CN103959601B - 无线电力发射器、无线电力接收器和阻抗控制方法 - Google Patents

无线电力发射器、无线电力接收器和阻抗控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无线电力发射器，所述无线电力发射器通过无线电力接收器传输电力到所述负载侧。所述无线电力发射器包括：电源，用于产生AC电力；发射线圈，用于将所述AC电力无线地传输到所述无线电力接收器的接收线圈；以及检测单元，用于检测所述发射线圈与所述接收线圈之间的耦合状态。

Description

无线电力发射器、无线电力接收器和阻抗控制方法
技术领域
本发明涉及无线电力传输技术。更具体地，本发明涉及能够根据无线电力发射器与无线电力接收器之间的耦合状态来提高电力效率的无线电力传输。
背景技术
无线电力传输或无线能量传输指的是将电能无线地传送到期望的装置的技术。在19世纪，采用电磁感应原理的电机或变压器被普遍使用并且还提出了通过传输例如无线电波或激光的电磁波来传送电能的方法。事实上，日常生活中经常使用的电动牙刷或电动剃须刀就是根据电磁感应的原理来充电的。到现在为止，使用磁感应、谐振和短波射频的长距离传输已经用于无线能量传送方案。
最近，在无线电力传输技术中已经广泛使用采用谐振的能量传输方案或者发射侧采用谐振而接收侧采用磁感应的能量传输方案。
无线电力传输方案通过分别安装在发射侧和接收侧的线圈无线地传送电力可以容易地给例如便携式设备的电器充电。
在无线电力传输方案中，发射侧和接收侧之间的线圈的耦合状态会根据电力传输状态等的变化而变化。
然而，根据现有技术，由于与接收侧连接的负载侧的阻抗是固定的，所以电力传输效率会随着耦合状态的变化而减小。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种方法，所述方法能够根据无线电力发射器与无线电力接收器之间的耦合状态来控制负载的阻抗，从而提高电力传输效率。
本发明的另一个目的是提供一种方法，所述方法能够在无线电力传输期间检测发射谐振线圈与接收谐振线圈之间的耦合因数并且根据所检测的耦合因数来控制负载的阻抗，从而提高电力传输效率。
本发明的又另一个目的是提供一种方法，所述方法能够检测无线电力发射器与无线电力接收器之间的耦合状态并且根据所检测的耦合状态来控制所述无线电力发射器的传输电力，从而提高电力传输效率。
技术方案
根据实施例，提供了一种无线电力发射器，所述无线电力发射器通过无线电力接收器无线地传输电力到负载侧。所述无线电力发射器包括：电源，用于产生AC电力；发射线圈，通过使用谐振将所述AC电力无线地传输到在所述无线电力接收器中所包括的接收线圈；以及检测单元，用于检测所述发射线圈与所述接收线圈之间的耦合状态。
根据实施例，提供了一种无线电力接收器，所述无线电力接收器将从无线电力发射器接收的电力传送到负载侧。所述无线电力接收器包括：接收线圈，用于传送所述电力到所述负载侧，所述电力通过使用谐振从在所述无线电力发射器中所包括的发射线圈被无线地接收；以及阻抗控制单元，用于根据所述发射线圈与所述接收线圈之间的耦合状态来控制所述负载侧的阻抗。
根据实施例，提供了一种无线电力发射器，所述无线电力发射器无线地传输电力到包括接收线圈的无线电力接收器。所述无线电力发射器包括：电源，用于产生AC电力；发射线圈，通过使用电磁感应将所述AC电力无线地传输到所述接收线圈；检测单元，用于检测所述发射线圈与所述接收线圈之间的耦合状态；以及电力控制单元，用于基于所述耦合状态来控制所述无线电力发射器所传输的电力。
根据实施例，提供了一种用于控制负载侧的阻抗的无线电力传输系统的阻抗控制方法。所述阻抗控制方法包括以下步骤：检测无线电力发射器与无线电力接收器之间的耦合状态；将有关所述耦合状态的信息传输到所述无线电力接收器；基于有关所述耦合状态的所述信息来确定所述负载侧的阻抗；以及根据所确定的阻抗来控制所述负载侧的阻抗。
有益效果
根据实施例，在无线电力传输过程期间，发射谐振线圈与接收谐振线圈之间的耦合因数被检测并且根据所检测的耦合因数来控制负载的阻抗，所以可以提高电力传输效率。
此外，根据实施例，根据无线电力发射器的谐振类型与无线电力接收器的感应类型之间的耦合因数将传输电力控制在预定水平，所以电力可以被稳定地提供到无线电力接收器。
附图说明
图1是电路图，示出了根据一个实施例的无线电力传输系统的等效电路；
图2是曲线图，示出了当没有将检测单元和阻抗控制单元应用于无线电力传输系统时根据耦合因数(K)的频率-电力传输效率；
图3是示出了根据另一个实施例的无线电力传输系统的配置的视图；
图4是示出了根据另一个实施例的无线电力传输系统的配置的视图；
图5是示出了根据一个实施例的用于控制负载侧的两个端子的阻抗的方法的视图；
图6是曲线图，示出了当根据一个实施例的无线电力传输系统的耦合因数(K)来控制负载侧的阻抗时的频率-电力传输效率；
图7是流程图，示出了根据第一实施例的用于控制阻抗的方法；
图8是流程图，示出了根据第二实施例的用于控制阻抗的方法；
图9是流程图，示出了根据第三实施例的用于控制阻抗的方法；
图10是示出了根据又另一个实施例的无线电力传输系统的配置的视图；
图11是电路图，示出了根据又另一个实施例的无线电力传输系统的等效电路；并且
图12是流程图，示出了根据又另一个实施例的无线电力传输方法。
具体实施方式
以下将详细描述本发明的示例性实施例，使得本领域的技术人员可以容易地理解本发明。
以下将参照图1至图9详细描述根据实施例的无线电力发射器、无线电力接收器、无线电力传输系统和阻抗控制方法。
图1是电路图，示出了根据一个实施例的无线电力传输系统的配置；图2是曲线图，示出了当负载侧的阻抗在无线电力传输系统中是固定的时根据耦合因数(K)的频率-电力传输效率；图3是示出了根据另一个实施例的无线电力传输系统的配置的视图；图4是示出了根据又另一个实施例的无线电力传输系统的配置的视图；图5是示出了根据一个实施例的控制负载侧的阻抗的一个实例的视图；图6是曲线图，示出了当根据一个实施例的阻抗控制方法来控制负载侧的阻抗时的频率-电力传输效率；图7是流程图，示出了根据一个实施例的用于控制阻抗的方法；图8是流程图，示出了根据另一个实施例的用于控制阻抗的方法；并且图9是流程图，示出了根据又另一个实施例的用于控制阻抗的方法。
首先参考图1，无线电力传输系统包括电源10、发射单元20、接收单元30以及负载侧50。
从电源10产生的电力被传送到发射单元20，使得电力通过谐振被传送到与发射单元20谐振的接收单元30。通过整流器电路(未示出)将被传送到接收单元30的电力传送到负载侧40。负载侧40可以是电池或者需要电力的预定设备。在此实施例中，负载侧40被表示为负载电阻器“RL”。
具体地讲，电源10是用于供应具有预定频率的AC电力的AC电源。
