CN104067477A - 无线电力控制系统 - Google Patents

无线电力控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104067477A
CN104067477A CN201380006574.3A CN201380006574A CN104067477A CN 104067477 A CN104067477 A CN 104067477A CN 201380006574 A CN201380006574 A CN 201380006574A CN 104067477 A CN104067477 A CN 104067477A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
resonator
value
wireless power
electronic circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380006574.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104067477B (zh
Inventor
D.W.巴曼
B.C.梅斯
J.K.施万内克
J.B.泰勒
N.W.库伊文霍文
M.J.诺尔康克
C.J.摩尔
J.J.罗尔德
K.J.布拉德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
Original Assignee
Access Business Group International LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Access Business Group International LLC filed Critical Access Business Group International LLC
Publication of CN104067477A publication Critical patent/CN104067477A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104067477B publication Critical patent/CN104067477B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H02J7/0045—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction concerning the insertion or the connection of the batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03J—TUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J7/00—Automatic frequency control; Automatic scanning over a band of frequencies
    • H03J7/02—Automatic frequency control
    • H03J7/04—Automatic frequency control where the frequency control is accomplished by varying the electrical characteristics of a non-mechanically adjustable element or where the nature of the frequency controlling element is not significant
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

一种无线电力传输组件具有选择性可调整的谐振器电路，谐振器电路具有Q控制子电路，Q控制子电路改变谐振器电路的Q因子以控制由谐振器电路中继的电力量。谐振器电路可以在无线电源、无线接收机、中间谐振器或其任何组合中。谐振器电路可以基于反馈电路来被主动地配置。反馈电路可以感测次级电路中或其他位置的特性并且基于感测到的特性来主动地操作控制子电路。反馈电路可以使得Q控制子电路在感测到的特性穿过阈值时改变（减小或增加）Q因子。Q控制子电路可以包括可变电阻器，该可变电阻器具有可以被改变以调整谐振器电路的Q因子的值。

