文使用的“低功率”可以是指小于10W的功率需求。另一方面，例如，目标装置320可以是高功率装置或高功率负载。本文使用的“高功率”可以是指大于或等于10W的功率需求。因此，可基于一个或多个目标装置需要的功率量来对负载或目标装置进行分类。

在图3中，源谐振单元330和源谐振单元340可被包括在无线电力发送器中。图8示出了以下将进一步描述的无线电力发送器的一种构造。根据一个或多个实施例，当电力被同时发送到低功率装置和高功率装置时，无线电力发送器可开启与高功率装置邻近的源谐振单元340，并可关闭与低功率装置邻近的源谐振单元330。在图3中，目标装置320可从源谐振单元340无线接收电力，并且目标装置310可从目标装置320接收电力。因此，目标装置310可经由磁耦合1从目标装置320接收电力。另外，目标装置310可经由磁耦合2从源谐振单元340接收电力。

目标装置310的第一目标谐振器可在线圈的匝数或尺寸方面与目标装置320的第二目标谐振器不同。例如，目标装置310的第一目标谐振器可具有比目标装置320的第二目标谐振器的尺寸大1.1至2倍的尺寸。

图4示出高功率装置的电力接收终止的时候。

参照图4，目标装置410可位于邻近于源谐振单元430，并且目标装置420可位于邻近于源谐振单元440。当源谐振单元430和440是垫的形式时，目标装置410和420可分别被放置在源谐振单元430和440上。但是应理解在一些情况下目标装置可被放置在源谐振单元旁边（或在源谐振单元的附近）。

如图4所示，当目标装置420（例如，高功率装置）的电力接收终止时，可关闭源谐振单元440，并可开启源谐振单元430。因此，目标装置410可从源谐振单元430接收电力。目标装置420的电力接收的终止可指示例如目标装置420已经从源谐振单元440完全接收10W功率。无线电力发送器可检测反射波，和/或从目标装置420接收消息，以确定目标装置420的电力接收已经终止。

图5示出低功率装置的电力接收终止的时候。

参照图5，目标装置510可位于邻近于源谐振单元530，并且目标装置520可位于邻近于源谐振单元540。当谐振单元530和540是垫的形式时，目标装置510和520可分别被放置在源谐振单元530和540上。但是应理解在一些情况下目标装置可被放置在源谐振单元旁边（或在源谐振单元附近）。

在图5中，当目标装置510（例如，低功率装置）的电力接收终止时，目标装置510可断开与负载的连接。并且当负载被断开连接时，目标装置510和目标装置520之间的磁场可不被形成。

图6示出将电力同时发送到相同类型的负载。

参照图6，目标装置610可位于邻近于源谐振单元630，并且目标装置620可位于邻近于源谐振单元640。当源谐振单元630和640是垫的形式时，目标装置610和620可分别被放置在源谐振单元630和640上。但是应理解在一些情况下目标装置可被放置在源谐振单元旁边（或在源谐振单元附近）。

在图6中，目标装置610和目标装置620两者可被称为低功率装置。然而，在其他情况下，目标装置610和目标装置620两者可以是高功率装置。在实施例中，当将被发送到目标装置610的电力的功率量P1以及将被发送到目标装置620的电力的功率量P2之差在预定范围内时，目标装置610和620可被分类为相同类型的负载。例如，当功率量P1和P2之间的差小于或等于2W时，目标装置610和620可被分类为相同类型的负载。

当负载是相同类型时，可考虑耦合因子或电力传输效率。无线电力发送器可被构造为验证对于目标装置610和目标装置620中的每个目标装置的耦合因子，并可从源谐振单元610和620中选择具有较高耦合因子的源谐振单元。因此，可开启选择的具有较高耦合因子的源谐振单元，并且可关闭具有较低耦合因子的另一个源谐振单元。

在图6中，目标装置620和源谐振单元640之间的耦合因子可高于目标装置610和源谐振单元630之间的谐振因子。因此，可开启源谐振单元640，并可关闭源谐振单元630。如图6所示，目标装置610可经由磁耦合1从目标装置620接收电力。另外，目标装置610也可经由磁耦合2从源谐振单元640接收电力。无线电力发送器可通过测量反射功率或通过从目标装置610和620中的每个目标装置接收关于电力传输效率的信息，来确定目标装置610和620中的一个或多个的电力传输效率。另外，无线电力发送器可从源谐振单元630和640中选择具有较高电力传输效率的源谐振单元。

图7示出按顺序将电力发送到相同类型的负载的过程。

参照图7，目标装置710可位于邻近于源谐振单元730，并且目标装置720可位于邻近于源谐振单元740。源谐振单元730和740是垫的形式，目标装置710和720可分别被放置在源谐振单元730和740上。但是应理解在一些情况下目标装置可被放置在源谐振单元旁边（或在源谐振单元附近）。源谐振单元730和740可被交替地开启或关闭，以将相同量的电力发送到目标装置710和720。

图8示出无线电力发送器的一种构造。

如图所示，无线电力发送器800可包括检测器810、控制器820和电力发送单元830。另外，无线电力发送器800还可包括电力产生器840、匹配控制器850、整流单元860和恒压控制器870。

检测器810可被构造为检测无线接收电力的多个目标装置。检测器810可包括：通信单元，用于广播唤醒请求信号，并用于从多个目标装置中的每个目标装置接收响应于唤醒请求信号的响应信号。另外，检测器810还可包括用于检测反射的功率的反射功率检测器。响应信号中的一个或多个可包括关于相应目标装置的标识符（ID）的信息以及关于将在相应目标装置中使用的功率量的信息。

检测器810还可从多个目标装置接收所述多个目标装置中的每个目标装置的位置信息。位置信息可以是多个源谐振单元831、833、835和837中的每个源谐振单元的ID信息。例如，与源谐振单元831邻近的第一目标装置可从源谐振单元831接收源谐振单元831的ID S1，并可响应于唤醒请求信号将包括接收的ID S1的响应信号发送到检测器810。如果源谐振单元831是垫的形式，则第一目标装置可被放置在源谐振单元831上。例如，当两个目标装置被放置在源谐振单元831上时，可通过将在所述两个目标装置中使用的功率量相加，来获得将在相应目标装置中使用的功率量。