发射单元20包括发射线圈单元21和发射谐振线圈单元22。发射线圈单元21被连接到电源10，使得AC电流流过发射线圈单元21。当AC电流流过发射线圈单元21时，由于电磁感应，AC电流被感应到与发射线圈单元21物理地间隔开的发射谐振线圈单元22。使用谐振将被传送到发射谐振线圈单元22的电力传送到与发射单元20形成谐振回路的无线电力接收单元30。
发射线圈单元21包括发射线圈L1，其两个端子与电源10的两个端子连接。发射线圈单元21可以进一步包括电容器(未示出)并且形成具有适当电感值和电容值的电路。电容值可以是固定的。
发射谐振线圈单元22包括发射谐振线圈L2、电容器C2以及电阻器R2。发射谐振线圈L2包括被连接到电容器C2的一个端子的一个端子和被连接到电阻器R2的一个端子的另一个端子。电阻器R2的另一个端子被连接到电阻器R2的另一个端子。电阻器R2表示由于发射谐振线圈L2引起的损耗功率的量。
电力接收单元30包括接收谐振线圈单元31和接收线圈单元32。
接收谐振线圈单元31在谐振频率下维持与发射谐振线圈单元22的谐振状态。即，接收谐振线圈单元31与发射谐振线圈单元22耦合，使得AC电流流过，从而电力可以以非辐射方案(non-radiative scheme)被传送到接收单元30。
接收线圈单元32通过电磁感应从接收谐振线圈单元31接收电力。被传送到接收线圈单元32的电力通过整流器电路(未示出)进行整流并且经整流的电力被传送到负载侧40。
接收谐振线圈单元31包括接收谐振线圈L3、电容器C3以及电阻器R3。接收谐振线圈L3包括被连接到电容器C3的一个端子的一个端子和被连接到电阻器R3的一个端子的另一个端子。电阻器R3的另一个端子被连接到电容器C2的另一个端子。电阻器R3表示由于接收谐振线圈L3引起的损耗功率的量。
接收线圈单元32包括接收线圈L4，该接收线圈的两个端子被连接到负载侧40的两个端子。接收线圈单元32可以进一步包括电容器(未示出)，并且形成具有适当的电感值和电容值的电路。
电力可以通过在彼此阻抗匹配的两个LC电路之间的谐振来传送。使用谐振的电力传输方案比使用电磁感应的电力发射方案可以发射更远的电力并且电力发射效率更高。
当发射谐振线圈单元22传输电力到接收谐振线圈单元31时，AC电流流过接收谐振线圈单元31。接收谐振线圈单元31通过电磁感应将从发射谐振线圈单元22接收的电力传送到接收线圈单元32。接收线圈单元32通过整流器电路(未示出)将从接收谐振线圈单元31接收的电力传送到负载侧40。
无线电力传输系统的电力传输效率可以使用输入电力P1和负载侧40中消耗的输出电力PL来计算，通过使用第一输入阻抗Z1、第二输入阻抗Z2、第三输入阻抗Z3、第一电流I1、第二电流I2和第三电流I3可以计算输出电力PL。
以下将描述与第一、第二和第三阻抗Z1、Z2和Z3以及第一、第二和第三电流I1、I2和I3有关的等式。
第三阻抗Z3表示在接收谐振线圈L3向负载侧40观测到的阻抗，并且可以被表达为等式1：
等式1
其中，“ω”表示发射谐振线圈L2和接收谐振线圈L3彼此谐振时的谐振频率，并且“M3”是接收谐振线圈L3和接收线圈L4之间的互感，“RL”表示负载侧的阻抗。接收谐振线圈L3和接收线圈L4之间的互感(M3)可以具有恒定值。
由于谐振频率(ω)、负载电阻(RL)、接收线圈L4的电感(L4)以及接收谐振线圈L3与接收线圈L4之间的互感(M3)具有恒定值，所以第三阻抗Z3可以具有已知的值。
等式1为频域表示，并且以下等式全部为频域表示。
第二输入阻抗Z2表示在发射单元20向接收单元30观测到的阻抗并且可以被表达为等式2：
等式2
其中，M2表示发射谐振线圈L2与接收谐振线圈L3之间的互感，C3表示当接收谐振线圈单元31被转换成等效电路时所表示的电容器。此外，R3表示与接收谐振线圈L3中造成的功率损耗的量相对应的电阻。
虽然电容器C3和漏电电阻器R3可以具有恒定值，但是互感M2的值可以根据发射谐振线圈L2与接收谐振线圈L3之间的耦合因数K的变化而变化。
第一输入阻抗Z1表示在电源10向发射单元20所观测到的阻抗并且可以被表达为等式3：
等式3
其中，M1表示发射线圈L1与发射谐振线圈L2之间的互感。
如果流过接收谐振线圈单元32的电流被表示为I3，那么I3可以被表达为等式4；
等式4
其中，IL表示流过负载侧40的电流。
如果流过发射谐振线圈单元22的电流被表示为I2，那么I2可以被表达为等式5；
等式5
如果流过发射线圈单元21的电流被表示为I1，那么I1可以被表达为等式6；
等式6
其中，M1表示发射线圈L1与发射谐振线圈L2之间的互感，C2表示当发射谐振线圈单元22被转换成等效电路时所表示的电容器，并且R2表示与发射谐振线圈L2中造成的功率损耗的量相对应的电阻。
为了测量无线电力传输系统的电力传输效率，可以从等式1至等式6获得输入电力P1以及负载电阻器中消耗的输出电力PL。
输入电力P1可以被表达为等式7：
等式7
由于可以从等式6获得流过发射线圈单元21的电流I1并且可以从等式3获得第一输入阻抗Z1，所以可以使用这两个值来获得输入电力P1。
负载侧40中消耗的输出电力PL可以被表达为等式8：
等式8
因此，由于可以从等式4获得流过负载侧40的电流IL并且负载侧40的阻抗RL是恒定值，所以可以使用这两个值来获得输出电力PL。
因此，利用以下等式9通过使用输入电力P1和输出电力PL可以计算电力传输效率E。
等式9
流过发射线圈单元21的电流I1的值按照等式5和等式6可以根据互感M2的值的变化而变化，并且第一输入阻抗Z1的值按照等式2和等式3也可以根据互感M2的值的变化而变化。
同时，互感M2可以被表达为等式10：
等式10
其中，耦合因数K表示发射谐振线圈L2与接收谐振线圈L3之间的电磁耦合程度，并且该耦合因数的值可以随着无线电力传输系统的发射单元20与接收单元30的两者间距离、方向和位置中的至少一者的变化而变化。
图2是曲线图，示出了当负载侧40的阻抗在无线电力传输系统中是固定的时根据耦合因数(K)的频率-电力传输效率。
这里，作为一个实例，负载侧40的阻抗RL是100欧姆的恒定值，并且使发射单元20和接收单元30产生谐振的谐振频率是250KHz。
图2(a)是频率-电力传输效率的曲线图，其中耦合因数(K)是0.5，并且阻抗侧40的阻抗RL是100欧姆；图2(b)是频率-电力传输效率的曲线图，其中耦合因数(K)是0.3并且阻抗侧40的阻抗RL是100欧姆；图2(c)是频率-电力传输效率的曲线图，其中耦合因数(K)是0.15并且阻抗侧40的阻抗RL是100欧姆；图2(d)是频率-电力传输效率的曲线图，其中耦合因数(K)是0.05并且阻抗侧40的阻抗RL是100欧姆。
如图2(a)至图2(d)所示，频率-电力传输效率的曲线图表明在谐振频率(250KHz)的电力传输效率很低并且平坦度特性不佳。这些事实将会在与以下图6(a)至图6(d)的比较中进行详细描述。
图3示出了根据另一个实施例的无线电力传输系统的配置。
参见图3，无线电力传输系统200包括电源110、无线电力发射器120、无线电力接收器130和负载侧140。