Description

无线电力控制系统
背景技术
本发明涉及无线电力传输。
无线电源系统的使用持续增长。最常见的无线电源系统使用电磁场来将电力从无线电源无线地传输到与远程设备相关联的电力接收机，诸如小区电话、智能电话、媒体播放器或其他电子设备。有许多不同类型的无线电源系统。例如，许多常规的系统使用在无线电源中初级线圈以及在远程设备的无线电力接收机中的次级线圈。初级线圈生成从无线电源发出的电磁场。无线电力接收机包括可以放置在由初级线圈生成的电磁场内的次级线圈。当远程设备被放置为与无线电源充分接近时，电磁场感应在次级线圈内的电力，该电力可以由远程设备用于例如对远程设备供电和/或充电。这些类型的系统通常在初级线圈和次级线圈彼此相对接近时提供最佳的性能。为此，这些类型的系统通常被称为“接近耦合”系统。
很多常规的无线电源系统已经被配置为在初级线圈和次级线圈分开得比用于接近耦合系统的有效使用通常可接受的距离更远时有效地提供电力。假定他们可以以大于接近耦合系统的距离有效地传输电力，则这些类型的无线电力传输系统通常称为“中距离”系统。典型的中距离无线电力传输系统依赖于由Nicola Tesla在超过100年以前公开的技术（参见例如1901年10月22日公布的美国专利685,012）。
对于典型的中距离系统，电力传输系统包括一对谐振器，该对谐振器被布置在初级线圈和次级线圈之间或以其他方式布置在初级线圈和次级线圈附近。每个谐振器被配置成包括电感器和电容器，并且不包括任何其他的明显负载。这样使得谐振频率处的阻抗保持为最小，这最大化了在电容器和电感器之间的谐振电流。电感器中的电流进而放大在谐振器内感应的无线电力信号。给出其放大信号的能力，谐振器可以用作用于扩展无线电源系统的范围的桥。在使用中，初级线圈生成在第一谐振器中感应电力的电磁场，该第一谐振器生成在第二谐振器中的电力的放大的电磁场，并且第二谐振器生成在次级线圈中感应电力的放大的电磁场。例如，图1图示了已知的无线电源系统的一个实施例。图1的无线电源系统包括无线电源和无线接收机。无线电源包括对干线输入的连接、AC/DC电源、用于将DC电力切换为AC的逆变器、包括电容器和电感器L1的振荡电路（tank circuit）。当通电时，振荡电路电感器L1耦合到包括电感器L2和电容器的隔离的谐振器电路。无线接收机包括具有电感器L3和电容器的隔离谐振器电路，隔离谐振器电路与无线电源的隔离谐振器电路相耦合。无线接收机的隔离谐振器电路将电力中继到无线接收机的次级电路。无线接收机的次级电路包括次级电感器L4、电容器、整流器、控制器和负载。
虽然谐振器的使用通常在中距离环境中提供提高的效率，但是当无线电源和远程设备过于接近时，谐振器可能减小效率。谐振器还能够中继更多的可用电力，导致比在一些应用中所期望的更高的电压。这可能导致降低系统的整体效率，产生显著的发热，并且在接收机处生成过大的电压和环流。
发明内容
本发明提供了一种无线电力传输组件，该无线电力传输组件具有用于控制由谐振器中继的电力量的选择性可调整的谐振器电路。谐振器电路可以在无线电源、无线接收机、中间谐振器或其任何组合中。
在一个实施例中，基于次级电路的反馈来主动地配置谐振器电路。在一个实施例中，次级电路的反馈是阈值的函数。例如，温度、电压、电流或电力阈值。在另一实施例中，基于来自次级电路外部（诸如电池上的温度传感器）的反馈来主动地配置谐振器电路。
谐振器电路可以包括用于配置谐振器电路的控制子电路。在一个实施例中，控制子电路连接到与谐振器电容器并联的谐振器电感器，并且选择性地旁路谐振电容器，或者选择性地提供与谐振器电容器并联的电阻。在一个实施例中，控制子电路与谐振器电感器和谐振器电容器串联。在一个实施例中，控制子电路包括选择性地旁路谐振器电容器或选择性地提供与谐振器电容器并联的电阻的开关。该开关可以是一个或多个晶体管或另一开关元件。在一个实施例中，控制子电路包括整流器，并且开关位于整流侧。在一个实施例中，控制子电路包括能够以AC进行操作的开关。
在一个实施例中，控制子电路改变谐振器电路的品质因子，或“Q因子”，以改变中继到次级电路的电力量。在一个实施例中，通过反馈来主动地控制子电路以减小由谐振器电路中继到次级电路的电力量。
在一个实施例中，次级电路包括促动控制子电路的反馈电路。反馈电路可以感测次级电路中的特性并且主动地操作控制子电路。反馈电路可以操作控制子电路以满足阈值。在一个实施例中，当穿过阈值时，反馈电路可以使得控制子电路改变（减小或增加）谐振器电路的Q因子。
在一个实施例中，控制子电路包括能够用作可变电阻器的组件。该组件可以是以三极管模式或在线性区域中进行操作晶体管。反馈电路可以能够向控制可变电阻器的值的控制子电路提供成比例的反馈信号。反馈电路可以包括能够基于算法来调整相关反馈信号的控制器。该算法可以基于被感测特性的实际值和期望值之间的相对差来改变反馈信号。例如，控制器可以利用比例、积分、微分（PID）算法。
在一个实施例中，反馈电路包括向控制子电路提供直接反馈的模拟组件。在一个实施例中，模拟组件根据阈值是否被满足来提供高或低信号。在一个实施例中，反馈电路包括数字控制器。数字控制器可以接收模拟输入，并且生成用于控制子电路的控制信号。
在一个实施例中，谐振器电路可以包括谐振器关断电路。谐振器关断电路可以控制子电路或与控制子电路分离的开关。谐振器电路或控制子电路可以包括用于提供与关断电路的控制相关的信息的传感器。例如，谐振器关断电路可以用于从无线接收机有效地消除谐振器电路。
在一个实施例中，本发明可以被合并到具有通过初级谐振器电路中继电力的初级电感器的无线发射机中。无线发射机包括控制子电路，该控制子电路用于调整初级谐振器电路的Q因子以调节从无线发射机发出的电力量。在一个实施例中，无线发射机包括基于任何期望的控制特性来操作控制子电路的控制器。例如，无线发射机可以将发射的电力量限制为与无线接收机期望的电力量相对应。
在一个实施例中，无线发射机被配置成与具有Q控制的无线接收机相结合地进行操作。无线接收机可以被配置成将其Q控制状态传递到无线发射机。无线发射机可以被配置为当所有的无线接收机正在使用Q控制时降低谐振器电路的Q因子。
本发明可以提供各种优点。在一个实施例中，本发明简化用于高谐振系统的谐振反馈和Q控制。本发明可以提供用于允许一个场发射机对包括处于不同电力水平的接收机的许多接收机供电的简单控制。本发明允许控制系统控制发射机和/或接收机处或在中间组件中的Q。本发明允许具有Q控制的发射机限制电力，或者控制Q允许多个附近系统，诸如接近耦合和中距离系统。在一个实施例中，本发明提供了一种可以被合并到电池的标签中的简单的电池充电器和反馈系统。本发明可以允许系统控制Q，连同在使用干线电压、相位控制或频率来针对最大效率进行调整的同时传递接收机的电力需要。本发明可允许具有数字监视和通信的模拟Q控制。在一个实施例中，本发明可以被合并到控制系统中，该控制系统允许固定频率、可变频率、可变干线（幅度）、可变范围（距离）和多个电力传输协议。本发明允许用于高谐振系统宽松耦合和紧密耦合的电感系统之间的切换的控制。本发明可以合并发射机，该发射机可以控制该各种距离处的很多接收机的电力，以在其他接收机减小Q以按需要调整电力的同时调整为具有需要电力的最大距离。本发明可以允许基于诸如电压、电流或温度的各种因子的Q控制。
参考对当前实施例的描述和附图，本发明的这些和其他目的、优点和特征将被更充分地理解和认识。
在详细解释本发明的实施例之前，将被理解的是：本发明不限于在附图中所图示或在接下来的描述中所阐述的操作的细节、或者组件的构造和布置的细节。本发明可以在各种其他实施例中被实现，并且可以以未在此明确公开的替代方式被实践或执行。此外，将被理解的是：在此所使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且不应被认为是限制性的。“包括”和“包含”及其变型的使用意图包括在其后列出的项目及其等价物以及附加项目及其等价物。此外，列举可以被用于各种实施例的描述中。除非另外明确说明，列举的使用不应被解释为把发明限制于组件的任何特定顺序或数量。列举的使用也不应被解释为从发明的范围中排除可以与所列举的步骤或组件组合或被组合到其中的任何附加的步骤或部件。
附图说明
图1是包括具有初级线圈和初级谐振器的无线电源和具有次级线圈和次级谐振器的无线接收机的谐振无线电源系统的代表性视图。
图2是根据一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图3是根据配置有LED指示器的一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图4是根据具有LED指示器和光学隔离反馈电路的一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图5是根据配置有用于负载调制的电容元件的一个实施例的具有数字反馈电路的无线接收机的代表性示意图。
图6是根据配置有用于负载调制的电阻元件的一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图7是根据配置有有源整流电路的一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图8是根据配置有耦合到谐振器电路的电流感测变压器和有源整流电路的一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图9是包括用于补充模拟反馈电路的数字反馈电路的无线接收机的一个实施例的代表性示意图。
图10是图示在谐振器电路活动情况下本发明的一个实施例的操作的无线测试接收机的示波器快照。
图11是具有使用主动Q控制的谐振器电路的无线测试接收机的示波器快照。
图12a是从非活动状态改变为活动状态的无线测试接收机的示波器快照。
图12b是从非活动状态改变为活动状态的无线测试接收机的示波器快照。
图13是常规无线接收机和根据一个实施例的无线接收机的热图像。
图14是示出了在各个位置处（X/Y/Z轴定位）接收适当电力的各种无线接收机的代表性视图，其中的一些包括Q控制。
图15是每一个都具有不同厚度的三个不同充电表面的代表性视图，根据一个实施例的无线接收机可以能够通过该不同充电表面接收电力。
图16是根据能够从各种感应电力发射机接收电力的一个实施例的无线接收机的代表性视图。
图17是包括Q控制电路并且能够选择驱动电路的半桥、全桥或其组合的无线发射机的代表性视图。
图18是根据合并在电池中的一个实施例的无线接收机的代表性视图。
图19是根据配置有具有背靠背场效应晶体管的控制子电路的一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图20是配置有具有背靠背场效应晶体管和可变电阻反馈的控制子电路的一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图21是根据配置有可选断开的一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图22是根据配置成可选地将谐振器电路和初级电路耦合到接收机输出的一个实施例的无线接收机的代表性示意图。
图23是根据一个实施例的并且在用于Q因子控制的控制子电路中配置有串联电阻的无线接收机的代表性示意图。
图24是根据一个实施例的并且配置有光学隔离反馈电路的无线接收机的代表性示意图。
图25是无线接收机的线圈和感应电源的线圈之间的空间关系的代表性视图。
图26是无线接收机的线圈和感应电源的线圈之间的宽松耦合的场区和紧密耦合的场区的代表性视图。
图27是可以被合并到无线接收机的实施例中的一些可选组件的代表性示意图。
图28是用于中距离发射机的控制方法的代表性流程图。
图29是与Q控制无线接收机兼容的接近耦合发射机的控制方法的代表性流程图。
图30是具有Q因子控制的无线接收机的代表性流程图。
图31是具有Q因子控制的便携式设备和无线电力发射机的代表性视图。
图32是配置成控制Q因子的无线电力接收机的代表性视图。
图33是合并到感应炊具中的无线电力接收机的代表性视图。
图34是根据本发明的一个实施例的场扩展器的代表性视图。
图35示出了接收机侧无线电力传输网络的电路拓扑。
图36示出了接收机侧无线电力传输网络的电路分析的电流和电压的图形。
具体实施方式
常规的中距离无线电力系统可以包括将电力从无线电力发射机中继到无线电力接收机的谐振器。通常，谐振器的Q因子越高，相对于谐振器所存储的能量的能量损耗的速率就越低。即，Q因子越高，谐振器中的振荡就消失得越慢。因此，谐振器的Q因子与可以由谐振器在给定距离中继的电力的量相关。较高的Q因子可以导致较高的电力中继，并且较低的Q因子可以减小中继的电力的量。主动地配置谐振器中的一个或多个以控制谐振器电路的Q因子可以允许诸如通过调节从无线电源发出的电力量或在远程设备中接收到的电力量来调节通过无线电力传输系统的电力量。图2中示出了根据本发明的一个实施例的无线接收机。在该实施例中，无线接收机包括谐振电路、次级电路以及控制子电路，该控制子电路用于通过基于来自次级电路的反馈主动地配置谐振器来改变谐振器电路的Q因子。在该实施例中，控制子电路连接到与谐振器电容器C3并联的谐振器电感器L3。控制子电路包括晶体管Q1，该晶体管Q1可以被促动以选择性地旁路谐振器电容器C3，并且从而极大地降低谐振器的Q因子。虽然谐振器的Q因子可以被减小，但是次级谐振器L3中的感应电流仍然可以把场延伸到次级电感器L4。以该方式，在次级电感器L4中接收到的电力可以小于在Q因子没有降低情况下将以其他方式接收到的量。当谐振电容器C3被旁路时，次级谐振器L3可以用作非谐振、低Q谐振器，并且把减小量的场延伸到次级电感器L4。虽然电流可以流过旁路，但是该实施例中的旁路不意味着浪费谐振器中的过多电力。相反，电路的较低Q可以使较少量的场谐振到次级电感器L4，允许接收机继续以可接受的电压量、电力量或两者来进行操作。
