CN109301944A - 无线电力接收设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种无线电力接收设备和方法。所述无线电力接收设备包括：接收谐振器，被配置为无线接收能量；谐振转换器，被配置为将多个能量存储装置之中的连接的能量存储装置的能量传送到所述无线电力接收设备的输出端；控制器，被配置为将接收的能量交替地累积在所述多个能量存储装置中，并从所述多个能量存储装置选择将被连接到谐振转换器的能量存储装置。

Description

无线电力接收设备和方法
本申请要求于2017年7月24日提交到韩国知识产权局的第10-2017-0093763号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的全部公开出于所有的目的通过引用合并于此。
技术领域
下面的描述涉及无线电力传输技术。
背景技术
进行关于无线电力传输的研究有助于解决对包括便携式装置的各种电子装置的有线电力供应的不便，并克服或缓解与由电池的有限容量引起的许多问题相关的问题。在诸如近场无线电力传输的领域中，研究不断地扩大和加强。近场无线电力传输指的是在发送线圈与接收线圈之间的距离与传输的操作频率的波长相比足够短时执行的一种无线电力传输。通常在这样的距离处，可通过被配置为无线地供应电力的无线电力发送设备和被配置为从无线电力发送设备接收电力的无线电力接收设备来执行这样的无线电力传输。
发明内容
提供本发明内容以简化的形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容不意在标识要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种无线电力接收设备，包括：接收谐振器，被配置为无线接收能量；谐振转换器，被配置为将多个能量存储装置之中的连接的能量存储装置的能量传送到所述无线电力接收设备的输出端；控制器，被配置为将接收的能量交替地累积在所述多个能量存储装置中，并从所述多个能量存储装置选择将被连接到谐振转换器的能量存储装置。
控制器可被配置为：控制所述无线电力接收设备，使得在第一时间间隔期间，从接收谐振器接收的能量被累积在第一能量存储装置中并且存储在第二能量存储装置中的能量被传送到谐振转换器；控制所述无线电力接收设备，使得在第二时间间隔期间，存储在第一能量存储装置中的能量被传送到谐振转换器并且从接收谐振器接收的能量被累积在第二能量存储装置中。
控制器可被配置为：控制第一开关的操作以确定接收谐振器和谐振转换器中的哪一个将被连接到第一能量存储装置，并控制第二开关的操作以确定接收谐振器和谐振转换器中的哪一个将被连接到第二能量存储装置。
控制器可被配置为：当所述连接的能量存储装置的能量正被传送到输出端时，将无线接收的能量累积在另一能量存储装置中。
控制器可被配置为：检测累积从发送谐振器接收的能量的能量存储装置的电压值的峰值点，并响应于检测到的峰值点满足预设条件而将所述能量存储装置替换为将累积能量的另一能量存储装置。
接收谐振器可包括：第一电感器，用于通过谐振电感耦合无线接收能量，并且谐振转换器包括：第二电感器，具有比第一电感器的电感大的电感。
谐振转换器可被配置为：在第一时间间隔中的第一时间段期间将存储在当前能量存储装置中的能量累积在第二电感器中，并在第一时间间隔中的第二时间段期间将存储在第二电感器中的能量传送到输出端。
谐振转换器还可包括：开关，用于控制第一时间间隔中的第一时间段和第二时间段。
谐振转换器还可包括：二极管，设置在第二电感器与输出端之间。
第二电感器可串联连接到所述连接的能量存储装置。
能量存储装置可以是电容器或者可包括电容器。
在另一总体方面，一种无线电力接收设备，包括：接收谐振器，被配置为无线接收能量；多个能量存储装置，被配置为存储接收的能量和供应存储的能量中的一个或二者；控制器，被配置为：从所述多个能量存储装置选择用于存储无线接收的能量的能量存储装置和被配置为将能量供应给所述无线电力接收设备的输出端的能量存储装置。
所述无线电力接收设备还可包括：谐振转换器，被配置为：将当前连接的能量存储装置的能量传送到输出端。
在另一总体方面，一种无线电力接收方法，包括：在第一时间间隔期间，将无线接收的能量累积在第一能量存储装置中并通过谐振转换器将存储在第二能量存储装置中的能量传送到输出端；在第二时间间隔期间，将无线接收的能量累积在第二能量存储装置中并通过谐振转换器将存储在第一能量存储装置中的能量传送到输出端。
将能量累积在第一能量存储装置中并将存储在第二能量存储装置中的能量传送到输出端的步骤可包括：在第一时间间隔中的第一时间段期间，将存储在第二能量存储装置中的能量累积在包括在谐振转换器中的电感器中；在第一时间间隔中的第二时间段期间，将存储在电感器中的能量传送到输出端。
将能量累积在第二能量存储装置中并将存储在第一能量存储装置中的能量传送到输出端的步骤可包括：在第二时间间隔中的第一时间段期间，将存储在第一能量存储装置中的能量累积在包括在谐振转换器中的电感器中；在第二时间间隔中的第二时间段期间，将存储在电感器中的能量传送到输出端。
所述无线电力接收方法还可包括：检测在第一时间间隔期间第一能量存储装置的电压值的峰值点，响应于检测到的峰值点满足预设条件，将通过接收谐振器接收的能量累积在第二能量存储装置中。
