CN109104885B - 无线充电系统及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用无线充电系统的无线充电系统及其设备。根据本发明的一个实施例的无线功率接收设备可以包括：第一至第N接收线圈，其被布置以部分地重叠在相同平面上以便接收无线功率信号；第一至第N输出端子，其被形成以能够被连接到第一至第N接收线圈中的每个的两端，以便传递由第一至第N接收线圈之中的至少任意一个感应的交流电；以及整流器，其用于将从第一至第N输出端子输入的交流电转换成直流电。因此，本发明具有最小化充电中断并且最小化无线功率传输设备的制造成本的优点。

Description

无线充电系统及其设备
技术领域
本发明涉及无线充电技术，并且更具体地，涉及一种能够通过去除充电死区来最大化充电底座上的可充电区域的无线充电系统及其设备。
背景技术
最近，随着信息和通信技术的迅速发展，基于信息和通信技术的泛在社会(ubiquitous society)正在兴起。
为了随时随地连接信息和通信设备，需要在社会的所有设施中安装配备有具有通信功能的计算机芯片的传感器。因此，向这些设备和传感器供电的问题是一个新的挑战。此外，随着包括蓝牙耳机和iPod的诸如音乐播放器的各种便携式设备以及移动电话快速增长，对于用户方来说要求充电电池更长的时间和效果。作为解决此问题的方法，无线功率传输技术最近已经引起关注。
无线功率传输(无线能量传递)技术是使用电磁感应原理将电能从发送器无线传输到接收器的技术。使用这种电磁感应原理的电动机或变压器已经在19世纪使用，并且其后，通过辐射电磁波，诸如无线电波、激光、高频波和微波传递电能的方法也一直在尝试。经常使用的电动牙刷和一些无线剃须刀实际上也通过电磁感应原理充电。
迄今设计的无线能量传递方案可以大致划分成电磁感应方案、电磁谐振方案和使用短波长射频的RF传输方案。
电磁感应方案是一种技术，其使用其中当两个线圈彼此相邻布置并且电流施加到一个线圈时产生的磁通量使另一个线圈产生电动势的现象。此技术正在围绕诸如移动电话的小型设备迅速商业化。磁感应方案能够进行高达数百千瓦(kW)的功率的传输并且具有高效率，但是其最大传输距离是1厘米(cm)或更小，并且因此需要将要充电的物体放置为与充电器相邻。
电磁谐振方案的特征在于其使用电场或磁场，而不是利用电磁波、电流等。电磁谐振方案对于其他电子设备和人体是有利安全的，因为其几乎不受电磁波的影响，这可能是有问题的。然而，电磁谐振方案仅在有限的距离和空间可用，并且其能量传递效率稍低。
短波无线功率传输方案，简单地说，RF传输方案利用能量可以以无线电波形式直接地传输和接收的事实。此技术是使用整流天线的RF无线功率传输方案。术语“整流天线”是“天线”和“整流器”的混合词，并且指的是将RF功率直接转换成DC功率的设备。换句话说，RF方案是用于将AC无线电波转换成DC功率的技术，并且随着近来已经提高其效率，已经积极地进行对RF方案的商业化研究。
无线功率传输技术不仅可以被应用于移动行业，还可以应用于各种其他行业，诸如IT、铁路和家用电器行业。
通常，电磁场的方向在闭环传输线圈的匝的内部和外部之间反转，使得在闭环传输线圈的匝附近存在充电阴影区域。
当无线功率接收设备的接收线圈位于充电阴影区域中时，可能无法正常执行无线充电。
因此，传统上，已经尝试通过将闭环传输线圈布置在充电底座(charge bed)的最外部来最小化充电阴影区域。
然而，在应用上述传统方法的无线充电系统中，不可以使用在闭环传输线圈外部形成的可充电区域，并且对于无线功率传输设备来说有必要使用具有与闭环传输线圈的面积相对应的尺寸的屏蔽材料。
另外，在传统的无线充电系统中，因为闭环传输线圈被布置在充电底座的最外部，所以使用的传输线圈的长度可能增加，这是有问题的。
在下文中，将参考图1a至1d描述根据现有技术的具有多个传输线圈的无线功率设备。
图1a的参考字符(a)和(b)图示相关技术的无线功率发送器和无线功率接收器。参考图1a的参考字符(a)，无线功率发送器11在其中合并用于无线功率传输的传输线圈13。无线功率发送器11经由传输线圈13向无线功率接收器15传输无线功率。无线功率发送器11可以通过电磁谐振方案向无线功率接收器15传输功率。图1a的参考字符(b)图示无线功率发送器11和无线功率接收器15的侧视图。无线功率接收器15可以与无线功率发送器11隔开了足以通过电磁谐振方案接收无线功率的距离。
图1b是用于解释上述传输线圈13的可充电区域的视图。传输线圈13可以被布置在无线功率发送器11的外围部分中。可充电区域包括第一区域21和第二区域25。第一区域21位于传输线圈13的外部，并且第二区域25位于传输线圈13的内部。基于传输线圈限定术语“外部”和“内部”。
这里，非充电区域可以包括第三区域23和第四区域27。第三区域23是非充电区域，其中传输线圈13和接收线圈(未被图示)的阻抗匹配困难。第三区域23包括在传输线圈13外部的外部非充电区域和在传输线圈13内部的内部非充电区域。第四区域27是传输线圈13内部的中心区域，具有与接收线圈的非常低的磁耦合能力，并且因此具有非常低的功率传输效率。
为了克服图1b的限制，在现有技术中，可以布置传输线圈13，如图1c中所图示。传输线圈13被配置成一个，但形成两个环。这些环可以包括内环和围绕内环外周的外环。传输线圈13提供改进的内环区域33而不是作为非充电区域的第四区域27，但是也可能在内环区域中产生非充电区域31。因此，可能中断充电并且可能发生使用中的不便。
为了克服图1c的问题，在现有技术中，与第一传输线圈13分离的第二传输线圈41被布置在第一传输线圈13的可充电区域中，如图1d中所图示。这里，第二传输线圈41形成内环，并且第一传输线圈13形成外环。发送器向第一传输线圈13和第二传输线圈41交替地施加电流以实现连续充电区域。但是，在图1d的情况下，第一传输线圈13和第二传输线圈之间的磁耦合非常高，因此导致大的功率损耗。这是因为第二传输线圈41布置在由第一传输线圈13产生磁场的区域中。
因此，存在对于引入更先进的无线功率传输设备的需求。
发明内容
技术目标
已经设计本发明以克服上述相关技术的问题，并且本发明的一个目的是为了提供一种无线充电系统及其设备。
本发明的另一个目的是为了提供一种能够去除充电阴影区域的无线充电系统及其设备。
本发明的另一个目的是为了提供一种能够最大化可充电区域的无线充电系统及其设备。
本发明的另一个目的是为了提供一种无线充电系统及其设备，该无线充电系统能够通过在无线功率接收设备中安装在接收线圈之间具有最小耦合系数值的无线功率接收垫来去除充电阴影区域。
本发明的另一个目的是为了提供一种无线功率发送器及其驱动方法，该无线功率发送器具有用于增加用于无线功率接收器的充电效率的多个传输线圈。
本发明的另一个目的是为了提供一种无线功率发送器及其驱动方法，该无线功率发送器具有用于将充电阴影区域改变成可充电区域的多个传输线圈。
本发明的另一个目的是为了提供一种无线功率发送器及其驱动方法，当由于无线功率接收器的未对准而未执行无线充电时该无线功率发送器能够实现无线充电。
通过本发明要完成的技术目的不限于前述的技术目的，并且本领域的普通技术人员从以下描述中将清楚地理解其他未提及的技术目标。
技术方案
本发明可以提供一种无线充电系统和使用无线充电系统的设备。
根据本发明的实施例的无线功率接收设备包括第一至第N接收线圈，该第一至第N接收线圈被布置成使得其部分区域在相同平面中彼此重叠，用于接收无线功率信号；第一至第N输出端子，该第一至第N输出端子被连接到第一至第N接收线圈中的每个的两端，用于传递由第一至第N接收线圈中的至少一个感应的交流电；以及整流器，该整流器被配置成将从第一至第N输出端子输入的交流电转换成直流电。
每个重叠区域可以具有被确定的尺寸，使得第一至第N接收线圈之中的任何两个接收线圈之间的耦合系数为零或者等于或小于预定参考值的值。
可以布置第一至第N接收线圈，使得第一至第N接收线圈的匝相互形成环。
第一至第N接收线圈中的每个可以具有扇形形状。
在其部分区域中彼此重叠的第一至第N接收线圈可以具有圆形的整体外形。
扇形的内角可以具有通过将360度除以N而获得的值。
可以布置第一至第N接收线圈，使得扇形接收线圈的匝在其线性分段中彼此平行。
“N”等于或大于3。
可以布置第一至第N接收线圈，使得第一至第N接收线圈之中的任何两个接收线圈之间的重叠区域的面积是相同的。
可以为每个输出端子提供整流器。
无线功率信号可以是以预定谐振频率调制并且无线地接收到的交流电信号。
无线功率接收设备还可以包括温度传感器，该温度传感器用于测量第一至第N接收线圈中的至少一个的匝内部的一侧处的温度。
根据本发明的另一实施例的无线功率传输垫包括充电底座，在其上布置无线功率接收设备，充电底座具有平面形状；传输线圈，该传输线圈以闭环形式被安装充电底座下方使得充电底座的最外周部分向内隔开了预定的距离；以及屏蔽材料，该屏蔽材料被安装在传输线圈下方使得覆盖闭环的内部区域。
这里，预定距离可以被设置为在闭环周围形成的可充电区域完全包括在充电底座中的最小值。
可以基于经由传输线圈要传输的最大功率的强度或其上安装无线功率传输垫的无线功率传输设备的种类来确定在闭环周围形成的可充电区域。
屏蔽材料的面积可以等于或大于闭环的内部面积并且小于充电底座的面积。
可充电区域可以包括排除闭环的内部区域的区域，在其中无线功率接收设备将被布置在充电底座上。
无线功率传输垫可以安装在以电磁谐振方案传输无线功率的无线功率传输设备上。
根据本发明的又一实施例的无线充电系统包括无线功率接收设备，该无线功率接收设备包括第一至第N接收线圈，该第一至第N接收线圈被布置成使得其部分区域在同一平面中彼此重叠以便于接收电磁信号；第一至第N输出端子，该第一至第N输出端子被连接到第一到第N接收线圈中的每个的两端以传递由第一到第N接收线圈中的至少一个感应的交流电；以及整流器，该整流器被配置成将从第一至第N输出端子输入的交流电转换成直流电；以及无线功率传输设备，包括充电底座，在其上布置无线功率接收设备，充电底座具有平面形状；传输线圈，该传输线圈以闭环形式安装在充电底座下方使得与充电底座的最外周部分向内隔开了预定的距离；以及屏蔽材料，该屏蔽材料被安装在传输线圈下方使得覆盖闭环的内部区域。
这里，在形成闭环的匝附近可以存在充电阴影区域，并且第一至第N接收线圈可以布置在无线功率接收设备中，使得第一至第N接收线圈中的至少一个接收线圈不位于充电阴影区域。
重叠区域可以具有被确定的尺寸，使得第一至第N接收线圈之中的任何两个接收线圈之间的耦合系数为零或者等于或小于预定参考值的值。
无线功率传输设备可以通过电磁谐振方案向无线功率接收设备传输无线功率。
根据本发明的另一实施例，提供一种包括多个传输线圈的无线功率发送器。
无线功率发送器可以包括多个传输线圈，所述多个传输线圈以预定的距离被并排排列以形成上环和下环；以及控制器，该控制器被配置成执行控制以经由多个传输线圈传输无线功率。彼此相邻的每组第一传输线圈和第二传输线圈可以被布置成使得在第一传输线圈外部的区域的由第一传输线圈的下环形成的充电区域由于第二传输线圈的上环与充电阴影区域重叠。
无线功率发送器可以包括第一至第N传输线圈，该第一至第N传输线圈以预定距离被布置以能够进行无线功率传输，使得即使无线功率接收器被布置在相邻的传输线圈之间的区域中，也对无线功率接收器进行充电；以及控制器，该控制器被配置成当检测到无线功率接收器时，执行控制以经由第一至第N传输线圈向无线功率接收器传输无线功率。
要理解的是，本发明的前述方面仅是本发明的一些示例性实施例，并且对于本领域的技术人员来说基于本发明的下述详细描述将会推导和理解合并本发明的技术特征的各种实施例。
有益效果
将如下地描述根据本发明的方法和设备的效果。
本发明具有提供无线充电系统及其设备的优点。
本发明还具有通过最小化应用屏蔽材料和传输线圈的充电底座的面积来有效地降低无线功率传输设备的制造成本的优点。
本发明还具有提供无线充电系统及其设备的优点，该无线充电系统通过使用围绕闭环传输线圈的可充电区域来最大化能够充电的面积。
本发明具有提供一种无线充电系统及其设备的优点，该无线充电系统能够通过在无线功率接收设备中安装在接收线圈之间具有最小耦合系数值的无线功率接收垫来去除充电阴影区域。
本发明具有提供一种具有多个传输线圈的无线功率设备及其驱动方法。
根据本发明，可以增加无线功率接收器的充电效率，这可以提高充电效率和用户便利性。
根据本发明，可以消除充电阴影区域，这可以提高充电效率和用户便利性。
根据本发明，即使当由于无线功率接收器的未对准而未执行无线充电时，无线充电是可能的，这可以提高用户便利性。
本发明要完成的效果不限于上述效果，并且本领域的普通技术人员从以下描述中将清楚地理解其他未提及的效果。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且与以下详细描述一起图示本发明的实施例。然而，要理解的是，本发明的技术特征不限于特定的附图，并且各个附图中公开的特征可以彼此组合以组成新的实施例。
