CN110546854B - 用于无线充电的无线电力传输装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施方式的用于向无线电力接收装置无线地发送电力的无线电力传输装置可以包括：第一传输线圈；以及第二传输线圈，其用于发送比由第一传输线圈发送的电力高的电力；直流电力转换单元，其用于接收施加至直流电力转换单元上的直流电力并且输出第一电压和高于第一电压的第二电压；以及控制单元，其用于基于无线电力传输装置的操作模式和无线电力接收装置的所需电力来选择第一电压和第二电压中的一个，并且使用所选择的电压进行控制使得通过第一传输线圈或第二传输线圈发送电力。

Description

用于无线充电的无线电力传输装置
技术领域
实施方式涉及无线电力传输技术，并且更具体地，涉及用于无线充电的无线电力传输装置。
背景技术
近来，随着信息和通信技术的迅速发展，基于无处不在的信息和通信技术的社会已经形成。
为了在任何地点和任何时间连接信息和通信装置，需要在所有的社会设施中安装传感器，每个传感器包含具有通信功能的计算机芯片。因此，新出现了与这样的装置或传感器的电力供给有关的问题。此外，由于便携式设备(例如，移动电话、蓝牙手机和诸如iPod的音乐播放器)迅速增加，用户需要花费时间和精力对电池充电。作为用于解决这样的问题的方法，近来无线电力传输技术正在引起相当大的关注。
无线电力传输或无线能量传送技术指利用磁感应原理将电能从发送器无线发送至接收器的技术。在19世纪，已经开始使用利用电磁感应原理的电动机或变压器，并且然后还尝试了辐射无线电波或电磁波(例如，激光)以及发送电能的方法。常用的电动牙刷或电动剃刀利用电磁感应原理进行充电。
到目前为止，无线能量传送方法可以大致分为磁感应方法、电磁谐振方法和使用短波长射频的电力传输方法。
磁感应方法是指使用如下现象的技术：当两个线圈相邻放置并且电流被供应至一个线圈时，生成磁通量以在另一个线圈中生成电动势，并且能够在小型装置诸如移动电话中商业应用。磁感应方法可以发送最大为几千瓦(kW)的电力，并且具有高的效率。然而，由于最大传输距离为1cm或更小，所以装置通常应当被定位成与充电器相邻。
磁感应方法使用电场或磁场而不是电磁波或电流。磁感应方法几乎不受电磁波的影响，并且因此对其他电子装置和人体无害。相比之下，磁感应方法可以在有限的距离处和有限的空间中使用，并且能量传送效率稍低。
短波长无线电力传输方法—简称为RF方法—使用直接传输并接收无线电波形式的能量的方法。该技术是使用整流天线的RF型无线电力传输方法。整流天线装置是“天线”和“整流器”的复合词，并且表示用于将RF电力直接转换为直流(DC)电力的元件。也就是说，RF方法是将AC无线电波转换为DC无线电波并使用DC无线电波的技术，并且由于效率的提高，近来积极地进行了对RF方法商业化的研究。
除了移动行业之外，无线电力传输技术可以在IT、铁路和消费电子中被不同地使用。
在各种设备中安装有无线充电功能，并且无线电力接收装置所需的电力强度多样化。为了在家庭中使用无线电力传输装置，需要一种适配器用于将商用电力转换成与特定电压对应的直流(DC)电力。通常，由适配器输出的电压被固定为特定电压，因此无线电力传输装置需要包括用于发送相对高电力的高电力线圈或者包括用于发送相对低电力的低电力线圈。
然而，由于具有无线充电功能的装置的类型多样化，需要一种用于既支持需要高电力的无线电力接收装置又支持需要低电力的无线电力接收装置的无线电力传输装置。
发明内容
[技术问题]
实施方式提供了一种用于无线充电的无线电力传输装置。
此外，实施方式提供了一种用于支持需要高电力和低电力两者的无线电力接收装置的无线电力传输装置。
应当理解的是，本公开内容的上述一般描述和下面的详细描述两者均是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本公开内容的进一步解释。
[技术解决方案]
在一个实施方式中，一种无线电力传输装置包括：第一传输线圈；第二传输线圈，其被配置成发送比第一传输线圈高的电力；直流(DC)电力转换器，其被配置成接收DC电力并且输出第一电压和高于第一电压的第二电压；以及控制器，其被配置成基于操作模式和无线电力接收装置的所需电力来选择第一电压和第二电压中的任意一者，并且使用所选择的电压执行控制以通过第一传输线圈或第二传输线圈发送电力。
在一些实施方式中，无线电力传输装置还可以包括被操作为半桥逆变器或全桥逆变器的逆变器，其中，控制器可以基于操作模式和所需电力来确定该逆变器被操作为半桥逆变器还是全桥逆变器。
在一些实施方式中，当操作模式是品质测量模式时，控制器可以选择第一电压并且可以执行控制以将第一电压供应至品质测量电路用于生成品质因数值并且将逆变器操作为半桥逆变器，而不管无线电力接收装置的所需电力。
在一些实施方式中，当操作模式是查验模式时，控制器可以选择第一电压，并且可以执行控制以将第一电压供应至逆变器并且将逆变器操作为半桥逆变器，而不管无线电力接收装置的所需电力。
在一些实施方式中，控制器可以执行控制以交替地选择第一传输线圈和第二传输线圈。
在一些实施方式中，当操作模式是电力传输模式时，如果无线电力接收装置请求第一电力或第二电力，则控制器可以选择第一电压，可以执行控制以将第一电压供应至逆变器，并且可以执行控制以通过第一传输线圈发送电力。
在一些实施方式中，当无线电力接收装置请求第一电力时，控制器可以将逆变器操作为半桥逆变器，并且当无线电力接收装置请求第二电力时，控制器可以将逆变器操作为全桥逆变器。
在一些实施方式中，当操作模式是电力传输模式时，如果无线电力接收装置请求第三电力或第四电力，则控制器可以选择第二电压，可以执行控制以将第二电压供应至逆变器，并且可以执行控制以通过第二传输线圈发送电力。
在一些实施方式中，当无线电力接收装置请求第三电力时，控制器可以将逆变器操作为半桥逆变器，并且当无线电力接收装置请求第四电力时，控制器可以将逆变器操作为全桥逆变器。
在一些实施方式中，第一传输线圈的外周可以小于第二传输线圈的内周，并且第一传输线圈和第二传输线圈可以同心地布置。
应当理解，本公开内容的以上总体描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的公开内容的进一步说明。
[有利效果]
根据实施方式的方法、装置和系统可以具有以下效果。
根据实施方式的无线电力控制装置可以使用商用交流(AC)电力来生成具有用于生成低电力的低电压和用于生成高电力的高电压的直流(DC)电力。
可以在单个无线电力传输装置中安装有属于不同类别的多个传输线圈，以支持提出对各种电力的请求的无线电力接收装置。
此外，可以在查验模式、品质测量模式等中使用低电压来生成传输电力，这不要求相对高的传输电力，因此可以使在无线电力传输装置中消耗的电力最小化。
本领域技术人员将理解，可以通过本公开内容实现的效果不限于上文具体描述的内容，并且从以下结合附图的详细描述中将更清楚地理解本公开内容的其他优点。
附图说明
可以参照以下附图对布置和实施方式进行详细描述，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，并且其中：
图1是用于说明根据实施方式的无线充电系统的框图；
图2是用于说明根据另一实施方式的无线充电系统的框图；
图3是用于说明在根据实施方式的无线充电系统中发送感测信号的过程的图；
图4是说明以WPC标准限定的无线电力传送过程的状态转换图；
图5是说明以WPC(Qi)标准限定的无线电力传送过程的状态转换图；
图6是示出根据实施方式的无线电力发送器的结构的框图；
图7是示出与图6所示的无线电力发送器互相作用的无线电力接收器的结构的框图；
图8是示出根据实施方式的调制无线电力信号和解调无线电力信号的方法的视图；
图9是示出根据实施方式的分组格式的视图；
图10是示出根据实施方式的以WPC(Qi)标准限定的分组类型的视图；
图11是用于说明根据实施方式的用于无线充电的无线电力控制装置的框图；
图12是用于说明用于将DC信号转换成AC信号的逆变器的基本操作原理以帮助理解的图；
图13是示出图11中所示的DC电力生成单元的实施方式的图；
图14是示出图11中所示的无线电力控制装置的实施方式的图；
图15是用于说明图14中所示的无线电力控制装置在品质测量模式下操作的实施方式的图；
图16是用于说明图14中所示的无线电力控制装置在品质测量模式下操作的另一实施方式的图；
图17是用于说明图14中所示的无线电力控制装置在查验模式下操作的实施方式的图；