电力发送单元830可包括多个源谐振单元831、833、835和837。多个源谐振单元831、833、835和837中的一个或多个源谐振单元可包括以阵列排列的多个谐振器。这里，与源谐振单元831邻近的目标装置将被称为第一目标装置，并且与源谐振单元833邻近的目标装置将被称为第二目标装置。

控制器820可基于将被发送到多个目标装置中的每个目标装置的功率量，或基于与多个目标装置中的每个目标装置相关联的耦合因子，从多个源谐振单元831、833、835和837中选择源谐振单元。多个源谐振单元831、833、835和837中的一个源谐振单元或多个可被布置在邻近于多个目标装置。另外，在控制器820的控制下，电力发送单元830可例如通过选择的源谐振单元和与选择的源谐振单元邻近的目标装置的目标谐振器之间的磁耦合，将电力无线发送到与选择的源谐振单元邻近的目标装置。

控制器820可被构造为从多个源谐振单元831、833、835和837中选择将较大功率量发送到多个目标装置中的一个或多个目标装置的源谐振单元，或具有对于多个目标装置中的每个目标装置的高耦合因子的源谐振单元。控制器820可开启选择的源谐振单元，并可关闭除选择的源谐振单元之外的源谐振单元。

在一些情况下，控制器820可包括第一处理器和第二处理器。第一处理器可被配置为验证将被发送到第一目标装置的电力的功率量P1，以及将被发送到第二目标装置的电力的功率量P2。当功率量P1比功率量P2大预定值时，第二处理器可选择源谐振单元831。所述预定值可被设置为各种值，例如，在1W到200W的范围内的值。另外，当功率量P2比功率量P1大预定值时，第二处理器可选择源谐振单元833。在图3至图5中，所述预定值可被设置为4W，并且功率量P1和P2之差可大于4W。另外，当功率量P1和P2之差小于或等于预定值时，第二处理器可验证对于第一目标装置和第二目标装置中的每个目标装置的耦合因子，并且可从源谐振单元831和833两者选择具有高耦合因子的源谐振单元。在图6和图7中，所述预定值可被设置为1W，并且功率量P1和P2之差可小于1W。另外，当功率量P1和P2之差小于或等于预定值时，第二处理器可交替地开启或关闭源谐振单元831和833，如图7所示。

当第一目标装置的电力接收终止时，控制器820可关闭选择的源谐振单元831，并可开启源谐振单元833、835和837中的源谐振单元833。源谐振单元833可位于邻近于通过磁耦合从目标谐振器无线接收电力的低功率装置。例如，如图4所示，控制器820可关闭选择的源谐振单元440，并开启与目标装置410（例如，低功率装置）邻近的源谐振单元430。在一些实施例中，图4的源谐振单元440和430可以分别是图8的源谐振单元831和833。

控制器820可控制电力产生器840，并可控制通过源谐振单元831、833、835和837中的每个源谐振单元发送的功率量。因此，控制器820可基于将在第一目标装置中使用的功率量“PHIGH”并基于将在低功率装置中使用的功率量“PLOW”，来确定从选择的源谐振单元831无线发送到第一目标装置的功率量。在一些实施例中，第一目标装置和第二目标装置可分别是高功率装置和低功率装置。

如图3所示，在控制器820的控制下，电力产生器840可基于通过磁耦合从目标装置320发送到目标装置310的功率量来产生电力。随着量“PHIGH”和“PLOW”之差增加，第一目标装置和第二目标装置之间的磁耦合可被更好地形成。因此，在当在量“PHIGH”和“PLOW”之差非常大时（例如，当所述差大于或等于10W时）的情况下，电力传输效率可比当在量“PHIGH”和“PHLOW”之差小时（例如，所述差小于或等于5W）要高。

当低功率装置的电力接收被终止时，控制器820可基于将在第一目标装置中使用的功率量、接收到第一目标装置的功率量或这两者，来控制被无线发送到第二目标装置的功率量。

电力产生器840可产生将被发送到无线电力接收器的电力。电力产生器840可在控制器820的控制下产生电力。并且，电力产生器840可通过（例如，几兆赫兹（MHz）到几十MHz的频带内）开关脉冲信号将预定电平的DC电流转换为AC电流，并可产生电力。因此，电力产生器840可包括AC/DC逆变器。DC电流可从恒压控制器870提供。AC/DC逆变器可包括用于进行高速切换的切换装置。当切换脉冲信号为“高”（即，在其最大值上或在接近于其最大值）时，切换装置可被加电。当切换脉冲信号为“低”（即，在其最小值或接近于其最小值）时，切换装置可被断电。匹配控制器850可执行电力发送单元830和电力产生器840之间的阻抗匹配。例如，匹配控制器850可在控制器820的控制下调整多个源谐振单元831、833、835和837中的一个或多个源谐振单元的阻抗。

整流单元860可通过例如在几十Hz的频带中对AC电压进行整流来产生DC电压。

恒压控制器870可从整流单元860接收DC电压，并可在控制器820的控制下输出预定电平的DC电压。恒压控制器870可包括被构造为输出预定电平的DC电压的稳定电路。

图9示出电力发送单元的一种构造。

如图所示，电力发送单元950包括四个源谐振单元910、920、930和940。四个源谐振单元910、920、930和940可被形成为单个谐振器，或可被形成为如图10所示的阵列。源谐振器的其他的构造和排列也是可能的。

在图9在，当唤醒请求信号从源谐振单元910发送到目标装置960时，可通过响应于唤醒请求信号的响应信号而检测到目标装置960。唤醒请求信号可包括关于源谐振单元910的ID的信息。图8的通信单元可使用为数据通信分配的频率执行带外（out-band）通信，并且图8的电力发送单元830可使用谐振频率执行用于将数据发送到目标装置或从目标装置接收数据的带内（in-band）通信。因此，无线电力发送器800可通过带内通信或带外通信接收到响应于唤醒请求信号的响应信号。