如示出的，该实施例的次级电路包括用于控制晶体管Q1的操作的反馈。在该实施例中，当反馈超过阈值时，促动晶体管Q1以减小谐振器的Q因子。在操作中，无线接收机可以被放置在电磁场中，使得在谐振器电路中感应AC电流，并且电力被中继到次级电路。
可调整谐振器可以被合并到无线电力传输系统的基本上任何组件中，以允许在电力传输的基本上任何阶段的电力控制。例如，可调整谐振器可以代替常规谐振器被合并到无线发射机、无线接收机和/或中间谐振器中。如果可调整谐振器被合并到中间谐振器中，则电路可以被配置为谐振特定量的场，从而可能防止不可接受的量的场局部化在中间谐振器周围。例如，如果无线电源位于房间的中间并且中间谐振器位于房间周围，则每个谐振器可以被配置为提供高达特定量的谐振场。这可以防止在远程设备被放置在中间谐振器附近时过多的场水平损坏远程设备。中间谐振器可以基于在谐振电路中的感应电流或电压或者可以使用外部场传感器来确定最大或额定场水平。
如上所述，图2是合并了本发明的一个实施例的无线接收机的示意性表示。无线接收机被配置成无线地接收来自无线电力发射机（未示出）的电力。无线电力发射机可以包括生成磁通的初级电感器和谐振器。无线接收机可以被耦合到远程设备的电力输入。例如，J1和J2可以耦合到远程设备的电力输入。例如，J1和J2可以是针对导线的板中的输出端子、焊盘、或孔。远程设备可以是利用电力的基本上任何组件。例如，远程设备可以是小区电话、智能电话、媒体播放器、个人数字助理、膝上型计算机、笔记本或平板计算机。无线接收机所递送的电力可以以基本上任何方式来使用，诸如对远程设备直接供电和/或对用于远程设备的电池进行充电。无线接收机可以由制造商直接集成到远程设备中。在这样的实施例中，远程设备可以被配置为将无线接收机容纳在远程设备的壳体内，并且电力输入可以是把电力从无线电力接收机递送到远程设备的电力管理单元（未示出）的内部电连接。电力管理单元（未示出）可以根据需要控制电力的使用，例如，通过使用常规的电力控制算法来将电力提供给远程设备或对远程设备的电池进行充电。替代地，无线电力接收机可以被配置为附连到本来不意图无线地接收电力的远程设备以允许该远程设备无线地接收电力。
图2的无线接收机通常包括谐振器电路、次级电路和控制子电路。谐振器电路可以包括谐振器电感器L3和谐振器电容器C3。谐振器电感器和谐振器电容器的特性可以根据应用、期望的次级电路输出或其他电路组件的选择来改变。在所描绘的实施例中，谐振器电容器C3是高质量的0.1uF 600V 3％金属聚丙帽（松下ECG ECW-F6104HL），并且谐振器电感器L3是例如具有12匝，28 AWG，400mm的平面卷绕线圈。在其他实施例中，谐振器电感器L3可以是任何其他类型的电感器，诸如绞合线线圈、PCB线圈或印刷线圈。可以在谐振器电路中利用大范围的谐振电容器和谐振电感器。例如，具有低ESR的额定为大约100伏特和大约2安培的电流的电容器和电感器的不同组合可以提供与广泛的各种消费电子设备（诸如具有集成的无线接收机的移动电话或电池）的电力需求相当的期望输出电压。足够说明的是，可以利用适用于将无线电力中继到次级电路的谐振器电感器和谐振器电容器的类型和值的基本上任何组合。
如图2中所示，控制子电路可以包括AC/DC转换器和开关。在图2的实施例中，AC/DC转换器是全桥整流器D1-D4，并且开关是具有下拉电阻器R1的晶体管Q1。晶体管Q1可以是在SC73封装中的7A 100V 72毫欧姆的Rds N沟道逻辑电平FET—NXP BUK9875-100A，115。电阻器R1可以是100K 1/8W 5％的金属膜电阻器1202 SMD——digikey PN P100ECT。在使用中，电阻器R1在反馈电路（下面讨论的）处于不确定状态的情况下可以保持晶体管Q1截止。
如图2中所示，控制子电路连接到谐振器电感器L3，谐振器电感器L3与谐振电容器C3并联。在一个实施例中，控制子电路可以用于选择性地旁路​​电容器C3周围的电流。在一个实施例中，控制子电路可以用于选择性地提供并联电阻。例如，晶体管Q1可以以三极管模式进行操作，以选择性地提供与谐振器电容器C3并联的可变电阻。作为另一示例，控制电路可以包括与晶体管Q1串联的电阻器。在图2的实施例中，除了别的之外，整流器可以促进使用单个低成本晶体管Q1来旁路谐振器电容器C3或者提供与谐振器电容器C3并联的电阻。在其他应用中，谐振器电路中的整流器可以被消除（参见例如图19和图20）。
在本实施例中，谐振器电路被合并到无线接收机中并且耦合到次级电路。次级电路的设计和配置可以随应用而改变。在图2的实施例中，次级电路通常包括次级电感器L4、AC/DC转换器和反馈电路。一般来说，次级电感器L4在适当的电磁场存在时生成AC电力。AC/DC转换器将感应的AC电力转换成DC电力。在所描绘的实施例中，AC/DC转换器是全桥整流器D5-D8，但是整流器可以随应用按期望改变。例如，全桥整流器可以用半桥整流器来替换（参见例如图27）。在远程设备被配置成接收处于由次级电感器L4生成的频率的AC电力的应用中，AC/DC转换器可以是不必要的。在一些应用中，提供具有谐振振荡电路的次级电路可能是合乎期望的。在这样的应用中，可以与次级电感器串联或并联地引入电容器（参见例如图27）。在一些应用中，可能期望包括与次级电感器L4并联的标识电容器。标识电容器的值可以被选择，从而向意图符合Qi®可互操作的无线电力标准的远程设备提供处于期望标识频率（诸如1 MHz）的谐振响应。
在该实施例中，基于来自次级电路的反馈来调整谐振电路的Q因子。在图2中，在从次级电路接收模拟信号的意义上，反馈电路是模拟反馈电路。反馈电路的输出可以基本上是数字的（例如“导通”或“截止”晶体管的信号），或者它可以是模拟的（例如，可以以三极管模式操作晶体管以使得晶体管Q1呈现为可变电阻器的可变信号）。在其他实施例中，如下面将要讨论的，不同类型的反馈电路可以替换或补充图2中描绘的模拟反馈电路。
在该实施例中，反馈电路被配置成基于次级电路中的DC电压来驱动控制电路。在本实施例中，反馈电路被耦合到整流器的DC侧上的次级电路的电力输出的高侧。反馈电路可以基于期望的控制因子（例如温度、电压、电流或电力）而被耦合到次级电路的不同位置处。在一些应用中，反馈电路可以被耦合到次级电路外部的组件。例如，当电池温度是控制因子时，反馈电路可以被耦合到位于远程设备的电池附近的温度传感器。虽然温度传感器可以是次级电路的部分，但是其可以替代地在次级电路外部。例如，温度传感器可被集成到远程设备的电路中，或者他可以直接集成到谐振电路中。
在图2中，次级电路的反馈是由模拟反馈电路设置的阈值电压值的函数。更具体地，在该实施例中，反馈电路的输出取决于次级电路中的电压是否超过阈值。在其他基于阈值的模拟反馈实施例中，反馈可以是温度阈值、电流阈值、电力阈值或某个其他阈值的函数。在图2的实施例中，模拟反馈电路包括齐纳二极管Z1和电压检测器U1。在替代实施例中，模拟反馈电路可以包括生成反馈信号的不同组件。例如，模拟反馈电路可以包括比较器电路、运算放大器或能够产生反馈信号的其他电路。图示实施例的反馈信号是高信号或低信号，在次级电路中的电压超过阈值时该反馈信号闭合晶体管Q1。在其他实施例中，反馈电路可以被配置为产生“高”输出，该输出以三极管模式或线性区域中的特定点操作晶体管，从而使晶体管有效地用作电阻器。反馈电路可以被配置成提供“高”输出，该“高”输出与使得晶体管提供期望电阻所需要的信号相对应。在替代实施例中，反馈电路可以被配置成提供可变输出，而不是简单的“高”或“低”输出。在该实施例中，输出可以被改变以打开晶体管、闭合晶体管或在三极管模式中基本上任何点处操作晶体管Q1。以三极管模式操作晶体管允许晶体管有效地用作电阻器。通过提供选择性改变的反馈信号，该替代实施例允许晶体管有效地操作为可变电阻器。该晶体管可以根据控制因子来以不同的状态进行操作。例如，在阈值控制因子的情况下，晶体管的操作状态可以根据超过该阈值多少来改变。如果控制因子超过阈值相对小的量，则晶体管可以在其呈现相对高电阻的三极管模式中的点处进行操作。如果控制因子超过阈值相对大的量，则晶体管可以被完全闭合，或者在其呈现相对小的电阻的三极管模式中的点处进行操作。
在图2的实施例中，齐纳二极管和电压检测器的特性控制模拟反馈电路的阈值。在当前的实施例中，Z1是8.7V，500mW的齐纳minimelf SMD封装—二极管，Inc. ZMM5238B-7，并且U1是电压检测器芯片，具有约4.6V阈值CMOS非反相输出，TO-92封装—松下—SSG MN1381SUU。在操作中，U1在输出电压不超过4.6V时输出“低”信号，或者在输出电压不超过4.6V时输出“高”信号。该阈值可以通过调整齐纳二极管和/或电压检测器芯片的特性来改变。
在操作期间，控制电路进行操作以在次级电路中的输出电压超过阈值4.6V时选择性地减小谐振器电路的Q因子（或Q值）。更具体地，如果次级输出电压高于阈值，则控制子电路将谐振器电路配置为降低谐振器电路的Q值，从而降低由谐振器电路中继的电力量，并且有效地减小次级电路中接收到的电力。如果次级输出电压低于阈值，则控制子电路允许谐振器电路保持在最大Q因子。在本实施例中，通过反馈电路来促动控制电路，反馈电路提供来自次级电路的反馈环路。该反馈环路产生循环控制方案，在该循环控制方案中反馈电路在次级输出电压超过阈值时生成“高”反馈信号。作为响应，控制子电路闭合晶体管Q1，以将谐振器电路重新配置为具有较低的Q值，这降低了由谐振器中继的电力并且使得次级输出电压下降。当次级输出电压低于阈值电压时，反馈电路将停止把“高”反馈发送到控制子电路。当控制子电路停止从反馈电路接收到“高”反馈时，则控制子电路将打开晶体管Q1，这允许谐振器电路恢复到其原始Q值。当谐振电路恢复到原始Q值时，次级输出电压可以再次上升。如果次级输出电压超过阈值电压，则整个过程重新开始。以该方式，无线接收机可以主动地调整谐振电路的Q值，以防止超过特定输出电压。
在由谐振器电路截取的磁通足以使谐振器电路在其原始Q值处中继足够的通量（例如，中继电力）以持续超过阈值电压的情况下，控制电路在操作期间可以迅速地参与和脱离控制电路。谐振器的该主动的重新配置可以实现随时间的平均Q值。即，通过在提供第一Q值的第一配置和提供第二Q值的第二配置之间选择性地配置谐振器，可以提供在第一Q值和所述第二Q值之间的有效Q值。在一个实施例中，第一配置是开路配置，并且第二配置是旁路配置。通过在开路配置和旁路配置之间主动地重新配置，所述无线接收机可以选择性地将谐振器电路调整为控制由谐振器电路中继到次级电感器L4的电力。在替代实施例中，配置之一可以是并联电阻配置。
在操作期间，次级输出电压可以由于除了被重新配置的谐振器的Q值之外的其他因子而改变。例如，无线接收机上的负载可以改变电磁场中的远程设备的数目，或者无线接收机和电源之间的距离可以改变。因为反馈基于次级输出电压，所以该系统可以自动考虑这些改变。
虽然图2的开关被连接到谐振器电感器L3，但是开关的配置可以根据应用而改变。例如，在图19和图20中图示的替代实施例中，控制子电路可以包括与谐振器电容器C3和谐振器电感器L3串联的开关。在图19和图20的实施例中，交换机包括两个背靠背场效应晶体管，其栅极连接在一起。高于阈值电压的栅极电压把谐振器电路配置为开路配置，并且低于阈值电压的栅极电压把谐振器电路配置为的隔离的谐振器电路配置。虽然图19和图20示出了与谐振器电容器和谐振器电感器串联的背靠背晶体管，但是该背靠背晶体管可以替代地连接到与谐振器电容器并联的谐振器电感器。
在图2和图19的两个实施例中，控制子电路可以被操作为改变谐振器的Q因子，并且实际上，控制通过谐振器中继的电力量。在图2中，当晶体管Q1不活动（inactive）时，控制子电路对谐振器电路的Q因子的影响最小。当晶体管Q1活动（active）时，控制子电路对谐振器电路的Q因子具有显著影响。当晶体管Q1以三极管模式进行操作时，Q因子在活动和非活动配置的Q因子之间改变。
在图19中，当控制子电路处于开路配置时，控制子电路对谐振器电路的Q因子具有显著影响。例如，具有处于开路配置中的控制子电路的谐振器电路的Q因子大约为零。
在图2和图19的两个实施例中，可以通过对控制子电路处于各种配置中的时间量进行控制来调整谐振器的Q因子。例如，可以通过对控制子电路处于多个配置中的每一个的时间比率来实现存在具有不同的Q因子或时间平均的Q因子的多个配置的情况。时间平均的Q因子可以与谐振器在每个配置中的时间量成正比。例如，在时间平均的Q因子线性成比例的谐振器电路中，一个配置中的Q因子是100，并且另一配置中的Q因子是0，则Q因子50可以通过控制子电路约50%的时间处于一个配置中并且约50%的时间处于另一配置中来实现。不同的Q因子可以通过改变比率来实现。例如，在上述线性比例的应用中，约25的Q因子可以通过约25%的时间操作在提供100的Q因子的配置中并且约75%的时间操作在提供0的Q因子的配置中来实现。在一些实施例中，系统可以控制为特定的Q因子。例如，不同谐振器电路配置的Q因子可以是预定的，并且控制器可以能够将谐振器电路主动地重新配置为实现期望的Q因子或者Q因子范围。改变谐振器的Q因子的周期可以按与系统所包含的电容量成比例地调整。在具有最小电容量的应用中，可能期望增加占空比循环的频率，以便最小化该系统中的电压波动。例如，切换频率可以以电力传输频率的速率来执行，其中针对谐振器中的电流的单个周期的部分来调整Q因子。例如，Q因子可以在谐振器中流动的电流的单个周期的前20%中增加，并且在该周期的其余80％中减小。在其他应用中，该系统可以基于附加或替代的因素（诸如温度、电压、电流或电力）来控制Q因子。在这些其他应用中，系统不必知道在其各种配置中的谐振器电路的电感、电容或Q因子。