图18是用于说明图14中所示的无线电力控制装置在电力传输模式下操作的实施方式的图；
图19是用于说明图14中所示的无线电力控制装置在电力传输模式下操作的另一实施方式的图；
图20是用于说明图14中所示的无线电力控制装置在电力传输模式下操作的另一实施方式的图；
图21是用于说明图14中所示的无线电力控制装置在电力传输模式下操作的另一实施方式的图；以及
图22是用于说明根据实施方式的多个传输线圈的布置的图。
具体实施方式
根据一个实施方式，一种用于向无线电力接收装置无线地传输电力的无线电力传输装置包括：第一传输线圈；第二传输线圈，其被配置成发送比第一传输线圈高的电力；直流(DC)电力转换器，其被配置成接收DC电力并且输出第一电压和高于第一电压的第二电压；以及控制器，其被配置成基于操作模式和无线电力接收装置的所需电力来选择第一电压和第二电压中的任意一者，并且使用所选择的电压执行控制以通过第一传输线圈或第二传输线圈发送电力。
[本发明的实施方式]
现将详细地参照公开内容的优选实施方式，其示例在附图中示出。本文中元件的后缀“模块”和“单元”是为了方便描述而使用的，并且因此可以互换使用，并且不具有任何可区分的含义或功能。
在示例性实施方式的描述中，应当理解，当元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件可以直接在另一元件上或者可以存在中间元件。另外，当元件被称为在另一元件“上”或“下”时，这可以包括基于一个部件的向上方向或向下方向的含义。
在下面对实施方式的描述中，为了便于描述，在无线电力传输系统中用于无线地发送电力的装置可以与无线电力发送器、无线电力传输装置、传输端、发送器、传输装置、传输侧等可互换地使用。另外，为了便于描述，具有从无线电力发送装置无线地接收电力的功能的装置可以与无线电力接收装置、无线电力接收器、接收端子、接收侧、接收装置、接收器等可互换地使用。
根据公开内容的发送器可以以垫、支架、接入点(AP)、小型基站、托架、天花板插入型、壁挂型等的形式配置，并且一个发送器可以同时向多个无线电力接收装置发送电力。为此，发送器可以包括至少一个无线电力传输元件。此处，无线电力传输元件可以使用基于根据电磁感应原理充电的电磁感应方法的各种无线电力传输标准，电磁感应方法从电力传输端的线圈生成磁场并且在磁场的影响下从接收端的线圈感应出电。此处，无线电力传输元件可以包括在无线电力联盟(WPC)和电力事务联盟(PMA)中定义的电磁感应方法的无线充电技术。
另外，根据实施方式的无线电力接收器可以包括至少一个无线电力接收元件并且可以从两个或更多个发送器无线地接收电力。此处，无线电力接收元件可以包括在作为无线充电技术组织的无线电力联盟(WPC)和电力事务联盟(PMA)中定义的电磁感应方法的无线充电技术。
此外，根据公开内容的接收器可以安装在小型电子装置上，例如移动电话、智能电话、膝上型电脑、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、射频识别(RFID)标签、照明装置、遥控器、浮子和智能手表，但不限于此。因此，接收器可以是任何设备，只要接收器包括根据公开内容的无线电力接收元件能够对电池充电即可。
图1是用于说明根据实施方式的无线充电系统的框图。
参照图1，无线充电系统可以大致包括：无线电力传输端10，其被配置成无线地发送电力；无线电力接收端20，其被配置成接收所传输的电力；以及电子装置30，其被配置成接收所接收的电力。
例如，无线电力传输端10和无线电力接收端20可以使用与在无线电力传输中使用的操作频率相同的频带来执行交换信息的带内通信。在另一示例中，无线电力传输端10和无线电力接收端20还可以使用与在无线电力传输中使用的操作频率不同的单独的频带来执行交换信息的带外通信。
例如，在无线电力传输端10与无线电力接收端20之间交换的信息可以包括控制信息以及彼此的状态信息。此处，将参照下面的实施方式的描述清楚地理解在传输端与接收端之间交换的状态信息和控制信息。
带内通信和带外通信可以提供双向通信，但不限于此。根据另一实施方式，还可以提供单向通信或半双工通信。
例如，在单向通信中，无线电力接收端20可以仅向无线电力传输端10发送信息，但不限于此，并且无线电力传输端10还可以仅向无线电力接收端20发送信息。
在半双工通信中，在无线电力接收端20与无线电力传输端10之间可以进行双向通信，但是在任何一个时间点仅一个设备可以发送信息。
根据实施方式的无线电力接收端20可以获取电子装置30的各种状态信息。例如，电子装置30的状态信息可以包括当前电力使用信息、用于识别所执行的应用的信息、CPU使用信息、电池充电状态信息、电池输出电压/电流信息等，但不限于此，并且可以包括能够从电子装置30获取并用于无线电力控制的任何信息。
具体地，根据实施方式的无线电力传输端10可以向无线电力接收端20发送指示是否支持高速充电的预定分组。当确定无线电力传输端10支持快速充电模式时，无线电力接收端20可以向电子装置30通知无线电力传输端10支持快速充电模式。电子装置30可以通过预定显示装置，例如液晶显示器，来显示指示可以进行快速充电的信息。
另外，电子装置30的用户可以选择显示在液晶显示装置上的预定快速充电请求按钮，并且控制无线电力传输端10在快速充电模式下进行操作。在这种情况下，当用户选择快速充电请求按钮时，电子装置30可以向无线电力接收端20发送预定快速充电请求信号。无线电力接收端20可以生成与所接收的快速充电请求信号对应的充电模式分组并且将其发送至无线电力传输端10，从而将商用的低电力充电模式切换到快速充电模式。
图2是用于说明根据另一实施方式的无线充电系统的框图。
例如，如附图标记200a所示，无线电力接收端20可以包括多个无线电力接收装置，并且多个无线电力接收装置可以连接至一个无线电力传输端10以执行无线充电。在这种情况下，无线电力传输端10可以使用时分方法向多个无线电力接收装置分配并发送电力，但不限于此，并且在另一实施方式中，无线电力传输端10可以使用分配给各个无线电力接收装置的不同频带向多个无线电力接收装置分配并发送电力。
在这种情况下，可以基于针对各个无线电力接收装置的所需电能、电池充电状态、电子装置的电力消耗或者无线电力传输装置的可用电能中的至少一个来适应性地确定可连接至一个无线电力传输端10的无线电力接收装置的数目。
在另一示例中，如附图标记200b所示，无线电力传输端10可以包括多个无线电力传输装置。在这种情况下，无线电力接收端20可以同时连接至多个无线电力传输装置，并且可以同时从所连接的无线电力传输装置接收电力以执行充电。在这种情况下，可以基于无线电力接收端20的所需电能、电池充电状态、电子装置的电力消耗、无线电力传输装置的可用电能等来适应性地确定连接至无线电力接收端20的无线电力传输装置的数目。
图3是用于说明在根据实施方式的无线充电系统中发送感测信号的过程的图。
例如，在无线电力发送器中可以安装有三个传输线圈111、112和113。每个传输线圈的部分区域可以与另一传输线圈交叠，并且无线电力发送器可以顺序地发送预定的感测信号117和127(例如，数字查验信号)用于通过每个传输线圈以预定顺序检测无线电力接收器的存在。
如图3所示，无线电力发送器可以通过由附图标记110表示的初级感测信号传输过程顺序地发送感测信号117，并且可以识别出从无线电力接收器115接收信号强度指示符116所通过的传输线圈111和112。随后，无线电力发送器可以通过由附图标记120表示的次级感测信号传输过程顺序地发送感测信号127，可以识别出接收信号强度指示符126所通过的传输线圈111和112中的具有高电力传输效率(或传输效率)即传输线圈与接收线圈之间的对准状态的传输线圈，并且可以执行控制以通过所识别的传输线圈发送电力，即，执行无线充电。
如图3所示，无线电力发送器执行两次感测信号传输过程以便更准确地识别无线电力接收器的接收线圈是否恰当地对准在传输线圈中。
如图3的附图标记110和120所示，当第一传输线圈111和第二传输线圈112接收信号强度指示符116和126时，无线电力发送器可以基于通过第一传输线圈111和第二传输线圈112中的每一个接收的信号强度指示符126来选择最恰当对准的传输线圈并且使用所选择的传输线圈执行无线充电。
图4是用于说明在无线电力联盟(WPC)标准中定义的无线电力传输过程的状态转换图。
参照图4，根据WPC标准的从发送器到接收器的电力传输可以大致分为选择阶段410、查验阶段420、识别和配置阶段430以及电力传送阶段440。