图1a至1d是图示传统的无线功率传输设备的视图。
图1e是用于解释根据本发明的实施例的无线功率传输系统的结构的框图。
图2是用于解释根据本发明的实施例的无线功率发送器的类型和特性的视图。
图3是用于解释根据本发明的实施例的无线功率接收器的类型和特性的视图。
图4是根据本发明的实施例的无线充电系统的等效电路图。
图5是用于解释根据本发明的实施例的无线功率发送器中的状态转换过程的状态转换图。
图6是根据本发明的实施例的无线功率接收器的状态转换图。
图7是用于解释根据本发明的实施例的根据VRECT无线功率接收器的操作区域的视图。
图8是图示根据本发明的实施例的无线充电系统的配置的视图。
图9是用于解释根据本发明的实施例的无线充电过程的流程图。
图10是用于解释根据现有技术的支持电磁谐振方案的无线充电系统中的问题的视图。
图11是用于解释根据现有技术的支持电磁谐振方案的无线充电系统中的问题的视图。
图12是用于解释根据现有技术的无线功率传输垫的层叠结构的视图。
图13是用于解释根据本发明的实施例的无线充电系统的配置的视图。
图14是用于解释根据本发明的实施例的无线功率传输设备的层叠结构的视图。
图15a和15b是用于解释根据本发明的实施例的安装在无线功率接收设备中的多接收线圈的结构的视图。
图16是用于解释根据本发明的实施例的无线功率接收设备的配置的框图。
图17至图19是图示根据实施例的当向多个传输线圈施加电流时产生的可充电区域的视图。
图20是图示根据实施例的通过电磁谐振方案传输和接收感测信号的过程的视图。
图21是图示根据实施例的当向多个传输线圈施加电流时产生的磁场的方向的视图。
图22是图示根据实施例的取决于无线功率接收器的位置的耦合系数的视图。
图23是图示出根据实施例的多个传输线圈之间的距离的视图。
图24至26是用于解释根据实施例的当接收器在发送器上移动时无线功率传输的视图。
具体实施方式
根据本发明的实施例，无线功率接收设备可以包括第一至第N接收线圈，其布置成使得其部分区域在同一平面中彼此重叠，用于接收无线功率信号；第一至第N输出端子，其被连接到第一至第N接收线圈中的每个的两端，用于传递由第一至第N接收线圈中的至少一个感应的交流电；以及整流器，其被配置成将从第一至第N输出端子输入的交流电转换成直流电。
本发明的模式
在下文中，将参考附图更详细地描述应用本发明的实施例的设备和各种方法。关于在以下描述中使用的组成元件，仅考虑到准备说明书的容易性后缀“模块”和“单元”被给出或者相互混合，并且不具有或用作不同的含义。
虽然已经将本发明的实施例的所有组成元件描述为彼此耦合成一个或者彼此相关地操作，但是本发明不限于这些实施例。也就是说，在不超出本发明的范围的情况下，可以选择性地耦合和操作所有元件中的一个或多个。另外，所有组成元件中的每个可以实现为独立的硬件，但是一些或所有组成元件可以被选择性地组合和实现为具有程序模块的计算机程序，该程序模块被组合成一个硬件或者多个硬件的一些或者所有功能。组成计算机程序的代码和代码段可以由本领域的技术人员容易地导出。计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，使得由计算机读取和执行，从而实现本发明的实施例。计算机程序的存储介质的示例可以包括磁记录介质、光学记录介质和载波介质。
在实施例的描述中，将会理解的是，当一个元件被称为在另一元件“上面”或“下面”和“前面”或“后面”被形成时，其可以直接在另一元件的“上面”或“下面”和“前面”或“后面”或者在其间间接地形成中间元件。
此外，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“组成”和/或“具有”指定所陈述的元件的存在，但是不排除存在或添加其他元件。除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与实施例所属的本领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来解释，除非在此明确定义。
另外，在本发明的组成元件的描述中，术语“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等等将会被使用。这些术语被用于在相似元件之间进行区分，并且不一定用于描述特定的顺序或时间顺序。将会理解，当任何元件被称为“连接到”、“耦合到”或“加入到”另一元件时，其可以直接在另一个元件上，连接到或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。
在实施例的描述中，为了便于描述，“无线功率发送器”、“无线功率传输设备”、“传输终端”、“发送器”、“传输设备”，“传输侧”等将可互换地使用以指代在无线功率系统中传输无线功率的设备。
另外，为了便于描述，“无线功率接收设备”、“无线功率接收器”、“接收终端”、“接收侧”、“接收设备”、“接收器”等将可互换地使用以指代从无线电功率传输设备接收无线功率的设备。
根据本发明的无线功率发送器可以被配置成衬垫类型、支架类型、接入点(AP)类型、小基站类型、直立类型、天花板嵌入类型、壁挂型、车载型、车载支架型等。一个无线功率发送器可以同时或以分时方式向多个无线功率接收器传输功率。
具体地，根据本发明的无线功率发送器可以被配置成用于无线鼠标的充电的鼠标垫。
为此，无线功率发送器可以包括至少一个无线功率传输单元。
另外，根据本发明的无线功率发送器可以通过网络连接到并且被链接另一无线功率发送器。在一个示例中，无线功率发送器可以使用诸如蓝牙的近场无线通信彼此链接。在另一示例中，无线功率发送器可以使用诸如宽带码分多址(WCDMA)通信、长期演进(LTE)/LTE-高级通信或Wi-Fi通信的无线通信技术彼此链接。
根据本发明的无线功率传输单元可以使用基于电磁感应方案的各种无线功率传输标准，用于使用电磁感应原理来充电，其中在功率传输终端线圈中产生磁场并且由磁场的影响在接收端子线圈中感应电。这里，无线功率传输单元可以采用在无线充电技术标准组织无线功率联盟(WPC)或功率事务联盟(PMA)中定义的电磁感应型无线充电技术。
在另一示例中，无线功率传输单元可以使用电磁谐振方案，其中由无线功率发送器的传输线圈产生的磁场被调谐到特定的谐振频率以将功率传输到位于附近的无线功率接收器。例如，电磁谐振方案可以包括由无线充电技术标准组织无线功率联盟(A4WP)定义的谐振型无线充电技术。
在又一示例中，无线功率传输单元可以使用RF无线功率传输方案，其中将低功率能量加载到RF信号，使得功率被传输到位于远程位置的无线功率接收器。
在本发明的又一示例中，根据本发明的无线功率发送器可以被设计为支持电磁感应方案、电磁谐振方案和RF无线功率传输方案中的至少两种无线功率传输方案。
在这种情况下，无线功率发送器可以以连接的无线功率接收器支持的无线功率传输方案来传输功率。在一个示例中，当无线功率接收器支持多种无线功率传输方案时，无线功率发送器可以为无线功率接收器选择最佳无线功率传输方案并且以所选择的无线功率传输方案传输功率。在另一示例中，无线功率发送器可以基于无线功率接收器的类型、功率接收状态、所需功率等适应性地确定用于在无线功率接收器中使用的无线功率传输方案。
另外，根据本发明的实施例的无线功率接收器可以包括至少一个无线功率接收单元，并且可以同时从两个或更多个无线功率发送器接收无线功率。这里，无线功率接收单元可以包括电磁感应方案、电磁谐振方案或RF无线功率传输方案中的至少一个。
另外，根据本发明的另一实施例的无线功率接收器可以基于例如针对每个无线功率接收单元测量的接收灵敏度或功率传输效率来选择最佳无线功率接收单元并且接收功率。
根据本发明的无线功率接收器可以嵌入在小型电子设备中，诸如移动电话、智能手机、膝上型计算机、数字广播终端、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、导航系统、MP3播放器、电动牙刷、电子标签、照明设备、遥控器和钓鱼浮漂，但不限于此，并且可以应用于可以提供有根据本发明的无线功率接收单元并且经由电池充电的任何设备。根据本发明另一实施例的无线功率接收器可以安装在诸如TV、冰箱或洗衣机、车辆、无人驾驶飞行器、空中无人机、机器人等的家用电器中。
具体地，根据本发明的无线功率接收器可以配备有多接收线圈，并且可以安装在无线鼠标的一侧。
在下文中，将通过示例详细地解释在其中无线充电方案是电磁谐振方案的情况下的根据本发明的实施例的无线充电系统及其无线功率传输设备和无线功率接收设备。
图1e是用于解释根据本发明的实施例的无线充电系统的结构的框图。
参考图1e，无线充电系统可以包括无线功率发送器100和无线功率接收器200。
尽管图1e图示无线功率发送器100向一个无线功率接收器200传输无线功率，但是这仅是一个实施例，并且根据本发明的另一实施例的无线功率发送器100可以向多个无线功率接收器200传输无线功率。要注意的是，根据另一实施例的无线功率接收器200可以同时从多个无线功率发送器100接收无线功率。
无线功率发送器100可以使用特定谐振频率产生交流电信号以将功率传输到无线功率接收器200。
无线功率接收器200可以通过调谐到与无线功率发送器100使用的谐振频率相同的频率来接收交流电信号。即，无线功率接收器200可以通过谐振现象无线地接收由无线功率发送器100传输的功率。
例如，用于无线功率传输的谐振频率可以是6.78MHz，但不限于此。
这里，由无线功率发送器100发送的功率可以仅被传递到无线功率接收器200，该无线功率接收器200被谐振地耦合到无线功率发送器100。
可以从一个无线功率发送器100接收功率的无线功率接收器200的最大量可以由无线功率发送器100的最大功率传输水平、无线功率接收器200的最大功率接收水平以及无线功率发送器100和无线功率接收器200的物理结构来确定。
无线功率发送器100和无线功率接收器200可以在与用于无线功率发送器的频带不同的频带，即，谐振频带中执行双向通信。例如，双向通信可以使用半双工蓝牙低功耗(BLE)通信协议，但不限于此。
无线功率发送器100和无线功率接收器200可以通过双向通信相互交换特征和状态信息，即，功率协商信息。
例如，无线功率接收器200可以通过双向通信将用于控制从无线功率发送器100接收的功率水平的某些功率接收状态信息发送到无线功率发送器100，并且无线功率发送器100可以基于接收的功率接收状态信息动态地控制传输功率水平。因此，无线功率发送器100不仅可以优化功率传输效率，而且还可以提供防止由于过电压引起的负载损坏的功能或者防止由于例如欠电压引起的不必要的功率消耗的功能。
此外，无线功率发送器100可以通过双向通信执行例如认证和识别无线功率接收器200的功能、识别不兼容设备或非充电对象的功能、或者识别有效负载的功能。
另外，无线功率发送器100可以通过双向通信从相应的无线功率接收器200获得关于安装在无线功率接收器200中的电子设备的功耗的信息。
另外，无线功率发送器100可以通过双向通信获得关于最大电荷容量和连接到无线功率接收器200的负载的电荷的变化的信息。
另外，无线功率发送器100可以通过双向通信从其传输终端向无线功率接收器200传输输出功率强度信息。在这种情况下，无线功率接收器200可以测量在充电期间施加到负载的功率的强度，并且可以使用从传输终端输出的功率的强度和施加到负载的功率的强度来计算无线充电效率。计算出的无线充电效率可以通过双向通信被传输到无线功率发送器100。
在下文中，将参考图1e更详细地描述谐振型无线功率传输过程。
无线功率发送器100可以包括电源单元110、功率转换单元120、匹配电路130、传输谐振器140、主控制器150和通信单元160。通信单元可以包括数据发送器和数据接收器。
电源单元110可以在主控制器150的控制下向功率转换单元120供应特定电源电压。这里，电源电压可以是DC电压或AC电压。
功率转换单元120可以在主控制器150的控制下将从电源单元110接收的电压转换成特定电压。为此，功率转换单元120可以包括DC/DC转换器、AC/DC转换器或功率放大器中的至少一个。
匹配电路130是匹配功率转换单元120和传输谐振器140之间的阻抗以便最大化功率传输效率的电路。
传输谐振器140可以根据从匹配电路130施加的电压使用特定谐振频率来无线地传输功率。
无线功率接收器200可以包括接收谐振器210、整流器220、DC-DC转换器230、负载240、主控制器250和通信单元260。通信单元可以包括数据发送器和数据接收器。
接收谐振器210可以通过谐振现象接收由传输谐振器140传输的功率。
整流器220可以执行将从接收谐振器210施加的AC电压转换成DC电压的功能。