所述无线电力接收方法还可包括：检测在第二时间间隔期间第二能量存储装置的电压值的峰值点；响应于检测到的峰值点满足预设条件，将通过接收谐振器接收的能量累积在第一能量存储装置中。
一种非暂时性计算机可读存储介质可存储指令，其中，所述指令由处理器启动时使得处理器执行所述无线电力接收方法。
在第一时间间隔期间，将无线接收的能量累积在第一能量存储装置的步骤和通过谐振转换器将存储在第二能量存储装置中的能量传送到输出端的步骤基本同时执行。
在另一总体方面，一种无线电力接收方法，包括：启动处理器，以：在接收谐振器接收能量；将多个能量存储装置之中的连接的能量存储装置的能量传送到输出；将接收的能量交替地累积在所述多个能量存储装置中，从所述多个能量存储装置选择将被连接到谐振转换器的能量存储装置。
一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述指令由处理器启动时使得处理器执行所述无线电力接收方法。
通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是清楚的。
附图说明
图1是示出无线电力传输系统的示例的示图。
图2是示出无线电力发送设备和无线电力接收设备的等效电路的示例的示图。
图3A和图3B是示出无线电力接收设备的操作的示例的示图。
图4是示出包括在接收谐振器中的电容器的输出信号的波形的示例的示图。
图5A、图5B和图6是示出使用谐振转换器执行的能量传送方法的示例的示图。
图7是示出确定谐振转换器的升压占空比的方法的示例的示图。
图8是示出无线电力接收设备的接收谐振器的操作的示例的流程图。
图9是示出无线电力接收设备的谐振转换器的操作的示例的流程图。
贯穿附图和具体实施方式，相同的参考标号表示相同或相似的元件。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，附图中的元件的相对大小、比例和描绘可被夸大。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不受限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的次序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚地那样改变在此描述的操作的顺序。此外，为了更加清楚和简明，可省略本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而将不被解释为受限于在此描述的示例。更确切的说，提供在此描述的示例，仅用于示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些方式，这在理解本申请的公开之后将是清楚的。
在此可使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语来描述组件。这些术语中的每个不用于限定对应组件的本质、次序或顺序，而是仅用于出于清楚和简洁的目的将对应组件与其他组件区分开。例如，第一组件可被成为第二组件，并且类似地，第二组件也可被称为第一组件。
应注意，如果在说明书中描述一个组件“连接”、“结合”或“接合”到另一组件，则尽管第一组件可直接连接、结合或接合到第二组件，但是第三组件可“连接”、“结合”或“接合”在第一组件与第二组件之间。此外，应注意，如果在说明书中描述一个组件“直接连接”或“直接接合”到另一组件，则它们之间可不存在第三组件。类似地，例如，表述“在……之间”和“直接在……之间”以及“与……相邻”和“直接与……相邻”也可如前所述被解释。
在此使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并不意图限制。例如，除非上下文另外清楚地指示，否则如在此使用的单数形式也意图包括复数形式。还将理解，除非本公开的上下文和对本公开的理解另外指示，否则当在此使用术语“包括”和/或“包含”时，指明在一个或多个示例实施例存在阐述的特征、整体、操作、元件、组件或它们的一个或多个组合/组，但不排除在可选的实施例中存在或添加一个或多个其他特征、整体、操作、元件、组件和/或它们的组合/组，也不排除在另外的可选的实施例中缺少这样的阐述的特征、整体、操作、元件和/或组件和/或组合/组。此外，在此针对示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或可实现什么)表示存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，然而所有的示例和实施例不限于此。
除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与在理解本公开之后本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。除非在此明确如此定义，否则术语(诸如，在通用词典中定义的术语)将被解释为具有与它们在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于形式化的意义。
图1是示出无线电力传输系统的示例的示图。