选择阶段410可以是在电力传输开始时或者在保持电力传输时检测到特定错误或特定事件时转换的阶段。此处，根据以下描述，特定错误和特定事件将变得明显。另外，在选择阶段410中，发送器可以监视接口表面上是否存在对象。当发送器检测到在接口表面上存在对象时，发送器可以转换到查验阶段420(S401)。在选择阶段410中，发送器可以发送具有非常短的脉冲的模拟查验信号，并且可以基于传输线圈的电流变化来检测在接口表面的有效区域，即可充电区域中是否存在对象。
在查验阶段420中，当发送器检测到对象时，发送器可以激活即启动接收器，并且可以发送用于识别接收器是否与WPC标准兼容的数字查验信号。在查验阶段420中，发送器没有接收到针对数字查验的响应信号，例如来自接收器的信号强度指示符，查验阶段420可以再次转换到选择阶段410(S402)。在查验阶段420中，当发送器接收到来自接收器的指示电力传输完成的信号，即电力结束信号时，发送器可以转换到选择阶段410(S403)。
当查验阶段420完成时，发送器可以转换到识别和配置阶段430以收集接收器标识以及接收器配置和状态信息(S404)。
在识别和配置阶段430中，当发送器接收到不期望的分组或没有在预定时间段内接收到期望的分组(超时)、存在分组传输错误、或者没有设置电力传送合同时，发送器可以转换至选择阶段410(S405)。
当接收器的识别和配置完成时，发送器可以转换至用于无线地发送电力的电力传送阶段440(S406)。
在电力传送阶段440中，当发送器接收到不期望的分组或在预定时间段内没有接收到期望的分组时(超时)、发生预设的电力传送合同违背、或者充电完成时，发送器可以转换到选择阶段410(S407)。
在电力传送阶段440中，当根据发送器中的状态变化而需要重新配置电力传送合同时，发送器可以转换到识别和配置阶段430(S408)。
可以基于发送器和接收器的状态和特征信息来设置电力传送合同。例如，发送器的状态信息可以包括关于最大可发送电力量的信息、关于可接受的接收器的最大数目的信息等，并且接收器的状态信息可以包括关于所需电力的信息等。
图5是说明以WPC(Qi)标准限定的无线电力传送过程的状态转换图。
参照图5，根据WPC(Qi)标准从发送器到接收器的电力传送可以大致分为选择阶段510、查验阶段520、识别和配置阶段530、协商阶段540、校准阶段550、电力传送阶段560和重新协商阶段570。
选择阶段510可以在电力传送开始时或者在保持电力传送的同时感测到特定错误或特定事件时转换。根据以下描述，特定错误和特定事件将变得明显。另外，在选择阶段510中，发送器可以监视在接口表面上是否存在对象。当感测到接口表面上存在对象时，发送器可以转换到查验阶段520。在选择阶段510中，发送器发送具有非常短的脉冲的模拟查验信号，并且基于传输线圈或初级线圈的电流变化来感测在接口表面的有效区域中是否存在对象。
在查验阶段520中，当发送器感测到对象时，发送器激活接收器，并且发送用于识别接收器是否与WPC标准兼容的数字查验。在查验阶段520中，在未从接收器接收到针对数字查验的响应信号，例如信号强度分组时，发送器可以再次转换到选择阶段510。另外，在查验阶段520中，在从接收器接收到指示电力传送已经终止的信号，即充电终止分组时，发送器可以转换到选择阶段510。
如果查验阶段520完成，则发送器可以转换到识别和配置阶段530以识别接收器并且收集接收器的配置和状态信息。
在识别和配置阶段530中，当接收到不期望的分组时，当在预定时间期间期间未接收到期望的分组(超时)时，当发生分组传输错误时或者当未建立电力传送合同(没有电力传送合同)时，发送器可以转换到选择阶段510。
发送器可以基于在识别和配置阶段530中接收到的配置分组的协商字段值来确定是否需要进入协商阶段540。
当确定需要协商时，发送器可以转换到协商阶段540以执行预定的FOD过程。
相反，在确定不需要协商时，发送器可以立即转换到电力传送阶段560。
在协商阶段540中，发送器可以接收包括参考品质因数值的异物检测(FOD)状态分组。此时，发送器可以基于参考品质因数值来确定用于FO检测的阈值。
发送器可以使用所确定的阈值和当前测量的品质因数值来检测充电中是否存在FO，并且根据FO检测结果来控制电力传送。
例如，在检测到FO时，发送器可以返回至选择阶段510。相反，在未检测到FO时，发送器可以通过校准阶段550转换到电力传送阶段560。具体地，在未检测到FO时，发送器可以在校准阶段550测量接收端和传输端的电力损耗，以确定由接收端接收的电力的强度并且确定由传输端发送的电力的强度。即，发送器可以在校准阶段550中基于传输端的传输电力与接收端的接收电力之间的差来预测电力损耗。根据一个实施方式的发送器可以使用所预测的电力损耗来校准用于FOD的阈值。
在电力传送阶段560中，在接收到不期望的分组的情况下，在预定时间期间未接收到期望的分组(超时)时，当发生电力传送合同违背或者当充电完成时，发送器可以转换到选择阶段510。
另外，在电力传送阶段560中，如果根据发送器状态变化等需要重新配置电力传送合同，则发送器可以转换到重新协商阶段570。此时，当重新协商正常完成时，发送器可以返回到电力传送阶段560。
可以基于发送器和接收器状态信息和特征信息来配置电力传送合同。例如，发送器状态信息可以包括关于最大可发送电力量的信息、关于可接收的接收器的最大数目的信息等，并且接收器状态信息可以包括关于所需电力的信息。
图6是示出根据实施方式的无线电力发送器的结构的框图。
参照图6，无线电力发送器600可以大致包括电力转换器610、电力传输单元620、通信单元630、控制器640和感测单元650。无线电力发送器600的配置不一定是必要的，因此可以包括更多或更少的部件。
如图6所示，当从电力源660接收DC电力时，电力转换器610可以将电力转换成具有预定强度的AC电力。
为此，电力转换器610可以包括：DC/DC转换器611、逆变器612和频率生成单元613。此处，逆变器612可以是但不限于半桥逆变器或全桥逆变器，并且可以具有用于将DC电力转换成具有特定操作频率的AC电力的任何电路结构。
DC/DC转换器611可以执行用于根据控制器640的控制信号将从电力源660接收的DC电力转换成具有特定强度的DC电力的功能。
此时，感测单元650可以测量经转换的DC电力的电压/电流并将经转换的DC电力的电压/电流供应至控制器640。另外，感测单元650可以测量无线电力发送器600的内部温度并且将所测量的结果提供至控制器640，以便确定是否发生过热。例如，控制器640可以基于由感测单元650测量的电压值/电流值来适应性地切断从电力源660供应的电力或者防止电力被供应至逆变器612。为此，在电力转换器610的一侧处还可以设置有用于切断从电力源660供应的电力或者被供应至逆变器612的电力的预定电力切断电路。
逆变器612可以基于由频率发生器613生成的参考AC信号将经DC/DC转换的DC电力转换成AC电力。在这种情况下，参考AC信号的频率(即，操作频率)可以根据控制器640的控制信号动态地改变。根据实施方式的无线电力发送器600还可以调整操作频率并且可以调整传输电力的强度。例如，控制器640可以通过通信单元630接收无线电力接收器的电力接收状态信息或(和)电力控制信号，可以基于所接收的电力接收状态信息或(和)电力控制信号确定操作频率，并且可以动态地控制频率生成单元613以生成所确定的操作频率。例如，电力接收状态信息可以包括但不限于：关于整流器的输出电压的强度的信息、关于施加至接收线圈的电流的强度的信息等。电力控制信号可以包括用于请求电力增加的信号、用于请求电力减少的信号等。
电力传输单元620可以包括多路复用器621和传输线圈622。此处，传输线圈622可以包括第一传输线圈至第n传输线圈。电力传输单元620还可以包括用于生成用于电力传输的特定载波频率的载波发生设备(未示出)。在这种情况下，载波发生设备可以生成特定载波频率，以与通过多路复用器621接收的从逆变器612输出的AC电力混合。根据实施方式，应当注意，发送至各个传输线圈的AC电力的频率可以彼此不同。根据另一实施方式，可以使用具有不同地调节LC谐振特性的功能的特定频率控制器来不同地设置各个传输线圈的谐振频率。
多路复用器621可以执行用于将AC电力发送至由控制器640选择的传输线圈的切换功能。控制器640可以基于针对每个传输线圈接收的信号强度指示符来选择要在向对应的无线电力接收器的电力传输中使用的传输线圈。