DC-DC转换器230可以将整流的DC电压转换成负载240所需的特定DC电压。
主控制器250可以控制整流器220和DC-DC转换器230的操作，或者可以生成无线功率接收器200的特性和状态信息，并控制通信单元260以传输特性和状态信息。例如，主控制器250可以通过监测从整流器220和DC-DC转换器230输出的电压和电流的强度来控制整流器220和DC-DC转换器230的操作。
可以经由通信单元260将监测的输出电压和电流强度信息传输到无线功率发送器100。
此外，主控制器250可以将整流的DC电压与预定的参考电压进行比较以确定电压是否处于过电压状态或者欠电压状态，并且当根据确定结果检测到系统错误状态时，可以经由通信单元260将检测结果传输到无线功率发送器100。
另外，当检测到系统错误状态时，主控制器250可以控制整流器220和DC-DC转换器230的操作以防止对负载的损坏，或者可以使用包括开关和/或齐纳二极管的预定过电流切断电路控制要施加到负载240的功率。
另外，当用于外部或内部消息处理而驱动的预定定时器期满时，主控制器250可以确定本地故障状态并且可以经由通信单元260向无线功率发送器100传输预定的故障通知消息。
要注意的是，在图1中发送器和接收器中的每个的主控制器150或250以及通信单元160或260被配置成相互不同的模块，这仅是一个实施例，并且在本发明的另一个实施例中，主控制器150或250和通信单元160或260可以配置成单个模块。
根据本发明的无线功率接收器200的主控制器250可以基于负载240的最大充电容量和负载240的当前充电状态(即，包括关于最大充电容量和当前在负载240中充电的功率的量的信息)来计算直到完成负载240的充电所需的估计时间。无线功率接收器200可以将计算的估计充电完成时间经由预定接口传输到与其连接的电子设备(例如，智能电话)的微处理器(未被图示)。随后，微处理器可以经由电子设备中提供的显示单元显示估计的充电完成时间。要注意的是，用于控制无线功率接收器200的操作的主控制器250和安装在电子设备中的微处理器通过示例被描述为单独的硬件设备，但是这仅仅是一个实施例，并且主控制器250和微处理器可以安装在一个硬件设备中并配置成单独的软件模块。另外，无线功率接收器200可以通过双向通信将计算的估计充电完成时间发送到无线功率发送器100。
另外，根据本发明的无线功率接收器200可以检测所连接的电子设备的操作状态的变化，并重新计算直到完成充电所需的估计时间。例如，电子设备的操作状态的变化可以包括电子设备的电源开/关切换、电子设备中的应用的执行状态中的变化、电子设备显示器的电源的开/关切换或电子设备消耗的功率量变化中的至少一个。也就是说，无线功率接收器200可以根据电子设备的操作状态的变化适应性地实时计算或测量电子设备消耗的功率量，并且可以基于计算或测量的消耗的功率量重新计算直到充电完成所需的估计时间。当然，重新计算的估计充电完成时间可以经由电子设备的显示单元显示，并且也可以通过双向通信被传输到无线功率发送器100。
此外，当检测到事件，诸如当现有无线功率接收器正在充电时向充电区域添加新无线功率接收器、正在充电的无线功率接收器的断开、或者无线功率接收器的充电完成时，根据本发明的无线功率发送器100可以对充电的剩余的无线功率接收器执行功率再分布过程。此时，可以通过带外通信将功率再分布结果发送到连接的无线功率接收器。无线功率接收器200可以根据功率再分布结果重新计算估计的充电完成时间，并且可以经由电子设备的显示单元显示重新计算的估计充电完成时间，并且可以通过双向通信将其传输到无线功率发送器100。
尽管上面已经将无线功率接收器200描述为计算估计的充电完成时间，但这仅是一个实施例，并且根据本发明的另一实施例的无线功率发送器200可以基于从无线功率接收器200收集的关于负载的最大充电容量的信息、关于当前负载的充电量的信息、关于施加到负载的功率的强度的信息等计算估计的充电完成时间。这里，可以针对从无线功率发送器100接收无线功率的每个无线功率接收器或每个电子设备计算估计的充电完成时间，并且无线功率发送器200可以经由显示单元显示关于计算的估计的充电完成时间的信息。
在另一示例中，无线功率发送器200可以传输，例如，关于正在充电的每个设备的无线充电效率的信息、关于估计的充电完成时间的信息、以及关于对经由网络连接的另一无线功率发送器、特定的家庭网络服务器和/或特定的云服务器的消耗功率量的信息。
家庭网络服务器和/或云服务器可以统计地处理和存储从无线功率发送器200接收的信息，并且可以响应于来自用户或用户终端的请求来提取和传输统计信息。
图2是用于解释根据本发明的实施例的无线功率发送器的类型和特性的视图。
根据本发明的每个无线功率发送器和无线功率接收器的类型和特性可以被分类成相应的类别和种类。
可以通过以下三个参数主要识别无线功率发送器的类型和特性。
首先，可以通过根据施加到传输谐振器140的最大功率的强度所确定的类别来识别无线功率发送器。
这里，可以通过将应用于传输谐振器140的功率PTX_IN_COIL的最大值与在下述无线功率发送器类别表(下文中称为表1)中指定的预定义的最大输入功率PTX_IN_MAX进行比较，来确定无线功率发送器的类别。这里，功率PTX_IN_COIL可以是通过将在一段时间期间施加到传输谐振器140的电压V(t)和电流I(t)的乘积除以时间而计算的平均实数值。
[表1]
Figure BDA0001800333490000221
上表1中公开的类别仅仅是一个实施例，并且可以添加或删除新的类别。另外，要注意的是，用于每个类别的最大输入功率、最小类别支持要求和可支持设备的最大数量的值可以根据无线功率发送器的使用、形状和实施方式而变化。
例如，参考表1，当应用于传输谐振器140的功率PTX_IN_COIL的最大值大于或等于对应于类别3的PTX_IN_MAX值并且小于对应于列表4的PTX_IN_MAX值时，无线功率发送器的类别可以被确定为类别3。
其次，可以根据与所识别的类别相对应的最小类别支持要求来识别无线功率发送器。
这里，最小种类支持要求可以是对应于相应类别的无线功率发送器能够支持的无线功率接收器种类之中的最高级别种类的可支持无线功率接收器的数量。也就是说，最小种类支持要求可以是无线功率发送器能够支持的最大种类设备的最小数量。这里，无线功率发送器能够取决于最小种类支持要求支持等于或小于最大种类的所有种类的无线功率接收器。
然而，无线功率发送器可能能够支持高于最小种类支持要求中指定的种类的种类的无线功率接收器。换句话说，无线功率发送器可以在其支持无线功率接收器的能力方面没有受到限制。
例如，参考上面的表1，类别3的无线功率发送器需要支持至少一个种类5的无线功率接收器。当然，在这种情况下，无线功率发送器可以支持无线功率接收器100，其对应于低于与最小种类支持要求相对应的种类等级的种类等级。
另外，要注意的是，当确定无线功率发送器能够支持比对应于最低种类支持要求的种类更高级别种类时，无线功率发送器可以支持更高级别种类的无线功率接收器。
第三，可以通过与所识别的类别相对应的可支持的设备的最大数量来识别无线功率发送器。这里，可支持设备的最大数量可以由与在通过被识别的类别可以支持的种类之中的最低级别种类相对应的可支持无线功率接收器的最大数量(下文中简称为可支持设备的最大数量)来识别。
例如，参考上面的表1，类别3的无线功率发送器需要能够支持直至两个最小种类3的无线功率接收器。
然而，无线功率发送器可能能够支持多于与其种类相对应的最大数量的设备。换句话说，无线功率发送器不受限制，使得不能支持超过最大数量的设备。
当不存在不允许来自于特定无线功率接收器的功率传输请求的特定理由时，根据本发明的无线功率发送器需要能够在可用功率内对至少上述表1中定义的多个设备执行无线功率传输。
在一个示例中，当没有足够的可用功率来容纳功率传输请求时，无线功率发送器可能不接受来自无线功率接收器的功率传输请求。可替选地，可以控制无线功率接收器的功率调节。
在另一示例中，当在接受功率传输请求时超过可以接受的无线功率接收器的数目时，无线功率发送器可能不接受来自无线功率接收器的功率传输请求。
在又一示例中，当请求功率传输的无线功率接收器的种类超过可以在无线功率发送器的种类中支持的种类级别时，无线功率发送器可能不接受来自无线功率接收器的功率传输请求。
在另一示例中，当内部温度超过参考值时，无线功率发送器可能不接受来自无线功率接收器的功率传输请求。
具体地，根据本发明的无线功率发送器可以基于当前可用功率量来执行功率再分布过程。这里，可以考虑下面将会描述的要传输功率的无线功率接收器的种类、无线功率接收状态、所需功率量、优先级或消耗的功率量中的至少一个执行功率再分布过程。
这里，无线功率接收器可以经由带外通信信道使用至少一个控制信号将关于无线功率接收器的种类、无线功率接收状态、所需功率量、优先级或消耗功率量中的至少一个的信息周期性地或非周期性发送到无线功率发送器。
当功率再分布过程完成时，无线功率发送器可以通过带外通信将功率再分布结果传输到相应的无线功率接收器。
无线功率接收器可以基于所接收的功率再分布结果重新计算直到充电完成所需的估计时间，并将重新计算的结果传输到被连接的电子设备的微处理器。随后，微处理器可以执行控制以在电子设备中提供的显示器上显示重新计算的估计的充电完成时间。此时，可以控制显示的估计的充电完成时间，使得在预定的时间内被显示在屏幕上之后消失。
当重新计算估计的充电完成时间时，根据本发明的另一实施例的微处理器可以执行控制以进一步显示关于重新计算的原因的信息。为此，当传输功率再分布结果时无线功率发送器还可以将关于已经执行功率再分布的原因的信息传输到无线功率接收器。
根据本发明的另一实施例的无线功率接收器可以通过双向通信将重新计算的估计充电完成时间传输到无线功率发送器。在这种情况下，无线功率发送器可以经由设置的显示单元显示接收到的估计的充电完成时间，并将估计的充电完成时间传输到经由网络连接的家庭网络服务器和/或云服务器。
此外，当检测到内部系统错误(包括例如过电压、过电流或过热)时，根据本发明的实施例的无线功率发送器可以经由所设置的显示单元显示检测结果，并且将检测结果传输到通过网络连接的家庭网络服务器和/或云服务器。
此外，当确认收集或计算的无线充电效率或无线功率传输效率等于或小于预定参考值时，根据本发明的实施例的无线功率发送器可以经由被设置的显示单元显示确认结果，并且给经由网络连接的家庭网络服务器和/或云服务器提供确认结果的显示的通知。用户可以访问家庭网络服务器或云服务器以识别具有低无线充电效率的无线功率发送器。这里，可以将具有低无线充电效率的无线功率发送器确定为位于无线功率死区中的无线功率发送器。
另外，当由于可用功率的不足而拒绝来自无线功率接收器的功率传输请求的次数等于或大于参考值时，根据本发明的实施例的无线功率发送器可以向经由网络连接的家庭网络服务器和/或云服务器提供结果通知。这里，在其中安装了拒绝功率传输请求的次数等于或大于参考值的无线功率发送器的区域可以被确定为在其中需要安装附加的无线功率发送器的区域，或者在其中需要用具有更高功率传输容量的无线功率发送器进行替换的区域，即，具有更高级别的区域。在另一示例中，在其中安装拒绝功率传输请求的次数等于或大于参考值的无线功率发送器的区域可以被分类成在其中未授权或无效的无线功率接收器或者配备有这种无线功率接收器的电子设备所位于的危险区域。
图3是用于解释根据本发明的实施例的无线功率接收器的类型和特性的视图。
如图3中所示，接收谐振器210的平均输出电压PRX_OUT可以是通过将在某时间期间接收谐振器210输出的电压V(t)与电流I(t)的乘积除以该时间而计算的实数值。例如，接收谐振器210的平均输出电压PRX_OUT可以是通过将在整流器后端处测量的电压V(t)和电流I(t)的乘积除以时间而计算的实数值，但是不限于此。
可以基于接收谐振器210的最大输出电压PRX_OUT_MAX来定义无线功率接收器的种类，如下面的表2中所图示的。
[表2]
种类 最大输入功率 应用示例
种类1 TBD 蓝牙耳机
种类2 3.5W 功能电话
种类3 6.5W 智能电话
种类4 13W 平板电脑
种类5 25W 小型膝上型电脑
种类6 37.5W 膝上型电脑
种类6 50W TBD
例如，当负载端处的充电效率为80％或更高时，种类3的无线功率接收器可以向负载的充电端口供应5W的功率。
上表2中公开的种类仅是一个实施例，并且可以添加或删除新种类。还要注意的是，上表2中图示的每个种类的最大输出功率和应用示例也可以根据无线功率接收器的使用、形状和实现模式而变化。
根据本发明的实施例的无线功率接收器或连接到无线功率接收器的电子设备的微处理器可以基于负载的最大充电容量、负载的当前充电量、无线功率发送器的最大或平均输入功率、以及无线功率接收器的种类负载端处的当前充电效率计算直到完成负载的充电所要求的估计的时间。这里，可以根据无线功率发送器的功率再分布适应性地改变与无线功率接收器的种类相对应的最大输入功率，使得可以重新计算和改变直到完成充电所需的估计时间。此时，关于计算的估计充电完成时间的信息可以经由双向通信信道被传输到无线功率发送器。