当达预定时间段没有接收到响应于唤醒请求信号的响应信号时，可执行切换到下一个源谐振单元920的处理。如果在发送唤醒请求信号之后的预定时间段没有接收到响应信号，则可保持源谐振单元920为关闭。可以以相同或相似方式在源谐振单元930和940中检测目标装置970。

如上所述，源谐振单元910、920、930和940可被依次开启或关闭，并可广播唤醒请求信号，从而检测哪个源谐振单元位于邻近于目标装置。

可分别通过源谐振单元910、920、930和940的ID来识别源谐振单元910、920、930和940。图8的控制器820还可分别使用源谐振单元910、920、930和940的ID来识别多个目标装置中的一个或多个目标装置的位置。

图10示出图9的源谐振单元910的一种构造。

如图10所示，源谐振单元910可包括形成阵列的至少四个源谐振器，例如源谐振器911、913、915和917。图8的源谐振单元831也可被构造为如图10所示。

另外，不同于图10，源谐振单元910或源谐振单元831可包括单个源谐振器。

图11示出无线电力接收器的一种构造。

如图所示，无线电力接收器1100可包括通信单元1110、电力接收单元1120和控制器1130。另外，无线电力接收器1100还可包括电源单元1150和负载路径开关1140。

通信单元1110可从图8的无线电力发送器800接收唤醒请求信号，并可将响应于唤醒请求信号的响应信号发送到无线电力发送器800。响应信号可包括关于无线电力接收器1100的ID的信息、关于从相邻源谐振单元接收的相邻源谐振单元的ID的信息和/或关于将在无线电力接收器1100中使用的功率量的信息。

另外，通信单元1110可通过带内通信从源谐振单元接收关于相邻源谐振单元的ID的信息，并可经由带外通信将接收的信息发送到无线电力发送器800。

如本文使用的术语“带内”通信表示在与电力传输相同的频带和/或相同信道上传输信息（诸如，控制信息、数据和/或元数据）的通信。根据一个或多个实施例，频率可以是谐振频率。并且，如本文使用的术语“带外”通信表示在单独的频带中和/或使用单独或专用信道（而非在电力传输中使用的频带和信道）传输信息（诸如，控制信息、数据和/或元数据）的通信。

电力接收单元1120可从源谐振单元无线接收电力，或可与另一个无线电力接收器的目标谐振器T_other形成磁耦合以从目标谐振器T_other无线接收电力。当将在无线电力接收器1100中使用的功率量大于将在其他无线电力接收器中使用的功率量时，电力接收单元1120可从源谐振单元无线接收电力。另外，当将在无线电力接收器1100中使用的功率量小于将在其他无线电力接收器中使用的功率量时，电力接收单元1120可从目标谐振器T_other无线接收电力。

电力接收单元1120可包括谐振器1121、谐振开关1123和匹配控制器1125。谐振器1121可执行与图1的目标谐振器121相同的功能。谐振开关1123可根据控制器1130的控制被开启或关闭。匹配控制器1125可执行谐振器1121和负载1160之间的阻抗匹配，或无线电力发送器800和谐振器121之间的阻抗匹配。匹配控制器1125可检测反射波，或检测负载1160的阻抗的改变，来确定是否执行阻抗匹配。谐振器1121可在线圈的大小或匝数方面与目标谐振器T_other不同。例如，线圈的匝数可以是线圈形谐振器被缠绕的次数。

当电力接收被终止时，控制器1130可通过断开负载路径开关1140来断开负载1160。当负载路径开关1140被断开时，谐振器1121无法与任何源谐振器形成磁耦合。负载1160可包括例如电池、用于耗费电力的电路或可拆卸地连接到无线电力接收器1100的外部装置中的一个或多个。

控制器1130可被构造为计算关于从无线电力发送器800无线接收的电力的电力传输效率。当无线电力发送器800广播被发送的功率量Pt时，控制器1130可计算功率量Pt和接收的功率量Pr的比率以获得电力传输效率。控制器1130可被构造为周期性地计算电力传输效率，并可经由通信单元1110将关于电力传输效率的信息发送到无线电力发送器800。

另外，控制器1130可被构造为监视负载1160的状态。当负载1160的充电完成时，控制器1130可通知无线电力发送器800负载1160的充电完成。

电源单元1150可将从无线电力发送器800无线接收的电力提供给负载1160。电源单元1150可通过对AC电压进行整流产生DC电压。DC/DC转换器1153可通过调整从整流单元1151输出的DC电压的电平来产生负载1160所需的DC电压。

图12示出用于控制无线电力传输的方法。

在图12中，第一无线电力接收器1210可以是高功率负载，并且第二无线电力接收器1220可以是低功率负载。

在操作1201，源谐振单元831可广播唤醒请求信号。由源谐振单元831广播的唤醒请求信号可被第一无线电力接收器1210接收到。当在预定时间间隔T1内从第一无线电力接收器1210接收到响应信号时，无线电力发送器800可检测到第一无线电力接收器1210。另外，无线电力发送器800可确定第一无线电力接收器1210位于源谐振单元831的覆盖范围内。响应信号可包括关于将在第一无线电力接收器1210中使用的功率量的信息以及关于第一无线电力接收器1210的ID的信息。

在操作1203，源谐振单元835可广播唤醒请求信号。由源谐振单元835广播的唤醒请求信号可被第二无线电力接收器1220接收到。当在预定时间间隔内从第二无线电力接收器1220接收到响应信号时，无线电力发送器800可检测到第二无线电力接收器1220。另外，无线电力发送器800可确定第二无线电力接收器1220位于源谐振单元835的覆盖区域内。响应信号可包括关于将在第二无线电力接收器1220中使用的功率量的信息以及关于第二无线电力接收器1220的ID的信息。

通过操作1201和1203，无线电力发送器800可检测到无线接收电力的多个目标装置。可执行操作1201和1203来检测多个目标装置。因此，在操作1201和1203，无线电力发送器800可使用多个源谐振单元依次广播唤醒请求信号，并可从多个目标装置依次接收响应于唤醒请求信号的响应信号。