无线电力传输系统可被应用到需要无线电力传输或无线充电的各种系统。无线电力传输系统可被应用于向各种装置(例如，可穿戴装置、可植入装置、医疗保健装置、智能电话、家用电器和电动车辆或任何合适的装置)无线地传输能量。术语能量可在此与电力互换地使用。无线电力传输系统可用于将能量远程地供应到包括在用作前面描述的无线电力接收器或结合前面描述的无线电力接收器的这样的装置中的可再充电的电池。
参照图1，无线电力传输系统包括无线电力发送设备120和无线电力接收设备130，无线电力发送设备120被配置为将能量无线地发送到无线电力接收设备130，无线电力接收设备130被配置为从无线电力发送设备120无线地接收能量。无线电力发送设备120包括发送谐振器125，无线电力接收设备130包括接收谐振器135、谐振转换器140和控制器145。
发送谐振器125和接收谐振器135中的每个包括电感器。通过发送谐振器125和接收谐振器135的各自的电感器之间的电磁感应，可将能量从无线电力发送设备120远程地发送到无线电力接收设备130。无线电力发送设备120可从电源110接收能量，并将接收的能量存储在发送谐振器125中。在具有与发送谐振器125的谐振频率相等的谐振频率的接收谐振器135位于与发送谐振器125足够接近以互相谐振的距离的情况下，发送谐振器125与接收谐振器135之间可发生谐振电感耦合。通过谐振电感耦合，接收谐振器135可从发送谐振器125无线地接收能量，并且通过接收谐振器135接收的能量可被存储在能量存储装置(诸如，电容器)中。无线电力接收设备130可通过谐振转换器140将存储在能量存储装置中的能量传送到连接到无线电力接收设备130的输出端(例如，连接到负载150的端)的负载150。负载150(例如，一个或多个可再充电电池和耗电的电子组件)可连接到无线电力接收设备130。无线电力接收设备130可使用谐振转换器140代替整流器和包括连接到整流器的转换器的能量传送路径，将能量传送到负载150，从而可提供更高的效率。可选地，通过通信器实时控制的电路代替电池可连接到输出端。
在前面描述的这样的处理中，使用包括在无线电力接收设备130中的多个能量存储装置，无线电力接收设备130可分离地执行从无线电力发送设备120接收能量的操作和通过谐振转换器140将存储的能量传送到负载150的操作。因此，无线电力传输的效率可被提高而不管负载150如何。将在下文中更详细地描述如何提高效率。
控制器145可控制无线电力接收设备130的整体操作。可通过从控制器145输出的一个或多个控制信号来执行控制。控制器145可从多个能量存储装置选择将存储通过接收谐振器135接收的能量的能量存储装置和将从中提取存储的能量的能量存储装置。控制器145可将从发送谐振器125接收的能量交替地或选择性地累积在多个能量存储装置中，并从多个能量存储装置选择将连接到谐振转换器140的能量存储装置。谐振转换器140可将多个能量存储装置中的作为当前连接的能量存储装置的当前能量存储装置的能量传送到输出端，并且在当前能量存储装置的能量通过谐振转换器140传送到输出端的同时，控制器145可将从发送谐振器125传送的能量累积在另一能量存储装置。谐振转换器140可分离地执行将存储在当前能量存储装置中的能量累积在包括在谐振转换器140中的电感器中的操作和将累积在电感器中的能量传送到连接到输出端的负载150的操作。
在一个示例中，在第一时间间隔期间，控制器145可控制无线电力接收设备130，使得从接收谐振器135接收的能量被累积在第一能量存储装置中，并且存储在第二能量存储装置中的能量被传送到谐振转换器140。这里，谐振转换器140可在第一时间间隔中的第一时间段期间将存储在第二能量存储装置中的能量累积在包括在谐振转换器140中的电感器中，并且在第一时间间隔中的第二时间段期间将存储在电感器中的能量传送到输出端。这里，第一时间间隔中的第一时间段和第二时间段二者包括在第一时间间隔中。谐振转换器140包括用于控制第一时间间隔中的第一时间段和第二时间段的开关，并且开关的操作可由控制器145来控制。
此外，在第二时间间隔期间，控制器145可控制无线电力接收设备130，使得从接收谐振器135接收的能量被累积在第二能量存储装置中，并且存储在第一能量存储装置中的能量被传送到谐振转换器140。这里，谐振转换器140可在第二时间间隔中的第一时间段期间将存储在第一能量存储装置中的能量累积在包括在谐振转换器140中的电感器中，并且在第二时间间隔中的第二时间段期间将存储在电感器中的能量传送到输出端。这里，第二时间间隔中的第一时间段和第二时间段二者包括在第二时间间隔中。当第二时间间隔终止时，在第一时间间隔中执行的操作可被再次执行。因此，随着时间的逝去，在第一时间间隔中执行的操作和在第二时间间隔中执行的操作可被交替且重复地执行。
控制器145可通过控制包括在无线电力接收设备130中的开关的操作来控制在前面描述的操作。例如，控制器145控制用于确定接收谐振器135和谐振转换器140中的哪一个将连接到第一能量存储装置的开关的操作以及用于确定接收谐振器135和谐振转换器140中的哪一个将连接到第二能量存储装置的开关的操作。
如描述的，无线电力接收设备130可分离地执行从无线电力发送设备120接收能量的操作和将能量传送到负载150的操作，因此可提高从无线电力发送端到无线电力接收端的无线电力传送的效率而不管负载150。在下文中，将更详细地描述无线电力接收设备130的操作。
图2是示出无线电力发送设备和无线电力接收设备的等效电路的示例的示图。