当连接多个无线电力接收器时，根据实施方式的控制器640可以经由针对每个传输线圈的时分复用来发送电力。例如，在无线电力发送器600中，分别通过三个不同的传输线圈(即第一传输线圈至第三传输线圈)识别三个无线电力接收器(即第一接收器至第三接收器)，控制器640可以控制多路复用器621以在特定时隙中仅通过特定传输线圈来发送AC电力。在这种情况下，可以根据针对每个传输线圈分配的时隙的长度来控制发送至相应的无线电力接收器的电力量，但这仅仅是示例性的，并且在另一示例中，控制器640可以在针对每个传输线圈分配的时隙期间控制DC/DC转换器611的输出DC电力的强度以控制针对每个无线电力接收器的传输电力。
控制器640可以控制多路复用器621，使得在初级感测信号传输过程期间通过第一传输线圈至第n传输线圈622顺序地发送感测信号。此时，控制器640可以使用计时器655识别将发送感测信号的时间，并且当感测信号传输时间到达时，控制多路复用器621通过相应的传输线圈发送感测信号。例如，计时器655可以在查验传输阶段期间在预定时段处向控制器640发送特定事件信号，并且当感测到相应的事件信号时，控制器640可以控制多路复用器621通过相应的传输线圈发送数字查验。
另外，控制器640可以接收用于识别在初级感测信号传输过程期间通过哪个传输线圈从解调器632接收信号强度指示符的预定传输线圈标识符以及通过相应的传输线圈接收的信号强度指示符。随后，在次级感测信号传输过程中，控制器640可以控制多路复用器621仅通过在初级感测信号传输过程期间通过其接收信号强度指示符的传输线圈来发送感测信号。在另一示例中，如果在初级感测信号传输过程期间通过多个传输线圈接收信号强度指示符，则控制器640可以将通过其接收到具有最大值的信号强度指示符的传输线圈确定为将在次级感测信号传输过程中通过其首先发送感测信号的传输线圈，并且根据确定的结果来控制多路复用器621。
通信单元630可以包括调制器631和解调器632中的至少一个。
调制器631可以对由控制器640生成的控制信号进行调制，并且将经调制的信号发送至多路复用器621。此处，对控制信号进行调制的调制方法可以包括但不限于：频移键控(FSK)调制方法、曼彻斯特编码调制方法、相移键控(PSK)调制方法、脉冲宽度调制方法、差分双相调制方法等。
当感测到通过传输线圈接收的信号时，解调器632可以对感测信号进行解调并且将感测信号发送至控制器640。此处，经解调的信号可以包括但不限于：信号强度指示符、用于在无线电力传输期间的电力控制的错误校正(EC)指示符、充电结束(EOC)指示符、过电压/过电流指示符等，并且还可以包括用于识别无线电力接收器的状态的各种状态信息。
另外，解调器632可以识别通过哪个传输线圈来接收经解调的信号，并且将与所识别的传输线圈对应的预定传输线圈标识符提供至控制器640。
另外，解调器632可以对通过传输线圈623接收的信号进行解调并将经解调的信号发送至控制器640。例如，经解调的信号可以包括但不限于信号强度指示符，并且经解调的信号可以包括无线电力接收器的各种状态信息。
例如，无线电力发送器600可以通过带内通信来获取信号强度指示符，用于使用与用于无线电力传输的频率相同的频率来执行与无线电力接收器的通信。
此外，无线电力发送器600不仅可以通过传输线圈622发送无线电力，而且还可以通过传输线圈622与无线电力接收器交换各种信息。在另一示例中，无线电力发送器600还可以包括分别与传输线圈622(即第一传输线圈至第n传输线圈)对应的单独的线圈，并且使用单独的线圈来执行与无线电力接收器的带内通信。
尽管在图6的描述中无线电力发送器600和无线电力接收器执行带内通信，但这仅仅是示例性的，并且可以通过与用于发送无线电力信号的频带不同的频带来执行短程双向通信。例如，短程双向通信可以是蓝牙通信、RFID通信、UWB通信和ZigBee通信中的任意一种。
尽管在图6的描述中无线电力发送器600的电力传输单元620包括多路复用器621和多个传输线圈622，但是这仅仅是示例性的，并且应当注意，根据另一实施方式的电力传输单元620包括一个传输线圈。
图7是示出与图6中所示的无线电力发送器互相作用的无线电力接收器的结构的框图。
参照图7，无线电力接收器700可以包括接收线圈710、整流器720、DC/DC转换器730、负载740、感测单元750、通信单元760和主控制器770。此处，通信单元760可以包括解调器761和调制器762中的至少一个。
尽管图7的示例中所示的无线电力接收器700被示出为通过带内通信与无线电力发送器600交换信息，但是这仅仅是示例性的，并且根据另一实施方式的通信单元760可以通过与用于发送无线电力信号的频带不同的频带提供短程双向通信。
通过接收线圈710接收的AC电力可以被发送至整流器720。整流器720可以将AC电力转换成DC电力，并且将DC电力发送至DC/DC转换器730。DC/DC转换器730可以将从整流器输出的DC电力的强度转换成负载740所需的特定强度，并且将经转换的电力发送至负载740。
感测单元750可以测量从整流器720输出的DC电力的强度，并将该强度提供至主控制器770。另外，感测单元750可以根据无线电力接收来测量施加到接收线圈710的电流的强度，并且将测量结果发送至主控制器770。另外，感测单元750可以测量无线电力接收器700的内部温度，并将所测量的温度值提供至主控制器770。
例如，主控制器770可以将从整流器输出的DC电力的强度与预定参考值进行比较，并且确定是否发生过电压。在确定发生过电压时，可以生成指示已经发生过电压的预定分组并将该预定分组发送至调制器762。由调制器762调制的信号可以通过接收线圈710或单独的线圈(未示出)被发送至无线电力发送器600。如果从整流器输出的DC电力的强度等于或大于预定参考值，则主控制器770可以确定接收到感测信号，并且在接收到感测信号时，执行控制以通过调制器762将与感测信号对应的信号强度指示符发送至无线电力发送器600。在另一示例中，解调器761可以对接收线圈710与整流器720之间的AC电力信号或者从整流器720输出的DC电力信号进行解调，识别是否接收到感测信号，并且将识别结果提供至主控制器770。此时，主控制器770可以执行控制以通过调制器762发送与感测信号对应的信号强度指示符。
图8是示出根据实施方式的调制无线电力信号和解调无线电力信号的方法的视图。
如图8的附图标记810所指示的，无线电力传输端10和无线电力接收端20可以基于具有相同周期的内部时钟信号对要发送的分组进行编码或解码。
在下文中，将参照图1至图8来详细描述对要发送的分组进行编码的方法。
参照图1，如果无线电力传输端10或无线电力接收端20不发送特定分组，则无线电力信号可以是如图1的附图标记41所指示的具有特定频率的未调制的AC信号。相反，如果无线电力传输端10或无线电力接收端20发送特定分组，则无线电力信号可以是如图1的附图标记42所指示的使用特定调制方法调制的AC信号。例如，调制方法可以包括但不限于：幅值调制方法、频率调制方法、频率和幅值调制方法、相位调制方法等。
差分双相编码适用于如附图标记820所指示的由无线电力传输端10或无线电力接收端20生成的分组的二进制数据。具体地，差分双相编码具有用于对数据位1进行编码的两种状态转换以及用于对数据位0进行编码的一个状态转换。也就是说，数据位1被编码成使得HI状态与LO状态之间的转换发生在时钟信号的上升沿和下降沿，并且数据位0被编码成使得HI状态与LO状态之间的转换发生在时钟信号的上升沿。
由附图标记830所指示的字节编码方法适用于编码的二进制数据。参照附图标记830，根据实施方式的字节编码方法可以是如下方法：插入用于识别与8比特编码的二进制比特流有关的比特流的开始和停止的开始位和停止位以及用于感测是否发生比特流(字节)的错误的奇偶校验位。
图9是示出根据实施方式的分组格式的视图。
参照图9，用于无线电力传输端10与无线电力接收端20之间的信息交换的分组格式900可以包括：用于获取用于对相应分组的解调的同步并且识别相应分组的正确开始位的前导码910字段；用于识别包括在相应分组中的消息的类型的报头920字段；用于发送相应分组的内容(或净荷)的消息930字段；以及用于识别相应分组中是否发生错误的校验940字段。
分组接收端可以基于报头920的值来识别包括在相应分组中的消息930的大小。
另外，可以针对无线电力传送过程的每个阶段定义报头920，并且在不同阶段中，报头920的值可以被定义为相同值。例如，参照图10，应当注意，与查验阶段的结束电力传送和电力传送阶段的结束电力传送对应的报头值可以是0x02。
