CN116114142A - 无线电力发送装置 - Google Patents

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CN116114142A CN202080104056.5A CN202080104056A CN116114142A CN 116114142 A CN116114142 A CN 116114142A CN 202080104056 A CN202080104056 A CN 202080104056A CN 116114142 A CN116114142 A CN 116114142A
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李忠熙
李柱勇
赵东浩
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Abstract

一种无线电力发送装置包括多个发送线圈部。多个发送线圈部中的每一个包括具有三维结构的多维平面的多根天线。多根天线产生穿透多维平面当中的至少一个平面的磁场，以便将发送电力传送到无线电力接收装置。无论无线电力接收装置的布置位置或布置方向如何，实施方式都可以提高电力传送效率并可以增加无线电力接收装置的自由度。

Description

无线电力发送装置
技术领域
实施方式涉及无线电力发送装置。
背景技术
近来，能够无线地发送电力的无线电力发送技术备受瞩目。
无线电力发送或无线能量传送技术是利用磁场的感应原理将电能从发送器无线地发送到接收器的技术。
无线电力发送技术可以用在诸如IT、铁路、汽车、显示装置(诸如，TV)和家用电器以及移动装置这样的各种行业中。
正在积极进行对在无线电力接收装置中快速充入发送电力的发送线圈单元的布置的研究。
如图1中所示，常规的无线电力发送装置10包括布置成矩阵的多个发送线圈12。
当无线电力接收装置20设置在多个发送线圈12上时，通过与无线电力接收装置20相邻的发送线圈12向无线电力接收装置20传送发送电力，以对无线电力接收装置20进行充电。参考标号22表示接收线圈。
如图2中所示，当无线电力接收装置20的接收线圈22的平面面对多个发送线圈12a至12d当中的第三发送线圈12c的平面时，由发送线圈12c产生的磁场经历与接收线圈22的磁链，以在接收线圈22中感应出电流并将电流转换为电压来获得接收电力。
然而，如图3中所示，当无线电力接收装置20的接收线圈22的平面垂直于第三发送线圈12c的平面时，由于由第三发送线圈12c产生的磁场，接收线圈22不经历磁链，从而在接收线圈22中没有感应出电流，因此没有获得接收电力。换句话说，如图3中所示，当设置无线电力接收装置20时，无线电力接收装置20没有被充电或者被以少量电力充电，因此电力传送效率不是很好。
发明内容
技术问题
实施方式的一个目的是解决以上问题和其它问题。
实施方式的另一目的是提供无论无线电力接收装置的布置位置或方向如何都能够始终确保最大电力传送效率的无线电力发送装置。
实施方式的另一目的是提供尽管无线电力接收装置自由移动，还是能够始终确保最大电力传送效率的无线电力发送装置。
实施方式的另一目的是提供无论无线电力接收装置的布置位置或方向如何都能够提高无线电力接收装置的充电效率的无线电力发送装置。
技术方案
根据用于实现以上和其它目的的实施方式的一方面，一种无线电力发送装置包括：多个发送线圈单元，其中，所述多个发送线圈单元中的每一个包括具有立体结构的多维平面的多根天线，并且所述多根天线被配置为产生穿过所述多维平面中的至少一个或更多个平面的磁场，以将发送电力传送到无线电力接收装置。
有利效果
根据实施方式的无线电力发送装置的效果如下所述。
根据至少一个实施方式，即使当无线电力接收装置的接收线圈相对于水平平面倾斜设置时，分别由无线电力发送装置的多个发送线圈单元中的每一个的多根天线产生并穿过接收线圈的磁通量的总和也是恒定的，从而无论无线电力接收装置的布置位置或方向如何，都确保相同的电力传送效率或相同的充电效率。
根据实施方式中的至少一个，即使当无线电力接收装置的布置位置或方向改变并且无线电力接收装置的接收线圈的平面没有平行于水平平面设置时，也确保相同的电力传送效率，以防止由于在无线电力接收装置的布置位置或布置方向改变时电力传送效率显著降低而导致充电效率降低的缺陷。