参照图2，无线电力传输系统的操作被划分为第一部分210和第二部分215，其中，在第一部分210中，能量从无线电力发送设备传送到无线电力接收设备，在第二部分215中，存储在无线电力接收设备中的能量被传送到负载(诸如，电池248)。可通过经由开关236和开关238控制多个能量存储装置(例如，电容器Cp1 232和电容器Cp2 234)的连接来实现第一部分210与第二部分215之间的这样的划分。例如，可使用被配置为连接或断开连接组件的有源元件作为开关236和开关238。
在第一部分210中，无线电力发送设备的发送谐振器包括电容器C1 222、电阻器RTx224和电感器L1 226。发送谐振器从电源Vin 220接收能量并将接收的能量累积在电感器L1226中。无线电力接收设备的接收谐振器包括电感器L2 228、电阻器RRx 230和电容器Cp1232，其中，电容器Cp1 232是当前连接的能量存储装置。接收谐振器的电感器L2 228通过谐振电感耦合从发送谐振器的电感器L1 226接收能量。传送给电感器L2 228的能量被累积在电容器Cp1 232中。
如所描述的，当在第一部分210中能量正在电容器Cp1 232中累积时，在第二部分215中存储在电容器Cp2 234中的能量通过谐振转换器传送到负载。在一个时间点，谐振转换器包括电容器Cp2 234、设置在电容器Cp2 234与无线电力接收设备的输出端之间的二极管D1 242以及开关246。例如，可使用被配置为连接或断开连接组件的有源元件作为开关246。根据示例，二极管D2 244可包括在谐振转换器中。在谐振转换器中，当开关246最初接通时，存储在电容器Cp2 234中的能量开始在电感器LR 240中累积。随后，当开关246断开时，累积在电感器LR 240中的能量通过输出端供应给电池248。这里，接通或断开开关可指示使开关激活或失活，或者打开或闭合开关，以确定是否连接或断开连接组件。包括在谐振转换器中的电感器LR 240可具有比接收谐振器的电感器L2 228的电感足够大的电感(例如，比电感器L2 228的电感大十倍以上的电感)。由于电感器LR 240具有比电感器L2 228足够大的电感，因此传导损耗和峰值电流可被减少。
当在前面描述的操作完成时，无线电力接收设备的控制器(例如，控制器145)改变与开关236和开关238相关联的连接。因此，接收谐振器然后包括电容器Cp2 234，而不是电容器Cp1 232，并且从发送谐振器传送的能量开始在电容器Cp2 234中累积。此外，谐振转换器然后包括电容器Cp1 232，而不是电容器Cp2 234，并且在之前的操作中通过在Cp1 232进行累积而存储的能量然后被累积在电感器LR 240中并被供应给电池248。
在前面描述的这样的操作可被重复地执行，因此接收谐振器可不断地累积从发送谐振器无线接收的能量。因此，无线电力接收设备可交替地使用电容器Cp1 232和电容器Cp2 234来连续不断地累积能量。无线电力接收设备可通过将电容器Cp1 232和电容器Cp2234分离，从无线电力发送设备接收更大量的能量，因此在无线电力发送端的电阻值可被调节并且可获得提高的效率。
图3A和图3B是示出在第一时间间隔和第二时间间隔中划分成第一部分310和第二部分315的等效电路的示例，其中，在第一部分310中，能量从无线电力发送设备被传送到无线电力接收设备，在第二部分315中，存储在无线电力接收设备中的能量被传送到电池248。
参照图3A，与图2的示例不同，图2的开关236在图3A中被示出为电阻器RSW 320，图2的开关238在图3A中被示出为作为阻抗元件的电阻器RSW 325。在第一时间间隔中，能量被存储在电容器Cp1 232中，并且存储在电容器Cp2 234中的能量被累积在电感器LR 240中，然后被传送到电池248。参照图3B，在第二时间间隔中，能量被存储在电容器Cp2 234中，并且存储在电容器Cp1 232中的能量被累积在电感器LR 240中，然后被传送到电池248。因此，无线电力接收设备可使用可以以交替的方式选择性地应用的多个能量存储装置，将从无线电力发送设备接收能量的操作与将存储的能量传送到输出端的操作分离。
这里，可如等式1所表示的来计算将能量从无线电力发送端传送到无线电力接收端的效率。
[等式1]
在等式1中，结果值与发送谐振器的两个输出端的功率值和无线电力发送端的电源(例如，电源Vin 220)的两端的功率值的比率相关联，并可应用将能量从无线电力发送端传送到无线电力接收端的效率的大小。在等式1中，M与ω分别表示电感器L1 226与电感器L2 228之间的互感以及电源Vin 220的角速度分量。RTx和RRx分别表示电阻器RTx 224的电阻值和电阻器RRx 230的电阻值。RSW表示在第一部分310中的电阻器RSW 320的电阻值以及在第二部分320中的电阻器RSW 325的电阻值。ERX表示接收谐振器的效率并且取决于谐振的次数。如上面等式1所表示的，该效率可具有与负载无关的值，并且因为RSW的值通常可以非常小，所以可实现相对高的效率。