消息930包括要由相应分组的传输端发送的数据。例如，包括在消息930字段中的数据可以是报告、请求或响应，但不限于此。
根据另一实施方式的分组900还可以包括用于识别用于发送相应分组的传输端的传输端识别信息和用于识别用于接收相应分组的接收端的接收端识别信息中的至少一个。传输端识别信息和接收端识别信息可以包括IP地址信息、MAC地址信息、产品标识信息等。然而，本公开内容不限于此，并且可以包括用于区分无线充电系统中的接收端和传输端的信息。
如果需要由多个装置接收相应分组，则根据另一实施方式的分组900还可以包括用于标识接收组的预定组标识信息。
图10是示出根据实施方式的从无线电力接收器发送至无线电力发送器的分组类型的视图。
参照图10，从无线电力接收器发送至无线电力发送器的分组可以包括：用于发送所感测的查验信号的强度信息的信号强度分组；用于向发送器请求电力传送结束的电力传送类型(结束电力传送)；用于传送在接收到用于控制的控制错误分组之后直到控制实际电力所等待的时间的信息的电力控制延迟分组；用于传送接收器的配置信息的配置分组；用于发送接收器识别信息的识别分组和扩展识别分组；用于发送通用请求消息的通用请求分组；用于发送特定请求消息的特定请求分组；用于发送用于FO检测的参考品质因数值的FOD状态分组；用于控制由发送器发送的电力的控制错误分组；用于启动重新协商的重新协商分组；用于发送所接收的电力的强度信息的24位接收电力分组和8位接收电力分组；以及用于发送负载的当前充电状态信息的充电状态分组。
可以利用与用于发送无线电力的频带相同的频带使用带内通信来发送从无线电力接收器发送至无线电力发送器的分组。
图11是用于说明根据实施方式的用于无线充电的无线电力控制装置的框图。
例如，无线电力控制装置可以安装在无线电力发送器中。
参照图11，无线电力控制装置1100可以包括DC电力生成单元1102、DC电力转换器1103、电力选择单元1104、品质测量电路1105、逆变器1106、线圈选择单元1107、第一谐振电路1108、第二谐振电路1109和控制器1110。
DC电力生成单元1102可以从电源1101接收AC电力，并且可以将AC电力转换成具有特定电压的DC电力。电源1101可以指家用电源或工业电源，并且还可以提供具有120Vac至277Vac的AC电压和50/60Hz的频率的AC电力。下面将参照图13更详细地描述DC电力生成单元1102的配置和操作。
DC电力转换器1103可以从DC电力生成单元1102接收具有特定电压，即高电压(HV或第二电压，例如300V至400V)的DC电力，并且可以调节DC电力的强度以生成具有低电压(LV或第一电压，例如12V)的DC电力。例如，DC电力转换器1103可以包括用于调节电压的强度的可变变压器，并且可以根据控制器1110的预定控制信号来调节DC电力输出的强度，但是本公开内容不限于此。在另一示例中，DC电力转换器1103的输出DC电力的强度可以是固定值。在另一示例中，DC电力转换器1103可以包括：用于输出从DC电力生成单元1102接收的高电压无需改变的电路；以及用于将从DC电力生成单元1102接收的高电压转换成低电压的可变变压器电路。
在说明书中，应该注意的是，高电压或低电压以及高电力或低电力不是指用于基于绝对值区分高水平和低水平的参考，并且当两种电压或两种电力水平相互比较时也不是指高水平和低水平。
DC电力转换器1103可以将所生成的具有低电压LV的DC电力和具有高电压HV的DC电力发送至电力选择单元1104。根据另一实施方式，DC电力转换器1103可以不输出具有高电压HV无需改变的DC电力，而是也可以调节具有高电压HV的DC电力的强度，并且可以将DC电力转换成具有特定电压的DC电力以输出具有特定电压的DC电力。
电力选择单元1104可以将高电压HV和低电压LV中的任意一个发送至逆变器1106，或者可以在控制器1110的控制下激活或停用品质测量电路1105。此处，当激活或停用品质测量电路1105时，这意味着供应DC电力以由品质测量电路1105测量品质因数值，或者阻断DC电力使得品质测量电路1105不工作。
根据实施方式的控制器1110可以根据无线电力接收装置所需的电力强度来适应性地控制从电力选择单元1104输出的电压的强度。例如，当无线电力接收装置需要5W或15W的低电力时，控制器1110可以控制电力选择单元1104输出低电压LV。相反，当无线电力接收装置需要60W或200W的高电力时，控制器1110可以控制电力选择单元1104输出高电压HV。
控制器1110可以根据无线电力传输装置的操作模式以及无线电力接收装置所需的电力强度来适应性地控制由电力选择单元1104输出的电压的强度。此处，操作模式可以大致分为电力传输模式、查验模式和品质测量模式。电力传输模式可以指其中电力被发送至无线电力接收装置所处于的状态，并且可以是与图5的电力传送阶段560对应的状态。查验模式可以指其中用于识别接收器与WPC标准兼容的数字查验被发送至无线电力接收装置所处于的状态，并且可以是与图5的查验阶段520对应的状态。品质测量模式是指在其中将AC信号发送至无线电力接收装置的同时测量品质因数值所处于的状态，并且可以是紧接在图5的协商阶段540或查验阶段520之后的状态。
例如，当当前操作模式是电力传输模式时，控制器1110可以根据无线电力接收装置需要低电力或高电力来控制电力选择单元1104输出低电压LV或高电压HV。然而，当当前操作模式是查验模式或品质测量模式时，控制器1110可以控制电力选择单元1104输出低电压LV，而不管无线电力接收装置需要低电力还是高电力。换句话说，在包含具有不同的传输电力水平的单独的线圈的电路中，单个电路可以被配置成执行查验模式和品质测量模式，而不管发送电力所通过的线圈，从而简化了电路配置并且减少了制造材料。可以执行使用低电压LV的查验模式或品质测量模式，因此可以防止无线电力接收装置的损坏和副作用。
参照图5所描述的品质测量电路1105可以测量品质因数值并且可以将品质因数值发送至控制器1110。
逆变器1106可以在控制器1110的控制下接收DC电力以生成AC电力。逆变器1106可以包括半桥逆变器和全桥逆变器中的一个或更多个。当逆变器1106包括半桥逆变器和全桥逆变器两者时，逆变器1106可以根据控制器1110的预定控制信号来驱动半桥逆变器和全桥逆变器中的任意一个。控制器1110可以动态地确定逆变器1106被操作为半桥还是被操作为全桥。
根据实施方式的控制器1110可以根据无线电力接收装置所需的电力的强度来适应性地控制逆变器1106的桥模式。
例如，当电力选择单元1104输出低电压LV时，如果无线电力接收装置需要相对低的电力，则控制器1110可以控制逆变器1106的半桥电路被驱动。相反，当电力选择单元1104输出低电压LV时，如果无线电力接收装置需要相对高的电力，则控制器1110可以控制逆变器1106的全桥电路被驱动。
在另一示例中，当电力选择单元1104输出高电压HV时，如果无线电力接收装置需要相对低的电力，则控制器1110可以控制逆变器1106的半桥电路被驱动。相反，当电力选择单元1104输出高电压HV时，如果无线电力接收装置需要相对高的电力，则控制器1110可以控制逆变器1106的全桥电路被驱动。
控制器1110可以根据无线电力传输装置的操作模式以及无线电力接收装置所需的电力强度来适应性地控制逆变器1106的桥模式。
例如，当当前操作模式是电力传输模式时，控制器1110可以在其中电力选择单元1104输出高电压HV和低电压LV中的任意一个所处于的状态下，根据无线电力接收装置需要相对低的电力还是相对高的电力来控制逆变器1106的半桥电路还是逆变器1106的全桥电路进行操作。然而，当当前操作模式是查验模式或品质测量模式时，控制器1110可以控制逆变器1106的半桥电路被驱动，而不管无线电力接收装置所需的电力。
线圈选择单元1107可以在控制器1110的控制下选择第一谐振电路1108或第二谐振电路1109中的任意一个。
控制器1110可以根据无线电力接收装置所需的电力强度来适应性地控制线圈选择单元1107以选择第一谐振电路1108或第二谐振电路1109中的任意一个。例如，当无线电力接收装置需要5W或15W的低电力时，控制器1110可以控制线圈选择单元1107以选择第一谐振电路1108。相反，当无线电力接收装置需要60W或200W的高电力时，控制器1110可以控制线圈选择单元1107以选择第二谐振电路1109。