当通过带外通信检测目标装置时，无线电力发送器800的检测器810可在操作1205和1207广播唤醒请求信号。响应于唤醒请求信号，第一无线电力接收器1210和第二无线电力接收器1220可在操作1209和1211将响应信号发送到无线电力发送器800。

无线电力发送器800可选择与高功率负载邻近的源谐振单元831，并且可在操作1213通过源谐振单元831将电力发送到第一无线电力接收器1210。在操作1215，第二无线电力接收器1220可与第一无线电力接收器1210形成磁耦合，并从第一无线电力接收器1210接收电力。

根据实施例，可有效执行到多个无线电力接收器的无线电力传输，从而增加无线电力传输系统的效率。另外，可有效地向不同类型的无线电力接收器发送无线电力。另外，可以向不同类型的无线电力接收器和相同类型的无线电力接收器同时发送无线电力。

在一个或多个实施例中，源谐振器和/或目标谐振器可被构造为例如螺旋线圈结构的谐振器、螺旋形线圈结构的谐振器、元结构的谐振器等。

自然界中发现的许多材料的电磁特性是它们具有唯一的磁导率或唯一的介电常数。大多数材料通常具有正磁导率或正介电常数。因此，对于这些材料，右手定则可应用于电场、磁场和指向矢量，因此，相应的材料可被称为右手材料（RHM）。

另一方面，具有自然界中通常未曾发现的或者人工设计（或人为制造）的磁导率或介电常数的材料在这里可被称为“超材料”。超材料可基于相应的介电常数或磁导率的符号被分类为epsilon负（ENG）材料、mu负（MNG）材料、双负（DNG）材料、负折射率（NRI）材料、左手材料（LHM）等。

磁导率可指示在相应的材料中关于预定磁场产生的磁通量密度与在真空状态下关于预定磁场产生的磁通量密度的比率。在一些实施例中，磁导率和介电常数可被用于确定在预定频率或预定波长下相应材料的传播常数。相应材料的电磁特性可基于磁导率和介电常数来确定。根据一个方面，可在没有显著的材料尺寸改变的情况下容易地将超材料设置在谐振状态下。这对于相对大波长区域或相对低频率区域来说可以是实用的。

图13至图19B是示出各种谐振器结构的示图。

图13是二维（2D）谐振器1300的示图。

如图所示，具有2D结构的谐振器1300可包括传输线、电容器1320、匹配器1330以及导体1341和1342。传输线可包括例如第一信号传导部分1311、第二信号传导部分1312和接地传导部分1313。

如图13所示，电容器1320可串联地插入到或者另外位于第一信号传导部分1311和第二信号传导部分1312之间，以使电场可被限制在电容器1320中。在各种实施方式中，传输线可包括在传输线的上部中的至少一个导体，并且还可包括在传输线的下部中的至少一个导体。电流可流过设置在传输线的上部中的至少一个导体，并且设置在传输线的下部中的至少一个导体可电接地。

如图13所示，谐振器1300可被构造为具有一般的2D结构。传输线可包括在传输线的上部中的第一信号传导部分1311和第二信号传导部分1312，并可包括在传输线的下部中的接地传导部分1313。如图所示，第一信号传导部分1311和第二信号传导部分1312可设置为面向接地传导部分1313，其中，电流流过第一信号传导部分1311和第二信号传导部分1312。

在一些实施方式中，第一信号传导部分1311的一端可电连接（短接）到导体1342，并且第一信号传导部分1311的另一端可连接到电容器1320。第二信号传导部分1312的一端可通过导体1341接地，并且第二信号传导部分1312的另一端可连接到电容器1320。因此，第一信号传导部分1311、第二信号传导部分1312、接地传导部分1313以及导体1341和1342可彼此连接，从而谐振器1300可具有电闭合环路结构。如这里所使用的术语“闭合环路结构”可包括电闭合的电路的多边形结构，例如，圆形结构、矩形结构等。电容器1320可插入到传输线的中间部分。例如，电容器1320可插入到第一信号传导部分1311和第二信号传导部分1312之间的空间。在一些示例中，电容器1320可被构造为集总元件、分布元件等。在一种实现中，分布式电容器可被构造为分布元件，并且可包括Z字形导线以及在Z字形导线之间的具有相对高的介电常数的介电材料。

当电容器1320插入到传输线中时，谐振器1300可具有如上讨论的超材料的特性。例如，谐振器1300可由于电容器1320的电容而具有负磁导率。如果这样，谐振器1300也可被称为mu负（MNG）谐振器。可应用各种标准来确定电容器1320的电容。例如，用于使谐振器1300具有超材料的特性的各种标准可包括以下标准中的一个或多个：用于使谐振器1300在目标频率下具有负磁导率的标准、用于使谐振器1300在目标频率下具有零阶谐振特性的标准等。也可被称为MNG谐振器的谐振器1300还可具有零阶谐振特性（即，具有当传播常数为“0”时的频率作为谐振频率）。如果谐振器1300具有零阶谐振特性，则谐振频率可以与MNG谐振器1300的物理尺寸无关。此外，通过适当地设计电容器1320，MNG谐振器1300可在基本上不改变MNG谐振器1300的物理尺寸的情况下充分地改变谐振频率。

例如，在近场中，电场可集中在插入到传输线中的电容器1320上。因此，由于电容器1320，磁场在近场中可具有支配性地位。在一个或多个实施例中，通过使用集总元件的电容器1320，MNG谐振器1300可具有相对高的Q因数。因此，可提高电力传输效率。例如，Q因数指示无线电力传输中欧姆损耗的水平或者电抗与电阻的比率。无线电力传输效率可根据Q因数的增加而增加。

MNG谐振器1300可包括在阻抗匹配中使用的匹配器1330。例如，匹配器830可被构造为适当地确定和调节MNG谐振器1300的磁场的强度。根据构造，电流可通过连接器流入MNG谐振器1300，或者可通过连接器从MNG谐振器1300流出。连接器可连接到接地传导部分1313或匹配器1330。在一些情况下，可在不使用连接器与接地传导部分1313或匹配器1330之间的物理连接的情况下，通过耦合来传送电力。