根据本发明的另一实施例的无线功率发送器可以通过双向通信从无线功率接收器接收关于负载端处的充电效率、无线功率接收器的种类、负载的最大充电容量以及负载的当前充电量的信息。在这种情况下，无线功率发送器可以计算在完成负载充电之前所需的估计时间。
图4是根据本发明的实施例的无线充电系统的等效电路图。
具体而言，图4图示等效电路上的接口点，在等效电路中测量将在下面描述的参考参数。
在下文中，将简要描述图4中所图示的参考参数的含义。
“ITX”和“ITX_COIL”分别表示施加到无线功率发送器的匹配电路(或匹配网络)420的均方根(RMS)电流和施加到无线功率发送器的传输谐振器线圈425的RMS电流。
“ZTX_IN”表示无线功率发送器的电源/放大器/滤波器410的后端处的输入阻抗和匹配电路420的前端处的输入阻抗。
“ZTX_IN_COIL”表示匹配电路420的后端处和传输谐振器线圈425的前端处的输入阻抗。
“L1”和“L2”分别表示传输谐振器线圈425的电感值和接收谐振器线圈427的电感值。
“ZRX_IN”表示无线功率接收器的匹配电路430的后端处和无线功率接收器的滤波器/整流器/负载440的前端处的输入阻抗。
被用于根据本发明的实施例的无线功率传输系统的操作的谐振频率可以是6.78MHz±15kHz。
此外，根据实施例的无线功率传输系统可以为多个无线功率接收器提供同时充电，即，多次充电。在这种情况下，即使添加或删除新的无线功率接收，也可以控制由剩余的无线功率接收器接收到的功率的变化，使得不超过预定的参考值或更大。例如，接收功率的变化可以是±10％，但不限于此。当不可能控制接收功率的变化使得没有超过参考值时，无线功率发送器可能不接受来自新添加的无线功率接收器的功率传输请求。
作为用于保持接收功率的变化的条件，当无线功率接收器被添加到充电区域或从充电区域删除时，无线功率接收器必须不与现有的无线功率接收器重叠。
当无线功率接收器的匹配电路430连接到整流器时，“ZTX_IN”的实数部分可以与整流器的负载电阻(下文中称为RRECT)反向相关。也就是说，RRECT的增加可以减小“ZTX_IN”，并且RRECT的减小可以增加“ZTX_IN”。
根据本发明的谐振器耦合效率可以是通过将从接收谐振器线圈传输到负载440的功率除以要通过传输谐振器线圈425被加载在谐振频率带中的功率计算的最大功率接收率。当传输谐振器的参考端口阻抗ZTX_IN和接收谐振器的参考端口阻抗ZRX_IN完全匹配时，可以计算无线功率发送器和无线功率接收器之间的谐振器耦合效率。
下面的表3是根据本发明的实施例的取决于无线功率发送器的类别和无线功率接收器的类别的最小谐振器耦合效率的示例。
[表3]
种类1 种类2 种类3 种类4 种类5 种类6 种类7
类别1 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
类别2 N/A 74％(-1.3) 74％(-1.3) N/A N/A N/A N/A
类别3 N/A 74％(-1.3) 74％(-1.3) 76％(-1.2) N/A N/A N/A
类别4 N/A 50％(-3) 65％(-1.9) 73％(-1.4) 76％(-1.2) N/A N/A
类别5 N/A 40％(-4) 60％(-2.2) 63％(-2) 73％(-1.4) 76％(-1.2) N/A
类别5 N/A 30％(-5.2) 50％(-3) 54％(-2.7) 63％(-2) 73％(-1.4) 76％(-1.2)
当使用多个无线功率接收器时，对应于在上面的表3中所图示的类别和种类的最小谐振器耦合效率可以增加。
根据本发明的实施例的无线功率接收器或连接到无线功率接收器的电子设备的微处理器可以基于负载的最大充电容量、负载的当前充电量、负载的充电效率、或对应于无线功率接收器的种类和无线功率发送器的类别的最小谐振器耦合效率中的至少一个来计算直到完成负载的充电所需的估计时间。
图5是用于解释根据本发明的实施例的无线功率发送器中的状态转换过程的状态转换图。
参考图5，无线功率发送器的状态可以广泛地包括配置状态510、功率节省状态520、低功率状态530、功率传递状态540、本地故障状态550和锁定故障状态560。
当功率被施加到无线功率发送器时，无线功率发送器可以转换到配置状态510。当预定的重置定时器期满或者在配置状态510中完成初始化过程时，无线功率发送器可以转换到功率节省状态520。
在功率节省状态520中，无线功率发送器可以生成信标序列并且通过谐振频带传输信标序列。
这里，无线功率发送器可以控制信标序列以在进入功率节省状态520之后的预定时间内开始。例如，无线功率发送器可以控制信标序列使得在转换到功率节省状态520之后的50ms内开始，但不限于此。
在功率节省状态520中，无线功率发送器可以周期性地生成并发送用于感测无线功率接收器的第一信标序列，并且可以检测接收谐振器的阻抗的变化，即，负载变化。在下文中，为了便于解释，第一信标和第一信标序列将分别称为短信标和短信标序列。
具体地，可以在短时间段tSHORT_BEACON期间以恒定时间间隔tCYCLE重复生成和发送短信标序列，使得可以保存无线功率发送器的待机功率直到检测到无线功率接收器。例如，“tSHORT_BEACON”可以设置为30ms或更短，并且“tCYCLE”可以设置为250ms±5ms。另外，短信标的电流强度可以等于或大于预定参考值，并且可以在预定时间段内逐渐增加。例如，可以将短信标的最小电流强度设置为足够大，使得可以检测根据上表2的种类2或更高的无线功率接收器。
根据本发明的无线功率发送器可以设置有预定的感测单元，其用于取决于短信标感测接收谐振器中的电抗和电阻的变化。
另外，在功率节省状态520中，无线功率发送器可以周期性地生成并发送第二信标序列，其用于提供对于无线功率接收器的引导和响应所需的足够功率。在下文中，为了便于解释，第二信标和第二信标序列将分别称为长信标和长信标序列。
也就是说，当经由第二信标序列完成引导时，无线功率接收器可以通过带外通信信道广播预定的响应信号。
具体地，与短信标相比，可以在相对长的时段tLONG_BEACON期间以恒定的时间间隔tLONG_BEACON_PERIOD生成和传输长信标序列，以便于提供无线功率接收器的引导所需的足够功率。例如，“tLONG_BEACON”可以设置为105ms+5ms，并且“tLONG_BEACON_PERIOD”可以设置为850ms。长信标的电流强度可以比短信标的电流强度强。另外，长信标可以在传输时段期间保持一定强度的功率。
此后，在检测到接收谐振器的阻抗变化之后的长信标传输时段期间，无线功率发送器可以准备预定响应信号的接收。在下文中，为了便于解释，响应信号也将被称为广告信号。这里，无线功率接收器可以通过与谐振频带不同的带外通信频带来广播广告信号。
在一个示例中，广告信号可以包括用于识别在带外通信标准中定义的消息的消息标识信息、用于标识是否无线功率接收器是合法的或与无线功率发送器兼容的唯一服务或无线功率接收器标识信息、无线功率接收器的输出功率信息、关于施加到负载的额定电压/电流的信息、无线功率接收器的天线增益信息、用于识别无线功率接收器的种类的信息、无线功率接收器认证信息、关于是否安装过电压保护功能的信息、或关于无线功率接收器中安装的软件版本的信息中的至少一个或者任意一个。在另一示例中，广告信号可以包括关于负载的最大充电容量的信息、关于负载的当前充电量的信息等。
当接收到广告信号时，无线功率发送器可以在从功率节省状态520转换到低功率状态530之后建立与无线功率接收器的带外通信链路。随后，无线功率发送器可以通过建立的带外通信链路执行用于无线功率接收器的注册过程。例如，当带外通信是蓝牙低功率通信时，无线功率发送器可以执行与无线功率接收器的蓝牙配对，并且可以通过配对的蓝牙链接相互交换状态信息、特征信息或控制信息中的至少一个。
当无线功率发送器向无线功率发送器传输用于在低功率状态530中经由带外通信启动充电的预定控制信号(即，请求无线功率接收器将功率传输到负载的预定控制信号)时，无线功率发送器可以从低功率状态530转换到功率传递状态540。
当在低功率状态530中未正常地完成带外通信链路建立过程或注册过程时，无线功率发送器可以从低功率状态530转换到功率节省状态520。
在无线功率发送器中，可以驱动用于与每个无线功率接收器连接的单独的链路期满定时器，并且无线功率接收器需要以在链接期满定时器期满之前的预定的时间间隔向无线功率发送器发送指示其存在的预定消息。每次接收到消息时，可以重置链路期满定时器，并且当链路期满定时器未期满时，可以保持在无线功率接收器和无线功率接收器之间建立的带外通信链路。
当与在无线功率发送器和至少一个无线功率接收器之间建立的带外通信链路相对应的所有链路期满定时器在低功率状态530或功率传递状态540期满时，无线功率发送器可以转换到功率节省状态520。
另外，当从无线功率接收器接收到有效广告信号时，处于低功率状态530的无线功率发送器可以驱动预定的注册定时器。此时，当注册定时器期满时，处于低功率状态530的无线功率发送器可以转换到功率节省状态520。此时，无线功率发送器可以通过通知被设置在无线功率发送器中的显示单元，例如LED灯、显示屏或蜂鸣器，输出指示注册失败的预定通知信号。
另外，在功率传递状态540中，当完成所有连接的无线功率接收器的充电时，无线功率发送器可以转换到低功率状态530。
具体地，无线功率接收器可以允许在除了配置状态510、本地故障状态550和锁定故障状态560之外的状态下注册新的无线功率接收器。
另外，无线功率发送器可以基于在功率传递状态540中从无线功率接收器接收的状态信息来动态地控制传输功率。
这里，从无线功率接收器发送到无线功率发送器的接收器状态信息可以包括所需功率信息、关于在整流器后端处测量的电压和/或电流的信息、电荷状态信息、用于提供过电流和/或过电压和/或过热通知的信息、或者指示是否激活根据过电流或过电压而中断或减少传输到负载的功率的设备的信息中的至少一个。此时，接收器状态信息可以在预定的时段被传输，或者可以在每次生成特定事件时被传输。另外，可以使用开/关开关或齐纳二极管中的至少一个来提供根据过电流或过电压中断或减小传输到负载的功率的设备。另外，充电状态信息可以包括关于负载的当前充电量的信息、指示负载的充电是否完成的信息、或者关于估计的充电完成时间的信息中的至少一个。
根据本发明的另一实施例的从无线功率接收器发送到无线功率发送器的接收器状态信息还可以包括指示外部电源单元通过电线被连接到无线功率接收器的信息、指示带外通信方法改变的信息(例如，指示从近场通信(NFC)到蓝牙低功耗(BLE)通信的变化是可能的)信息中的至少一个。
根据本发明的又一实施例，无线功率发送器可以基于其当前可用功率、每个无线功率接收器的优先级、或连接的无线功率接收器的数量中的至少一个适应性地确定要为每个无线功率接收器接收的功率的强度或者要发送到每个无线功率接收器的功率的强度。这里，可以根据要接收的功率与可以由无线功率接收器的整流器处理的最大功率的比率来确定每个无线功率接收器的功率强度。
然后，无线功率发送器可以向无线功率接收器发送预定的功率控制命令，包括关于所确定的功率强度的信息。这里，无线功率接收器可以基于由无线功率发送器确定的功率强度来确定功率控制是否可能，并且可以通过预定的功率控制响应消息将确定结果发送到无线功率发送器。
根据本发明的又一实施例的无线功率接收器可以在接收到功率控制命令之前发送指示是否响应于无线功率发送器的功率调整命令可以进行无线功率控制的预定接收器状态信息。
根据所连接的无线功率接收器的功率接收状态，功率传递状态540可以是第一状态541、第二状态542和第三状态543中的任何一个。
例如，第一状态541可以指示连接到无线功率发送器的所有无线功率接收器的功率接收状态处于正常电压状态。
第二状态542可以指示连接到无线功率发送器的至少一个无线功率接收器的功率接收状态处于低电压状态，并且不存在处于高电压状态下的无线功率接收器。
第三状态543可以指示连接到无线功率发送器的至少一个无线功率接收器的功率接收状态处于高电压状态。
当在功率节省状态520、低功率状态530或功率传递状态540中检测到系统错误时，无线功率发送器可以转换到锁定故障状态560。
当确定已经从充电区域移除所有连接的无线功率接收器时，处于锁定故障状态560的无线功率发送器可以转换到配置状态510或功率节省状态520。
另外，在锁定故障状态560中，当检测到本地故障时，无线功率发送器可以转换到本地故障状态550。这里，当本地故障被克服时，处于本地故障状态550的无线功率发送器可以转换回到锁定故障状态560。