控制器145从电容器Cp1 232和电容器Cp2 234选择将要包括在接收谐振器中的一个电容器，并从电容器Cp1 232和电容器Cp2 234选择将要包括在谐振转换器中的一个电容器。在示一个例中，控制器145基于包括在接收谐振器中的电容器的输出电压值执行这样的选择操作。图4是示出包括在接收谐振器中的电容器的输出信号的波形410的示例的示图。在一个时间点，当电容器Cp1 232包括在接收谐振器中时，从发送谐振器传送的能量被累积在电容器Cp1 232中，在电容器Cp1 232的两端的输出电压如图4中所示改变。当发送谐振器中的谐振的次数增加时，电容器Cp1 232的输出电压具有如图4中所示的多个峰值点420、422和424。例如，当电容器Cp1 232的输出电压增加到大于阈值或者从输出电压检测到预设次数的峰值点时，控制器145可改变开关236和开关238的连接，使得电容器Cp1 232包括在谐振转换器中、在谐振转换器中运转或在谐振转换器中重新配置，并且使得电容器Cp2 234包括在接收谐振器中、在接收谐振器中运转或在接收谐振器中重新配置。
例如，当在接收谐振器通过电容器Cp1 232谐振N次之后从电容器Cp1 232的输出电压检测到峰值点时，控制器145改变开关236的连接以允许电容器Cp1 232包括在谐振转换器中。这里，N表示自然数。同时，控制器145改变开关238的连接以允许电容器Cp2 234包括在接收谐振器中。这里，作为接收谐振器谐振的次数N的值可以是可变的或可控的。例如，在N的值为3并且峰值点424是电容器Cp1 232的输出电压的第三峰值点的情况下，当检测到峰值点424时，电容器Cp1 232被控制为包括在谐振转换器中并且电容器Cp2 234被控制为包括在接收谐振器中。
图5A、图5B和图6是示出使用谐振转换器执行的能量传送方法的示例。
图5A是示出在电容器Cp2 234包括在谐振转换器中之后开关246接通的情况下的等效电路的示例。如示出的，当开关246接通或连接时，电流以电容器Cp2 234、电阻器RSW325、电感器LR 240和开关246的次序流动的电流路径形成。通过这样的电流路径，存储在电容器Cp2 234中的能量的量可逐渐减少，存储在电容器Cp2 234中的能量可开始在电感器LR240中累积。因此，电容器Cp2 234的两端之间的电压可逐渐减小，流过电感器LR 240的电感器电流可逐渐增加。
当增加电感器LR 240的电感器电流的操作完成时，控制器145如图5B所示断开或断开连接开关246。当开关246断开时，电流以电容器Cp2 234、电阻器RSW 325、电感器LR 240和二极管D1 242的次序流动的电流路径形成。通过这样的电流路径，存储在电感器LR 240中的能量可传送到连接到输出端的电池248。因此，电容器Cp2 234的两端之间的电压可逐渐减小，流过电感器LR 240的电感器电流可逐渐减小。
随后，电容器Cp1 232，代替电容器Cp2 234，包括在谐振转换器中或连接在谐振转换器中，并且上面参照图5A和图5B描述的操作可被重复地执行。这里，存储在电容器Cp1232中的能量，而不是存储在电容器Cp2 234中的能量，被累积在电感器LR 240中，然后累积在电感器LR 240中的能量被传送到电池248。其他操作可以与图5A和图5B中示出的其他操作相同或相似。
图6是示出电容器Cp2 234的输出电压610、电容器Cp1 232的输出电压620、施加到开关246的控制信号630以及电感器LR 240的电感器电流640的波形的示图。
作为第一操作，在A与C之间的时间间隔中，电容器Cp1 232包括在接收谐振器中，并且从发送谐振器接收的能量通过谐振逐渐累积在电容器Cp1 232中。这里，电容器Cp2234包括在谐振转换器中，并且存储在电容器Cp2 234中的能量逐渐减少。在A与C之间的时间间隔中的A与B之间的时间段中，谐振转换器的开关246基于控制信号630而接通，并且能量被累积在电感器LR 240中且电感器电流640逐渐增加。电容器Cp2 234的输出电压610逐渐减小。在A与C之间的时间间隔中的B与C之间的时间段中，谐振转换器的开关246基于控制信号630而断开，累积在电感器LR 240中的能量被传送到输出端，并且电感器电流640逐渐减小。作为开关246接通的时间间隔的升压占空T1可被适当地改变。在一个示例中，包括升压占空T1的时间间隔的长度可被确定为在电感器LR 240的电感器电流640和电容器Cp2 234的输出电压610大于或等于0的时间点C的值。
作为第二操作，在C与E之间的时间间隔中，电容器Cp2 234包括在接收谐振器中，并且从发送谐振器接收的能量通过谐振逐渐累积在电容器Cp2 234中。这里，电容器Cp1232包括在谐振转换器中，并且存储在电容器Cp1 232中的能量逐渐减少。在时间点C，可通过控制器145的控制来替换将被包括在接收谐振器和谐振转换器中的电容器。在C与E之间的时间间隔中的C与D之间的时间段中，谐振转换器的开关246基于控制信号630而接通，电感器LR 240的电感电流640逐渐增加，并且电容器Cp1 232的输出电压620逐渐减小。在C与E之间的时间间隔中的D与E之间的时间段中，谐振转换器的开关246基于控制信号630而断开，并且累积在电感器LR 240中的能量被传送到输出端。电感器电流640逐渐减小。
第一操作和第二操作可被交替且重复地执行。
图7是示出确定谐振转换器的升压占空的方法的示例的示图。
在上面参照图6描述的升压占空期间，能量被累积在电感器LR 240中，并且电感器电流逐渐增加。为了使均方根(RMS)电流最小化并提高效率，可能需要确定基本最优的升压占空。在包括在谐振转换器中的电容器的两端的电压减小到小于0伏(V)从而变为负电压的情况下，电流可流经二极管D2 244，这通常不是一个期望的情况。因此，当能量通过谐振转换器传送到输出端时，可能需要确定不允许电流流经二极管D2 244的最优升压占空。如图7所示，二极管D2 244被配置为包括比较器710和晶体管720，并且可通过在谐振转换器操作的同时基于比较器710的输出逐渐地调节升压占空的长度来确定最优升压占空。