如图13所示，匹配器1330可位于由谐振器1300的环路结构形成的环路之内。匹配器1330可通过改变匹配器1330的物理形状来调节谐振器1300的阻抗。例如，匹配器1330可包括位于与接地传导部分1313分开距离h的位置的在阻抗匹配中使用的导体1331。谐振器1300的阻抗可通过调节距离h而改变。

虽然在图13中未示出，但是可设置控制器以控制匹配器1330。在此示例中，匹配器1330可基于由控制器产生的控制信号来改变匹配器1330的物理性状。例如，匹配器1330的导体1331与接地传导部分1313之间的距离h可基于控制信号被增大或减小。因此，可改变匹配器1330的物理性状，进而可调整谐振器1300的阻抗。

例如，在一些示例中，可提供被构造为诸如导体1331的无源元件。当然，在其他实施例中，匹配器1330可被构造为诸如二极管、晶体管等的有源元件。如果有源元件被包括在匹配器1330中，则有源元件可基于控制器产生的控制信号被驱动，并且谐振器1300的阻抗可基于控制信号被调节。例如，当有源元件是包括在匹配器1330中的二极管时，谐振器1300的阻抗可根据二极管是导通状态还是截止状态被调节。

在一些情况下，还可将磁芯设置为穿过MNG谐振器1300。磁芯可执行增加电力传输距离的功能。

图14是三维（3D）谐振器1400的示图。

参照图14，具有3D结构的谐振器1400可包括传输线和电容器1420。传输线可包括第一信号传导部分1411、第二信号传导部分1412和接地传导部分1413。电容器1420可例如串联地插入在传输链路的第一信号传导部分1411和第二信号传导部分1412之间，以使电场可被限制在电容器1420中。

如图14所示，谐振器1400可具有一般的3D结构。传输线可包括在谐振器1400的上部中的第一信号传导部分1411和第二信号传导部分1412，并且可包括在谐振器1400的下部中的接地传导部分1413。第一信号传导部分1411和第二信号传导部分1412可设置为面对接地传导部分1413。以这种布置，电流可通过第一信号传导部分1411和第二信号传导部分1412沿着x方向流动。由于电流，可沿着-y方向形成磁场H（W）。然而，应该理解，在其他实现中，也可沿着相反方向（例如，+y方向）形成磁场H（W）。

在一个或多个实施例中，第一信号传导部分1411的一端可电连接（例如，短接）到导体1442，第一信号传导部分1411的另一端可连接到电容器1420。第二信号传导部分1412的一端可通过导体1441接地，第二信号传导部分1412的另一端可连接到电容器1420。因此，第一信号传导部分1411、第二信号传导部分1412、接地传导部分1413以及导体1441和1442可彼此连接，从而谐振器1400可具有电闭合环路结构。如图14所示，电容1420可插入到或者另外位于第一信号传导部分1411和第二信号传导部分1412之间。例如，电容器1420可插入到第一信号传导部分1411和第二信号传导部分1412之间的空间中。电容器1420可以是例如集总元件、分布元件等。在一种实现中，具有分布元件的形状的分布电容可包括Z字形导线以及位于Z字形导线之间的具有相对高的介电常数的介电材料。

如上所述，在一些示例中，当电容器1420插入到传输线中时，谐振器1400可具有超材料的特性。例如，当电容被构造为集总元件时，谐振器1400可具有超材料的特性。当通过适当地调节电容器1420的电容使谐振器1400具有负磁导率时，谐振器1400也可被称为MNG谐振器。可应用各种标准来确定电容器1420的电容。例如，所述各种标准可包括以下标准中的一个或多个：用于使谐振器1400具有超材料的特性的标准、用于使谐振器1400在目标频率下具有负磁导率的标准、用于使谐振器1400在目标频率下具有零阶谐振特性的标准等。基于上述标准中的至少一个标准，可确定电容器1420的电容。

也可被称为MNG谐振器1400的谐振器1400还可具有零阶谐振特性（即，具有当传播常数为“0”时的频率作为谐振频率）。如果谐振器1400具有零阶谐振特性，则谐振频率可以与MNG谐振器1400的物理尺寸无关。因此，通过适当地设计电容器1420，MNG谐振器1400可在不显著改变MNG谐振器1400的物理尺寸的情况下充分地改变谐振频率。

参照图14的MNG谐振器1400，在近场中，电场可集中在插入到传输线中的电容器1420上。因此，由于电容器1420，磁场在近场中可具有支配性地位。因为具有零阶谐振特性的MNG谐振器1400可具有与磁偶极子相似的特性，所以磁场在近场中可具有支配性地位。由于插入电容器1420而形成的相对少量的电场可集中在电容器1420上，因此磁场可进一步具有支配性地位。使用分布集总元件的电容1420的MNG谐振器1400可具有相对高的Q因子，因此提高功率传输的效率会是可能的。此外，MNG谐振器1400可包括在阻抗匹配中使用的匹配器1430。匹配器1430可被构造为适当地调节MNG谐振器1400的磁场的强度。MNG谐振器1400的阻抗可以由匹配器1430确定。在一个或多个实施例中，电流可通过连接器1440流入MNG谐振器1400，或者可通过连接器1440从MNG谐振器1400流出。连接器1440可连接到接地传导部分1413或匹配器1430。

如图14所示，匹配器1430可位于由谐振器1400的环路结构形成的环路之内。匹配器1430可被构造为通过改变匹配器1430的物理形状来调节谐振器1400的阻抗。例如，匹配器1430可包括在与接地传导部分1413分开距离h的位置的将在阻抗匹配中使用的导体1431。谐振器1400的阻抗可通过调节距离h而改变。