另一方面，当从配置状态510、功率节省状态520、低功率状态530和功率传递状态540中的任何一个转换到本地故障状态550时，当克服本地故障时无线功率发送器可以转换到配置状态510。
当转换到本地故障状态550时，无线功率发送器可以中断供应给无线功率发送器的功率。例如，当检测到诸如过电压、过电流、或者过热的故障时，无线功率发送器可以转换到本地故障状态550，但不限于此。
在一个示例中，无线功率发送器可以将预定的功率控制命令发送到与其连接的至少一个无线功率接收器，用于当检测到过电流、过电压、过热等时减少无线功率接收器接收到的功率强度。
在另一示例中，无线功率发送器可以将预定的控制命令传输到与其连接的至少一个无线功率接收器，用于当检测到过电流、过电压、过热等时中断无线功率接收器的充电。
通过上述功率控制过程，无线功率发送器可以防止由于过电压、过电流，过热等导致的对设备的损坏。
此外，当检测到被连接的无线功率接收器的过电流、过电压、过热和本地故障(例如，用于消息处理的定时器期满)时，无线功率发送器可以将检测结果传输到经由网络被连接的家庭网络服务器和/或用于无线功率管理的云服务器。
此外，当例如检测到发送器中的过电流、过电压、过热和本地故障时，无线功率发送器可以将检测到的结果传输到经由网络连接的家庭网络服务器和/或用于无线功率管理的云服务器。
当从传输谐振器输出的电流强度是参考值或更大时，无线功率发送器可以转换到锁定故障状态560。此时，已经转换到锁定故障状态560的无线功率发送器可以尝试使传输谐振器的输出电流的强度在预先指定的时间内等于或小于参考值。这里，尝试可以重复预先指定的次数。当尽管重复尝试仍没有释放锁定故障状态560时，无线功率发送器可以使用预定通知单元发送指示锁定故障状态560未被释放给用户的预定通知信号。此时，当用户从充电区域移除位于无线功率发送器的充电区域中的所有无线功率接收器时，可以释放锁定故障状态560。
另外，当在预定时间内锁定故障状态560未被释放时，无线功率发送器可以将指示锁定故障状态560未被释放的预定通知信号传输到经由网络连接的家庭网络服务器、用于无线功率管理的云服务器和/或相邻的无线功率发送器。
另一方面，当传输谐振器的输出电流的强度在预先指定的时间内下降到低于参考值时，或者当在重复尝试预先指定的次数的同时传输谐振器的输出电流的强度下降到低于参考值时，锁定故障状态560可以自动释放。此时，无线功率发送器可以从锁定故障状态560自动地转换到功率节省状态520，以再次执行用于无线功率接收器的检测和识别过程。
处于功率传递状态540的无线功率发送器可以基于无线功率接收器的状态信息和预定义的最佳电压区域建立参数来传输连续功率并适应性地控制传输功率。
例如，最佳电压区域建立参数可以包括用于识别低电压区域的参数、用于识别最佳电压区域的参数、用于识别高电压区域的参数或用于识别过电压区域的参数中的至少一个。
当无线功率接收器的功率接收状态处于低电压区域时，无线功率发送器可以增加传输功率，并且当功率接收状态处于高电压区域时，无线功率发送器可以减少传输功率。
此外，无线功率发送器还可以控制传输功率，以便于最大化功率传输效率。
另外，无线功率发送器还可以控制传输功率，使得无线功率接收器所需的功率量的偏差变得等于或小于参考值。
当无线功率接收器的整流器输出电压达到预定的过电压区域时，即，当检测到过电压时，无线功率发送器也可以停止功率传输。
根据本发明的无线功率接收器或连接到无线功率接收器的电子设备可以计算当功率传递状态540中的接收功率的变化被稳定以等于或小于参考值时完成负载的充电之前所需的估计时间。
在一个示例中，当在一定时间内在整流器的后端处测量的电压或电流的平均强度与预定的最佳电压或电流强度之间的差等于或小于参考值时，无线功率接收器可以确定功率接收被稳定。
在另一示例中，无线功率发送器可以基于从无线功率接收器接收的状态信息来确定对无线功率接收器的功率控制是否被稳定。当功率控制被稳定时，无线功率发送器可以基于先前收集的负载的最大充电容量、负载的当前充电量、负载的充电效率等来计算估计的充电完成时间。
在一个示例中，无线功率发送器可以从无线功率接收器接收关于在整流器的后端处测量的电压VRECT的强度的信息。在这种情况下，当预定数量的连续接收的VRECT值之间的差值保持在参考值内时，或者当在预定时间内接收的VRECT值之间的差保持在参考值内时，无线功率发送器可以确定功率控制被稳定。
在另一示例中，当在功率传递状态540中在预定时间内未从无线功率接收器接收到状态信息时无线功率发送器可以确定功率控制是否被稳定。
图6是根据本发明的实施例的无线功率接收器的状态转换图。
参考图6，无线功率接收器的状态可以包括禁用状态610、引导状态620、启用状态630(或开启状态)和系统错误状态640。
这里，可以基于无线功率接收器的整流器端处的输出电压的强度(为了便于解释，在下文中被称为“VRECT”)来确定无线功率接收器的状态。
根据VRECT的值，可以将启用状态630划分为最佳电压状态631、低电压状态632和高电压状态633。
当测量的VRECT值大于或等于预定义的VRECT_BOOT值时，处于禁用状态610的无线功率接收器可以转换到引导状态620。
在引导状态620中，无线功率接收器可以与无线功率发送器建立带外通信链路，并且可以待机直到VRECT值达到负载端所需的功率。
当确认VRECT值已经达到在负载端处所需的功率时处于引导状态620的无线功率接收器可以转换到启用状态630并且开始充电。
当确认充电完成时或者当充电被中断时，处于启用状态630的无线功率接收器可以转换到引导状态620。
另外，当检测到特定系统错误时处于启用状态630的无线功率接收器可以转换到系统错误状态640。这里，系统错误可能包括过电压、过电流、过热和其他预定义的系统错误情况。
另外，当VRECT值变得等于或小于VRECT_BOOT值时，处于启用状态630的无线功率接收器可以转换到禁用状态610。
另外，当VRECT值变得等于或小于VRECT_BOOT值时，处于引导状态620或处于系统错误状态640的无线功率接收器可以转换到禁用状态610。
根据本发明的无线功率接收器或连接到无线功率接收器的电子设备可以计算在当启用状态630中的接收功率中的变化被稳定以等于或小于参考值时完成负载充电之前所需的估计时间。
例如，当在一定时间内在整流器的后端处测量的电压VRECT的平均强度具有等于或小于关于预定最佳电压或电流强度的参考值的偏差时，无线功率接收器可以确定功率接收被稳定。
在下文中，将参考下面将会描述的图7详细描述处于启用状态630的无线功率接收器的状态转变。
图7是用于解释根据本发明的实施例的取决于VRECT的无线功率接收器的操作区域的图。
参考图7，当VRECT值小于预定的VRECT_BOOT值时，无线功率接收器保持在禁用状态610下。
此后，当VRECT值增加到VRECT_BOOT值或更大时，无线功率接收器可以转换到引导状态620并在预先指定的时间内广播广告信号。其后，当无线功率发送器检测到广告信号时，无线功率发送器可以向无线功率接收器传输用于建立带外通信链路的预定连接请求信号。
当成功建立带外通信链路并且注册成功时，无线功率接收器可以待机直到VRECT值达到用于正常充电的整流器处的最小输出电压(为了便于解释，在下文中称为“VRECT_MIN”)。
当VRECT值超过VRECT_MIN时，无线功率接收器可以从引导状态620转换到启用状态630，并且负载可以开始被充电。
在启用状态630中，当VRECT值超过作为用于确定过电压的预定参考值的“VRECT_MAX”时，无线功率接收器可以从启用状态630转换到系统错误状态640。
参考图7，根据VRECT值，可以将启用状态630划分为低电压状态632、最佳电压状态631和高电压状态633。
低电压状态632可以是VRECT_BOOT≤VRECT≤VRECT_MIN状态，最佳电压状态631可以是VRECT_MIN<VRECT≤VRECT_HIGH状态，并且高电压状态633可以是VRECT_HIGH<VRECT≤VRECT_MAX状态。
具体地，已经转换到高电压状态633的无线功率接收器可以在预先指定的时间(为了便于解释，在下文中被称为高电压状态保持时间)内暂停中断供应给负载的功率的操作。这里，可以预先确定高电压状态保持时间使得防止对高电压状态下的无线功率接收器和负载633的损坏。
当无线功率接收器转换到系统错误状态640时，可以在预先指定的时间内通过带外通信链路将指示过电压发生的预定消息传输到无线功率发送器。
无线功率接收器还可以使用过电压切断装置来控制施加到负载的电压，该过电压切断装置被设置为防止由于系统错误状态630中的过电压而损坏负载。这里，开/关开关和/或齐纳二极管可以用作过电压切断装置。
尽管在上述实施例中已经描述用于当无线功率接收器中产生过电压时响应无线功率接收器中的系统错误，从而导致无线功率接收器转换到系统错误状态640的方法和设备，但是这仅仅是一个实施例，并且在本发明的另一个实施例中，无线功率接收器还可以由于无线功率接收器中的过热、过电流等而转换到系统错误状态。
例如，当由于过热而转换到系统错误状态时，无线功率接收器可以向无线功率发送器传输指示过热发生的预定消息。这里，无线功率接收器可以通过驱动冷却风扇等来减少在其中产生的热量。
根据本发明的另一实施例的无线功率接收器可以与多个无线功率发送器协作地接收无线功率。在这种情况下，当确定被确定为实际接收无线功率的无线功率发送器与建立实际带外通信链接的无线功率发送器不同时，无线功率接收器可以转换到系统错误状态640。
当在整流器的后端处测量的电压VRECT的强度保持在最佳电压状态631某个时间时，根据本发明的实施例的无线功率接收器可以确定功率接收被稳定。当确定功率接收被稳定时无线功率接收器或连接到无线功率接收器的电子设备可以计算完成负载充电之前所需的估计时间。
在下文中，将参考下面的附图详细描述根据本发明的无线功率发送器和无线功率接收器之间的信令过程。
图8是图示根据本发明的实施例的无线充电系统的配置的视图。
如图8中所图示，可以使用星形拓扑来配置无线充电系统，但不限于此。
无线功率发送器可以经由带外通信链路从无线功率接收器收集各种特征信息和状态信息，并且可以基于所收集的信息来控制无线功率接收器的操作和传输功率。
无线功率发送器还可以经由带外通信链路将发送器特性信息和预定控制信号传输到无线功率接收器。
无线功率发送器还可以确定向与其连接的各个无线功率接收器传输功率的顺序，并且可以根据所确定的功率传输顺序传输无线功率。在一个示例中，无线功率发送器可以基于无线功率接收器的种类、用于无线功率接收器的预先指配的优先级、无线功率接收器的功率接收效率或者无线功率发送器的功率传输效率、无线功率发送器和无线功率接收器之间的最小谐振耦合效率、负载的充电效率、无线功率接收器的充电状态、或用于每个无线功率接收器的系统错误的发生中的至少一个来确定功率传输顺序。
在另一示例中，无线功率发送器可以同时向多个无线功率接收器传输功率。在又一示例中，当多个无线功率接收器与其连接时，无线功率发送器可以确定用于每个连接的无线功率接收器的传输时隙并且以时分方式传输功率。
无线功率发送器还可以确定要传输到每个连接的无线功率接收器的功率量。例如，无线功率发送器可以基于例如每个无线功率接收器的当前可用功率量和功率接收效率来计算要为每个无线功率接收器发送的功率量，并且可以经由预定的控制消息向无线功率接收器发送被计算的功率量的信息。
另外，例如，当将新的无线功率接收器添加到充电区域时，当正在充电的现有无线功率接收器从充电区域移除时，当现有无线功率接收器的充电完成时，当在正在充电的无线功率接收器中检测到系统错误时，或者当检测到无线充电状态的变化时，无线功率发送器可以启动功率再分布过程。此时，可以经由预定的控制消息将功率再分布结果发送到连接的无线功率接收器。
无线功率发送器还可以生成用于获得与经由网络连接的无线功率接收器的时间同步的时间同步信号并将其提供给无线功率接收器。在此，时间同步信号可以通过用于传输无线功率的频带，即，用于执行带内或带外通信(即，带外)的频带被传输。无线功率发送器和无线功率接收器可以基于时间同步信号管理相互通信定时和通信序列。
尽管图8图示其中使用星形拓扑将包括一个无线功率发送器和多个无线功率接收器的无线充电系统联网的配置，这仅是一个实施例，并且可以配置根据本发明的另一实施例的无线充电系统，使得多个无线功率发送器和多个无线功率接收器经由网络相互连接使得动态地形成链路并传输和接收无线功率。在这种情况下，无线功率发送器可以经由与经由网络连接的其他无线功率发送器的单独通信信道共享发送器状态信息和/或与其连接的无线功率接收器的状态信息。另外，当无线功率接收器是可移动设备时，无线功率接收器可以执行控制以通过无线功率发送器之间的切换来实现连续功率接收。