在一个实施例中，控制子电路包括能够用作可变电阻器的组件。该组件可以是以三极管模式或在线性区域中进行操作的晶体管。反馈电路可以能够向控制该可变电阻器的值的控制子电路提供成比例的反馈信号。反馈电路可以包括能够基于算法来调整相关反馈信号的控制器。算法可以基于在被感测特性的实际值和期望值之间的相对差来改变反馈信号。例如，控制器可以利用控制环路，诸如比例、积分、微分（PID）算法。在一个实施例中，反馈信号的占空比可以与在次级输出电压和阈值之间的差成比例。
在本实施例中，D1至D8可以是2A 100V快速二极管—二极管，inc B1100LB-13-F。
滤波电容器C4是可选的。在一些实施例中，可以提供额外的滤波组件以对次级电路输出进行滤波。在本实施例中，滤波电容器C4针对负载存在重检测提供约22ms的时间常数。在一个实施例中，C4可以是在1210 SMD封装中的1uf 50V陶瓷X5R—松下—ECG ECJ-4YB1H105K。在一个实施例中，可以根据所需要的输出电压来使用16伏特额定滤波电容器。
无线接收机的一个实施例包括一个或多个指示器。参考图3，一个实施例包括用于指示Q控制何时活动的LED指示器以及用于指示充电何时发生的LED指示器。
无线接收机的一个实施例包括光隔离器，该光隔离器将谐振器电路和控制子电路与次级电路隔离。参考图4，图示了具有LED指示器和光学隔离的反馈电路的无线接收机的代表性示意图。光隔离器可以有助于防止一侧上的高电压或迅速改变的电压损坏组件或在另一侧上使信号失真。图24中图示了包括光隔离器的一个实施例。
现在转到图5-9和图19-22所示的实施例，无线接收机的实施例可以类似于上述实施例，只有几处例外。图5-9和图19-22的实施例的反馈电路包括被配置为向谐振器电路提供反馈以控制谐振器所中继的控制电力的控制器。与其他实施例一样，反馈电路可以提供控制信号用于主动对控制子电路进行控制。反馈电路可以包括如图2-9的实施例中所示的场效应晶体管，或者包括如图19和图20的实施例中所示的两个背靠背场效应晶体管。在图19中，反馈电路可以被配置成提供在交替状态之间切换控制子电路的高或低输出。在图20中，反馈电路包括提供控制子电路的比例控制的运算放大器。例如，反馈电路可以具有模拟输出，以允许背靠背晶体管用作可变电阻。在图19和图20中，无线接收机可以包括控制器，该控制器可以监视反馈电路的输出、次级电路的输出或二者。此外，控制器可以如本文其他地方所述那样进行通信。
在一个实施例中，如图22中所示，控制器可以选择双线圈电力接收模式，该模式中可以使用开关将来自谐振器电路和有源整流电路的DC输出耦合在一起。利用该配置，如果控制器确定谐振器和初级线圈接近耦合到感应电源，则该控制器可以通过闭合双电力开关来将无线接收机配置成使用来自谐振器电感器L3和次级电感器L4二者的电力。在图5所示的实施例中，反馈电路的控制器合并被适配成感测关于次级电路的输出的信息的传感器。在替代实施例中，传感器可以是与控制器分离的组件。如上所述，感测到的信息可以包括电压、电流、温度和电力特性中的至少一个。在图示的实施例中，控制器可以基于的次级电路的输出（例如J1）处感测到的电压来向谐振器电路提供反馈。例如，类似于其他实施例，控制器可以控制控制子电路，以响应于感测到的电压达到阈值而选择性地旁路谐振器电路或选择性地提供与谐振器电路并联的电阻。以该方式中，控制器可以通过针对第一持续时间选择一个Q因子并且针对另一持续时间选择另一Q因子来主动控制谐振器电路的Q因子，从而得到取决于第一持续时间相对于第二持续时间的相对时间的时间平均Q因子。
在一个实施例中，控制器可以通过针对循环的部分选择一个Q因子并且针对该循环的另一部分选择另一Q因子来主动地控制谐振器电路的Q因子。例如，系统可以在高Q谐振器电路L3、C3上使用旁路负载，以将其从高Q谐振器转换为低Q谐振器，诸如图2-9中所示的电路中的任何一个。在被旁路时，低Q谐振器仍然可以把一些场谐振到接收机L4中，但是因为在L3中存在减小的电流而导致仅在旁路中几乎不损失能量。L3的旁路可以针对在L3中的再循环电流的若干循环来进行，或者可以基于逐个循环地进行，其中该旁路被空比循环，或者针对每个周期的一百分比来施加。此外，旁路的定时可以在循环期间的任何时间被执行。在旁路每循环被施加一次或两次的一个实施例中，定时可以对应于在谐振器电路L3/C3中接收到的电力的电流波形的过零点。例如，旁路可以在每个过零点之后保持截止或者去激活达循环的百分比或持续时间，并且然后在循环的其余部分期间保持激活。作为另一示例，该旁路可以在过零点处被激活达循环的百分比或持续时间，并且然后在该循环的其余部分期间去激活。如果在逐个循环的基础上控制旁路，则由L4接收的电压以较高的频率循环，允许较小容量的电容器滤除波动电压。通过调整高Q和低Q状态之间的谐振器的占空比，接收机可以调整L3中的电流量，从而调整在L4中接收到的电力量。例如，当将远程设备放置在具有较高耦合量的发射机上时，L3谐振器中的电流在高Q状态期间增加。为了补偿增加并且防止接收机过电压，旁路的占空比可以增加，增加了低Q状态的占空比以减小由远程设备接收到的总电力。
现在参考图35和图36来描述在操作期间在Q因子之间循环的系统模型。具体地，描述根据本发明的一个实施例的4线圈系统（换言之，2线圈接收机电路和2线圈发射机电路）的分析和仿真。
参见图35，示出了用于该分析的4线圈无线电力传输网络的接收机侧。其包括跨L3-C3振荡电路两端的可以切换的电阻Rs。在该电路中，R3是电感器L3的等效串联电阻（ESR），并且假定电容C3无损耗。 L4的ESR可以被认为是总负载RL的部分。
为了简化分析，在图35中通过电流源is来仿真来自无线电力传输（WPT）网络的发射机侧的时变通量。（如果通量耦合系数在发射机侧谐振器和接收机侧谐振器之间小，则该假设可以是有效的）。
WPT网络的状态方程如下：
该状态方程以(dX /dt) = AX + BU的形式表达，其中X是系统状态的列向量，A是状态转换矩阵，并且B是针对输入向量U的加权矩阵。在该情况下，存在驱动系统的一个激励，并且U是标量is。系统状态是电感器L3中的电流i3，电感器L4中的电流i4和电容器C3两端的电压v3。
当在图35中所示的电路的开关打开时，Rs的有效值变为无限大，并且A（3,3）变为0。图36中所示的波形通过求解针对下述参数的状态方程来获得：
•L 3 = 33.3μH; L 4 = 12.1μH; M 34 = 10.67μH; C 3 = 91.39nF; R 3 = 0.083Ω; R s = 0.05Ω;
• i s = 2 sin(2π×100kHz t ), 其中t是以秒为单位的时间。
源电流的值被确定如下：其在时间恒定网络（即，R s = ∞）情况下在正弦、稳态激励条件下在L3-C3中产生11.5A峰值的环流。
图35中的短路策略是在v3的每个过零点处切换横跨C3两端的Rs并且使其保持位置达50μs。在图36中示出了使用在电压v3的过零点时刻施加与C3并联的R3并且保持该连接达50μs持续时间的策略的图35的Q切换网络的从启动（所有的初始条件为0）开始的仿真。在该周期结束时，开关被打开。可以容易看见的是，当保持Rs时，电流i4迅速下降到零。反馈电路还可以包括谐振器传感器电路，该谐振器传感器电路被适配为感测关于谐振器电路或控制子电路的信息，包括例如电压、电流、温度或电力特性中的至少一个。在图5所示的实施例中，谐振器传感器电路被配置为感测电压，并且包括分压器和齐纳二极管。分压器可以向控制器提供与谐振器电路中的电压成比例的输出。齐纳二极管可以保护控制器不受超过控制器的输入电压阈值的输出电压的影响。在图8所示的实施例中，谐振器传感器电路被配置为使用电流变压器T1来感测电流，其对控制器的输出可以是与通过谐振器电路的电流成比例的电压。
基于来自谐振器传感器电路的感测信息，控制器可以对控制子电路进行控制，以便响应于来自谐振器传感器电路的感测的信息高于阈值来控制通过谐振器电路中继的电力，而不管关于次级电路的输出低于阈值的感测信息。在替代实施例中，控制器可以关断电路，以便于基于来自谐振器传感器电路的感测信息来从接收机电路有效地消除谐振器电路。图21所示的实施例包括关断电路，该关断电路响应于被切换到截止状态而可以从接收机电路有效地消除谐振器电路。作为示例，不管通过对控制子电路进行控制来减小次级电路的输出电力的尝试，控制器可以基于谐振器电路中的电力水平保持为高的指示来实现关断电路。
返回到图5所示的实施例，反馈电路可以包括负载调制电路，该负载调制电路被配置成经由接收机电路和感应电源之间的感应耦合来向感应电源传递信息。负载调制电路可以包括阻抗元件，诸如电容元件、电阻元件、电感元件或其组合，其可以被选择性地调制以发射信息。例如，阻抗元件是图5所示的实施例中的电容器，并且是图6所示的实施例中的电阻器。
调制阻抗元件通过在接收机电路和感应电源之间的感应耦合来改变反射阻抗，感应电源可以感测该反射阻抗以便于解调信息。以该方式，可以使用调制或反向散射调制（包括幅度调制、频率调制和相位调制）来发射信息。为了公开的目的，可以使用反馈电路来将信息发射到感应电源，但是其他电路拓扑结构可以用于传递信息，诸如在2009年4月21日对Baarman颁布的标题为“Adaptive Inductive Power Supply with Communication”的美国专利7,522,878中描述的那些—其全部内容通过引用合并于此。诸如独立接收机和发射机的其他通信系统（例如蓝牙）也可以用于传递信息。
如图7和图8的图示实施例中示出的，接收机电路还可以包括通信电路，该通信电路被配置成使用键控调制将固定频率的通信编码在可变频率电力发射信号上从而将信息发射到感应电源。换言之，与每个比特相关联的调制的数目可以作为通信频率与载波信号频率的比率的函数来动态地改变。为了公开的目的，可以使用通信电路将信息发射到感应电源，但是其他通信电路可以用于传递信息，诸如在2011年11月28日提交的、并且标题为“SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING COMMUNICATIONS IN A WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM”、归于Norconk等人的美国序号61/564130中描述的那些—其全部内容通过引用合并于此。虽然在图7和图8的图示实施例中示出了用于传递信息的两个电路，但是应当理解，接收机电路可以包括不具有通信电路的负载调制电路或不具有负载调制电路的通信电路。如图示的，二者还可以都存在以便于向接收机电路提供多个可用通信系统。
在一些实施例中，反馈电路可以包括控制器和模拟反馈电路两者以控制与谐振器相关的电力。例如，如图9中所示，控制器可以经由谐振器传感器电路来监视谐振电路，并且经由负载调制电路向感应电源传递，并且模拟反馈电路可以向控制子电路提供反馈，如以上关于图2所述的。
参考图28，图示了用于中距离无线发射机的控制方法的一个实施例。发射机可以被编程为等待设备被放置在电力传输表面上或在电力传输表面附近。在一个实施例中，发射机周期性地侦测以识别设备是否已经被放置。例如，无线发射机可以周期性使电感器通电并且分析反射阻抗，以识别由于无线接收机被放置在电力传输表面附近而发生的阻抗改变。在一个实施例中，发射机侦测可以由无线接收机发起的通信来补充或替换。
响应于检测到设备，中距离电力发射机可以提高其电力水平。例如，如果包括谐振器，则中距离电力发射机可以增加其谐振器的Q值，或者其可以增加干线电压以增加发射的电力量。中距离发射机可以确定是否存在的所有设备都在充电。如果不是所有设备都在充电的确定被做出，则电力可以迭代地增加，直到提供了足够的电力以对所有的设备进行充电。在一个实施例中，用于确定是否所有的设备都在充电的一种方式是经由与设备的通信。
在一个实施例中，中距离无线电力发射机可以确定是否所有附近的无线发射机都在减小其Q因子。例如，无线接收机中的每一个可以被编程为向中距离无线发射机传递他们接收到过多的电力并且正在减小其Q因子。可选地，每个无线接收机可以将其Q因子报告给发射机。响应于所有附近的无线接收机都在减小其Q因子的确定，无线发射机可以减小无线发射的电力量。在一个实施例中，无线发射机可以迭代地减小被无线发射的电力量，直至无线发射机中的一个报告其没有减小其Q因子。在一个实施例中，中距离无线电力发射机可以基于所报告的Q因子来将电力量智能地减小到至少一个无线接收机将不会减小其Q因子的水平。以该方式，可以按给多个无线接收机提供有效充电而不提供过多能量的水平来对多个无线接收机同时进行充电。
虽然本实施例描述了至少一个设备没有减小其Q因子的控制方法，但是在替代实施例中，该控制方法可以包括迭代地减小电力，直至无线接收机的阈值不减小其Q值因子。以该方式，控制器可以智能地决定用于传输的能量的适当量，这有效地平衡了传输电力和确保无线接收机具有足够的能量来进行充电。