在一些实施方式中，可设置控制器以控制匹配器1430。在这种情况下，匹配器1430可基于控制器产生控制信号来改变匹配器1430的物理性状。例如，匹配器1430的导体1431与接地传导部分1413之间的距离h可基于控制信号被增大或减小。因此，可改变匹配器1430的物理形状，从而可调节谐振器1400的阻抗。可使用各种方案来调节匹配器1430的导体1431与接地传导部分1413之间的距离h。例如，一个或多个导体可包括在匹配器1430中，并且可通过适当激活所述导体中的一个来调整调整距离h。可选择地或者另外地，可通过向上和向下调整导体1431的物理位置来调整距离h。例如，可基于控制器的控制信号来控制距离h。控制器可使用各种因素来产生控制信号。例如，如图14所示，匹配器1430可被构造为诸如导体1431的无源元件。当然，在其他实施例中，匹配器1430可被构造为诸如二极管、晶体管等的有源元件。如果有源元件被包括在匹配器1430中，则有源元件可基于控制器产生的控制信号被驱动，并且谐振器1400的阻抗可基于控制信号来调节。例如，如果有源元件是包括在匹配器1430中的二极管，则谐振器1400的阻抗可根据二极管是导通状态还是截止状态来调节。

在一些实施方式中，还可将磁芯设置为穿过构造为MNG谐振器的谐振器1400。磁芯可增加电力传输距离。

图15示出被构造为大体积类型（bulky type）的用于无线电力传输的谐振器1500的示例。

如这里所使用的，术语“大体积类型”可表示以集成形式连接至少两个部件的无缝连接。

参照图15，第一信号传导部分1511和导体1542可被整体形成，而不是被分开制造并被彼此连接。类似地，第二信号传导部分1512和导体1541也可被整体制造。

当第二信号传导部分1512和导体1541被分开制造，然后彼此连接时，由于接缝1550会导致传导的损耗。第二信号传导部分1512和导体1541可彼此连接而不使用分开的接缝（即，无缝地彼此连接）。因此，可减少由接缝1550引起的导体损耗。类似地，第二信号传导部分1512和接地传导部分1513可以被无缝且整体制造。另外，第一信号传导部分1511和接地传导部分1513可以被无缝并且/或整体制造。

可设置如这里在一个或多个实施例中描述的类似构造的匹配器1530。

图16示出构造为空心类型的用于无线电力传输的谐振器1600。

参照图16，谐振器1100的第一信号传导部分1611、第二信号传导部分1612、接地传导部分1613以及导体1641和1642中的每个被构造为空心类型。如在这里使用的术语“空心类型”表示可包括内部空的空间的构造。

对于给定谐振频率，有效电流可以被模式化以仅在第一信号传导部分1611的一部分（而非第一信号传导部分1611的全部）、第二信号传导部分1612的一部分（而非第二信号传导部分1612的全部）、接地传导部分1613的一部分（而非接地传导部分1613的全部）、导体1641和1642的一部分（而非导体1641和1642的全部）中流动。当第一信号传导部分1611、第二信号传导部分1612、接地传导部分1613以及导体1641和1642中的每一个的深度明显比预定谐振频率下的相应的集肤深度深时，这可能是无效的。然而，在一些情况下，明显更深的深度会增加谐振器1600的重量或制造成本。

因此，对于给定谐振频率，第一信号传导部分1611、第二信号传导部分1612、接地传导部分1613以及导体1641和1642中的每个的深度可基于第一信号传导部分1611、第二信号传导部分1612、接地传导部分1613以及导体1641和1642中的每一个的相应的集肤深度被适当地确定。当第一信号传导部分1611、第二信号传导部分1612、接地传导部分1613以及导体1641和1642中的一个或多个具有比相应的集肤深度深的适当深度时，谐振器1600可被制造的更轻，并且谐振器1600的制造成本也会下降。

例如，如图16所示，第二信号传导部分1612的深度（如由圆圈指示的放大视图区域1660中进一步示出）可被确定为“d”mm，并且d可根据

来确定。这里，f表示频率，μ表示磁导率，σ表示导体常数。在一个实施例中，当第一信号传导部分1611、第二信号传导部分1612、接地传导部分1613以及导体1641和1642由铜制造并且具有5.8×10⁷西门子每米（S·m^-1）的电导率时，相对于10kHz的谐振频率，集肤深度可以是约0.6mm，相对于100MHz的谐振频率，集肤深度可以是约0.006mm。

可设置如这里在一个或多个实施例中描述的类似构造的电容器1620和匹配器1630。

图17示出使用平行板构造的用于无线电力传输的谐振器1700的示例。

参照图17，平行板构造可被应用于包括在谐振器1700中的第一信号传导部分1711和第二信号传导部分1712中的每一个。

第一信号传导部分1711和/或第二信号传导部分1712可能不是完美的导体，因此，它们可能具有固有电阻。由于该电阻，会导致欧姆损耗。欧姆损耗会减小Q因数，并且还会减小耦合效应。

通过将平行板构造应用于第一信号传导部分1711和第二信号传导部分1712中的每一个，可减少欧姆损耗，并可增大Q因数和耦合效应。参照（由图17中的圆圈指示的）放大视图部分1770，当应用平行板构造时，第一信号传导部分1711和第二信号传导部分1712中的每一个可包括多条导线。多条导线可平行地设置，并且可在第一信号传导部分1711和第二信号传导部分1712中的每一个的末端部分电连接（即，短接）。

如以上所述，当将平行板构造应用于第一信号传导部分1711和第二信号传导部分1712中的一个或两者时，可平行地设置多条导线。因此，具有所述多条导线的电阻的和可降低。因此，电阻损耗可减少，并且Q因数和耦合效应可增大。

可设置如这里在一个或多个实施例中描述的类似构造的位于接地传导部分1713上的电容器1720和匹配器1730。

图18示出包括分布式电容器的用于无线电力传输的谐振器1800的示例。

参照图18，构造包括在谐振器1800中的电容器1820用于无线电力传输。用作集总元件的电容器可具有相对高的等效串联电阻（ESR）。已经提出多种方案以减小包含在集总元件的电容器中的ESR。根据实施例，通过使用作为分布元件的电容器1820，可减小ESR。正如将被理解的那样，ESR引起的损耗会减小Q因数和耦合效应。