例如，当在比较器710的输入端a的电压被确定为大于比较器710的输入端b的电压作为比较器710的输出的结果时，可减小升压占空的长度。相反，当输入端a的电压被确定为不大于输入端b的电压时，可增加升压占空的长度。通过重复地执行这样的操作，可确定最优或基本最优的升压占空的长度。包括最优升压占空的时间间隔可以是存储在电容器Cp2234中的能量和存储在电感器LR 240中的能量变为0的时间，可以是将当前连接的电容器Cp2 234的能量从谐振转换器传送到输出端的操作终止的时间。
图8是示出无线电力接收设备的接收谐振器的操作的示例的流程图。
参照图8，在操作810中，无线电力接收设备将从发送谐振器无线接收的能量累积在包括在接收谐振器中的第一能量存储装置中。这里，第二能量存储装置包括在谐振转换器中，其中，第二能量存储装置是与第一能量存储装置不同的另一能量存储装置。
在操作820中，无线电力接收设备确定第一能量存储装置的电压值是否满足预设条件。例如，无线电力接收设备可确定第一能量存储装置的电压值或电压值的绝对值是否大于阈值。另一示例，无线电力接收设备可检测第一能量存储装置的电压值的峰值点或最大值点，并且确定检测到的峰值点是否满足预设条件，例如，是否检测到预定义的第N峰值点。响应于第一能量存储装置的电压值不满足条件，无线电力接收设备将能量连续地累积在第一能量存储装置中。响应于第一能量存储装置的电压值满足条件，无线电力接收设备将通过接收谐振器接收的能量累积在第二能量存储装置中。无线电力接收设备控制无线电力接收设备中的组件的连接，使得第二能量存储装置替代第一能量存储装置而包括在接收谐振器中，并且第一能量存储装置包括在谐振转换器中。
在操作830中，无线电力接收设备将从发送谐振器无线接收的能量累积在第二能量存储装置中。在操作840中，无线电力接收设备确定第二能量存储装置的电压值是否满足预设条件。例如，与操作820类似地，无线电力接收设备可确定第二能量存储装置的电压值是否大于阈值，或者第二能量存储装置的电压值的峰值点是否满足预设条件。响应于第二能量存储装置的电压值不满足条件，无线电力接收设备将能量连续地累积在第二能量存储装置中。响应于第二能量存储装置的电压值满足条件，无线电力接收设备将通过接收谐振器接收的能量再次累积在第一能量存储装置中。
这里，执行操作810和操作820的第一时间间隔被称为P1，并且执行操作830和操作840的第二时间间隔被称为P2。
图9是示出无线电力接收设备的谐振转换器的操作的示例的流程图。
参照图9，在第二能量存储装置当前包括在谐振转换器中的情况下，无线电力接收设备在操作910和操作920中通过谐振转换器将存储在第二能量存储装置中的能量传送到无线电力接收设备的输出端。在操作910中，在第一时间间隔中的第一时间段期间，无线电力接收设备将存储在第二能量存储装置中的能量累积在谐振转换器的电感器中。在操作920中，在第一时间间隔中的第二时间段期间，无线电力接收设备将存储在谐振转换器的电感器中的能量传送到输出端。操作910和操作920可在与图8的第一时间间隔P1相同的时间间隔中执行。
随后，无线电力接收设备控制无线电力接收设备中的组件的连接，使得第一能量存储装置替代第二能量存储装置而包括在谐振转换器中。无线电力接收设备在操作930和操作940中通过谐振转换器将存储在第一能量存储装置中的能量传送到输出端。在操作930中，在第二时间间隔中的第一时间段期间，无线电力接收设备将存储在第一能量存储装置中的能量累积在谐振转换器的电感器中。在操作940中，在第二时间间隔中的第二时间段期间，无线电力接收设备将存储在谐振转换器的电感器中的能量传送到输出端。操作930和操作940可在与图8的第二时间间隔P2相同的时间间隔中执行。随后，无线电力接收设备控制组件的连接，使得第二能量存储装置替代第一能量存储装置而包括在谐振转换器中，并从操作910再次开始执行。
通过硬件组件来实现图1至图9中的执行在本申请中描述的操作的无线电力接收设备和无线电力接收设备的组件(诸如，控制器145)，其中，所述硬件组件被配置为执行通过所述硬件组件执行的在本申请中描述的操作。可用于执行在本申请中的适当位置描述的操作的硬件组件的示例包括：控制器、传感器、生成器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器、振荡器、信号生成器、指示器、电容器、缓存和被配置为执行在本申请中描述的操作的任何其他电子组件。在其他示例中，执行在本申请中描述的操作的硬件组件中的一个或多个通过计算硬件(例如，通过一个或多个处理器或计算机)来实现。可通过一个或多个处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编辑门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器)或被配置为以限定的方式响应并执行指令来实现期望的结果的任何其他装置或装置的组合，来实现处理器或计算机。在一个示例中，处理器或计算机包括(或连接到)存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。