根据实施方式中的至少一个，通过包括各自包括具有相对于多条轴线设置在0度和359度之间的多维平面的多根天线的发送线圈单元从而进一步扩展无线电力接收装置的方向或位置的自由度，尽管无线电力接收装置的位置和方向以各种方式改变，还是可以确保恒定的电力传送效率。
实施方式的进一步适用范围将从下面的详细描述中变得显而易见。然而，由于本领域的技术人员可以清楚地理解在实施方式的精神和范围内的各种变化和修改，因此应该理解，详细描述和诸如优选实施方式这样的具体实施方式仅通过示例的方式给出。
附图说明
图1示出了根据现有技术的无线电力发送装置。
图2示出了当常规的无线电力接收装置平行于无线电力发送装置设置时的充电状态。
图3示出了当无线电力接收装置垂直于无线电力发送装置设置时的常规充电状态。
图4是磁感应方案的等效电路图。
图5是电磁共振方案的等效电路图。
图6a和图6b是例示了作为无线电力传送系统之一的无线电力发送装置的框图。
图7是例示了作为无线电力传送系统之一的电子装置的框图。
图8示出了根据第一实施方式的发送单元。
图9是例示了图8的发送线圈单元的立体图。
图10是例示了图8的发送线圈单元的平面图。
图11a至图11d示出了图8的发送线圈单元的多根天线中的每一根的磁场。
图12a和图12b示出了其中由多根天线中的至少一根产生的磁场经历与无线电力接收装置的接收线圈的磁链的状态。
图13是示出了根据实施方式的另一发送线圈单元的立体图。
图14示出了根据第二实施方式的发送单元。
图15示出了根据第一实施方式的无线电力发送装置。
图16示出了在接收线圈与多个发送线圈单元的多根天线中的每一根之间的互电感。
图17是用于描述根据第一实施方式的无线电力发送装置的操作方法的流程图。
图18示出了根据第二实施方式的无线电力发送装置。
图19是用于描述根据第二实施方式的无线电力发送装置的操作方法的流程图。
图20示出了根据第三实施方式的无线电力发送装置。
图21是用于描述根据第三实施方式的无线电力发送装置的操作方法的流程图。
图22示出了其中当无线电力接收装置的接收线圈设置在多个发送线圈上使得接收线圈的平面彼此面对时使用四个发送线圈单元形成两个磁场回路的状态。
图23示出了其中当无线电力接收装置的接收线圈设置在多个发送线圈上使得接收线圈的平面彼此垂直时使用四个发送线圈单元形成一个磁场回路的状态。
图24示出了比较例和实施方式中的电力传送效率。
图25a和图25b示出了当无线电力接收装置以0度设置时无线电力发送装置的发送线圈单元的第一天线至第三天线相对于无线电力接收装置的互电感。
图26a和图26b示出了当无线电力接收装置以45度设置时无线电力发送装置的发送线圈单元的第一天线至第三天线相对于无线电力接收装置的互电感。
图27a和图27b示出了当无线电力接收装置以90度设置时无线电力发送装置的发送线圈单元的第一天线至第三天线相对于无线电力接收装置的互电感。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细地描述发明构思的优选实施方式。然而，本公开的技术思想不限于将要描述的实施方式并且可以以各种不同的形式来实现，并且可以通过在本公开的技术思想的范围内选择性组合和替换实施方式的部件来使用部件中的一个或更多个。除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还将进一步理解，诸如在通用字典中定义的术语这样的术语应该被解释为具有与它们在相关领域背景下的含义一致的含义。在本公开的实施方式中使用的术语只是出于描述特定实施方式的目的并且不旨在限制发明构思。在本说明书中，除非上下文另有明确指示，否则单数也可以包括复数，并且本文中使用的“A、B和C中的至少一个(或不止一个)”可以包括A、B和C的所有可能组合中的一个或更多个。在描述根据本公开的实施方式的部件时，可以使用诸如第一、第二、“A”、“B”、(a)、(b)等这样的术语。这些术语仅仅是旨在将一个部件与另一个部件区分开，并且术语并没有限制构成部件的性质、序列或顺序。将理解，当一个元件被称为“连接到”、“联接到”或“接入”另一元件时，尽管一个元件可以直接连接到或直接接入另一元件，但一个元件可以经由其它元件“连接到”、“联接到”或“接入”另一元件。另外，将理解，当每个部件被称为形成或设置在另一部件“上(上方)”或“下(下方)”时，它可以直接在另一部件“上”或“下”，或者在其间有一个或更多个中间部件的情况下间接形成。另外，还将理解，当每个部件被称为形成或设置在另一部件“上(上方)”或“下(下方)”时，其可以意指部件的向上方向和向下方向。