如图18所示，电容器1820可构造为具有Z字形结构的导线。

通过采用作为分布元件的电容器1820，在一些情况下，减小由于ESR引起的损耗会是可能的。此外，通过设置多个作为集总元件的电容器，减小由于ESR引起的损耗会是可能的。因为多个作为集总元件的电容器的每个的电阻通过并联连接减小，所以并联连接的作为集总元件的电容器的有效电阻也可减小，使得由于ESR引起的损耗可减小。例如，通过采用十个1pF的电容器，而不使用单个10pF的电容器，在一些情况下可减小由于ESR引起的损耗。

图19示出在图13中示出的谐振器1300中使用的匹配器1330的一个实施例，并且图20示出在图14中示出的谐振器1400中使用的匹配器1430的示例。

图19示出包括匹配器1330的图13的谐振器1300的部分，并且图20示出包括匹配器1430的图14的谐振器1400的部分。

参照图19，匹配器1330可包括导体1331、导体1332和导体1333。导体1332和1333可连接到接地导体部分1313和导体1331。2D谐振器的阻抗可基于导体1331和接地导体部分1313之间的距离h来确定。导体1331和接地导体部分1313之间的距离h可由控制器控制。可使用各种方案调节导体1331和接地导体部分1313之间的距离h。例如，所述多种方案可包括以下方案中的一个或多个：通过适应性地激活导体1331、1332和1333中的一个来调节距离h的方案、上下调节导体1331的物理位置的方案等。

参照图20，匹配器1430可包括导体1431、导体1432、导体1433以及导体1441和1442。导体1432和1433可连接到接地导体部分1413和导体1431。3D谐振器的阻抗可基于导体1431和接地导体部分1413之间的距离h来确定。例如，导体1431和接地导体部分1413之间的距离h可由控制器控制。与图19中示出的匹配器1330类似，在匹配器1430中，可使用各种方案调节导体1431和接地导体部分1413之间的距离h。例如，所述多种方案可包括以下方案中的一个或多个：通过适应性地激活导体1431、1432和1433中的一个来调节距离h的方案、上下调节导体1431的物理位置的方案等。

在一些实施方式中，匹配器可包括有源元件。因此，使用有源元件调节谐振器的阻抗的方案可以与如上所述的示例相似。例如，可通过使用有源元件改变流过匹配器的电流的路径来调节谐振器的阻抗。

图21示出图13的谐振器1300的一个等效电路。

在无线电力传输中使用的图13的谐振器1300可被建模为图21的等效电路。在图21中描绘的等效电路中，LR表示电力传输线的电感，CL表示以集总元件的形式插入在电力传输线的中间的电容器1320，CR表示图13的电力传输和/或接地之间的电容。

在一些情况下，谐振器1300可具有零阶谐振特性。例如，当传播常数为“0”时，谐振器1300可假定为具有作为谐振频率的ω_MZR。谐振频率ω_MZR可通过等式2来表示。

[等式2]

ω_{MZR} = \frac{1}{\sqrt{L_{R} C_{L}}}

在等式2中，MZR表示Mu零谐振器。

参照等式2，谐振器1300的谐振频率ω_MZR可通过L_R/C_L来确定。谐振器1300的物理尺寸和谐振频率ω_MZR可以彼此无关。因为物理尺寸彼此无关，所以谐振器1300的物理尺寸可被充分地减小。

可使用硬件组件、软件组件或其组合来实现在此描述的单元。例如，可使用一个或多个通用或专用计算机（诸如作为示例的处理器、控制器和算术逻辑单元）、数字信号处理器、微计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器或能够以限定的方式响应并执行指令的任何其他装置来实现处理装置。处理装置可运行操作系统（OS）以及一个或多个在OS上运行的软件应用。处理装置还可响应于软件的执行来访问、存储、操纵、处理和创建数据。为了简明的目的，处理装置的描述被用作单数；然而，本领域的技术人员将理解，处理装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，处理装置可包括多个处理器或者处理器和控制器。另外，不同的处理配置是可行的，诸如并行处理器。

软件可包括用于独立或共同地指导或配置处理装置以进行期望操作的计算机程序、代码段、指令或它们的某个组合。可在任何类型的机器、组件、物理或虚拟设备、计算机存储介质或装置中永久或暂时地包含软件和数据，或者在能够向处理装置提供指令或数据或能够被处理装置解释的传播信号波中永久或暂时地包含软件和数据。软件还可分布在联网的计算机系统中，从而以分布方式存储和执行软件。尤其是，软件和数据可被一个或多个计算机可读记录介质存储。计算机可读记录介质可包括能够存储其后可被计算机系统或处理装置读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置。此外，实施例所属领域的编程技术人员可基于并使用在此提供的附图的流程图和框图以及它们的相应描述来解释用于实现在此公开的示例实施例的功能程序、代码和代码段。

以上已描述了一些示例。然而，应理解，可进行各种修改。例如，如果按不同的顺序执行所描述的技术并且/或者如果在描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式被组合和/或被其他组件或它们的等同物替代或补充，则可实现适合的结果。因此，其他实施方式在权利要求的范围内。