无线电力发射器120可以包括发射单元121和检测单元122。
无线电力接收器130可以包括接收单元131和阻抗控制单元132。
由于电源110、发射单元121、接收单元131和负载侧140与图1的电源10、发射单元20、接收单元30和负载侧40相同，所以将会省略它们的详细描述。
将参照图5来详细描述阻抗控制单元132。
无线电力发射器120和无线电力接收器130可以通过带内通信或带外通信互换信息。
带内通信的意思是通过使用具有在无线电力发射器120与无线电力接收器130之间进行无线电力传输的频率的信号来交换信息的通信。无线电力接收器130可以通过或不通过开关操作来接收从无线电力发射器120传输的电力。因此，无线电力发射器120检测在无线电力发射器130中消耗的电力的量，使得无线电力发射器120可以识别无线电力接收器130的开启信号或关闭信号。
具体地讲，无线电力接收器130可以使用电阻器和开关来改变电阻器所吸收的电力的量，使得无线电力接收器130可以改变无线电力发射器120中消耗的电力。无线电力发射器120可以感测消耗的电力的变化，使得无线电力发射器120可以获得无线电力接收器130的状态信息。开关和电阻器可以彼此串联。在一个实施例中，无线电力接收器130的状态信息可以包括有关无线电力接收器130的当前充电量和充电量的变化的信息。
更具体地，如果开关处于断开状态，那么电阻器中吸收的电力变为0(零)并且减少了无线电力发射器120中消耗的电力。
如果开关处于短接状态，那么电阻器中吸收的电力大于0(零)并且增大了无线电力发射器120中消耗的电力。在无线电力发射器120反复该操作的同时，无线电力发射器120检测无线电力发射器120中消耗的电力，使得无线电力发射器120可以与无线电力接收器130进行数字通信。
无线电力发射器120可以通过上述操作接收无线电力接收器130的状态信息并且可以传输适当的电力。
相反，通过提供电阻器和开关到无线电力发射器120侧，可以将无线电力发射器120的状态信息传输到无线电力接收器130。在一个实施例中，由无线电力发射器120所传输的状态信息可以包括有关以下内容的信息：无线电力发射器120能够传输的最大供电量、无线电力发射器120能够将电力传输到的无线电力接收器130的数量以及无线电力发射器120的可用电力量。
带外通信通过除谐振频率以外的特定频率进行，以便交换电力传输所需的信息。无线电力发射器120和无线电力接收器130可以通过分别安装在无线电力发射器120和无线电力接收器130中的带外通信模块来交换电力传输所需的信息。带外通信模块可以安装在电源110中。在一个实施例中，带外通信可以使用例如蓝牙、Zigbee、WLAN、NFC等的短距离通信技术，并且不限于此。
检测单元122可以检测发射谐振线圈L2与接收谐振线圈L3之间的耦合状态。在一个实施例中，可以通过测量发射谐振线圈L2与接收谐振线圈L3之间的耦合因数来识别耦合状态。
在一个实施例中，有关耦合状态的信息可以是用于控制负载侧140的阻抗的信息。具体地讲，有关耦合状态的信息可以是控制负载侧140的阻抗所需的有关发射谐振线圈L2与接收谐振线圈L3之间的耦合因数的信息。
无线电力发射器120可以通过带内通信或带外通信将有关耦合状态的信息传输到无线电力接收器130。
无线电力接收器130的阻抗控制单元132可以使用从无线电力发射器120接收的有关耦合状态的信息来确定负载侧140的阻抗，并且可以根据所确定的阻抗来控制负载侧140的阻抗。
通过根据耦合状态来控制负载侧140的阻抗，可以提高无线传输效率以及频率-电力效率的曲线图的平坦度特性。以下将参照图6来详细描述这个事实。
控制负载侧140的阻抗需要有关耦合状态的信息，并且在一个实施例中可以通过检测耦合因数来识别这些信息。
以下将描述根据所检测的耦合因数来控制负载侧140的阻抗的方法。
首先将参照图7来描述根据所检测的耦合因数来控制负载侧140的阻抗的方法。
图7是示出了无线电力传输系统1000的阻抗控制方法的流程图，该无线电力传输系统可以检测耦合因数并且可以根据耦合因数控制负载侧140的阻抗。
参见图7，在步骤S21中，检测单元122测量在电源110向发射单元121观测到的第一输入阻抗Z1。在一个实施例中，检测单元122可以通过使用从电源110输出的电流和电压来测量第一阻抗Z1，并且实施例不限于此。
在一个实施例中，检测单元122可以使用等式2来计算第二输入阻抗Z2。也就是说，参见图2的等式1，由于输入阻抗Z3已知，并且除互感M2之外的任何其他变量都具有固定值，所以第二输入阻抗Z2可以表达为互感M2的等式。检测单元122可以通过使用互感M2和等式3表达的第二输入阻抗Z2来计算互感M2。具体地讲，当使用互感M2表达的第二输入阻抗Z2被应用于等式3时，第一输入阻抗Z1可以被转换成互感M2的等式。
再次参见图7，在步骤S22中，检测单元122可以使用第一输入阻抗Z1来计算互感M2，并且可以使用互感M2和等式10来检测耦合因数K。在一个实施例中，无线电力传输系统可以进一步包括存储单元，该存储单元存储查找表，第一、第二和第三输入阻抗Z1、Z2和Z3以及互感M2和耦合因数K被彼此对应地存储在该查找表中。检测单元122可以搜索存储单元来检测耦合因数K。
在步骤23中，检测部122可以根据所检测的耦合因数值来确定负载侧140的阻抗。在一个实施例中，无线电力发射器120可以在存储单元(未示出)中存储查找表，耦合因数和负载侧140的阻抗被彼此对应地存储在该查找表中。也就是说，无线电力发射器120可以根据通过使用与耦合因数相对应的负载侧140的阻抗所检测的耦合因数来确定负载侧140的阻抗。
在步骤S24中，无线电力传输系统1000可以控制阻抗控制单元132使得基于负载侧140的阻抗将电力传输到负载侧140。
在一个实施例中，无线电力接收器130可以通过带内通信或带外通信从无线电力发射器120接收有关所确定的负载侧140的阻抗的信息。然后，无线电力接收器130可以基于有关负载侧140的阻抗的接收的信息来控制阻抗控制单元132。
用于改变负载侧140的阻抗的方法包括使用直流转直流转换器的方法以及使用电池管理设备的方法，各方法与图5中描述的方法相同。
接着将参照图8来描述根据另一个实施例的阻抗控制方法。
根据另一个实施例的阻抗控制方法允许负载侧140的阻抗处于开路状态并且测量在电源110向发射单元121观测到的第一输入阻抗Z1，使得耦合因数值被检测到。
首先，在步骤S31中，检测单元122将用于令负载侧140处于开路状态的控制信号传输到负载侧140，使得负载侧140处于开路状态。在一个实施例中，负载电阻器RL的一个端子可以与额外的开关连接。检测单元122可以将开路信号传输到与负载电阻器连接的开关，使得负载电阻器可以处于开路状态。在这种情况下，可以认为负载侧140的负载电阻器RL具有无穷大值。然后，第三输入阻抗Z3的值变为等式1中的0(零)，如同以下等式11。