下文中，将参考附图详细地描述包括根据本公开的实施方式的具有无线地传送电力的功能的无线电力发送装置和无线地接收电力的电子装置的无线电力传送系统。例如，电子装置可以包括无线地接收电力的无线电力接收装置，但不限于此。提供下面将要描述的实施方式作为示例，以向本领域中的技术人员充分传达本公开的精神。相应地，本公开可以以其它形式来实施，而不限于下面描述的实施方式。另外，在附图中，为了方便，可以夸大装置的大小和厚度。在通篇说明书中，类似的参考标号指示类似的元件。
根据实施方式的无线电力发送装置可以以焊盘型、托架型、接入点(AP)型等配置。
根据实施方式的无线电力接收装置用于诸如移动电话、智能电话、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)、导航装置、MP3播放器、电动牙刷、电子标签、照明装置、远程控制器、钓鱼浮子、可穿戴装置(诸如，智能手表)等这样的小型电子装置，但不限于此。无线电力接收装置可以是任何移动装置，只要它可以由配备有根据实施方式的无线电力接收装置的电池充电即可。
实施方式可以考虑能够通过使用包括一个或更多个发送线圈的无线电力发送装置向一个或更多个电子装置传送电力的系统。
实施方式中使用的术语如下。
无线电力传送系统：在磁场区域内提供无线电力传送的系统。
无线电力发送装置(无线电力传送系统-充电器)：向磁场区域内的电子装置提供无线电力传送并管理整个系统的装置。
无线电力接收装置(无线电力接收器)：从磁场区域内的无线电力发送装置接收无线电力传送的装置。
充电区域：在磁场区域中执行无线电力传送并可以按照诸如电子装置这样的应用产品的大小、请求的电力和操作频率而改变的区域。
将描述无线电力传送的原理。无线电力传送的原理主要分为磁感应方案和电磁共振方案。
磁感应方案是以下的非接触式能量传送技术：当源电感器和负载电感器彼此接近时，通过当电流在源电感器中流动时产生的磁通量的介质，在负载电感器中产生电动势。电磁共振方案是用于通过使用以下共振技术无线地传送能量的技术：当通过耦合两个共振器而由两个共振器之间的固有频率产生磁共振时，两个共振器在以相同的频率振动的同时在相同的波长范围内形成电场和磁场。
图4是磁感应方案的等效电路图。
参照图4，在磁感应方案的等效电路中，无线电力发送装置可以通过根据用于供应电力的装置的源电压Vs、发送电阻器Rs、用于阻抗匹配的发送电容器Cs以及用于与无线电力接收装置磁耦合的发送线圈Ls来实现。无线电力接收装置可以由作为无线电力接收装置的等效电阻器的负载电阻器Rl、用于阻抗匹配的负载电容器Cl以及用于与无线电力发送装置磁耦合的负载线圈Ll来实现，其中，发送线圈Ls与负载线圈Ll之间的磁耦合程度可以用互电感Msl来表示。
作为用于阻抗匹配的补偿电容器，发送电容器Cs可以被添加到无线电力发送装置，并且负载电容器Cl可以被添加到无线电力接收装置。例如，补偿电容器Cs和Cl可以与接收线圈Ls和负载线圈Ll中的每一个串联或并联地连接。除了补偿电容器之外，诸如附加电容器和附加电感器这样的无源元件也可以被进一步添加到无线电力发送装置和无线电力接收装置中的每一个。
图5是电磁共振方案的等效电路图。
参照图5，在电磁共振方案的等效电路中，无线电力发送装置由通过源电压Vs、发送电阻器Rs和发送电感器Ls的串联连接形成闭环电路的源线圈和通过共振电感器L1和共振电容器C1的串联连接形成闭环电路的共振线圈来实现。无线电力接收装置由通过负载电阻器Rl和负载电感器Ll的串联连接形成闭环电路的负载线圈和通过共振电感器L2和共振电容器C2的串联连接形成闭环电路的共振线圈来实现。发送电感器Ls和电感器L1以耦合系数K01磁耦合，负载电感器Ll和负载侧共振电感器L2以耦合系数K23磁耦合，并且共振电感器L1和共振电感器L2以耦合系数K12磁耦合。根据另一实施方式的等效电路可以仅由共振线圈和共振线圈而不带源线圈和/或负载线圈来实现。