第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个可以是用于通过将电感器和电容器彼此串联或并联连接来实现谐振的电路。
例如，第一谐振电路1108可以包括用于发送与低电力对应的5W或15W的电力的电感器，即低电力线圈(或第一线圈)，并且第二谐振电路1109可以包括用于发送与高电力对应的60W或200W的电力的电感器，即高电力线圈(或第二线圈)。
在通过将电感器和电容器彼此串联连接而形成的串联谐振电路的情况下，在谐振电路中流动的电流强度IR可以与电感器(即传输线圈)的电感值RL成反比，并且可以与施加至第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个的AC电压的振幅EV成正比。也就是说，IR＝EV/RL。因此，当在第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个中流动过电流而严重生成热时，控制器1110可以执行控制以增加第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个的电感值。在这种情况下，当第一谐振电路1108和第二谐振电路1109的电感值增加时，第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个的整体阻抗可以增加以减小在第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个中流动的电流。
根据实施方式的第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个可以包括阻抗调节电路，该阻抗调节电路用于根据控制器1110的预定控制信号来调节第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个的整体阻抗值。例如，阻抗调节电路可以包括开关和电感器。此处，应当注意，开关和电感器的数量根据阻抗调节单元的设计和调节范围而改变。
当施加至第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个的电流的强度大于预定参考值时，控制器1110可以控制阻抗调节电路以增加第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个的阻抗。
当在第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个或无线电力发送器处测量的温度大于预定阈值时，控制器1110可以控制阻抗调节电路以增加第一谐振电路1108和第二谐振电路1109中的每一个的阻抗。
控制器1110可以控制无线电力控制装置1100的整体操作，并且具体地，可以根据无线电力传输装置的操作模式以及无线电力接收装置所需的电力强度来控制电力选择单元1104、逆变器1106和线圈选择单元1107。
控制器1110可以包括用于生成参考频率信号的频率生成设备和用于根据参考频率信号控制包括在电力选择单元1104、逆变器1106和线圈选择单元1107中的开关以控制电力选择单元1104、逆变器1106以及线圈选择单元1107的栅极驱动器。
控制器1110可以解调通过第一谐振电路1108或第二谐振电路1109从无线电力接收器接收的带内信号。例如，控制器1110可以在进入电力传送阶段440或560之后，解调在预定时间段处接收的控制错误分组，并且可以基于经解调的控制错误分组来确定传输电力的强度。
控制器1110可以调制要发送至无线电力接收装置的分组，并且可以将分组发送至第一谐振电路1108或第二谐振电路1109。
图12是用于说明用于将DC信号转换成AC信号的逆变器的基本操作原理以帮助理解的图；
图11的逆变器1106可以包括半桥型逆变器或全桥型逆变器中的至少一个。
参照附图标记12a，半桥逆变器可以包括两个开关S1和S2，其中可以根据栅极驱动器的开关通/断控制来改变输出电压Vo。例如，当开关S1短路并且开关S2打开时，输出电压Vo可以具有值+Vdc作为输入电压。相反，当开关S1打开并且开关S2短路时，输出电压Vo可以具有值0。当开关S1和S2交叉并且在预定时段处短路时，半桥逆变器可以输出具有相应的周期的AC波形。
参照图12的附图标记12b，全桥逆变器可以包括四个开关S1、S2、S3和S4，并且在栅极驱动器的开关通/断控制下，输出电压Vo的水平可以具有+Vdc、-Vdc或0的值，如包括在附图标记12b中的表格所示。例如，当开关S1和S2短路而其他开关打开时，输出电压Vo的水平具有+Vdc的值。相反，当开关S3和S4短路而其他开关打开时，输出电压Vo的水平具有-Vdc的值。
图13是示出图11中所示的DC电力生成单元的实施方式的图。
参照图13，DC电力生成单元1300可以包括稳压器电路1320、整流器电路1330、平滑电路1340、功率因数校正电路1350和输出稳定器电路1360。
稳压器电路1320可以是用于从AC电源1310接收具有120Vac至277Vac的AC电压和50/60Hz的频率的AC电力并且稳定AC电力的电路。
稳压器电路1320可以包括：具有去除和支持AC电力的电力频率上的各种混合噪声的功能的电磁干扰(EMI)滤波器；用于阻挡过大的电压量或通过导体生成或引入的更大(电涌)的电涌保护器；以及用于限制引入浪涌电流的浪涌电流限制器。
整流器电路1330可以将通过稳压器电路1320发送的AC电力转换成DC电力，并且可以包括如图13中所示的全波整流桥电路，但是实施方式的范围不限于此。
平滑电路1340可以是用于减小所整流的DC电力的谐波和脉冲的电路，并且可以由彼此并联连接的电容器来实现，如图13所示。
功率因数校正电路1350可以是用于校正所整流的电力的电压与电流之间的相位差的电路。
输出稳定器电路1360可以是用于防止作为功率因数校正电路1350的输出的高电压HV的电压水平振荡的电路，并且可以由彼此并联连接的电容器来实现，如图13所示。
图14是示出图11中所示的无线电力控制装置的实施方式的图；
参照图14，无线电力控制装置1400可以包括与除了DC电力生成单元1102和控制器1110之外的剩余部件对应的部件。
详细地，无线电力控制装置1400可以包括变压器1410、第一开关SW1和第二开关SW2、品质测量电路1420、第三开关SW3至第六开关至SW6、第七开关SW7和第八开关SW8、第一传输线圈1430和第一电容器1450、以及第二传输线圈1440和第二电容器1460。
此处，变压器1410和用于将高电压HV旁路至第二开关SW2的路径可以与图11的DC电力转换器1103对应，并且第一开关SW1和第二开关SW2可以与图11的电力选择单元1104对应。
品质测量电路1420可以与图11的品质测量电路1105对应，并且第三开关SW3至第六开关SW6可以与图11的逆变器1106对应。
第七开关SW7和第八开关SW8可以与图11的线圈选择单元1107对应，并且第一传输线圈1430和第一电容器1450以及第二传输线圈1440和第二电容器1460可以分别与图11的第一谐振电路1108和第二谐振电路1109对应。
变压器1410可以从DC电力生成单元1102接收具有高电压HV的DC电力，并且可以转换DC电力的电压以输出具有低电压LV的DC电力。
第一开关SW1可以根据第一栅极信号FET1而被接通或断开，可以将低电压LV传送至节点ND并且可以阻挡低电压LV，并且可以将低电压LV传送至品质测量电路1420。第二开关SW1可以根据第二栅极信号FET2接通或断开，并且可以将高电压HV传送至节点ND或者可以阻挡高电压HV。
第三开关SW3至第六开关SW6可以分别根据第三栅极信号FET3至第六栅极信号FET6接通或断开，并且可以操作为半桥逆变器或全桥逆变器。
第七开关SW7和第八开关SW8可以分别根据第七开关SW7和第八开关SW8接通或断开，并且可以控制以允许电流在第一传输线圈1430或第二传输线圈1440中流动。也就是说，第七开关SW7和第八开关SW8可以选择与第一传输线圈1430和第一电容器1450对应的第一谐振电路或者与第二传输线圈1440和第二电容器1460对应的第二谐振电路中的任意一个。
例如，第一传输线圈1430可以是用于发送5W或15W的低电力的低电力线圈，并且第二传输线圈1440可以是用于发送60W或200W的高电力的高电力线圈，但是本公开内容的范围不限于此。