Claims

1.一种用于控制无线电力发送的方法，所述方法包括如下步骤：

检测用于无线地接收电力的多个目标装置；

基于将被发送到所述多个目标装置中的一个或多个目标装置的功率量、与所述多个目标装置中的一个或多个目标装置相关联的耦合因子或两者，从多个源谐振单元中选择源谐振单元；

使用选择的源谐振单元向目标装置无线地发送电力。

2.如权利要求1所述的方法，其中，检测的步骤包括：

广播唤醒请求信号；

从所述多个目标装置中的一个或多个目标装置接收响应于唤醒请求信号的一个或多个响应信号，

其中，所述响应信号中的一个或多个包括关于相应目标装置的标识符（ID）的信息、关于将在相应目标装置中使用的功率量的信息或两者。

3.如权利要求1所述的方法，其中，检测的步骤包括：

使用所述多个源谐振单元广播唤醒请求信号；

从所述多个目标装置接收响应于唤醒请求信号的响应信号。

4.如权利要求1所述的方法，其中，选择的步骤包括：

从所述多个源谐振单元中选择向所述多个目标装置中的一个或多个目标装置发送最大功率量的源谐振单元。

5.如权利要求2所述的方法，其中，选择的步骤包括：

验证将被发送到与第一源谐振单元邻近的第一目标装置的电力的第一功率量，以及将被发送到与第二源谐振单元邻近的第二目标装置的电力的第二功率量；

当第一功率量比第二功率量大预定值时选择第一源谐振单元，并且当第二功率量比第一功率量大预定值时选择第二源谐振单元。

6.如权利要求5所述的方法，其中，第一目标装置的第一目标谐振器在线圈的尺寸或匝数方面与第二目标装置的第二目标谐振器不同。

7.如权利要求1所述的方法，其中，选择的步骤包括：

从所述多个源谐振单元中选择具有对于所述多个目标装置中的一个或多个目标装置的最高耦合因子的源谐振单元。

8.如权利要求7所述的方法，其中，选择的步骤包括：

当第一功率量和第二功率量之差小于或等于预定值时，验证对于第一目标装置和第二目标装置中的一个或多个的耦合因子；

从第一源谐振单元和第二源谐振单元中选择具有较高耦合因子的源谐振单元。

9.如权利要求7所述的方法，其中，选择的步骤包括：

当第一功率量和第二功率量之差小于或等于预定值时，开启或关闭第一源谐振单元和第二源谐振单元。

10.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：

当与选择的源谐振单元邻近的目标装置的电力接收终止时，关闭选择的源谐振单元；

开启所述多个源谐振单元中的与用于从目标谐振器无线接收电力的低功率装置邻近的源谐振单元。

11.如权利要求10所述的方法，其中，基于将在与选择的源谐振单元邻近的目标装置中使用的功率量、将在低功率装置中使用的功率量或两者，来确定从选择的源谐振单元被无线发送到与选择的源谐振单元邻近的目标装置的功率量。

12.如权利要求1所述的方法，其中，选择的步骤包括：

开启选择的源谐振单元；

关闭除选择的源谐振单元之外的一个或多个源谐振单元。

13.一种无线电力发送器，包括：

检测器，被构造为检测用于无线地接收电力的多个目标装置；

控制器，被构造为基于将被发送到所述多个目标装置中的一个或多个目标装置的功率量、与所述多个目标装置中的一个或多个目标装置相关联的耦合因子或两者，从多个源谐振单元中选择源谐振单元；

电力发送单元，被构造为使用选择的源谐振单元向目标装置无线发送电力。

14.如权利要求13所述的无线电力发送器，其中，检测器包括：通信单元，被构造为广播唤醒请求信号，并从所述多个目标装置中的一个或多个目标装置接收响应于唤醒请求信号的响应信号，其中，所述响应信号中的一个或多个包括关于相应目标装置的标识符（ID）的信息、关于将在相应目标装置中使用的功率量的信息或两者。

15.如权利要求13所述的无线电力发送器，其中，控制器从所述多个源谐振单元中选择向所述多个目标装置中的一个或多个目标装置发送最大功率量的源谐振单元，或具有对于所述多个目标装置中的一个或多个目标装置的最高耦合因子的源谐振单元。

16.如权利要求15所述的无线电力发送器，其中，控制器包括：

第一处理器，被构造为验证将被发送到与第一源谐振单元邻近的第一目标装置的电力的第一功率量，以及将被发送到与第二源谐振单元邻近的第二目标装置的电力的第二功率量；

第二处理器，被构造为当第一功率量比第二功率量大预定值时选择第一源谐振单元，当第二功率量比第一功率量大预定值时选择第二源谐振单元，并且验证对于第一目标装置和第二目标装置中的一个或多个的耦合因子，并当第一功率量和第二功率量之差小于或等于预定值时从第一源谐振单元和第二源谐振单元中选择具有高耦合因子的源谐振单元。

17.如权利要求16所述的无线电力发送器，其中，当第一功率量和第二功率量之差小于或等于预定值时，第二处理器开启或关闭第一源谐振单元和第二源谐振单元。

18.如权利要求13所述的无线电力发送器，其中，当与选择的源谐振单元邻近的目标装置的电力接收被终止时，控制器关闭选择的源谐振单元，并开启所述多个源谐振单元中的与用于从目标谐振器无线地接收电力的低功率装置邻近的源谐振单元。

19.如权利要求13所述的无线电力发送器，其中，基于将在与选择的源谐振单元邻近的目标装置中使用的功率量、将在低功率装置中使用的功率量或两者，来确定从选择的源谐振单元无线发送到与选择的源谐振单元邻近的目标装置的功率量。

20.如权利要求19所述的无线电力发送器，其中，当低功率装置的电力接收终止时，控制器基于将在目标装置中使用的功率量、接收到目标装置的功率量或两者，来控制从选择的源谐振单元无线发送到目标装置的功率量。

21.如权利要求13所述的无线电力发生器，其中，电力发送单元包括所述多个源谐振单元，其中，所述多个源谐振单元中的一个或多个源谐振单元包括按阵列排列的多个谐振器。

22.如权利要求21所述的无线电力发送器，其中，所述多个源谐振单元由所述多个源谐振器的ID来标识，

其中，控制器使用ID来识别所述多个目标装置的位置。

23.一种无线电力接收器，包括：

通信单元，被构造为将关于所述无线电力发送器的标识符（ID）的信息、关于将在所述无线电力接收器中使用的功率量的信息或两者发送到无线电力发送器；

电力接收单元，被构造为从源谐振单元无线接收电力，从其他无线电力接收器的目标谐振器无线接收电力，或两者；

控制器，被构造为当电力接收终止时与负载断开连接。

24.如权利要求23所述的无线电力接收器，其中，当将在所述无线电力接收器中使用的功率量大于将在所述其他无线电力接收器中使用的功率量时，电力接收单元从源谐振单元无线接收电力，

其中，当将在无线电力接收器中使用的功率量小于将在所述其他无线电力接收器中使用的功率量时，电力接收单元从目标谐振器无线接收电力。

25.如权利要求23所述的无线电力接收器，其中，电力接收单元包括目标谐振器，

其中，电力接收单元的目标谐振器在线圈的尺寸或匝数方面与所述其他无线电力接收器的目标谐振器不同。