等式11
如果第三输入阻抗Z3变为0(零)，那么等式2的第二阻抗Z2被定义为以下等式12。
等式12
第一输入阻抗Z1基于等式1被定义为以下等式：
然后，检测单元122测量第一输入阻抗Z1。第一输入阻抗是在电源110向发射单元121观测到的阻抗。检测单元122可以通过使用第一输入阻抗Z1和等式12来计算互感M2。也就是说，第二输入阻抗Z2可以被定义为互感M2的等式。如果由互感M2所定义的第二输入阻抗Z2可以应用于等式1，那么第一输入阻抗Z1可以被定义为互感M2的等式。
检测单元122可以通过使用测量的第一输入阻抗Z1以及通过“取零”导出的互感M2的上述等式来计算互感M2。
在步骤S33中，检测单元122可以通过使用测量的第一输入阻抗Z1、通过该第一输入阻抗计算得到的互感M2以及等式10来检测耦合因数K。
在步骤S34中，检测单元122可以根据所检测的耦合因数值来确定负载侧140的阻抗。在一个实施例中，无线电力发射器120可以在存储单元(未示出)中存储查找表，耦合因数和阻抗被彼此对应地存储在该查找表中。也就是说，无线电力发射器120可以根据耦合因数来确定负载阻抗，该耦合因数是通过使用与各耦合因数相对应的阻抗而被检测到的。
在步骤S35中，检测单元122可以控制阻抗控制单元132，使得可以基于所确定的阻抗来传输电力。
结合图8的内容所描述的阻抗控制方法可以减少耦合因数K的计算中使用的变量的数量，使得可以提高准确度并且可以提高耦合因数的计算速度。
图4示出了根据又另一个实施例的无线电力传输系统的配置。
根据第二实施例的无线电力传输系统200包括电源110、无线电力发射器120、无线电力接收器130和负载侧140。
无线电力发射器120可以包括发射单元121。
无线电力接收器120可以包括接收单元131、检测单元122和阻抗控制单元132。
由于电源110、接收单元131和负载侧140与图1的相同，所以将省略它们的详细描述。
以下将参照图5详细描述阻抗控制单元132。
检测单元122可以检测发射谐振线圈L2与接收谐振线圈L3之间的耦合因数K。
以下将参照图9来描述根据又另一个实施例的阻抗控制方法。
首先，参见图9，在步骤S11中，无线电力接收器130可以控制无线电力发射器120使得发射单元121可以传输具有预定频带中的频率信号的电力。在所述预定频带中的频率信号可以是100KHz或100KHz以上的频率信号。预定频带中的频率信号的电力强度可以彼此相同。
在步骤S12中，无线电力接收器130可以测量接收单元131所接收的电力。
在步骤S13中，无线电力接收器130可以通过使用发射单元121发射的电力以及接收单元131接收的电力来检测耦合因数K。具体地讲，无线电力接收器130通过所发射的电力与所接收的电力的比值来获得电力传输效率。电力传输效率可以被表达为频率与电力传输效率之间关系的曲线图。通过比较所表达的曲线图和图2的曲线图可以检测耦合因数。
这里，频率-电力传输效率的曲线图不限于图2的曲线图，但是可以进一步包括根据耦合因数的多种形式的曲线图。
在步骤S14中，无线电力接收器130根据所检测的耦合因数来确定负载侧140的阻抗。在一个实施例中，无线电力接收器130可以进一步包括存储单元(未示出)，该存储单元中存储有查找表，彼此对应的电力效率、耦合因数K和阻抗被存储在该查找表中。也就是说，当无线电力接收器130可以检测电力效率时，无线电力接收器130可以通过使用与所检测的电力效率相对应的耦合因数和阻抗来确定负载侧140的阻抗。
在步骤S15中，检测单元122基于所确定的阻抗来控制阻抗控制单元132。因此，可以根据所确定的阻抗来控制负载侧140的阻抗。用于控制负载侧140的阻抗的方法包括使用直流转直流转换器的方法以及使用电池管理设备的方法，以下将会参照图5来描述各方法。
图5是根据一个实施例的用于控制负载侧的两个端子之间的阻抗的一个实例的视图。
阻抗控制单元132可以根据上述方法所检测的耦合因数K来改变负载侧140的阻抗。可以通过使用以下两种方法来实施改变负载侧140的阻抗的方法。
一种方法是通过使用阻抗控制单元132的BMIC(电池管理IC)132a来改变负载侧140的阻抗。
BMIC 132a是控制流过电池的电流量的设备。
参见图5(a)，负载侧140的阻抗可以被表达为以下等式13：
等式13
其中，IC表示流过BMIC 132a的受到控制的电流，并且VC表示施加给负载电阻器RL的电压。负载电阻器RL表示电池并且可以具有可变化的值。
被输入负载电阻器RL的电流IC可以通过BMIC 132a进行控制，并且当已知VC的值时，BMIC 132a可以基于根据所检测的耦合因数来确定的阻抗来控制被输入负载侧140的电流IC，使得可以控制负载侧140的阻抗。
另一种方法是通过使用应用于阻抗控制单元132的直流转直流转换器132b来改变负载侧140的阻抗值。
直流转直流转换器132b执行将一个直流电压转换成另一个直流电压的功能，并且被分为开关式和线性式。优选地，可以使用开关式的直流转直流转换器。开关式转换器通过使用开关电路将对交流电流进行整流所产生的不稳定的直流电流转换成脉冲电流来允许输出侧获得合适的电流。
参见图5(b)，负载侧140的阻抗可以被表达为以下等式14：
等式14
其中，Ed表示直流转直流转换器132b的效率，Vout表示施加给负载电阻器RL 142的电压，Vin表示施加给负载侧140的电压，并且Rin表示负载侧140的阻抗。
一般来讲，由于直流转直流转换器132b的效率Ed、施加给负载电阻器RL的电压Vin以及负载电阻器RL具有固定值，阻抗控制单元130可以改变施加给负载电阻器RL的电压，从而改变负载侧140的阻抗值。
图6是频率-电力传输效率的曲线图，其中根据实施例的阻抗控制方法来控制负载侧的阻抗。
这里，负载侧140的被控制的阻抗ZL的值根据耦合因数K的变化而变化，并且作为一个实例，当发射单元121与接收单元131之间发生谐振时的谐振频率是250KHz。
在图6中，图6(a)是频率-电力传输效率的曲线图，其中耦合因数K是0.5，并且负载侧140的被控制的阻抗ZL是20欧姆；图6(b)是频率-电力传输效率的曲线图，其中耦合因数K是0.3，并且负载侧140的被控制的阻抗ZL是50欧姆；图6(c)是频率-电力传输效率的曲线图，其中耦合因数K是0.15，并且负载侧140的被控制的阻抗ZL是100欧姆；并且图6(d)是频率-电力传输效率的曲线图，其中耦合因数K是0.05，并且被控制的阻抗ZL是400欧姆。
阻抗控制单元132改变负载侧140的被控制的阻抗ZL的值以根据由检测单元122所检测的耦合因数K来提高电力传输效率。
参见图6(a)至图6(d)，类似于图2，当负载侧140的阻抗不是定值而是根据耦合因数K的变化而变化时，已知在250KHz的谐振频率附近的电力传输效率得到了提高，并且具有很高的电力传输效率的频带宽度更大。
具体地讲，通过将图2(a)至图2(d)与图6(a)至图6(d)进行比较来描述阻抗控制方法。