参见图29，图示了用于接近耦合的发射机的控制方法的一个实施例。发射机可以被编程为等待一个或多个无线接收机被放置在电力传输表面附近。如图28一样，发射机可以周期地侦测以识别设备是否已经被放置，无线接收机可以报告存在，或者可以利用识别存在的某个其他方法。无线接收机可以例如通过与发射机进行通信来指示其需要额外的电力，并且发射机可以通过增加输出电力来进行响应。无线接收机还可以指示其需要较少的电力，其中无线电力发射机减小所发射的电力。接近耦合的发射机方法可以与具有Q控制的无线接收机相结合地使用。接近耦合的发射机控制方法可能不会受到具有Q控制的无线接收机的影响。即，具有Q控制的无线接收机可以自己起作用以适当地改变谐振器的Q因子，如将结合图30所述的。以该方式，具有Q控制的无线接收机可以与接近耦合的发射机和中距离无线发射机两者都兼容。
参见图30，图示了用于无线接收机的Q控制的一种控制方法。响应于从无线发射机接收到无线电力，无线接收机测量谐振器中的电流、电压、或一些其他特性。无线接收机可以具有用于确定发送电力的无线电力发射机是否是接近耦合的发射机的过程。在本实施例中，测量谐振器电感器L3中的电流，减小谐振器的Q因子，并且然后在Q因子被减小时再次测量谐振器电感器L3中的电流。
如果在Q因子减小时电流增加，则无线接收可能正从接近耦合的发射机接收能量。因此，谐振器电路可以被切换出无线接收机，并且可以通过与无线电力发射机的通信来调整电力。在一个实施例中，可以响应于确定无线电力发射机被接近耦合来利用图22的双桥整流器配置。
如果电流减小或不改变，那么无线接收机可能正从宽松耦合的无线电力发射机（诸如中距离无线电力发射机）接收无线电力。无线接收机确定是否有足够的电力来进行充电。如果没有足够的电力，则可以请求额外的电力。如果有足够的电力，则无线接收机可以确定是否有过多电力。如果有过多电力，则无线接收机可以使用上述各种实施例中的一个来如所述的那样减小谐振器的Q因子。如果没有过多电力，那么无线接收机可以继续进行充电，并且周期检查以查看电力水平是否需要被调整。
图10-12是示出意图图示本发明的一个实施例的一般操作的各种配置中的无线测试接收机的一系列示波器快照。图10是具有其中Q控制不活动的谐振器电路的无线测试接收机的示波器快照。在图10所示的实施例中，无线测试接收机接收约5瓦的电力。通道1图示到10欧姆负载中的输出负载电压。通道2图示了谐振器电感器L3中的电流。通道3图示了经整流的峰值基准电压，其被图示为低于13.3伏的阈值，因此高Q被保持并且按谐振器电路配置来配置谐振器电路。
图11是具有按旁路配置来配置的谐振器电路的无线测试接收机的示波器快照。在图11所示的实施例中，通道3示出了当负载被移除时，经整流的峰值基准电压高于13.3伏。即，次级输出形成高于阈值的尖峰。作为响应，通过次级电路反馈来抑制谐振器中的Q因子。这个抑制使得在通道2上测量的通过谐振电感器L3的电流减小。在本实施例中，通过谐振电感器L3的电流减小到四分之一，这有效地把由电感器L3谐振的电力减小到大约十六分之一。
图12a是具有从不活动状态改变为活动状态的Q控制电路的无线测试接收机的示波器快照。即，快照捕获谐振电路从谐振器电路配置变换为旁路配置的时刻。该负载存在重新检测的示波器快照示出了：在负载被移除的情况下，次级输出电压的峰值将超过18伏，并且谐振器电感器电流将增加为超过4安培，导致谐振器电感器L3的显著发热。在所描绘的实施例中，无线发射机和无线测试接收机之间的Z距离约为1.22''，其中发射机和接收机之间的耦合不那么强。在较小Z距离处，Q控制电路可以保护不受较大电压的影响。
图12b示出了图12a的示波器快照的注释版本。注释指示负载在哪里被移除、整流电压在哪里过高、以及在哪里通过闭合开关Q1来激活Q控制，由此改变谐振器电路的Q因子。
图13是在约15分钟的操作中的常规无线接收机和根据一个实施例的无线接收机的热图像。该图像图示了常规无线接收机比无线接收机更热。热图像图示了两个无线接收机：图像的右上部的无线接收机接收约5W的电力给其负载，并且在左下方的接收机被去负载，但是具有防止其过热的Q控制电路。
图14是各种无线接收机的代表性视图，其中的一些包括Q控制电路，示出了在各个位置处（X/Y/Z轴定位）接收适当电力。Q控制电路使得每个无线接收机能够基于期望输出来自我调节Q因子。无线接收机可以直接被设置在表面上并且根据无线发射机的位置参与接近耦合或中距离耦合。无线接收机可以被设置在袋子、工具箱、背包或其他容器内部，并且然后该容器可以被设置在电力传输表面上。无线发射机可以通过接近耦合或通过中距离耦合来耦合到容器中的无线接收机。具有Q控制电路的谐振器线圈可以被放置在电力传输表面上，该电力传输表面可以将电力中继到本身也具有Q控制电路的另一无线接收机。此外，不具有Q控制电路的谐振器线圈也可以被放置在电力传输表面上，该电力传输表面可以将电力中继到本身具有Q控制电路的另一无线接收机。
图15是每一个都具有不同厚度的三个不同充电表面的代表性视图，根据一个实施例的无线接收机可以能够通过三个充电表面中的任一个接收电力。在一个实施例中，发射机可以被安装或者放置在该表面的一侧。接收机可以被放置在该表面的与发射机相对侧以便接收无线电力。Q控制电路可以根据无线电力发射机和无线电源之间的Z距离来主动调整接收机的Q因子以接收适当的电力量。以该方式，可以在不必针对特定Z距离来调谐电路的情况下实现用于发射机的一个电路集以及用于无线接收机的一个电路集。用户可以购买Q控制系统并将其安装在任何表面中，并且系统可以针对特定间隙适当调整Q控制。
图16是具有Q控制电路的无线电力系统的代表性视图。该图图示了具有Q控制的无线接收机与各种不同的无线接收机兼容，包括紧密耦合的固定频率电力发射机、可变频率紧密耦合的电力发射机、以第一距离提供电力的宽松耦合的固定频率电力发射机、以及以第二距离提供电力的宽松耦合的固定频率电力发射机。根据一个实施例的无线接收机可以从多个无线电力发射机接收电力。在存在一个无线接收机和一个无线发射机场（其中每个线圈阵列场控制通道一个接收机）的情况下，无线接收机是兼容的。无线接收机还与宽松耦合的发射机耦合，该宽松耦合的发射机在一个发射机场内向多个接收机发射电力。
图17是包括Q控制电路并且能够选择驱动电路的半桥、全桥或其组合的无线发射机的代表性视图。
图18是被合并到电池标签中的根据一个实施例的无线接收机的代表性视图。该标签可以包括多个层。在图示的实施例中，电池标签包括颜色层、导体层、半导体设备&部分层、另一导体层、屏蔽层、基底和粘合层。这些层可以是箔层或印刷层。标签可以具有正抽头和负抽头，使得传输到电池标签的无线能量可以被提供用于对电池进行充电。虽然仅代表性地示出，但是电池标签中的无线接收机可以包括可调整谐振器，诸如在本文所描述的任何其他无线接收机实施例中的那些。
图23是根据一个实施例的无线接收机的代表性示意图。该无线接收机在用于Q因子控制的控制子电路中包括电阻器R2。电阻器R2的值可以根据应用而改变。在一个实施例中，R2电阻器被选择为向Q控制提供附加分辨率。例如，当晶体管Q1活动时，并且谐振器电路的Q值受电阻器R2的影响。并且当晶体管Q1不活动时，谐振器电路的Q值不受电阻器R2的影响。当Q1活动时，存在R2的谐振器电路的Q因子不同于不存在R2的谐振器电路的Q因子。如上所述，可以通过主动地控制Q1晶体管活动的时间量来控制Q因子。因为可以仅能够以特定的分辨率来控制Q1活动的时间量，所以可以存在对平均Q因子的分辨率的限制。通过添加电阻器R2（或将三级管模式中的晶体管Q1控制为可变电阻器），在晶体管Q1活动时的Q因子是不同的。如果R2在电路中时的Q因子更接近谐振器电路配置的Q因子，则对晶体管Q1定时的相同控制对Q值可以具有更精确的影响。例如，在Q因子在两个配置中在0和100之间改变的情况下，如果Q因子在两种配置中在50和100之间改变，则在相对定时中的改变对时间平均的Q因子具有更精确的影响。本发明可以使用包括本文所述的那些的各种方法来实现时间平均的Q因子。例如，谐振器电路L3/C3可以在电力信号的多个时间周期上或者在逐个循环的基础上被选择性地旁路。在另一示例中，谐振器电路L3/C3可以被控制为针对循环的部分选择一个Q因子并且针对该循环的另一部分选择另一Q因子。
图25是在无线接收机的电感器L3、L4和感应电源的电感器L1、L2之间的空间关系的代表性视图。图26是在无线接收机的电感器和无线电源的电感器之间的宽松耦合的场区和紧密耦合的场区的代表性视图。参见图25和图26所示的实施例，示出了在无线接收机的电感器L3、L4和感应电源的电感器L1、L2之间的宽松耦合的场区和紧密耦合的场区的代表性视图。如图示的，谐振器电感器L3和次级电感器L4在宽松耦合的场区内。当用户相对于例如感应电源移动无线接收机时，电感器L3和L4可以在宽松耦合的场区内移动，并且移动到紧密耦合的场区。
如图27的图示实施例中所示的，次级线圈L4可以耦合到串联谐振电容器Cs、并联谐振电容器Cp或其组合。这些电容器Cs、Cp，可以单独地或组合地提供用于次级线圈L4的谐振操作。在一些实施例中，感应电源可以被配置成单独地或组合地基于电容器Cs、Cp的存在来识别无线接收机。例如，并联谐振电容器Cp可以提供针对无线接收机的谐振频率签名，允许基于签名的检测来识别无线接收机。
图27的图示实施例还包括用于对模拟反馈电路（包括驱动器U1和齐纳二极管Z1）供电的半波整流器D5、D8。单独的全桥整流器（未示出）可以用于将电力从次级线圈L4提供到负载。
图31图示了合并到便携式设备中的无线接收机的实施例。无线接收机包括耦合到次级电感器和谐振器电感器的监视电路和Q控制电路二者。通过该配置，便携式设备可以控制传输到通信和调节电路的电力量，使得调节电路可以接收在适当范围内的电力。
在图32中图示的实施例包括温度传感器，该温度传感器向控制器提供信息，该控制器可以基于感测到的温度信息来控制Q控制电路的操作。例如，如果电路或锅的感测到的温度例如高于阈值，则Q控制电路可以将谐振器线圈配置为减小接收的电力量。作为另一示例，如果感测到的温度低于阈值时，则Q控制电路可以将谐振器线圈配置为增加接收的电力量。
在图33的图示实施例中，其他实施例的电路可以合并到用于控制由谐振器接收到的电力量的感应炊具中。例如，感应炊具可以包括温度控制电路和Q控制电路，用于控制接收到的电力量以保持期望温度量。即，基于感测到的温度，Q控制电路可以通过影响谐振器电路的Q因子来增加或减小接收的电力量。
为了公开的目的，结合在图33的图示实施例中的感应炊具来描述Q控制电路，但是可以使用其他的感应炊具，诸如归于Baarman等的2011年7月6日提交的标题为“Smart Cookware”美国序列号13/143,517中公开的以及归于Baarman等人的2012年1月8日提交的并且标题为“Inductive Cooking System”美国序列号61/584,281的那些—其全部内容通过引用合并于此。
在图34的图示实施例中示出了例如根据本发明的一个实施例的并且合并了中间谐振器20的独立场扩展器300。如上所述，中间谐振器20可以与无线接收机和无线发射机分离地设置。以该方式，一个或多个中间谐振器20可以被合并在独立的配置中，诸如独立场扩展器300。
在该实施例中，独立场扩展器300还可以包括类似于关于图2的图示实施例描述的控制子电路的控制电路22。独立场扩展器300可选地可以包括类似于关于本文的其他实施例描述的控制器的控制器24。即，控制器24可以耦合到控制子电路22，以控制中间谐振器20的Q因子和场水平。控制器24可以使Q因子控制基于来自一个或多个传感器的输出。例如，独立场扩展器300可以合并电流传感器26、电压传感器27或磁场传感器28或其组合，以便向控制器24提供感测到的信息。
在独立场扩展器300的一个实施例中，控制器24可以通过经由整流器（未示出）耦合到中间谐振器20来接收电力。通过该配置，独立场扩展器300可能不合并其自己的电源，或者通过直接电接触来接收操作电力。替代地，独立场扩展300可以合并可选的拾取线圈29，该拾取线圈29能够感应地接收电力，并且对独立场扩展300中的控制器24和其他电路供电。
诸如“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”、“向内”、“外”和“向外”的方向术语用于基于图示中示出的实施例的定向来帮助描述本发明。方向术语的使用不应被解释为把发明限制到任何特定的（一个或多个）定向。
以上的描述是对本发明当前实施例的描述。在不背离如所附权利要求中定义的本发明的精神和更广泛的方面的情形下，可以做出各种变更和改变，所述权利要求将被依据包括等同原则的专利法的法则来解释。这个公开被出于说明性的目被呈现，并且不应被解释为对本发明的全部实施例的穷尽描述，或者把权利要求的范围限制到关于这些实施例描述或图示的特定元素。例如，并且在不限制的情形下，所描述发明的任何（一个或多个）个体元素可以被替代元素替换，该替代元素提供基本上相似的功能或以其他方式提供适当的操作。例如，这包括现在已知的替代元素（诸如，对于本领域的技术人员可能当前已知的那些），以及可能在将来被开发的替代元素（诸如，本领域的技术人员可能基于开发识别为替代方案的那些）。此外，所公开的实施例包括多个特征，其被一起描述并且可能合作地提供利益的集合。除了另外在所公布的权利要求中明确阐述的范围，本发明不仅限于包括全部这些特征或提供全部所陈述的利益的那些实施例。以单数形式（例如，使用冠词“一”、“一个”、“该”或“所述”）对权利要求元素的任何提及将不被解释为把元素限制为单数。