当一个无线功率接收器在切换过程期间同时从多个无线功率发送器接收无线功率时，无线功率接收器可以对从各个无线功率发送器接收的功率求和，并且基于求和的结果，可以计算在负载充电完成之前需要的估计的时间。也就是说，无线功率接收器或连接到无线功率接收器的电子设备可以根据切换适应性地计算估计的充电完成时间，并且执行控制以在显示屏幕上显示估计的充电完成时间。
无线功率发送器还可以作为网络协调器操作，并且可以经由带外通信链路与无线功率接收器交换信息。例如，无线功率发送器可以接收无线功率接收器的各种信息以生成和管理预定的设备控制表，并且可以基于设备控制表将网络管理信息传输到无线功率接收器。这可以允许无线功率发送器创建和维护无线充电系统网络。
图9是用于解释根据本发明的实施例的无线充电过程的流程图。
参考图9，无线功率发送器可以生成信标序列，并且当完全配置无线功率发送器时，即，当完成引导时，根据功率应用，通过传输谐振器传输信标序列(S901)。
当检测到信标序列时，无线功率接收器可以广播包括其识别信息和特征信息的广告信号(S903)。这里，要注意的是，可以在预定间隔重复地发送广告信号，直到从无线功率发送器接收到将在下面描述的连接请求信号。
当接收到广告信号时，无线功率发送器可以向无线功率接收器传输用于建立带外通信链路的预定的连接请求信号(S905)。
当接收到连接请求信号时，无线功率接收器可以建立带外通信链路并通过建立的带外通信链路传输其静态状态信息(S907)。
这里，无线功率接收器的静态信息可以包括种类信息、硬件和软件版本信息、最大整流器输出功率信息、用于功率控制的初始参考参数信息、关于需求电压或功率的信息、用于识别是否安装功率调整功能的信息、关于可支持的带外通信方法的信息、关于可支持的功率控制算法的信息、或关于最初在无线功率接收器中设置的优选的整流器端子电压值的信息中的至少一个。另外，例如，无线功率接收器的静态信息可以包括关于负载的最大容量的信息和关于负载的当前充电量的信息。
当接收到无线功率接收器的静态信息时，无线功率发送器可以通过带外通信链路将无线功率发送器的静态信息发送到无线功率接收器(S909)。
这里，无线功率发送器的静态信息可以包括发送器输出功率信息、种类信息、硬件和软件版本信息、关于可支持无线功率接收器的最大数量的信息和/或关于当前连接的无线功率接收器的数量有关信息的信息中的至少一个。
其后，无线功率接收器可以监测其实时功率接收状态和其充电状态，并且可以周期性地或者当特定事件发生时将动态状态信息传输到无线功率发送器(S911)。
这里，无线功率接收器的动态状态信息可以包括关于整流器输出电压和电流的信息、关于施加到负载的电压和电流的信息、关于测量的无线功率接收器的内部温度的信息、用于功率控制的参考参数变化信息(包括最小整流电压值、最大整流电压值以及初始设定的优选整流器端子电压变化值)、充电状态信息(包括例如关于充电是否完成的信息和关于当前负载的充电量的信息)、系统错误信息或报警信息(包括例如本地故障信息)中的至少一个。当接收到用于功率控制的参考参数变化信息时，无线功率发送器可以通过改变包括在现有静态信息中的设定值来执行功率调整。
另外，无线功率发送器可以通过带外通信链路传输预定的控制命令，以当足够的功率可用于对无线功率接收器充电时控制无线功率接收器启动充电(S913)。
其后，无线功率发送器可以从无线功率接收器接收动态状态信息并动态地控制传输功率(S915)。
此外，当检测到内部系统错误或者当充电完成时，无线功率接收器可以向无线功率发送器传输用于识别系统错误的数据和/或指示充电完成的数据，以及动态状态信息(S917)。这里，系统错误可能包括过电流、过电压、过热等。
另外，在当前可用功率不满足与其连接的所有无线功率接收器的所需功率时，根据本发明的另一实施例的无线功率发送器可以重新分配要传输到每个无线功率接收器的功率，并且可以经由预定的控制命令将功率传输到相应的无线功率接收器。
此外，当在无线充电期间另外注册或连接新的无线功率接收器时，无线功率发送器可以基于当前可用功率重新分配要为每个连接的无线功率接收器接收的功率，并且经由预定的控制命令将功率传输到无线功率接收器。
另外，当在无线充电期间完成对现有连接的无线功率接收器的充电时，或当带外通信链路被释放时(例如，当从充电区域移除无线功率接收器时)，无线功率发送器可以重新分配每个无线功率接收器要接收的功率，并且可以通过预定的控制命令将功率传输到相应的无线功率接收器。
此外，无线功率发送器可以通过预定的控制过程确认无线功率接收器是否配备有功率控制功能。在这种情况下，当发生功率再分布情况时，无线功率发送器可以仅在配备有功率控制功能的无线功率接收器上执行功率再分布。
例如，功率再分布情况可以在事件发生时发生，诸如从未连接的无线功率接收器接收到有效的广告信号使得添加新的无线功率接收器的情况、接收到指示例如连接的无线功率接收器的当前状态的动态参数的情况、先前连接的无线功率接收器不再存在的情况、先前连接的无线功率接收器的充电已经完成的情况、或者接收到指示先前连接的无线功率接收器的系统错误状态的报警消息的情况。
这里，系统错误状态可以包括过电压状态、过电流状态、过热状态、网络连接状态等。
例如，无线功率发送器可以经由预定控制命令将关于功率再分布的信息传输到无线功率接收器。
这里，关于功率再分布的信息包括用于无线功率接收器的功率控制的命令信息、用于识别是否允许或拒绝功率传递请求的信息、用于由无线功率接收器产生有效负载的变化的信息等等。
这里，用于无线功率接收器的功率控制的命令可以包括，例如，用于执行控制使得无线功率接收器向负载提供接收的功率的第一命令、用于使无线功率接收器指示正在执行充电的第二命令、以及指示可以由无线功率发送器提供的最大功率与无线功率接收器的最大整流器功率的比率的功率调整命令。
当无线功率接收器不支持功率控制命令时，无线功率发送器可以不向无线功率接收器传输功率控制命令。
例如，当注册新的无线功率接收器时，无线功率发送器可以基于其可用功率量来确定无线功率发送器是否能够提供无线功率接收器所需的功率量。当确定结果是所需的功率量超过可用功率量时，无线功率发送器可以确认是否在相应的无线功率接收器中提供功率控制功能。当确认结果是提供功率控制功能时，无线功率接收器可以确定无线功率接收器将在可用功率量内接收的功率量，并且可以通过预定的控制命令将确定结果传输到无线功率接收器。
当然，功率再分布可以在无线功率发送器和无线功率接收器正常可操作的范围内和/或在正常充电是可能的范围内执行。
另外，用于识别功率传递请求被允许或者拒绝的信息可以包括允许条件或拒绝原因。
例如，允许条件可以包括由于缺乏可用功率在确定时间内允许待机的允许。例如，拒绝的原因可能包括由于缺乏可用功率的拒绝、由于超出可能接受的无线功率接收器的数量的拒绝、由于无线功率发送器过热的拒绝、或者由于无线功率发送器的有限种类的拒绝。
根据本发明的实施例的无线功率发送器可以在一段时间内收集关于功率传递请求的允许和拒绝的详细信息，并且将收集的详细允许和拒绝信息传输到经由网络连接的家庭网络服务器和/或云服务器。这里，收集的详细允许和拒绝信息可以包括关于接收到功率传递请求的总次数、允许的总数、拒绝总数、即时允许的数量、待机后允许的数量、由于功率不足导致的拒绝数目、由于无线功率接收器数量过多而导致的拒绝的数目、由于无线功率发送器系统错误导致的拒绝数目、由于认证失败导致的拒绝的数目、或者由于特定种类的拒绝数目中的至少一个的信息。
用于功率管理的家庭网络服务器和/或云服务器可以统计地处理针对每个无线功率发送器收集的详细允许和拒绝信息，并且可以将处理后的统计信息自动地传输到例如预先指定的用户终端，或者可以响应于用户查询请求将信息传输到用户终端。用户可以基于所接收的统计信息来确定是否添加/改变/移除无线功率发送器。
在另一示例中，用于功率管理的家庭网络服务器和/或云服务器可以基于针对每个无线功率发送器收集的详细允许和拒绝信息来确定是否添加/改变/移除无线功率发送器，并且可以将确定的结果传输到预先指定的用户终端。
根据本发明的另一实施例的无线功率接收器可以支持多种带外通信方法。当期望将当前建立的带外通信链路变成不同的通信链路时，无线功率接收器可以将用于请求带外通信中的变化的预定的控制信号传输到无线功率发送器。当接收到带外通信变化请求信号时，无线功率发送器可以使用无线功率接收器请求的带外通信方法释放当前建立的带外通信链路并建立新的带外通信链路。
例如，适用于本发明的带外通信方法可以包括近场通信(NFC)、射频识别(RFID)通信、蓝牙低功耗(BLE)通信、宽带码分多址(WCDMA)通信、长期演进(LTE)/LTE-高级通信或Wi-Fi通信中的至少一种。
此外，适用于本发明的无线功率发送器与用于功率管理的家庭网络服务器和/或云服务器之间的通信、用于功率管理的家庭网络服务器和/或云服务器与用户终端之间的通信、无线功率发送器之间的通信可以通过有线或无线IP网络、宽带码分多址(WCDMA)通信、长期演进(LTE)/LTE-高级通信和Wi-Fi通信中的至少一个中的任何一个或组合来执行，但不限于此。
图10是用于解释根据现有技术的支持电磁谐振方案的无线充电系统中的问题的视图。
参考图10，以传统电磁谐振方案传输功率的无线功率传输垫1000可以包括：充电底座1001，在其上布置无线功率接收设备，充电底座具有平面形状；以及传输线圈1002，该传输线圈1002以闭环形式被安装在充电底座1001下方以传输电磁信号。
如图10中所示，当传输线圈1001形成为闭环并且安装在充电底座1001下方时，在离传输线圈1001的匝向内和向外的预定距离内存在其中不能充电的充电阴影区域1003。
这里，磁通的方向在闭环传输线圈的内部和外部之间反转，并且穿过放置在传输线圈匝上或附近的接收线圈的磁通量被抵消，使得磁通量之和接近零。因此，存在充电阴影区域1003(即，死区)，其中在离传输线圈匝向内和向外的预定距离内无法进行无线充电。
在一个示例中，充电阴影区域1003的面积或大小可以根据流过传输线圈的功率强度而变化。
在另一示例中，充电阴影区域1003的面积或大小可以根据安装在无线功率传输设备中的传输线圈的类型而不同。
在另一示例中，可以根据上表1中所图示的无线功率传输设备的种类来不同地确定充电阴影区域1003的面积或大小。
当大部分传输线圈位于充电阴影区域1003中时，如附图标记1011中所图示，可能无法实现正常充电。另一方面，如附图标记1012所图示，当传输线圈位于可充电区域中时，可以正常地执行充电。
图11是用于解释根据现有技术的支持电磁谐振方案的无线充电系统中的问题的图。
具体地，传统的无线功率传输垫1100以这样的方式配置，使得具有闭环形式的传输线圈1102安装在充电底座1101的边缘部分(即，最外周部分)中，以便于最小化参考图10描述的充电阴影区域1003的面积或尺寸。10。
参考图11，因为由附图标记1111和1112指定的接收线圈位于可充电区域中，所以可以执行正常充电。然而，因为传输线圈1102安装在充电底座的最外周部分，所以可能在充电底座1101的中心部分产生充电阴影区域1122，其中传输线圈1102的磁通量不足。在这种情况下，当接收线圈1113位于形成在充电底座1101的中心部分中的充电阴影区域1122中时，如图11中所图示，可能不执行正常充电。
当闭环传输线圈1102安装在充电底座1101的最外周部分中时，传输线圈1102中使用的线圈的长度，即，传输线圈1102的闭环面积可以增加，并且用于防止由传输线圈1102产生的电磁信号影响控制电路(未被图示)的屏蔽材料(未被图示)的面积也可以与增加的闭环面积成比例地增加。
因此，将闭环传输线圈1102安装在充电底座1101的最外周部分中的方法不仅可能提高无线功率传输设备的制造成本，而且还可能在充电底座1101的中心部分中产生额外的充电阴影区域1122。
图12是用于解释根据现有技术的无线功率传输垫的层叠结构的视图。
参考图12，传统的无线功率传输垫1200在充电底座1201的最外周(边缘)部分配备有具有闭环形式的传输线圈1202。
屏蔽材料1203可以安装在传输线圈1202下方，以便于防止从传输线圈1202产生的电磁信号被传输到控制电路板1204。这里，存在屏蔽材料1203的面积需要大于传输线圈1202的闭环面积的问题。
在下文中，将参考图10至图12详细地描述根据本发明的无线充电系统的配置，以便于克服参考图10至图12描述的相关技术的问题。
图13是用于解释根据本发明的实施例的无线充电系统的配置的图。
参考图13，根据本发明的无线功率传输垫1300可以包括充电底座1301，在其上布置无线功率接收设备，充电底座具有平面形状；传输线圈；以闭环形式安装在充电底座301下方使得与充电底座1301的最外周部分向内隔开；以及屏蔽材料(未被图示)，被安装在传输线圈1302下方使得覆盖对应于闭环的区域。当然，要注意的是，根据本发明的无线功率传输设备还可以包括用于控制无线功率传输垫1300的操作的控制电路板(未被图示)。