参见图2(a)，由于发射侧与接收侧之间的过耦合，产生了两个极点并且在250KHz的电力传输效率是约43％。
相反，参见图6(a)，产生了一个极点，而不是两个，并且在250KHz的电力传输效率是约90％。因此，可以已知图6(a)的电力传输效率比图2(a)的电力传输效率提高得更多。也就是说，当耦合因数K是0.5，并且负载侧的阻抗从100欧姆变化到20欧姆时，可以已知电力传输效率得到了提高。
接着，参见图2(b)，由于发射侧与接收侧之间的过耦合，产生了两个极点并且在250KHz的谐振频率的电力传输效率是约80％。在这种情况下，虽然在极点频率的电力传输效率很高，但是平坦度不佳并且难以预测极点频率，使得在大批量生产时难以获得一致性。
相反，参见图6(b)，产生了一个极点，而不是两个，并且在250KHz的谐振频率的电力传输效率是约94％。因此，可以已知图6(a)的电力传输效率比图2(b)的电力传输效率提高得更多。也就是说，当耦合因数K是0.3，并且负载侧的阻抗从100欧姆变化到50欧姆时，可以已知电力传输效率得到了提高。
接下来，参见图2(c)和图6(c)，在这种情况下，耦合因数K是0.15并且负载侧的阻抗是100欧姆。在250KHz的谐振频率的电力传输效率较高，约为95％，并且在谐振频率附近具有恒定的电力传输效率的平坦度特性很出色。由于平坦度特性很出色，所以可以在大批量生产中获得一致性。也就是说，当耦合因数K为0.15并且负载侧的阻抗是100欧姆时，已知可以获得出色的平坦度特性以及很高的电力传输效率。
接着，参见图2(d)，虽然在250KHz的谐振频率的电力传输效率是约90％，但是电力传输效率很高的频带宽度很窄，使得平坦度特性不佳。
相反，参见图6(d)，在250KHz的谐振频率的电力传输效率是约93％。因此，已知其电力传输效率比图2(d)的电力传输效率提高得更多，并且电力传输效率很高的频带宽度更大。也就是说，当耦合因数K是0.05并且负载侧的阻抗从100欧姆变化到400欧姆时，可以已知电力传输效率和平坦度特性得到了提高。
因此，当负载侧的阻抗根据耦合因数的变化而变化而不是固定不变的负载侧的阻抗时，可以已知电力传输效率和平坦度特性得到了提高。由于耦合因数K可以根据无线电力发射器和无线电力接收器的两者间距离、方向和位置中的至少一者的变化而变化，所以如果根据所检测的耦合因数来检测耦合因数并且控制负载侧的阻抗，就可以提高电力传输效率和平坦度特性。
也就是说，通过参照图3和图4描述的检测耦合因数的过程以及参照图5描述的基于所检测的耦合因数来控制负载侧的阻抗的过程可以获得上述效果。
以下将按照图10至图12来描述根据又另一个实施例的无线电力传输系统和无线电力传输方法。
图10是示出了根据又另一个实施例的无线电力传输系统的配置的视图。
图11是电路图，示出了根据又另一个实施例的无线电力传输系统的等效电路。
图12是流程图，示出了根据实施例的无线电力传输方法。
首先，参照图10，无线电力传输系统1000包括电源110、无线电力发射器500、无线电力接收器600和负载侧700。被传输到无线电力发射器500的电力通过整流器电路620被传输到负载侧700。负载侧700可以是电池或需要电力的其他设备。在此实施例中，负载侧700被称为电阻器RL。在此实施例中，负载侧700可以被包括在无线电力接收器600中。
无线电力发射器500包括发射单元510、检测单元520和电力控制单元530。
发射单元510包括发射感应线圈单元511和发射谐振线圈单元512。
无线电力发射器500包括接收单元610和整流器电路620。
接收单元610包括接收线圈单元611。
从电源110产生的电力被传送到无线电力发射器500，并且被传送到无线电力发射器500的电力通过电磁感应被传送到无线电力接收器600。
具体地讲，电源110是用于供应具有预定频率的AC电力的AC电源。
发射单元510与电源110连接并且从电源110接收AC电力，使得AC电流流过发射单元510。当AC电流流过发射感应线圈511时，AC电流通过电磁感应被感应到与发射感应线圈单元511物理地间隔开的发射谐振线圈单元512。被传送到发射谐振线圈单元512的电力通过电磁感应被传送到无线电力接收器600。
接收单元610通过接收线圈单元611接收电力。被传送到接收线圈单元611的电力通过整流器电路620进行整流并且被传送到负载侧700。
由于无线电力接收器600的配置简单，所以可以增大将包括谐振式无线电力发射器500和电磁感应式无线电力接收器600的无线电力传输系统1000应用于例如需要做得更小的移动设备的电器的适用范围。
参见图11，发射感应线圈单元511包括发射感应线圈L1和电容器C1。电容器C1的电容可以是恒定值。
电容器C1的一个端子与电源100的一个端子连接，并且电容器C1的另一个端子与发射感应线圈L1的一个端子连接。发射感应线圈L1的另一个端子与电源100的另一个端子连接。
发射谐振线圈单元512包括发射谐振线圈L2、电容器C2以及电阻器R2。发射谐振线圈L2具有连接到电容器C2的一个端子的一个端子和连接到电阻器R2的一个端子的另一个端子。电阻器R2的另一个端子被连接到电容器C2的另一个端子。电阻器R2表示由于发射谐振线圈L2引起的损耗功率的量。
检测单元520可以检测发射谐振线圈L2与接收线圈L3之间的耦合因数的值。耦合因数表示发射谐振线圈L2与接收线圈L3之间的电磁耦合程度，该电磁耦合程度会随着发射谐振线圈单元512与接收线圈单元611的两者间距离、方向和位置中的至少一者的变化而变化。
检测单元520可以测量在电源110向发射单元510观测到的第一输入阻抗Z1并且基于所测量的第一输入阻抗Z1来检测耦合因数的值。
电力控制单元530可以基于所检测的耦合因数的值来控制被传送到无线电力接收器600的电力。
电力控制单元530通过控制电源100来控制被传送到无线电力发射器500的电力，使得被传送到无线电力接收器600的电力受到控制。
电力控制单元530可以根据耦合因数值的变化来控制电源100，使得被传送到无线电力接收器600的电力是恒定的。
以下将描述由检测单元520来检测发射谐振线圈L2与接收线圈L3之间的耦合因数的值的过程以及由电力控制单元530根据所检测的耦合因数的值来将电力传输到无线电力接收器600的过程。
首先，参见图12，在步骤S101中，无线电力发射器500测量第一输入阻抗Z1。具体地讲，无线电力发射器500可以基于第二输入阻抗Z2来测量第一输入阻抗Z1。第一阻抗Z1是在电源100向发射单元510观测到的阻抗。
第二阻抗Z2是在无线电力发射器500向无线电力接收器600观测到的阻抗，并且可以被表达为以下等式15：
等式15
其中，ω是谐振频率，并且可以被表达为以下等式16：
等式16
其中，C2表示当发射谐振线圈单元512被转换为等效电路时所表示的电容器。