第一栅极信号FET1至第八栅极信号FET8可以由控制器1110生成，并且第一栅极信号FET1至第八栅极信号FET8中的每一个可以具有用于接通对应的开关的第一水平(例如，高水平)或用于断开对应的开关的第二水平(例如，低水平)。
第一开关SW1至第八开关SW8中的每一个可以被实现为MOSFET开关，但是本公开内容的范围不限于此。
图15是用于说明图14中所示的无线电力控制装置的在品质测量模式下操作的实施方式的图。
参照图15，在无线电力控制装置1500中，根据第一开关SW1至第八开关SW8是打开还是闭合，在无线电力控制装置1400中的电流路径被阴影化，并且第一栅极信号FET1至第八栅极信号FET8的通或断控制状态的表被一起示出。
当当前操作模式是低电力线圈的品质测量模式时，由于第一开关SW1和第二开关SW2均断开，因此可以将低电压LV传送至品质测量电路1420以允许电流流过品质测量电路1420。第三开关SW3和第四开关SW4可以根据具有相同周期和相反相位的栅极信号来控制，并且当第五开关SW5断开而第六开关SW6接通时，第三开关SW3至第六开关SW6可以操作为半桥逆变器。
当第七开关SW7接通而第八开关SW8断开时，可以将通过半桥施加的电力传送至第一谐振电路。
也就是说，无线电力控制装置1500可以在品质测量模式下操作，用于获取作为低电力线圈的第一传输线圈1430的品质因数值。
图16是用于说明图14中所示的无线电力控制装置的在品质测量模式下操作的另一实施方式的图。
参照图16，在无线电力控制装置1600中，根据第一开关SW1至第八开关SW8是打开还是闭合，在无线电力控制装置1400中的电流路径被阴影化，并且第一栅极信号FET1至第八栅极信号FET8的通或断控制状态的表被一起示出。
当当前操作模式是高电力线圈的品质测量模式时，由于第一开关SW1和第二开关SW2均断开，因此可以将低电压LV传送至品质测量电路1420以允许电流流过品质测量电路1420。第三开关SW3和第四开关SW4可以根据具有相同周期和相反相位的栅极信号来控制，并且当第五开关SW5断开而第六开关SW6接通时，第三开关SW3至第六开关SW6可以操作为半桥逆变器。
当第七开关SW7接通而第八开关SW8断开时，可以将通过半桥施加的电力传送至第二谐振电路。
也就是说，无线电力控制装置1600可以在品质测量模式下操作，用于获取作为高电力线圈的第二传输线圈1440的品质因数值。
参照图15和图16，在其中无线电力控制装置1600在品质测量模式下操作用于获取针对作为低电力线圈的第一传输线圈1430的品质因数值的情况下，或者在其中无线电力控制装置1600在品质测量模式下操作用于获取针对作为高电力线圈的第二传输线圈1440的品质因数值的情况下，品质测量电路1420可以使用低电压LV来测量品质因数值，在这点上，这是因为即使测量了高电力线圈的品质因数，通过高电力线圈发送的所需电力也不高。因此，品质测量电路1420可以使用低电压LV来测量品质因数值，而不管品质测量模式是与低电力线圈还是高电力线圈有关，因此可以使在无线电力传输装置中消耗的电力最小化。可以向品质测量电路1420施加高电压，以防止品质测量电路1420的损坏的危险。
图17是用于说明图14中所示的无线电力控制装置的在查验模式下操作的实施方式的图。
参照图17，在无线电力控制装置1700中，根据第一开关SW1至第八开关SW8是打开还是闭合，在无线电力控制装置1400中的电流路径被阴影化，并且第一栅极信号FET1至第八栅极信号FET8的通或断控制状态的表被一起示出。
当当前操作模式是针对低电力线圈和高电力线圈的查验模式时，当第一开关SW1接通而第二开关SW2断开时，可以将低电压LV传送至节点ND。第三开关SW3和第四开关SW4可以根据具有相同周期和相反相位的栅极信号来控制，并且当第五开关SW5断开而第六开关SW6接通时，第三开关SW3至第六开关SW6可以操作为半桥逆变器。
由于根据具有相同周期和相反相位的栅极信号来控制第七开关SW7和第八开关SW8，因此可以交替地选择第一谐振电路和第二谐振电路。在这种情况下，第七栅极信号FET7和第八栅极信号FET8的周期可以被限定为通过一个传输线圈完全发送数字查验所需的时间，并且该周期可以与第三栅极信号FET3和第四栅极信号FET4的周期不同。
因此，可以交替地发送通过第一传输线圈1430的数字查验和通过第二传输线圈1440的数字查验。
如图17所示，在其中无线电力控制装置1700在查验模式下操作用于通过作为低电力线圈的第一传输线圈1430发送数字查验的情况下，或者在其中无线电力控制装置1700在查验模式下操作用于通过作为高电力线圈的第二传输线圈1440发送数字查验的情况下，数字查验可以使用低电压LV来生成，在这点上，这是因为用于唤醒无线电力接收装置的数字查验所需的电力不高，而不管无线电力接收装置需要低电力还是高电力。因此，不管查验模式是与低电力线圈还是高电力线圈相关，都可以使用低电压LV来生成数字查验，因此可以使无线电力传输装置中消耗的电力最小化。
图18是用于说明图14中所示的无线电力控制装置的在电力传输模式下操作的实施方式的图。
参照图18，在无线电力控制装置1800中，根据第一开关SW1至第八开关SW8是打开还是闭合，在无线电力控制装置1400中的电流路径被阴影化，并且第一栅极信号FET1至第八栅极信号FET8的通或断控制状态的表被一起示出。
当当前操作模式是针对需要第一电力(例如5W)的无线电力接收装置的电力传输模式时，由于第一开关SW1接通而第二开关SW2断开，可以将低电压LV传送至节点ND。第三开关SW3和第四开关SW4可以根据具有相同周期和相反相位的栅极信号来控制，并且当第五开关SW5断开而第六开关SW6接通时，第三开关SW3至第六开关SW6可以操作为半桥逆变器。
当第七开关SW7接通而第八开关SW8断开时，可以将通过半桥施加的电力传送至第一谐振电路。
也就是说，无线电力控制装置1800可以在电力传输模式下操作，其中通过作为低电力线圈的第一传输线圈1430将低电压LV和使用半桥逆变器生成的无线电力发送至无线电力接收装置用于请求第一电力(例如5W)。
图19是用于说明图14中所示的无线电力控制装置的在电力传输模式下操作的另一实施方式的图。
参照图19，在无线电力控制装置1900中，根据第一开关SW1至第八开关SW8是打开还是闭合，在无线电力控制装置1400中的电流路径被阴影化，并且第一栅极信号FET1至第八栅极信号FET8的通或断控制状态的表被一起示出。
当当前操作模式是针对用于请求第二电力(例如15W)的无线电力接收装置的电力传输模式时，当第一开关SW1接通而第二开关SW2断开，可以将低电压LV传送至节点ND。第三开关SW3和第四开关SW4可以根据具有相同周期和相反相位的栅极信号来控制，并且当第五开关SW5和第六开关SW6分别以与第四开关SW4和第三开关SW3相同的方式来控制时，第三开关SW3至第六开关SW6可以操作为全桥逆变器。
当第七开关SW7接通而第八开关SW8断开时，可以将通过全桥施加的电力传送至第一谐振电路。
也就是说，无线电力控制装置1900可以在电力传输模式下操作，其中通过作为低电力线圈的第一传输线圈1430将低电压LV和使用全桥逆变器生成的无线电力发送至无线电力接收装置用于请求第二电力(例如15W)。
图20是用于说明图14中所示的无线电力控制装置的在电力传输模式下操作的另一实施方式的图。
参照图20，在无线电力控制装置2000中，根据第一开关SW1至第八开关SW8是打开还是闭合，在无线电力控制装置1400中的电流路径被阴影化，并且第一栅极信号FET1至第八栅极信号FET8的通或断控制状态的表被一起示出。
当当前操作模式是针对用于请求第三电力(例如60W)的无线电力接收装置的电力传输模式时，当第一开关SW1断开而第二开关SW2接通时，可以将高电压HV传送至节点ND。第三开关SW3和第四开关SW4可以根据具有相同周期和相反相位的栅极信号来控制，并且当第五开关SW5断开而第六开关SW6接通时，第三开关SW3至第六开关SW6可以操作为半桥逆变器。
当第七开关SW7断开而第八开关SW8接通时，可以将通过半桥施加的电力传送至第二谐振电路。
也就是说，无线电力控制装置2000可以在电力传输模式下操作，其中通过作为低电力线圈的第二传输线圈1440将高电压HV和使用半桥逆变器生成的无线电力发送至无线电力接收装置用于请求第三电力(例如60W)。
图21是用于说明图14中所示的无线电力控制装置的在电力传输模式下操作的另一实施方式的图。