闭环传输线圈1302与充电底座1301的边缘向内隔开的距离可以被设置为在闭环周围形成的可充电区域可以完全包括在充电底座中的最小值。
这里，可以基于可以经由传输线圈1302传输的最大功率的强度来确定在闭环周围形成的可充电区域，但是这仅仅是一个实施例，并且根据本发明的另一实施例的在闭环周围形成的可充电区域可以基于传输线圈的厚度、传输线圈的匝数、传输线圈的材料等来确定。
具体地，在本发明中，因为闭环传输线圈1302与充电底座1301的边缘向内隔开一定距离，所以能够防止在充电底座1301的中心部分中形成附加的充电阴影区域。
另外，在本发明中，因为闭环传输线圈1302与充电底座1301的边缘向内隔开一定距离，所以能够降低屏蔽材料和传输线圈的成本。
根据本发明的屏蔽材料(未被图示)的面积可以被设置为等于或大于闭环的内部面积并且小于充电底座1301的面积。
具体地，应用于根据本发明的无线充电系统的无线功率接收设备可以配备有多接收线圈。
在多接收线圈的配置中，需要确定接收线圈的排列，使得相应的接收线圈之间的磁耦合系数为零或尽可能小。
当接收线圈之间的磁通量耦合系数的值等于或大于预定参考值时，相应的接收线圈可能不会彼此独立地操作，并且因此，可能难以实现本发明的目的，即消除死区。
例如，假设一个接收线圈位于可充电区域中，并且另一个接收线圈位于非充电区域，即，充电阴影区域。当两个接收线圈之间的磁通耦合系数是有意义的值时，从位于可充电区域中的接收线圈获得的电动势可以被传输到位于非充电区域中的接收线圈，以便产生磁通量。通常，当接收线圈彼此独立地接收功率时的充电效率高于当在接收线圈之间的磁通量的影响下接收功率时的充电效率。
因此，布置接收线圈使得接收线圈之间的磁通耦合系数接近零是使充电效率最大化的非常重要的因素。下面将参考图15详细地描述根据本发明的实施例的构造多接收线圈的方法。
为了使接收线圈之间的磁通耦合系数接近零，根据本发明的实施例的多接收线圈可以被配置成使得接收线圈彼此部分地重叠，如附图标记1310所图示的。
在图13中，组成多接收线圈的每个接收线圈被图示为具有圆形形状，但是这仅仅是一个实施例，并且根据本发明的另一实施例的接收线圈，如图15中所图示，可以具有扇形，并且其中扇形接收线圈被排列的最终形状可以是圆形。
另外，多接收线圈可以被配置成使得接收线圈相互形成环。
图13图示多接收线圈由三个接收线圈组成，但是这仅是一个实施例，并且根据本发明的另一实施例的多接收线圈可以包括四个或更多个接收线圈。当然，同样在这种情况下，需要确定重叠区域的大小，使得第一至第N接收线圈中的任意两个接收线圈之间的耦合系数为零或者具有等于或小于预定参考值的值。
具体地，第一至第N接收线圈可以被排列成使得第一至第N接收线圈中的任何两个接收线圈之间的重叠区域相同。
在由附图标记1310指定的多接收线圈的情况下，能够看到第一接收线圈1311位于充电阴影区域中并且剩余的第二和第三接收线圈1312和1313位于可充电区域。
还能够看到，由附图标记1320指定的多接收线圈的所有接收线圈1321、1322和1323都位于可充电区域中。
还能够看出，在由附图标记1330指定的多接收线圈中，第一接收线圈1331位于充电阴影区域中，同时剩余的第二和第三接收线圈1332和1333位于可充电区域。具体地，在第三接收线圈1333的情况下，能够看到，通过利用在闭环传输线圈1302周围形成的可充电区域，能够进行无线充电。
因此，当由至少三个接收线圈组成的多接收线圈放置在充电底座1301中时，因为至少一个接收线圈位于可充电区域中，所以本发明可以防止无线充电中断或失败。
图14是用于解释根据本发明的实施例的无线功率传输设备的层叠结构的视图。
参考图14，无线功率传输设备1400的层叠结构可以主要包括充电底座1401、以闭环形式被安装在充电底座1402下方的一侧处的传输线圈1402、被布置在传输线圈1402下方以防止传输线圈1402产生的电磁信号传输到控制电路板1403的屏蔽材料1403、以及被布置在屏蔽材料1430下方的控制电路板1403。理所当然的是，传输线圈1402的两个端子都需要被电气地连接到控制电路板1403。
屏蔽材料1403的示例可以包括烧结的Ni-Zn铁氧体、半烧结的Mn-Zn铁氧体、非晶FeSiB带、铁硅铝-硅等。
在另一示例中，屏蔽材料1403可以是由Fe、Ni、Co、Mo、Si、Al、B等中的任何一种或两种或更多种的组合组成的具有金属基磁粉的聚合物复合材料(包括膜或涂层)。
在另一个实例中，屏蔽材料1403可以是由Fe、Ni、Mn、Zn、Co、Cu、Ca等中的两种或更多种的组合组成的具有铁氧体基粉的聚合物复合材料(包括膜或涂层)。
在另一示例中，屏蔽材料1403可以是由Fe、Ni、Mn、Zn、Co、Cu、Ca等中的两种或更多种的组合组成的铁氧体基烧结材料，或者可以被半切割加工以给予抗冲击性。
在另一示例中，屏蔽材料1403可以是由Fe、Co、Ba、Sr、Zn、Ti和Sn中的两种或更多种的组合组成的铁氧体基烧结材料。
在另一示例中，屏蔽材料1403可以是由Fe、Ni、Mn、Zn、Co、Cu、Ca、Li、Ba、Sr、Ti和Sn中的两种或更多种的组合组成的具有铁氧体基粉末的聚合物复合材料。
在另一示例中，屏蔽材料1403可以是坡莫合金(permalloy)。例如，可以利用FeSi、FeNi、FeCo、Ni等。
屏蔽材料1403可以以双面粘合片的形式配置，或者以通过混合磁性金属粉末和合成树脂形成的铁硅铝块的形式配置。
具体地，根据本发明的传输线圈1402可以与充电底座1401的边缘向内隔开了预定的距离，并且屏蔽材料1403的面积可以等于或大于传输线圈1402的闭环面积。也就是说，屏蔽材料1403的面积可以等于或大于传输线圈1402的闭环面积并且小于充电底座1401的面积。
因此，根据本发明的无线功率传输设备1400可以减少制造成本，因为与将闭环传输线圈布置在充电底座的最外围部分的传统方法相比，使用更少数量的传输线圈和更少量的屏蔽材料。当闭环传输线圈布置在充电底座的最外周部分时，根据本发明的无线功率传输设备1400可以有效地防止形成在充电底座的中心部分中的充电阴影区域，如图11中所图示。
图15a和15b是用于解释安装在根据本发明的实施例的无线功率接收设备中的多接收线圈的结构的视图。
在下文中，要注意的是，尽管多接收线圈1500被图示为通过组合三个独立的接收线圈而形成，但这仅是一个实施例，并且多接收线圈可以通过组合两个接收线圈，或四个或更多来配置。
参考图15a，多接收线圈1500可以包括线圈排列区域1510和输出端子区域1520。
第一接收线圈1501、第二接收线圈1502和第三接收线圈1503可以被布置在线圈排列区域1510中。第一至第三接收线圈1501至1503可以被排列使得其部分区域相互重叠。在此，需要确定接收线圈之间的重叠区域，使得接收线圈之间的磁耦合系数为零或具有小值，其意指接收线圈彼此独立地操作。
另外，如图15a中所图示，第一至第三接收线圈1501至1503的匝可以相互形成环。
此外，第一至第三接收线圈1501至1503可以具有扇形形状，并且线圈排列区域1510中的第一至第三接收线圈1501至1503的整体排列可以具有圆形形状。这里，扇形的内角可以是120度，其通过将360度除以3而获得，但不限于此。当多接收线圈由四个具有扇形的接收线圈组成时，扇形的内角可以是90度，但不限于此。另外，第一至第三接收线圈可以被布置成使得扇形接收线圈的匝在其线性分段中彼此平行。
另外，第一至第三接收线圈1501至1503中的每个的匝数可以是五，但是这仅是一个实施例，并且要注意的是，用于每个接收线圈的匝数可以根据其中安装有相应的多接收线圈的无线功率传输设备的种类和配置而不同。
当多接收线圈中包括的接收线圈的数量是“N”时，可以排列第一至第N接收线圈，使得第一至第N接收线圈之中的任意两个接收线圈之间的重叠区域的面积是相同的。
参考图15a，第一至第三接收线圈1501至1503中的每个的两端可以耦合到设置在输出端子区域1520中的输出端子。这里，与每个接收线圈相对应的输出端子可以连接到整流器。
另外，温度感测孔1504至1506可以设置在每个接收线圈的一侧，使得用于温度测量的温度传感器可以被安装在其中。
多接收线圈1500可以被印制在印刷电路板上，但这仅仅是一个实施例，并且根据本发明另一实施例的多接收线圈1500可以通过将预定数量的匝数的铜线圈附接到屏蔽材料或者金属板来形成，或者可以通过将通过蚀刻金属板(例如，铜板)形成的接收线圈附接到屏蔽材料来形成。
图15b图示根据另一实施例的多接收线圈1550的结构。
参考图15b，多接收线圈1550可以包括线圈排列区域1530和输出端子区域1540。
第一接收线圈1531、第二接收线圈1532和第三接收线圈1533可以布置在线圈排列区域1530中。如图15b中所图示，第一至第三接收线圈1531至1533可以被布置使得其部分区域彼此重叠。这里，需要确定接收线圈之间的重叠区域，使得接收线圈之间的磁耦合系数为零或具有小值，其意指接收线圈彼此独立地操作。
另外，如图15b中所图示，第一至第三接收线圈1531至1533的匝可以相互形成环。
其中所有的第一至第三接收线圈1531至1533彼此重叠的区域可以具有三角形形状，并且线圈排列区域1530中的第一至第三接收线圈1531至1533的整体排列形状可以具有圆形。
这里，要注意的是，相应的接收线圈的面积之和超过圆形面积。
以这种方式，能够经由相应的接收线圈最大化功率接收面积。能够看到，假设图15a的多接收线圈1500和图15b的多接收线圈具有相同的圆形面积，组成图15a的多接收线圈1550的接收线圈的面积大于组成图15a的多接收线圈1550的接收线圈的面积。
图15b图示当接收线圈的数量是三时多接收线圈1550的排列结构。当接收线圈的数量是三时，两个不同的接收线圈匝的交叉角彼此交叉(为了便于解释，下文中称为接收线圈的交叉角)可以是60度，但不限于此。
当多接收线圈中包括的接收线圈的数量是“N”时，可以排列第一至第N接收线圈，使得第一至第N接收线圈之中的任意两个接收线圈之间的重叠区域的面积是相同的。
参考图15b，第一至第三接收线圈1531至1533中的每个的两端可以耦合到设置在输出端子区域1540中的输出端子。这里，与每个接收线圈相对应的输出端子可以连接到整流器。
另外，温度感测孔可以设置在每个接收线圈的一侧，使得用于温度测量的温度传感器可以安装在其中。
多接收线圈1550可以印刷在印刷电路板上，但这仅仅是一个实施例，并且根据本发明另一实施例的多接收线圈1500可以通过将预定匝数的铜线圈附接到屏蔽材料或者金属板来形成，或者可以通过将通过蚀刻金属板(例如，铜板)形成的接收线圈附接到屏蔽材料来形成。
图16是图示根据本发明的实施例的无线功率接收设备的配置的框图。
参考图16，无线功率接收设备1600可以包括接收单元1610、整流单元1620、DC/DC转换器1630和负载1640。
接收单元1610可以是包括第一至第N接收线圈的多接收线圈。这里，“N”可以具有3或更大的值。
接收单元1610的输出，即，AC功率，可以被传输到整流单元1620并且被转换成DC功率。
根据实施例的整流单元1620，如图16中所图示，可以包括与接收单元1610中包括的接收线圈的数量相同数量的整流器。
在另一示例中，可以在接收单元1610和整流单元1620之间进一步提供开关(未被图示)。在这种情况下，可以测量经由接收线圈接收的AC功率的强度，使得选择能够接收具有等于或大于预定参考值的强度的功率的接收线圈，并且可以将与所选择的接收线圈相对应的AC功率传输到整流器。当然，在这种情况下，要注意的是，无线功率接收设备还可以包括用于测量每个接收线圈的AC功率的强度的功率传感器(未被图示)和控制器，该控制器基于功率传感器的感测值选择要接收功率的接收线圈并将所选择的接收线圈的AC功率传输到整流器。
在上述实施例中，测量用于选择要用于充电的多接收线圈的接收线圈的AC功率的强度。然而，这仅仅是一个实施例，并且根据本发明的另一实施例的控制器可以基于经由开关控制获得的用于每个接收线圈的整流器输出功率的强度，即，DC功率，来选择用于充电的接收线圈。
要注意的是，无线功率接收设备可以经由包括在多接收线圈中的接收线圈中的所选择的一个来执行充电，但是这仅仅是一个实施例，并且根据另一示例的无线功率接收设备可以使用从包括在多接收线圈中的接收线圈之中选择的多个接收线圈来执行充电。
DC/DC转换器1630可以将从整流单元1620接收的DC功率转换成负载1640所需的特定DC功率。
图17至图19是图示根据实施例的当向多个传输线圈施加电流时产生的可充电区域的视图。
参考图17，当电流i1施加到第一传输线圈1710时，在第一区域1711、第二区域1713和第三区域1715中形成磁场。因此，当无线功率接收器被布置在相应的区域1711、1713以及1715中时可以执行充电。第二区域1713是第一传输线圈内部的区域，并且对应于内部充电区域。第一区域1711和第三区域1715对应于第一传输线圈1710外部的区域。