在等式15中，M2表示发射谐振线圈L2与接收线圈L3之间的互感，并且RL表示负载侧700的负载电阻器。等式15是基于频域，并且以下，所有的等式将会基于频域。互感M2是可以根据发射谐振线圈L2与接收线圈L3之间的耦合因数K2的变化而变化的值。
参见等式15，第二阻抗Z2可以被写成互感M2的等式。
耦合因数K2表示发射谐振线圈L2与接收线圈L3之间的电磁耦合程度，该电磁耦合程度可以随着发射谐振线圈L2与接收线圈L3的两者间距离、位置和方向中的至少一者的变化而变化。
第一输入阻抗Z1可以被表达为以下等式17：
等式17
其中，M1是发射感应线圈L1与发射谐振线圈L2之间的互感，并且R2是电阻器，表示由发射谐振线圈L2的功率损耗造成的功率损耗的量。
虽然电容器C2和漏电电阻器R2可以是固定值，但是互感M1可以是根据发射感应线圈L1与发射谐振线圈L2之间的耦合因数K1的变化而变化的值。耦合因数K1具有恒定值。
等式17可以通过等式16被表达为等式18：
等式18
假设品质因数Q很出色，如果R2被替换为0(零)并且等式15被应用于等式18，那么第一输入阻抗Z1可以被定义为以下等式19：
等式19
其中，互感M1和M2被表达为以下等式20和21：
等式20
等式21
当等式20和等式21被应用于等式19时，第一输入阻抗Z1可以由以下等式22来定义：
等式22
谐振频率ω被表达为以下等式23：
等式23
如果等式23被应用于等式22，那么第一输入阻抗Z1可以被定义为以下等式24：
等式24
耦合因数K1是恒定值，并且耦合因数K2的值根据发射谐振线圈L2与接收线圈L3的两者间距离、方向和位置的变化而变化。在设计电路时L1、L3和RL的值是固定的。
再次参见图12，在步骤S103中，检测单元520可以测量第一输入阻抗Z1并且可以通过使用等式24来检测耦合因数K2。在一个实施例中，检测单元520可以测量从电源110输入到无线电力发射器500的输入电压的均方根值和输入电流的均方根值以测量第一输入阻抗Z1。也就是说，检测单元520可以通过使用以下等式25来测量第一输入阻抗Z1：
等式25
其中，Vrms是从电源110输入到无线电力发射器500的输入电压的均方根，并且Irms是从电源110输入到无线电力发射器500的输入电流的均方根。输入电压可以是恒定值。
如果无线电力发射器500与无线电力接收器600之间的距离更大，使得耦合因数K2很小，那么第一输入阻抗Z1更大，使得输入电流变小。因此，从电源110传送到无线电力发射器500的传输电力变小。由于如果传输电力很小，那么在无线电力接收器600接收的电力很小，所以需要控制输入电压，以便提供恒定的电力到无线电力接收器600。
再次参见图12，在步骤S105中，无线电力发射器500可以基于所检测的耦合因数来控制电源110，使得无线电力发射器500可以控制输入电压，使得被传送到无线电力接收器600的电力是恒定的。具体地讲，根据耦合因数K2的传输电力被表达为以下等式26：
等式26
可以从等式26给出有关输入电压的以下等式27：
等式27
参见等式27，根据现有技术，如果耦合因数K2根据发射谐振线圈L2与接收线圈L3的两者间距离、方向和位置的变化而变化，由于输入电压(Vrms)具有固定的值，所以无法保持恒定的传输电力。例如，如果无线电力发射器500距离无线电力接收器600很远，使得耦合因数K2减小，那么传输电力Pin根据等式12而减小，使得无线电力发射器500无法传输恒定的电力到无线电力接收器600。
然而，根据实施例的无线电力发射器500根据耦合因数K2通过改变输入电压Vrms可以保持恒定的传输电力Pin。例如，如果无线电力发射器500距离无线电力接收器600非常远，使得耦合因数K2减小，那么增大输入电压Vrms使得可以保持恒定的传输电力。
也就是说，虽然耦合因数减小，但是无线电力发射器500保持传输电力为恒定的水平，使得电力可以被顺畅地提供给无线电力接收器600。
具体地讲，电力控制单元530可以改变等式13的输入电压，使得无线电力接收器600所接收的电力是恒定的。也就是说，电力控制单元530可以根据所检测的耦合因数来改变输入电压Vrms，使得传输电力是恒定的。
然后，在步骤S107中，无线电力发射器500可以将电力控制单元530控制的电力传输到无线电力接收器600。也就是说，无线电力发射器500可以基于所检测的耦合因数来控制输入电压，使得可以将恒定的电力传输到无线电力接收器600。
如上所述，无线电力发射器500可以检测耦合因数并且根据所检测的耦合因数来改变输入电压，使得无线电力发射器500可以将传输电力保持在恒定的水平。如果保持恒定的传输电力，那么虽然耦合因数随着无线电力发射器500与无线电力接收器600的两者间距离、方向和位置的变化而变化，使得电力传输效率降低，但是无线电力发射器500可以传输稳定的电力到无线电力接收器600。
尽管参照本发明的多个说明性实施例描述了实施例，但应当理解，本领域技术人员在本公开的精神和原理的范围内可以进行多种其他修改和实施例。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求书的范围内能够在所讨论的组合配置的组成零件和/或配置上进行多种变型和修改。除在组成零件和/或配置进行变型和修改之外，替代使用对本领域技术人员也是显见的。

Claims (12)

1.一种无线电力发射器，所述无线电力发射器通过无线电力接收器将电力无线地传输到负载侧，所述无线电力发射器包括：
电源，用于产生AC电力；
发射线圈和发射谐振线圈，用于通过使用谐振将所述AC电力无线地传送到在所述无线电力接收器中所包括的接收线圈和接收谐振线圈；
检测单元，用于计算所述发射谐振线圈与所述接收谐振线圈之间的耦合系数；以及
电力控制单元，用于根据所述耦合系数来控制所述电源，使得被传送到所述无线电力接收器的电力是恒定的，
其中，所述检测单元在所述无线电力接收器的所述负载侧的负载电阻器开路后使得另一个输入阻抗Z3变为0，利用在所述电源向所述无线电力发射器观测到的输入阻抗计算所述耦合系数，所述另一个输入阻抗Z3表示在所述接收谐振线圈向所述负载侧观测到的阻抗，
其中，所述检测单元测量在所述电源向所述无线电力发射器观测到的所述输入阻抗，
其中，所述检测单元通过利用所测量的输入阻抗和等式12计算互感，
[等式12]
其中，Z1表示在所述电源向所述无线电力发射器所观测到的所述输入阻抗，ω表示当所述发射谐振线圈和所述接收谐振线圈彼此谐振时的谐振频率，M1表示所述发射线圈与所述发射谐振线圈之间的互感，M2表示所述发射谐振线圈与所述接收谐振线圈之间的互感，R3表示与所述接收谐振线圈中造成的功率损耗量相对应的电阻，R2表示与所述发射谐振线圈造成的功率损耗量相对应的电阻，L1表示所述发射线圈的电感，
其中，所述检测单元通过利用通过所测量的输入阻抗计算的所述互感和等式10计算所述耦合系数，
[等式10]
其中，所述耦合系数K表示所述发射谐振线圈与所述接收谐振线圈之间的电磁耦合程度，L2表示所述发射谐振线圈的电感，L3表示所述接收谐振线圈的电感，