由处理器或计算机实现的硬件组件可执行指令或软件(诸如，操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用)，以执行在本申请中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行，访问、操纵、处理、创建和存储数据。为了简明，单数术语“处理器”或“计算机”可用于本申请中描述的示例的描述中，但在其他示例中，多个处理器或多个计算机可被使用，或者一个处理器或一个计算机可包括多个处理器元件或多种类型的处理器元件或者两者。例如，可通过单个处理器或者两个或更多个处理器或者一个处理器和一个控制器，来实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。可通过一个或多个处理器或者一个处理器和一个控制器，来实现一个或多个硬件组件，并且可通过一个或多个其他处理器、或者另一处理器和另一控制器，来实现一个或多个其他硬件组件。一个或多个处理器、或者一个处理器和一个控制器可实现单个硬件组件、或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有任意一个或多个不同的处理配置，不同的处理配置的示例包括：单处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理以及多指令多数据(MIMD)多处理。
通过模拟电子组件、混合模式组件中的一个或二者和计算硬件(例如，通过一个或多个处理器或计算机)来执行执行在本申请中描述的操作的图1至图9中示出的方法，其中，计算硬件被实现为如上所述地执行指令或软件，以执行在本申请中描述的由所述方法所执行的操作。例如，单个操作或者两个或更多个操作可通过单个处理器或者两个或更多个处理器或者一个处理器和一个控制器来执行。一个或多个操作可通过一个或多个处理器或者一个处理器和一个控制器来执行，且一个或多个其他操作可通过一个或多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器来执行。一个或多个处理器或者一个处理器和一个控制器可执行单个操作、或者两个或更多个操作。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合，以单独地或共同地指示或配置该一个或多个处理器或计算机如机器或专用计算机那样进行操作，以执行由硬件组件和如上所述的方法执行的操作。在一个示例中，指令、固件、设计模型或软件包括直接由该一个或多个处理器或计算机执行的机器代码，诸如，由编译器产生的机器代码。在另一示例中，指令、固件、模拟逻辑或软件包括由该一个或多个处理器或计算机使用解释器执行的高级代码。指令或软件可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述使用任何编程语言来编写，其中，附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述公开了用于执行由硬件组件和如上所述的方法执行的操作的算法。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令、固件或软件、以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构可被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中或一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(ROM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及任何其他装置，该任何其他装置被配置为以非暂时方式存储指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构，并向一个或多个处理器或计算机提供指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件以及数据结构，以便该一个或多个处理器和计算机能够执行指令。在一个示例中，指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得指令和软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构通过一个或多个处理器或者计算机以分布式方式被存储、访问和执行。
尽管特定术语已用于本公开中，但是在理解本申请的公开之后将清楚的，不同的术语可用于描述相同的特征，并且这样的不同的术语可出现在其他申请中。
虽然本公开包括特定的示例，但是在理解了本申请的公开之后将清楚，在不脱离权利要求和它们的等同物的精神和范围的情况下可在这些示例中进行形式和细节的各种改变。在此描述的示例仅在描述性意义上被考虑，而不是为了限制的目的。每一个示例中的特征或方面的描述被认为可应用到其他示例中的相似特征或方面。如果描述的技术以不同的顺序被执行，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同方式被组合，和/或被其他组件或它们的等同物替换或补充，则可实现适当的结果。因此，本公开的范围不是由具体实施方式限定，而是由权利要求和它们的等同物限定，并且在权利要求和它们的等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开内。