这里，即使无线功率接收器被布置在其中布置了第一传输线圈1710的区域(充电阴影区域)中，也不执行充电。这是因为磁通量被抵消并且磁通量耦合值变为0或近似值0。具体地，当磁场的方向在第一传输线圈1710的内部和外部之间反转并且接收线圈被定位在第一传输线圈1710上时，当形成在第一传输线圈1710外部的磁场经过接收线圈时产生的磁通量和当形成在第一传输线圈1710内部的磁场经过接收线圈时产生的磁通量彼此偏移。具体地，当接收线圈的中心位于第一传输线圈1710的中心时，磁通量被完全抵消并且磁通量耦合值变为零。
充电阴影区域包括布置在第一传输线圈1710内部的内部充电阴影区域和布置在第一传输线圈1710外部的外部充电阴影区域。参考图17，在第二区域1713和第三区域1715之间以及第一区域1711和第二区域1713之间形成充电阴影区域。这里，当电流施加到第二传输线圈1720时，第二区域1713和第三区域1715之间的充电阴影区域可以被转换成可充电区域。
参考图18，当电流i2被施加到第二传输线圈1720时，在第四区域1721、第五区域1723和第六区域1725中形成磁场。因此，当无线功率接收器被布置在相应的区域1721、1723以及1725时可以执行充电。这里，即使无线功率接收器被布置在其中布置了第二传输线圈1720(在第四区域1721和第五区域1723之间以及第五区域1723和第六区域1725之间)的区域中，也不执行充电。这是因为磁通量被抵消并且磁通量耦合值变为0或近似值为0。已经参考图17描述具体方法并且这里将不再描述。
参考图19，当电流i3施加到第三传输线圈1730时，在第七区域1731、第八区域1733和第九区域1735中形成磁场。因此，当无线功率接收器被布置在相应的区域1731、1733以及1735时可以执行充电。这里，即使无线功率接收器被布置在其中布置了第三传输线圈1730的区域中，也不执行充电。类似地，这是因为磁通量被抵消并且磁通量耦合值变为0或近似为0。
从图17至19中能够看到，可以通过相邻传输线圈的功率传输将在传输线圈中不可避免地产生的充电阴影区域转换成可充电区域。
图20是图示根据实施例的通过电磁谐振方案传输和接收感测信号的过程的视图。将参考图1e至7和图20的参考数字进行下面的描述。
参考图20，当施加无线功率时，发送器100的主控制器150可以控制向第一传输线圈1710施加到第三传输线圈1730的电压的施加序列。例如，主控制器150可以执行控制以按预定顺序将电压施加到第一传输线圈1710到第三传输线圈1730，或者仅将电压施加到特定线圈。
主控制器150可以控制第一传输线圈1710至第三传输线圈1730以在功率节省状态520中周期性地传输短信标序列。主控制器150可以经由第一传输线圈1710至第三传输线圈1730检测接收器1700的阻抗的变化。该变化将被称为短信标序列。
随后，主控制器150可以周期性地生成并且将长信标序列传输到接收器1700，使得接收器1700在功率节省状态520中供应用于引导和响应的足够功率。
当在第一传输线圈1710中检测并识别接收器1700时，主控制器150可以经由第一传输线圈1710向接收器1700传输无线功率。
当在第二传输线圈1720或第三传输线圈1730中检测和识别接收器1700时，主控制器550还可以经由相应的传输线圈传输无线功率。
具体地，当在第一传输线圈1710和第二传输线圈1720中同时检测接收器1700并且接收器1700位于充电阴影区域1721中时(参见图18)，主控制器550可以执行控制以经由第二传输线圈1720将无线功率传输到接收器1700。
图21是图示根据实施例的当向多个传输线圈施加电流时产生的磁场的方向的视图。
参考图21，当电流i1被施加到第一传输线圈1710并且电流i2被施加到第二传输线圈120时，可以通过第一传输线圈1710在第一区域1711和第三区域1715中形成向上的磁通量。还可以通过第二传输线圈1720在第四区域1721和第六区域1725中形成向上的磁通量。此外，可以通过第一传输线圈1710在第二区域1713中并且通过第二传输线圈1720在第五区域1723中形成向下的磁通量。图21的磁通量是当不存在接收器1700时的示例，并且其中磁通量的方向不同的情况也落入本发明的范围内。
图22是图示根据实施例的取决于无线功率接收器的位置的耦合系数的视图。
参考图22，无线功率接收器可以被布置在第四区域1721、第五区域1723和第六区域1725中。无线功率接收器可以位于第十区域2210中，但是这里将不再详细讨论。另外，尽管无线功率接收器的直径可以大于第二传输线圈1720的宽度D3，但是在下面的描述中，假设接收器的直径小于第二传输线圈1720的宽度。另外，当耦合系数的绝对值是0.03或更小时，第二传输线圈1720可以具有大约10％的传输效率。在本说明书中，假设当耦合系数的绝对值为0.03或更大时充电是可能的。当不同地设置传输效率时，也可以改变耦合系数的绝对值。例如，当传输效率被设置为7％时，即使当耦合系数的绝对值大于0.03，也可以执行充电。然而，耦合系数的绝对值可以取决于发送器线圈的厚度、位置和形状以及接收器线圈的厚度、位置和形状而不同地改变。
其中耦合系数的绝对值大于0.03的区域对应于第四区域121、第五区域1723和第六区域1726。可以在这些区域中正常地执行充电。然而，在其中布置第二传输线圈1720的区域中，耦合系数的绝对值等于或小于0.03，这使得充电是不可能的。
图23是图示根据实施例的多个传输线圈之间的距离的视图。
假设接收器1700具有直径D1，并且第一至第三传输线圈1710、1720和1730具有宽度D3和它们之间的距离D2。还假设D2是(1/2)*D1。另外，第一传输线圈1710位于的上部(第一区域和第二区域之间的中点、第一传输线圈外部的外部、以及第一传输线圈内部的内部)和其中第三传输线圈1730位于的下部(第八区域和第九区域之间的中点)被假定为具有(1/3)*D1的宽度。
这里，通过示例考虑第二传输线圈1720，由于第四区域和第五区域之间的线圈而具有最大耦合系数的点可以在离第四区域和第五区域之间的线圈的(1/2)*D1的距离内的点(在传输线圈内部)，并且由于第五区域和第六区域之间的线圈具有最大耦合系数的点可以在离第五区域和第六区域之间的线圈的(1/2)*D1的距离处的点(在传输线圈内部)。然而，当计算为平均值时，耦合系数在直径D3的中心点处变得最大。
结果，可充电区域宽度可以是3*D3+2*D2-(1/3)*2*D1。可以通过找到在多个传输线圈1710至1730之间具有最佳磁通量耦合的点来改变距离D2，并且可以根据传输线圈的厚度和接收器1700的尺寸来改变距离D2。
在下文中，将参考图24至图26描述其中接收器在发送器上移动的实施例。
在下面的描述中，假设接收器1700是无线鼠标，并且假设发送器是无线鼠标垫。
首先，在图14的情况下，第一传输线圈1710检测并且识别接收器1700。这里，主控制器150可以经由第一传输线圈1710向接收器1700传输无线功率。
接下来，当接收器1700移动到第二传输线圈1720中时，并且当主控制器150使用第二传输线圈1720检测并识别接收器1700时，可以切断第一传输线圈1710的功率。也就是说，当接收器1700进入第二传输线圈1720的特定区域时，可以切断第一传输线圈1710的功率并且可以经由第二传输线圈1720将无线功率传输到接收器1700。
当接收器1700从第二传输线圈1720的区域移动以进入第三传输线圈1730的区域时，可以切断第二传输线圈1720的功率并且可以向第三传输线圈1730供应功率。
当接收器1700如图25中所示被布置时，主控制器150可以经由第一传输线圈1710和第二传输线圈1720检测和识别接收器1700。因为其中布置接收器1700的区域是第一传输线圈1710的阴影区域，所以主控制器150可以切断第一传输线圈1710的功率并且可以经由第二传输线圈1720将无线信号传输到接收器1700。总之，根据本发明，即使接收器1700在发送器上移动，无缝的无线功率传输/接收是可能的。参考图17至19，当无线功率在第二区域1713中从第一传输线圈1710传输到接收器1700并且接收器1700移动到第四区域1721时，控制器150可以切断第一传输线圈1710的功率，并且可以经由第二传输线圈1720传输无线功率，或者可以经由第一传输线圈1710和第二传输线圈1720两者传输无线功率。然后，当接收器1700移动到第三区域1715时，可以通过第一传输线圈1710传输无线功率，或者可以经由第一传输线圈1710和第二传输线圈1720同时传输。然后，在第五区域1723中，主控制器150可以仅经由第二传输线圈1720向接收器1700传输无线功率。
如图26中所图示，当从第一传输线圈1710和第二传输线圈1720检测并识别接收器1700时，主控制器150可以控制第一传输线圈1710和第二传输线圈1720两者以将无线功率传输到接收器1700。
然而，只要经由传输线圈检测和识别接收器，实现自动无线功率传输的情况就落入本发明的范围内。
同时，在本说明书中假定电磁谐振方案，但是本发明也可以通过磁感应方案来实现。
根据本公开的实施例的方法可以被实现为要在计算机上执行并存储在计算机可读记录介质中的程序。计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储设备，并且还包括载波型实现(例如，通过因特网的传输)。
计算机可读记录介质可以被分发到通过网络连接的计算机系统，并且计算机可读代码可以以分布式方式存储在其上并且对其执行。用于实现上述方法的功能程序、代码和代码段可以由实施例所属的本领域的程序员容易地推断。
对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的精神和基本特征的情况下，本公开可以以不同于本文提出的特定形式实施。
因此，上述实施例应在所有方面被解释为说明性的并且非限制性的。本公开的范围应由所附权利要求及其合法等效物确定，并且落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化都旨在包含在其中。
[工业适用性]
本发明可适用于无线充电领域，并且更具体地，可适用于无线功率接收设备和无线功率传输设备。

Claims (8)

1.一种无线功率接收设备，包括：
第一至第三接收线圈，所述第一至第三接收线圈被布置成使得其部分区域在相同平面中彼此重叠，用于接收无线功率信号；
第一至第三输出端子，所述第一至第三输出端子被连接到所述第一至第三接收线圈中的每个的两端，用于传递由所述第一至第三接收线圈中的至少一个感应的交流电；以及
整流器，所述整流器被配置成将从所述第一至第三输出端子输入的交流电转换成直流电，
其中，所述第一至第三接收线圈中的每个接收线圈的外形由一段弧线和三段直线形成，
其中，所述第一至第三接收线圈的任何两个接收线圈的重叠区域形成菱形，以及
其中，所述第一至第三接收线圈的共同重叠区域形成三角形，并且所述第一至第三接收线圈的所述弧线共同形成圆形。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，每个重叠区域具有被确定的尺寸，使得所述第一至第三接收线圈之中的任何两个接收线圈之间的耦合系数为零或者等于或小于预定参考值的值。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，布置所述第一至第三接收线圈，使得所述第一至第三接收线圈之中的任何两个接收线圈之间的重叠区域的面积是相同的。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，为每个输出端子提供所述整流器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述无线功率信号是以预定谐振频率调制并且无线接收的交流电信号。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括温度传感器，所述温度传感器用于测量所述第一至第三接收线圈中的至少一个的匝内部的一侧处的温度。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一至第三接收线圈之中的任意两个接收线圈之间的交叉角为60度。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，被布置成彼此部分重叠的所述第一至第三接收线圈的外形具有圆形形状，并且所述第一至第三接收线圈中的每个的面积超过圆形面积的1/3。
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