参照图21，在无线电力控制装置2100中，根据第一开关SW1至第八开关SW8是打开还是闭合，在无线电力控制装置1400中的电流路径被阴影化，并且第一栅极信号FET1至第八栅极信号FET8的通或断控制状态的表被一起示出。
当当前操作模式是针对用于请求第四电力(例如200W)的无线电力接收装置的电力传输模式时，当第一开关SW1断开而第二开关SW2接通时，可以将高电压HV传送至节点ND。第三开关SW3和第四开关SW4可以根据具有相同周期和相反相位的栅极信号来控制，并且当第五开关SW5和第六开关SW6分别以与第四开关SW4和第三开关SW3相同的方式来控制时，第三开关SW3至第六开关SW6可以操作为全桥逆变器。
当第七开关SW7断开而第八开关SW8接通时，可以将通过全桥逆变器施加的电力传送至第二谐振电路。
也就是说，无线电力控制装置2100可以在电力传输模式下操作，其中通过作为高电力线圈的第二传输线圈1440将高电压HV和使用半桥逆变器生成的无线电力发送至无线电力接收装置用于请求第四电力(例如200W)。
现在对参照图15至图21描述的无线电力控制装置的操作进行概括，并且当当前操作模式是品质测量模式或查验模式时，控制器1110可以使用低电压LV和半桥逆变器来执行控制以测量品质或者发送数字查验，可以在品质测量模式下执行控制以选择旨在获取品质因数值的传输线圈，或者可以在查验模式下执行控制以交替地选择传输线圈，而不管无线电力接收装置所需的电力。控制器1110可以在查验模式或品质测量模式下使用低电压LV和半桥逆变器来生成传输电力，但这仅仅是示例性的，并且在不需要相对高的传输电力的另一模式下，还可以使用低电压LV和半桥逆变器来生成传输电力，而不管无线电力接收装置所需的电力。
当当前操作模式是电力传输模式时，如果无线电力接收装置请求低电力(例如5W或15W)，则可以控制无线电力接收装置以使用低电压LV生成无线电力，并且可以控制无线电力接收装置以选择低电力线圈。当请求具有低电力(例如5W)的相对低电力时，控制器1110可以执行控制以使用半桥逆变器生成无线电力，或者当请求具有低电力的相对高电力(例如15W)时，控制器1110可以执行控制以使用全桥逆变器生成无线电力。
当当前操作模式是电力传输模式时，如果无线电力接收装置请求高电力(例如60W或200W)，则控制器1110可以执行控制以使用高电压HV生成无线电力，并且可以执行控制以选择高电力线圈。当请求具有高电力(例如60W)的相对低电力时，控制器1110可以执行控制以使用半桥逆变器生成无线电力，或者当请求具有高电力(例如200W)的相对高电力时，控制器1110可以执行控制以使用全桥逆变器生成无线电力。
因此，根据实施方式的无线电力控制装置可以使用商用AC电源来生成用于生成低电力的低电压和用于生成高电力的高电压的DC电力。
可以在单个无线电力传输装置中安装属于不同类别的多个传输线圈，以支持请求各种类型的电力的无线电力接收装置。
另外，可以在查验模式、品质测量模式等下使用低电压来生成传输电力，这不要求相对高的传输电力，因此可以使在无线电力传输装置中消耗的电力最小化。
尽管在说明书中属于不同类别的多个传输线圈的数量是2，但是不必说，相同的技术思想也可以应用于三个或更多个传输线圈。
图22是用于说明根据实施方式的多个传输线圈的布置的图。
参照图22，第一线圈2210和第二线圈2220可以分别与图14的第一传输线圈1430和第二传输线圈1440对应。在第一线圈2210和第二线圈2220的下方可以设置有屏蔽材料2230，该屏蔽材料2230用于防止从第一线圈2210和第二线圈2220发送的无线电力被传送至控制电路板，即图11的无线电力控制装置1100的板，其中，除了传输线圈之外的剩余部件被集成在该控制电路板中。此处，在第一线圈2210和第二线圈2220上方可以设置有用于在其上放置无线电力接收装置的充电床。
第一线圈2210和第二线圈2220中的每一个可以以如下方式配置：具有包括导电材料和围绕该导电材料的绝缘材料的部分的线圈被缠绕。第一线圈2210的两个端子A和B可以分别导电地连接至第一谐振电路的逆变器和电容器，并且第二线圈2220的两个端子C和D可以分别导电地连接至第二谐振电路的逆变器和电容器。
如图22所示，用于发送低电力的第一线圈2210的外周可以小于用于发送高电力的第二线圈2220的内周，并且第一线圈2210可以设置在第二线圈2220的内部。
这是因为将第二线圈2220布置在更宽的区域上是有效的，因为第二线圈2220需要发送高电力。第一线圈2210和第二线圈2220可以同心地布置，从而使它们之间由于发送电力引起的干扰最小化。
本公开内容的实施方式还可以体现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储其后可以由计算机系统读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备等，并且计算机可读记录介质也以载波(例如，通过因特网传输)的形式被实现。
计算机可读记录介质也可以分布在网络连接的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布的方式存储和执行。另外，用于实现本公开内容的实施方式的功能程序、代码和代码段可以由本公开内容的实施方式所属领域的程序员容易地解释。
本领域技术人员应当理解，在不脱离本公开内容的精神和本质特征的情况下，可以以不同于本文中阐述的实施方式的其他具体方式实施本公开内容。
对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，可以在本公开内容中进行各种修改和变化。因此，本公开内容旨在覆盖实施方式的修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同内容的范围内。
[工业应用]
本公开内容可以应用于无线充电领域，特别是应用于用于无线充电的无线电力传输装置。

Claims (5)

1.一种无线电力传输装置，包括：
第一传输线圈；
第二传输线圈，其被配置成发送比所述第一传输线圈高的电力；
直流(DC)电力转换器，其被配置成接收DC电力并且输出第一电压和高于所述第一电压的第二电压；以及
控制器，其被配置成基于操作模式和无线电力接收装置的所需电力来选择所述第一电压和所述第二电压中的任意一者，并且使用所选择的电压执行控制以通过所述第一传输线圈或所述第二传输线圈发送电力，
其中，所述无线电力传输装置还包括被操作为半桥逆变器或全桥逆变器的逆变器，
其中，所述控制器基于所述操作模式和所需电力来确定所述逆变器被操作为所述半桥逆变器还是所述全桥逆变器，
其中，当所述操作模式是品质测量模式时，所述控制器选择所述第一电压并且执行控制以将所述第一电压供应至品质测量电路用于生成品质因数值并且将所述逆变器操作为所述半桥逆变器，而不管所述无线电力接收装置的所需电力，
其中，当所述操作模式是查验模式时，所述控制器选择所述第一电压并且执行控制以将所述第一电压供应至所述逆变器并且将所述逆变器操作为所述半桥逆变器，而不管所述无线电力接收装置的所需电力，
其中，当所述操作模式是电力传输模式时，如果所述无线电力接收装置请求第一电力或第二电力，则所述控制器选择所述第一电压，执行控制以将所述第一电压供应至所述逆变器，并且执行控制以通过所述第一传输线圈发送电力，并且
其中，当所述操作模式是电力传输模式时，如果所述无线电力接收装置请求第三电力或第四电力，则所述控制器选择所述第二电压，执行控制以将所述第二电压供应至所述逆变器，并且执行控制以通过所述第二传输线圈发送电力。
2.根据权利要求1所述的无线电力传输装置，其中，所述控制器执行控制以交替地选择所述第一传输线圈和所述第二传输线圈。
3.根据权利要求1所述的无线电力传输装置，其中，当所述无线电力接收装置请求所述第一电力时，所述控制器将所述逆变器操作为所述半桥逆变器；并且
其中，当所述无线电力接收装置请求所述第二电力时，所述控制器将所述逆变器操作为所述全桥逆变器。
4.根据权利要求1所述的无线电力传输装置，其中，当所述无线电力接收装置请求所述第三电力时，所述控制器将所述逆变器操作为所述半桥逆变；并且
其中，当所述无线电力接收装置请求所述第四电力时，所述控制器将所述逆变器操作为所述全桥逆变器。
5.根据权利要求1所述的无线电力传输装置，其中，所述第一传输线圈的外周小于所述第二传输线圈的内周；并且
其中，所述第一传输线圈和所述第二传输线圈同心地布置。
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