Claims (58)

1.一种无线电力传输组件，包括：
谐振器电路，被适配为将无线电力从无线电力发射机中继到无线电力接收机，所述谐振器电路具有Q值；以及
Q控制子电路，被配置为选择性地调整所述谐振器电路的所述Q值以控制由所述谐振器电路中继的电力量。
2.根据权利要求1所述的无线电力传输组件，其中，所述谐振器电路和所述Q控制子电路被设置在无线电力发射机、无线电力接收机和中间电力中继组件中的至少一个中，所述中间电力中继组件被配置成将电力从所述无线电力发射机中继到所述无线电力接收机。
3.根据权利要求1所述的无线电力传输组件，其中，所述谐振器电路包括电感和电容。
4.根据权利要求1所述的无线电力传输组件，其中，所述谐振器电路包括具有电感器和电容器的振荡电路。
5.根据权利要求1所述的无线电力传输组件，其中，所述Q控制子电路被配置成在第一Q值和第二Q值之间改变所述Q值，所述第二Q值与所述第一Q值不同。
6.根据权利要求1所述的无线电力传输组件，其中，所述Q控制子电路被配置成在针对电源循环的第一部分的第一Q值和针对所述电源循环的第二部分的第二Q值之间改变所述Q值，所述第一Q值不同于所述第二Q值。
7.根据权利要求1所述的无线电力传输组件，其中，所述Q控制子电路被配置成在针对第一多个电源循环的第一Q值和针对第二多个所述电源循环的第二Q值之间改变所述Q值，所述第一Q值不同于所述第二Q值。
8.根据权利要求1所述的无线电力传输组件，其中，所述谐振器电路和所述Q控制子电路被设置在无线电力接收机和中间电力中继组件的至少一个内；并且
进一步包括通信发射机，所述通信发射机被配置成向无线电力发射机发射表示所述Q值的通信，由此所述无线电力发射机能够基于所述Q值来控制由所述无线电力发射机发射的电力量。
9.根据权利要求4所述的无线电力传输组件，其中，所述Q控制子电路被耦合到所述谐振器电路并且被配置成选择性地旁路所述电容器。
10.根据权利要求4所述的无线电力传输组件，其中，所述Q控制子电路被耦合到所述谐振器电路，并且被配置成选择性地提供与所述电容器并联的电阻。
11.根据权利要求1所述的无线电力传输组件，其中，所述Q控制子电路与所述电感器和所述电容器串联耦合。
12.一种谐振器电路，包括：
谐振电感器；
谐振电容器，所述谐振电感器和所述谐振电容器被布置为形成具有Q值的振荡电路；并且
其中，所述谐振器电路被配置成响应于控制变量来主动地调整所述振荡电路的所述Q值。
13.根据权利要求12所述的谐振器电路，其中，所述控制变量表示无线电力接收机的操作特性。
14.根据权利要求13所述的谐振器电路，其中，所述操作特性是无线电力接收机的温度、电压、电流和电力中的至少一个。
15.根据权利要求12所述的谐振器电路，其中，所述控制变量表示无线电力接收机外部的操作特性。
16.根据权利要求15所述的谐振器电路，其中，所述操作特性是电池的温度。
17.根据权利要求12所述的谐振器电路，其中，所述谐振器电路被配置成在第一Q值和第二Q值之间改变所述Q值，所述第二Q值与所述第一Q值不同。
18.根据权利要求12所述的谐振器电路，其中，所述谐振器电路被配置成在针对电源循环的第一部分的第一Q值和针对所述电源循环的第二部分的第二Q值之间改变所述Q值，所述第一Q值不同于所述第二Q值。
19.根据权利要求12所述的谐振器电路，其中，所述谐振器电路被配置成在针对第一多个电源循环的第一Q值和针对第二多个电源循环的第二Q值之间改变所述Q值，所述第一Q值不同于所述第二Q值。
20.一种谐振器电路，包括：
谐振电感器；
谐振电容器，所述谐振电感器和所述谐振电容器被布置为形成具有Q值的振荡电路；以及
Q控制子电路，被耦合到所述振荡电路，并且能够选择性地调整为选择性地改变所述振荡电路的所述Q值，所述Q控制子电路被配置成响应于控制变量来选择性地调整所述Q值。
21.根据权利要求20所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路被连接到与所述谐振电容器并联的所述谐振电感器。
22.根据权利要求21所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路被配置成选择性地旁路所述谐振电容器。
23.根据权利要求21所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路被配置成选择性地施加与所述谐振电容器并联的电阻。
24.根据权利要求20所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路与所述谐振电感器和所述谐振电容器串联连接。
25.根据权利要求20所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路包括开关，以便选择性地旁路所述谐振电容器或者选择性地提供与所述谐振电容器并联的电阻。
26.根据权利要求25所述的谐振器电路，其中，所述开关包括一个或多个晶体管。
27.根据权利要求25所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路包括整流器，并且所述开关被设置在整流侧。
28.根据权利要求25所述的谐振器电路，其中，所述开关是AC开关。
29.根据权利要求25所述的谐振器电路，其中，所述控制变量表示无线电力接收机的操作特性。
30.根据权利要求25所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路被配置成在第一Q值和第二Q值之间改变所述Q值，所述第二Q值与所述第一Q值不同。
31.根据权利要求25所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路被配置成在针对电源循环的第一部分的第一Q值和针对所述电源循环的第二部分的第二Q值之间改变所述Q值，所述第一Q值不同于所述第二Q值。
32.根据权利要求25所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路被配置成在针对第一多个电源循环的第一Q值和针对第二多个电源循环的第二Q值之间改变所述Q值，所述第一Q值不同于所述第二Q值。
33.根据权利要求20所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路被配置成主动地调整所述Q值以控制通过所述谐振器电路中继到次级电路的电力量。
34.根据权利要求33所述的谐振器电路，其中，通过用于控制的反馈和电力量来主动地控制所述Q控制子电路。
35.根据权利要求20所述的谐振器电路，进一步包括次级电路，所述次级电路包括配置成促动所述Q控制子电路的反馈电路。
36.根据权利要求35所述的谐振器电路，其中，所述反馈电路包括传感器，所述传感器被配置成感测所述次级电路中的特性，所述反馈电路被配置成根据所述感测的特性来促动所述Q控制子电路。
37.根据权利要求36所述的谐振器电路，其中，所述感测的特性是温度、电流、电压或电力中的至少一个。
38.根据权利要求35所述的谐振器电路，其中，所述反馈电路促动所述Q控制子电路以满足阈值。
39.根据权利要求38所述的谐振器电路，其中，所述反馈电路促动所述Q控制子电路以在穿过所述阈值时改变所述Q值。
40.根据权利要求20所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路包括可变电阻器。
41.根据权利要求40所述的谐振器电路，其中，所述可变电阻器是以三极管模式或在线性区域中进行操作的晶体管。
42.根据权利要求40所述的谐振器电路，其中，通过反馈电路来主动地控制所述Q控制子电路，所述反馈电路被配置成向所述Q控制子电路提供成比例的反馈信号，以与所述反馈信号成比例地改变所述可变电阻器的值。
43.根据权利要求40所述的谐振器电路，其中，通过反馈电路来主动地控制所述Q控制子电路，所述反馈电路包括能够基于算法来调整反馈信号的控制器。
44.根据权利要求43所述的谐振器电路，其中，所述算法被配置成基于被感测特性的感测值和期望值之间的相对差来调整所述反馈信号。
45.根据权利要求44所述的谐振器电路，其中，所述算法是比例、积分、微分算法。
46.根据权利要求40所述的谐振器电路，其中，通过反馈电路来主动地控制所述Q控制子电路，所述反馈电路包括提供所述Q控制子电路的直接反馈的至少一个模拟组件。
47.根据权利要求46所述的谐振器电路，其中，所述至少一个模拟组件被配置成根据阈值是否被满足来提供高信号或低信号。
48.根据权利要求46所述的谐振器电路，其中，所述反馈电路包括数字控制器，所述数字控制器接收模拟输入并且被配置成生成用于所述Q控制子电路的控制信号.
49.根据权利要求20所述的谐振器电路，进一步包括关断电路，所述关断电路能够关断所述谐振器电路以从无线电源系统中有效地消除所述谐振器电路。
50.根据权利要求48所述的谐振器电路，其中，所述Q控制子电路用作所述关断电路。
51.根据权利要求48所述的谐振器电路，其中，所述关断电路与所述Q控制子电路分离。
52.根据权利要求48所述的谐振器电路，进一步包括传感器，所述传感器用于感测与所述关断电路的控制相关的值。
53.一种无线电力发射机，包括：
具有Q值的初级谐振器电路；以及
Q控制子电路，被配置成选择性地调整所述Q值以调节从所述无线电力发射机发出的电力量。
54.根据权利要求52所述的无线电力发射机，其中，所述Q控制子电路包括控制器，所述控制器被配置成根据控制特性来控制所述Q控制子电路。
55.根据权利要求53所述的无线电力发射机，其中，所述控制特性被选择为使得所述Q值被调整为把所发射的电力量限制成与一个或多个无线电力接收机期望的电力量相对应。
56.根据权利要求52所述的无线电力发射机，进一步包括一个或多个无线电力接收机，所述无线电力接收机中的每一个具有Q控制状态并且被配置成将所述Q控制状态传递到所述无线电力发射机。
57.根据权利要求55所述的无线电力发射机，其中，所述无线电力发射机被配置成：当所述Q控制状态指示所有的所述无线电力接收机正在使用Q控制来限制接收的电力量时，减小所述初级谐振器电路的所述Q值。
58.根据权利要求55所述的无线电力发射机，其中，所述无线电力发射机被配置成：当所述Q控制状态指示所有的无线电电力接收机正在使用Q控制来限制接收的电力量时，减小发射的电力量。
CN201380006574.3A 2012-01-24 2013-01-23 无线电力控制系统 Active CN104067477B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261590080P 2012-01-24 2012-01-24
US61/590,080 2012-01-24
US61/590080 2012-01-24
US201261699582P 2012-09-11 2012-09-11
US61/699,582 2012-09-11
US61/699582 2012-09-11
PCT/US2013/022662 WO2013112526A1 (en) 2012-01-24 2013-01-23 Wireless power control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104067477A true CN104067477A (zh) 2014-09-24
CN104067477B CN104067477B (zh) 2018-02-23