其中，所述检测单元根据所计算的耦合系数值确定所述负载侧的阻抗。
2.如权利要求1所述的无线电力发射器，进一步包括：通信单元，用于通过带内通信或带外通信将有关所述耦合系数的信息传输到所述无线电力接收器。
3.如权利要求1所述的无线电力发射器，其中，有关所述耦合系数的信息用于控制所述负载侧的阻抗。
4.如权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述发射线圈是用于通过从所述电源提供的电力来产生磁场的发射感应线圈，
其中，所述发射谐振线圈与所述发射感应线圈耦合并且使用谐振将从所述发射感应线圈接收的电力传输到所述接收线圈。
5.如权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述无线电力发射器包括存储有查找表的存储单元，所述输入阻抗和所述耦合系数被彼此对应地存储在该查找表中。
6.一种无线电力接收器，所述无线电力接收器将从无线电力发射器接收的电力传送到负载侧，所述无线电力接收器包括：
接收线圈和接收谐振线圈，用于传送所述电力到所述负载侧，所述电力通过使用谐振从在所述无线电力发射器中所包括的发射线圈和发射谐振线圈被无线地接收；
通信单元，用于从所述无线电力发射器接收有关耦合系数的信息，以及
阻抗控制单元，布置在所述接收线圈与所述负载侧之间，并且被配置为基于计算出的所述耦合系数来改变所述负载侧的阻抗，
其中，利用在电源向所述无线电力发射器观测到的输入阻抗来计算所述耦合系数，
其中，在所述无线电力接收器的所述负载侧的负载电阻器开路后使得另一个输入阻抗Z3变为0，通过所述无线电力发射器的检测单元利用在所述电源向所述无线电力发射器观测到的所述输入阻抗来计算所述耦合系数，所述另一个输入阻抗Z3表示在所述接收谐振线圈向所述负载侧观测到的阻抗，
其中，所述检测单元测量在所述电源向所述无线电力发射器观测到的所述输入阻抗，
其中，所述检测单元通过利用所测量的输入阻抗和等式12计算互感，
[等式12]
其中，Z1表示在所述电源向所述无线电力发射器所观测到的所述输入阻抗，ω表示当所述发射谐振线圈和所述接收谐振线圈彼此谐振时的谐振频率，M1表示所述发射线圈与所述发射谐振线圈之间的互感，M2表示所述发射谐振线圈与所述接收谐振线圈之间的互感，R3表示与所述接收谐振线圈中造成的功率损耗量相对应的电阻，R2表示与所述发射谐振线圈造成的功率损耗量相对应的电阻，L1表示所述发射线圈的电感，
其中，所述检测单元通过利用通过所测量的输入阻抗计算的所述互感和等式10计算所述耦合系数，
[等式10]
其中，所述耦合系数K表示所述发射谐振线圈与所述接收谐振线圈之间的电磁耦合程度，L2表示所述发射谐振线圈的电感，L3表示所述接收谐振线圈的电感，
其中，所述检测单元根据所计算的耦合系数值确定所述负载侧的阻抗。
7.如权利要求6所述的无线电力接收器，其中，所述通信单元，用于通过带内通信或带外通信从所述无线电力发射器接收有关所述耦合系数的信息。
8.如权利要求6所述的无线电力接收器，其中，所述阻抗控制单元通过直流转直流转换器来控制所述负载侧的阻抗。
9.如权利要求6所述的无线电力接收器，其中，所述接收线圈是接收感应线圈，所述接收感应线圈用于将通过与所述接收谐振线圈耦合而接收到的电力传送到所述负载侧。
10.如权利要求6所述的无线电力接收器，其中，所述无线电力发射器或所述无线电力接收器包括存储有查找表的存储单元，所述负载侧的所述阻抗和所述耦合系数被彼此对应地存储在该查找表中。
11.一种用于控制负载侧的阻抗的无线电力传输系统的阻抗控制方法，其中，所述无线电力传输系统包括无线电力发射器和无线电力接收器，所述无线电力发射器包括发射线圈和发射谐振线圈，所述无线电力接收器包括接收线圈和接收谐振线圈，所述阻抗控制方法包括：
计算所述无线电力发射器的所述发射谐振线圈与所述无线电力接收器的所述接收谐振线圈之间的耦合系数；
将有关所述耦合系数的信息传输到所述无线电力接收器；
基于有关所述耦合系数的所述信息来确定所述负载侧的阻抗；
根据所确定的阻抗来控制所述负载侧的阻抗；以及
基于所述耦合系数来控制所述无线电力发射器的电源，使得被传送到所述无线电力接收器的电力是恒定的，
其中，在所述无线电力接收器的所述负载侧的负载电阻器开路后使得另一个输入阻抗Z3变为0，利用在所述电源向所述无线电力发射器观测到的输入阻抗来计算所述耦合系数，所述另一个输入阻抗Z3表示在所述接收谐振线圈向所述负载侧观测到的阻抗，
测量在所述电源向所述无线电力发射器观测到的所述输入阻抗，
通过利用所测量的输入阻抗和等式12计算互感，
[等式12]
其中，Z1表示在所述电源向所述无线电力发射器所观测到的所述输入阻抗，ω表示当所述发射谐振线圈和所述接收谐振线圈彼此谐振时的谐振频率，M1表示所述发射线圈与所述发射谐振线圈之间的互感，M2表示所述发射谐振线圈与所述接收谐振线圈之间的互感，R3表示与所述接收谐振线圈中造成的功率损耗量相对应的电阻，R2表示与所述发射谐振线圈造成的功率损耗量相对应的电阻，L1表示所述发射线圈的电感，
利用通过所测量的输入阻抗计算出的所述互感和等式10来计算所述耦合系数，
[等式10]
其中，所述耦合系数K表示所述发射谐振线圈与所述接收谐振线圈之间的电磁耦合程度，L2表示所述发射谐振线圈的电感，L3表示所述接收谐振线圈的电感，
根据所计算的耦合系数值确定所述负载侧的阻抗。
12.如权利要求11所述的阻抗控制方法，其中，传输有关所述耦合系数的所述信息包括通过带内通信或带外通信来传输有关所述耦合系数的所述信息到所述无线电力接收器。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9774208B2 (en) * 2013-06-10 2017-09-26 Cellco Partnership NFC assisted wireless charging
US9973038B2 (en) 2013-06-10 2018-05-15 Celico Partnership Self optimizing antenna for NFC and wireless charging
EP3031129B1 (en) * 2013-08-06 2021-02-17 The University of Hong Kong Method for parameters identification, load monitoring and output power control in wireless power transfer systems
WO2015023899A2 (en) 2013-08-14 2015-02-19 Witricity Corporation Impedance tuning
US10110018B2 (en) 2014-12-23 2018-10-23 Intel Corporation Wireless power repeating