Claims (20)

1.一种无线电力接收设备，包括：
接收谐振器，被配置为：无线接收能量；
谐振转换器，被配置为：将多个能量存储装置之中的连接的能量存储装置的能量传送到所述无线电力接收设备的输出端；
控制器，被配置为：将接收的能量交替地累积在所述多个能量存储装置中，并从所述多个能量存储装置选择将被连接到谐振转换器的所述连接的能量存储装置。
2.根据权利要求1所述的无线电力接收设备，其中，控制器被配置为：
控制所述无线电力接收设备，使得在第一时间间隔期间，从接收谐振器接收的能量被累积在第一能量存储装置中并且存储在第二能量存储装置中的能量被传送到谐振转换器；
控制所述无线电力接收设备，使得在第二时间间隔期间，存储在第一能量存储装置中的能量被传送到谐振转换器并且从接收谐振器接收的能量被累积在第二能量存储装置中。
3.根据权利要求2所述的无线电力接收设备，其中，控制器被配置为：控制第一开关的操作以确定接收谐振器和谐振转换器中的哪一个将被连接到第一能量存储装置，并控制第二开关的操作以确定接收谐振器和谐振转换器中的哪一个将被连接到第二能量存储装置。
4.根据权利要求1所述的无线电力接收设备，其中，控制器被配置为：当所述连接的能量存储装置的能量正被传送到输出端时，将无线接收的能量累积在另一能量存储装置中。
5.根据权利要求1所述的无线电力接收设备，其中，控制器被配置为：检测累积从发送谐振器接收的能量的能量存储装置的电压值的峰值点，并响应于检测到的峰值点满足预设条件而将该能量存储装置替换为将累积能量的另一能量存储装置。
6.根据权利要求1所述的无线电力接收设备，其中，接收谐振器包括：第一电感器，用于通过谐振电感耦合无线接收能量，
谐振转换器包括：第二电感器，具有比第一电感器的电感大的电感。
7.根据权利要求6所述的无线电力接收设备，其中，谐振转换器被配置为：在第一时间间隔中的第一时间段期间，将存储在所述连接的能量存储装置中的能量累积在第二电感器中，
在第一时间间隔中的第二时间段期间，将存储在第二电感器中的能量传送到输出端。
8.根据权利要求7所述的无线电力接收设备，其中，谐振转换器还包括：开关，用于控制第一时间间隔中的第一时间段和第二时间段的切换。
9.根据权利要求6所述的无线电力接收设备，其中，谐振转换器还包括：二极管，设置在第二电感器与输出端之间。
10.根据权利要求6所述的无线电力接收设备，其中，第二电感器串联连接到所述连接的能量存储装置。
11.根据权利要求1所述的无线电力接收设备，其中，所述多个能量存储装置是电容器。
12.一种无线电力接收设备，包括：
接收谐振器，被配置为：无线接收能量；
多个能量存储装置，被配置为：执行存储接收的能量和供应存储的能量中的一个或二者；
控制器，被配置为：从所述多个能量存储装置选择用于存储无线接收的能量的能量存储装置和用于将能量供应给所述无线电力接收设备的输出端的能量存储装置。
13.根据权利要求12所述的无线电力接收设备，还包括：
谐振转换器，被配置为：将当前连接的能量存储装置的能量传送到输出端。
14.一种无线电力接收方法，包括：
在第一时间间隔期间，将无线接收的能量累积在第一能量存储装置中，并通过谐振转换器将存储在第二能量存储装置中的能量传送到输出端；
在第二时间间隔期间，将无线接收的能量累积在第二能量存储装置中，并通过谐振转换器将存储在第一能量存储装置中的能量传送到输出端。
15.根据权利要求14所述的无线电力接收方法，其中，通过谐振转换器将存储在第二能量存储装置中的能量传送到输出端的步骤包括：
在第一时间间隔中的第一时间段期间，将存储在第二能量存储装置中的能量累积在包括在谐振转换器中的电感器中；
在第一时间间隔中的第二时间段期间，将存储在电感器中的能量传送到输出端。
16.根据权利要求14所述的无线电力接收方法，其中，通过谐振转换器将存储在第一能量存储装置中的能量传送到输出端的步骤包括：
在第二时间间隔中的第一时间段期间，将存储在第一能量存储装置中的能量累积在包括在谐振转换器中的电感器中；
在第二时间间隔中的第二时间段期间，将存储在电感器中的能量传送到输出端。
17.根据权利要求14所述的无线电力接收方法，还包括：
检测在第一时间间隔期间第一能量存储装置的电压值的峰值点，
响应于检测到的峰值点满足预设条件，将通过接收谐振器接收的能量累积在第二能量存储装置中。
18.根据权利要求14所述的无线电力接收方法，还包括：
检测在第二时间间隔期间第二能量存储装置的电压值的峰值点；
响应于检测到的峰值点满足预设条件，将通过接收谐振器接收的能量累积在第一能量存储装置中。
19.根据权利要求14所述的无线电力接收方法，其中，在第一时间间隔期间，将无线接收的能量累积在第一能量存储装置的步骤和通过谐振转换器将存储在第二能量存储装置中的能量传送到输出端的步骤同时执行。
20.一种无线电力接收方法，包括：
在接收谐振器接收能量；
将多个能量存储装置之中的连接的能量存储装置的能量传送到输出端；
将接收的能量交替地累积在所述多个能量存储装置中，
从所述多个能量存储装置选择将被连接到谐振转换器的所述连接的能量存储装置。
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