Family

ID=47750025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380006574.3A Active CN104067477B (zh) 2012-01-24 2013-01-23 无线电力控制系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10187042B2 (zh)
JP (2) JP2015505239A (zh)
KR (1) KR102065021B1 (zh)
CN (1) CN104067477B (zh)
TW (1) TWI578657B (zh)
WO (1) WO2013112526A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105375648A (zh) * 2015-11-06 2016-03-02 南京矽力杰半导体技术有限公司 一种无线led驱动系统
CN108463938A (zh) * 2015-11-13 2018-08-28 X开发有限责任公司 在多接收机系统中输送和协商无线电力输送

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6019581B2 (ja) * 2011-12-26 2016-11-02 ソニー株式会社 検知装置、検知システム、送電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法
TWI577104B (zh) 2012-01-06 2017-04-01 通路實業集團國際公司 無線電力接收系統及其方法
KR101902795B1 (ko) * 2012-02-21 2018-11-14 삼성전자주식회사 무선 충전 장치 및 방법
DE202013012728U1 (de) 2012-06-22 2019-01-08 Sony Corporation Verarbeitungsvorrichtung
JP5915904B2 (ja) * 2012-06-22 2016-05-11 ソニー株式会社 処理装置、処理方法、及び、プログラム
US10044228B2 (en) * 2012-12-03 2018-08-07 WIPQTUS Inc. Wireless power system with a self-regulating wireless power receiver
EP2750361B1 (en) * 2012-12-27 2015-10-21 Nokia Technologies OY Controlling an application parameter
JP6387222B2 (ja) * 2013-08-28 2018-09-05 ソニー株式会社 給電装置、受電装置、給電システム、および、給電装置の制御方法
US9882437B2 (en) 2013-08-28 2018-01-30 Sony Corporation Power feeding apparatus, power receiving apparatus, power feeding system, and method of controlling power feeding
DE202014011252U1 (de) 2013-08-28 2018-11-06 Sony Corporation Leistungseinspeisungsvorrichtung, Leistungsempfangsvorrichtung und Leistungseinspeisungssystem
US20150091523A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-02 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Wireless charger system that has variable power / adaptive load modulation
US9735584B2 (en) 2013-10-17 2017-08-15 Access Business Group International Llc Wireless power communication
WO2015107528A1 (en) * 2014-01-19 2015-07-23 Powermat Technologies Ltd. Wireless power outlet and method of transferring power thereby
HUE041536T2 (hu) 2014-01-20 2019-05-28 Hitachi Automotive Systems Ltd Érintkezésmentes energiaellátó berendezés forgó testekhez, és nyomatékérzékelõ
JP2015154512A (ja) * 2014-02-10 2015-08-24 キヤノン株式会社 電子機器及び送電装置
CN104857636B (zh) * 2014-02-26 2017-05-31 叶文俊 能量场感应储存与释放系统
US9577438B2 (en) * 2014-03-27 2017-02-21 Integrated Device Technology Inc Wireless power system
DE102014208880B4 (de) * 2014-05-12 2016-09-01 Continental Automotive Gmbh Treiberschaltung für eine Induktivität und aktive Sendeeinrichtung mit einer Treiberschaltung
JP6315088B2 (ja) * 2014-05-22 2018-04-25 富士通株式会社 受電器、無線電力伝送システムおよびｋＱ値算出方法
US10447092B2 (en) * 2014-07-31 2019-10-15 Ossia Inc. Techniques for determining distance between radiating objects in multipath wireless power delivery environments
WO2016072709A1 (ko) * 2014-11-03 2016-05-12 주식회사 한림포스텍 무선 전력 전송 및 충전 시스템
WO2016099032A1 (ko) 2014-12-16 2016-06-23 주식회사 한림포스텍 무선 전력 전송 네트워크의 전력 전송 커버리지 제어 장치 및 방법
KR20160051497A (ko) 2014-11-03 2016-05-11 주식회사 한림포스텍 무선 전력 전송 네트워크의 전력 전송 커버리지 제어 장치 및 방법
US9640976B2 (en) 2015-02-26 2017-05-02 Ut-Battelle, Llc Overvoltage protection system for wireless power transfer systems
SE1550340A1 (sv) * 2015-03-23 2016-06-21 Nok9 Ab A testing device for wireless power transfer, and an associated method
TWI591952B (zh) * 2015-05-15 2017-07-11 立錡科技股份有限公司 諧振式無線電源接收電路及其控制電路與無線電源轉換方法
US10541562B2 (en) * 2015-05-19 2020-01-21 Wits Co., Ltd. Wireless power transmitter
WO2016190094A1 (ja) * 2015-05-25 2016-12-01 株式会社村田製作所 ワイヤレス電力伝送システム
EP3118963B1 (en) * 2015-07-13 2019-06-12 Nxp B.V. Wireless power receiver
US10284018B2 (en) * 2015-10-30 2019-05-07 Shenzhen Yichong Wirless Power Technology Co. Ltd System, apparatus and method for adaptive tuning for wireless power transfer
US10377469B2 (en) * 2016-03-04 2019-08-13 The Boeing Company Non-contact power supply and data transfer on aerial vehicles
US10879739B2 (en) * 2017-04-12 2020-12-29 Integrated Device Technology, Inc. Wireless power transmitter reactive energy control
KR20180121312A (ko) * 2017-04-28 2018-11-07 삼성전자주식회사 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 동작 방법
KR20190036721A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 엘지이노텍 주식회사 무선충전 송신기, 무선충전 단말기 및 이를 포함하는 무선충전 시스템
EP3588736A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-01 Koninklijke Philips N.V. Wireless power transfer
TWI688195B (zh) * 2019-06-19 2020-03-11 宏碁股份有限公司 電源供應器
WO2021007680A1 (en) * 2019-07-17 2021-01-21 Solace Power Inc. Multi-phase wireless electric field power transfer system, transmitter and receiver