US20160352133A1 (en) * 2015-05-26 2016-12-01 Intel Corporation Wireless power transmitting coil disposed at an input device
EP3304688B1 (en) * 2015-06-01 2020-03-18 The University of Hong Kong Fast method for identifying coil misalignment/mutualcoupling in wireless charging systems
KR20180101618A (ko) 2016-02-02 2018-09-12 위트리시티 코포레이션 무선 전력 전송 시스템 제어
KR102572577B1 (ko) * 2016-04-15 2023-08-30 삼성전자주식회사 무선 충전을 제어하는 충전 장치 및 방법
CN105845405B (zh) * 2016-06-02 2018-06-12 福州大学 一种分立磁性元件耦合电路及其控制方法
CN106849257A (zh) * 2017-03-13 2017-06-13 深圳市尧元科技有限公司 磁耦合共振式无线充电系统的自动阻抗匹配装置及方法
CN106981933B (zh) * 2017-04-25 2024-02-06 东北大学 无线电能传输系统及基于距离自适应的驱动线圈配置方法
CN108008222B (zh) * 2017-12-05 2023-06-16 华南理工大学 一种耦合谐振器参数提取装置及其提取方法
CN110768381A (zh) * 2018-07-25 2020-02-07 青岛众海汇智能源科技有限责任公司 无线电能传输控制方法及控制系统
CN109980756B (zh) * 2019-03-25 2020-12-01 浙江大学 一种实现无线电能传输系统中多发射线圈全解耦的装置
WO2021014932A1 (ja) * 2019-07-25 2021-01-28 株式会社デンソー 非接触給電装置
US20210337635A1 (en) * 2020-04-23 2021-10-28 Powermat Technologies Ltd. Heating coil design for wireless power systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101835653A (zh) * 2007-10-25 2010-09-15 丰田自动车株式会社 电动车辆和车辆用供电装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3231498B2 (ja) 1993-08-03 2001-11-19 松下電器産業株式会社 直流電源装置
JPH0962816A (ja) * 1994-10-06 1997-03-07 Mitsubishi Electric Corp 非接触ｉｃカードおよびこれを含む非接触ｉｃカードシステム
US5917712A (en) 1995-05-10 1999-06-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Self oscillating power supply
JP4240783B2 (ja) * 2000-08-28 2009-03-18 パナソニック電工株式会社 非接触電力伝達装置
JP4676409B2 (ja) * 2006-10-06 2011-04-27 東光株式会社 非接触電力伝送装置
US7683572B2 (en) * 2006-11-10 2010-03-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery charging cradle and mobile electronic device
JP2009112153A (ja) 2007-10-31 2009-05-21 Meleagros Corp 電力伝送装置の受電装置
US8723366B2 (en) * 2008-09-27 2014-05-13 Witricity Corporation Wireless energy transfer resonator enclosures
JP4759610B2 (ja) 2008-12-01 2011-08-31 株式会社豊田自動織機 非接触電力伝送装置
JP5262785B2 (ja) * 2009-02-09 2013-08-14 株式会社豊田自動織機 非接触電力伝送装置
JP5621203B2 (ja) * 2009-03-30 2014-11-12 富士通株式会社 無線電力供給システム、無線電力供給方法
WO2010118191A1 (en) 2009-04-08 2010-10-14 Access Business Group International Llc Selectable coil array
DE202009009693U1 (de) * 2009-07-14 2010-11-25 Conductix-Wampfler Ag Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie
JP5016069B2 (ja) 2010-01-12 2012-09-05 トヨタ自動車株式会社 電力伝送システムおよび車両用給電装置
JP5211088B2 (ja) * 2010-02-12 2013-06-12 トヨタ自動車株式会社 給電装置および車両給電システム
CN103108768B (zh) * 2010-07-29 2015-07-01 株式会社丰田自动织机 谐振式非接触供电系统
JP2013059236A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Sony Corp 検知装置、受電装置、送電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101835653A (zh) * 2007-10-25 2010-09-15 丰田自动车株式会社 电动车辆和车辆用供电装置

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Publication number Publication date
EP2761724A1 (en) 2014-08-06
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