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101931250A (zh) * 2009-06-22 2010-12-29 飞力凯网路股份有限公司 信息处理设备、程序和信息处理系统
US20110053500A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-03 Qualcomm Incorporated De-tuning in wireless power reception
US20120001493A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Power transmission system and power transmission apparatus

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US645576A (en) 1897-09-02 1900-03-20 Nikola Tesla System of transmission of electrical energy.
US685012A (en) 1900-03-21 1901-10-22 Nikola Tesla Means for increasing the intensity of electrical oscillations.
JPH03502380A (ja) 1988-02-04 1991-05-30 マジエラン・コーポレーシヨン・（オーストラリア）・プロプライエタリイ・リミテツド 分路調整器
US4802080A (en) 1988-03-18 1989-01-31 American Telephone And Telegraph Company, At&T Information Systems Power transfer circuit including a sympathetic resonator
ZA892468B (en) 1988-04-11 1989-12-27 Uniscan Ltd Improvements in or relating to cutting elements foactuator and communication system r rotary drill bits
US5565846A (en) 1994-04-25 1996-10-15 Indala Corporation Reader system for waste bin pickup vehicles
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
JP3391149B2 (ja) 1995-06-09 2003-03-31 株式会社ダイフク 移動体の無接触給電設備
JP3494067B2 (ja) 1999-03-19 2004-02-03 日本電信電話株式会社 基地局通信装置、及び携帯無線通信装置への電力供給方法
US7522878B2 (en) 1999-06-21 2009-04-21 Access Business Group International Llc Adaptive inductive power supply with communication
NZ337716A (en) 1999-09-09 2002-10-25 Auckland Uniservices Ltd Series resonant inductive pickup where power can be regulated by time-regulated opening and closing a switch
JP2005011009A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Toshiba Corp 非接触式ｉｃカード
US6917182B2 (en) 2003-07-24 2005-07-12 Motorola, Inc. Method and system for providing induction charging having improved efficiency
KR20040072581A (ko) 2004-07-29 2004-08-18 (주)제이씨 프로텍 전자기파 증폭중계기 및 이를 이용한 무선전력변환장치
US9634730B2 (en) 2007-07-09 2017-04-25 Qualcomm Incorporated Wireless energy transfer using coupled antennas
CN101803224A (zh) 2007-08-13 2010-08-11 高通股份有限公司 远程低频率谐振器和材料
JP4453741B2 (ja) 2007-10-25 2010-04-21 トヨタ自動車株式会社 電動車両および車両用給電装置
US20090160261A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Nokia Corporation Wireless energy transfer
AU2009204283B2 (en) 2008-01-07 2013-08-22 Access Business Group International Llc Inductive power supply with duty cycle control
JP2009273342A (ja) * 2008-05-02 2009-11-19 Nanotekku:Kk 移動体に給電するとき送電側を固定した状態で移動しながら共振回路の（ｑ）を制御して給電する電力を制御する電気的に非接触で給電する装置。
CN103647156B (zh) 2008-07-17 2015-10-14 高通股份有限公司 高频无线功率发射天线的自适应匹配和调谐
JP5241381B2 (ja) * 2008-08-25 2013-07-17 株式会社日立製作所 電力受信装置
JP4911148B2 (ja) 2008-09-02 2012-04-04 ソニー株式会社 非接触給電装置
US9601261B2 (en) 2008-09-27 2017-03-21 Witricity Corporation Wireless energy transfer using repeater resonators
EP3127742B1 (en) 2008-10-09 2021-03-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle with non-contact power reception device
JP2010263690A (ja) 2009-05-01 2010-11-18 Panasonic Electric Works Co Ltd 伝送システム
JP5238884B2 (ja) 2009-09-18 2013-07-17 株式会社東芝 無線電力伝送装置
JP2011083078A (ja) 2009-10-05 2011-04-21 Sony Corp 送電装置、受電装置、および電力伝送システム
CN102714430A (zh) * 2009-11-19 2012-10-03 捷通国际有限公司 多功能无线供电系统
KR20110062841A (ko) 2009-12-04 2011-06-10 한국전자통신연구원 무선 전력 전송 장치
US8674550B2 (en) 2010-03-25 2014-03-18 General Electric Company Contactless power transfer system and method
US8791601B2 (en) 2010-04-02 2014-07-29 Advantest Corporation Wireless power receiving apparatus and wireless power supply system
KR101718715B1 (ko) 2010-04-28 2017-03-22 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 시스템에서 공진 대역폭의 제어 방법 및 장치
WO2011146661A2 (en) 2010-05-19 2011-11-24 Qualcomm Incorporated Adaptive wireless energy transfer system
US20110285211A1 (en) 2010-05-20 2011-11-24 Advantest Corporation Wireless power supply system
JP2011250593A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Toyota Motor Corp 車両
US9054542B2 (en) 2010-06-10 2015-06-09 Access Business Group International Llc Coil configurations for inductive power transfer
KR101313662B1 (ko) 2010-08-27 2013-10-02 한양대학교 산학협력단 지연 고정 루프를 이용한 능동형 정류기, 능동형 정류기를 포함하는 무선전력 수신 장치
JP5653137B2 (ja) * 2010-08-31 2015-01-14 キヤノン株式会社 給電装置及び方法
JP4982598B2 (ja) * 2010-09-07 2012-07-25 株式会社東芝 無線電力伝送システム、該システムの送電装置および受電装置
JP2013046561A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Toshiba Corp 送電装置
US9728997B2 (en) * 2011-09-21 2017-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmission system
TWI577104B (zh) 2012-01-06 2017-04-01 通路實業集團國際公司 無線電力接收系統及其方法
TWI575838B (zh) 2012-01-08 2017-03-21 通路實業集團國際公司 感應式烹調系統及其無線電力裝置
US9496731B2 (en) * 2012-01-20 2016-11-15 Samsung Electronics Co., Ltd Apparatus and method for transmitting wireless power by using resonant coupling and system for the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101931250A (zh) * 2009-06-22 2010-12-29 飞力凯网路股份有限公司 信息处理设备、程序和信息处理系统
US20110053500A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-03 Qualcomm Incorporated De-tuning in wireless power reception
US20120001493A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Power transmission system and power transmission apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105375648A (zh) * 2015-11-06 2016-03-02 南京矽力杰半导体技术有限公司 一种无线led驱动系统
CN105375648B (zh) * 2015-11-06 2021-08-13 南京矽力微电子技术有限公司 一种无线led驱动系统
CN108463938A (zh) * 2015-11-13 2018-08-28 X开发有限责任公司 在多接收机系统中输送和协商无线电力输送
CN108463938B (zh) * 2015-11-13 2021-09-24 X开发有限责任公司 用于无线电力传递的发射机、接收机和系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN104067477B (zh) 2018-02-23
JP2015505239A (ja) 2015-02-16
WO2013112526A1 (en) 2013-08-01
KR20140117428A (ko) 2014-10-07
KR102065021B1 (ko) 2020-01-10
TWI578657B (zh) 2017-04-11
JP2018074903A (ja) 2018-05-10
JP6651492B2 (ja) 2020-02-19
TW201347345A (zh) 2013-11-16
US10187042B2 (en) 2019-01-22
US20150035376A1 (en) 2015-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104067477A (zh) 无线电力控制系统
JP6835802B2 (ja) 車両用無線電力送信機及び受信機
JP5540016B2 (ja) 動的負荷を有する誘導性リンクによる通信
US20190348868A1 (en) Wireless power transfer method, apparatus and system for low and medium power
EP2587613B1 (en) Wireless power receiver for adjusting magnitude of wireless power
KR101775234B1 (ko) 무전전력전송 시스템 및 이의 구동 방법.
EP2481141B1 (en) Inductive power supply
CN101978571B (zh) 用于感应功率传输的电路
KR102014126B1 (ko) 무선 전력 수신기 시스템
US20180241223A1 (en) Wireless power transfer system and driving method therefor
US20140203662A1 (en) Wireless power repeater and method thereof
KR20160143044A (ko) 무전전력전송 시스템 및 이의 구동 방법.
CN107636929A (zh) 无线电力传输方法、无线电力接收方法及其装置
KR101764974B1 (ko) 무전전력전송 시스템 및 이의 구동 방법.
WO2012112703A1 (en) Systems and methods for controlling output power of a wireless power transmitter
TW201340530A (zh) 無線電力傳輸器，無線電力接收器，以及無線電力傳輸系統的電力傳輸方法
WO2013031589A1 (ja) 電池充電器と充電台、及び電池充電器
KR20150106274A (ko) 무선전력 전송 장치를 구비한 무선전력전송 시스템
EP3202008A2 (en) Inductive power transfer system
KR20170007757A (ko) 무접점 전력 수신 장치 및 수신 방법
WO2013015208A1 (ja) 電池内蔵機器と充電台及び電池内蔵機器
KR101996966B1 (ko) 무전전력전송 시스템 및 이의 구동 방법.
KR20140144656A (ko) 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 충전 시스템
KR20180021559A (ko) 무선 전력 송신기
KR20170082309A (ko) 무선 전력 전송 시스템에서 무선 전력 송신기 및 수신기

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180607

Address after: Holland Ian Deho Finn

Patentee after: Philips Intellectual Property Enterprise Co.,Ltd.

Address before: Michigan

Patentee before: ACCESS BUSINESS GROUP INTERNATIONAL LLC

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220719

Address after: The city of Eindhoven in Holland

Patentee after: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

Address before: Holland Ian Deho Finn

Patentee before: Philips Intellectual Property Enterprise Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220905

Address after: No.018, 8th floor, building 6, No.33 yard, middle Xierqi Road, Haidian District, Beijing

Patentee after: BEIJING XIAOMI MOBILE SOFTWARE Co.,Ltd.

Address before: The city of Eindhoven

Patentee before: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

TR01 Transfer of patent right