在电磁共振方案中，当两个共振器的共振频率彼此相等时，无线电力发送装置的共振器中的大部分能量被发送到无线电力接收装置的共振器，使得可以提高电力传送效率。
在电磁共振方案中，可以添加用于阻抗匹配的元件以提高效率，并且阻抗匹配元件可以是诸如电感器和电容器这样的无源元件。
下面，将描述基于无线电力传送原理的用于以磁感应方案或电磁共振方案传送电力的无线电力传送系统。
<无线电力发送装置>
图6a和图6b是例示了作为无线电力传送系统之一的无线电力发送装置的框图。
参照图6a，根据实施方式的无线电力传送系统可以包括无线电力发送装置100和从无线电力发送装置100无线地接收电力的无线电力接收装置200。例如，无线电力接收装置200可以包括无线地接收电力的无线电力接收装置，但不限于此。
无线电力发送装置100可以包括：电力转换单元101，其对输入AC信号执行电力转换以输出AC信号；共振电路单元102，其基于从电力转换单元101输出的AC信号来产生磁场，以向充电区域内的无线电力接收装置200提供电力；以及控制单元103，其控制电力转换单元101的电力转换，调整电力转换单元101的输出信号的幅值和频率，执行共振电路单元102的阻抗匹配，感测关于来自电力转换单元101和共振电路单元102的阻抗、电压和电流的信息，并与无线电力接收装置200执行无线通信。
电力转换单元101可以包括用于将AC信号转换为DC信号的电力转换单元、用于通过变化DC信号的电平来输出DC信号的电力转换单元以及用于将DC信号转换为AC信号的电力转换单元中的至少一个。另外，共振电路单元102可以包括线圈和能够与线圈共振的阻抗匹配单元。另外，控制单元103可以包括用于感测关于阻抗、电压和电流的信息的感测单元和无线通信单元。例如，感测单元可以包括测量电流的电流测量单元，但不限于此。例如，通信单元可以能够以蓝牙(Bluetooth)方法执行通信。例如，通信单元可以能够以带内通信方法或带外通信方法执行通信。
具体地，参照图6b，无线电力发送装置100可以包括AC/DC转换单元110、DC/AC转换单元120、阻抗匹配单元130、发送线圈单元140以及通信和控制单元150。
AC/DC转换单元110是在通信和控制单元150的控制下将从外部接收的AC信号转换为DC信号的电力转换单元。AC/DC转换单元110可以是包括整流器112和发送侧DC/DC转换单元114的子系统。
整流器112是用于将所供应的AC信号转换为DC信号的系统。可以使用在高频下操作时具有相对高效率的二极管整流器、作为单芯片制备的同步整流器或能够减小成本和空间并具有高死区时间自由度的混合整流器作为用于实现整流器112的实施方式。然而，本公开不限于此，并且可以应用任何用于将AC信号转换为DC信号的系统。
另外，DC/DC转换单元114在通信和控制单元150的控制下调整由整流器112提供的DC信号的电平。可以使用降低输入信号的电平的降压转换器、增加输入信号的电平的升压转换器以及降低或增加输入信号的电平的降压升压转换器或库克(Cuk)转换器，并且将其作为用于实现DC/DC转换单元114的实施方式。另外，DC/DC转换单元114可以包括控制电力转换的开关元件、用作电力转换介质或平滑输出电压的电感器和电容器以及调整电压增益或执行电分离(绝缘)功能的变换器，并可以去除输入DC信号中所包括的纹波分量或脉动分量(DC分量中所包括的AC分量)。另外，可以通过反馈方案来调整DC/DC转换单元114的输出信号的命令值与实际输出值之间的误差，这可以由通信和控制单元150来执行。
DC/AC转换单元120是能够在通信和控制单元150的控制下将从AC/DC转换单元110输出的DC信号转换为AC信号并调整转换后的AC信号的频率的系统。可以使用半桥逆变器或全桥逆变器作为用于实现DC/AC转换单元120的实施方式。另外，用于将DC信号转换为AC信号的各种放大器可以应用于无线电力传送系统，并且放大器的示例包括A、B、C、E和F类放大器。另外，DC/AC转换单元120可以包括产生输出信号的频率的振荡器和放大输出信号的功率放大单元。
阻抗匹配单元130使阻抗不同的位置处的反射波最小化，由此改善信号流。由于无线电力发送装置100和无线电力接收装置200的两个线圈在空间上彼此分离，因此大量的磁场泄漏。相应地，可以通过补偿无线电力发送装置100和无线电力接收装置200的两个连接部分之间的阻抗差值来提高电力传送的效率。阻抗匹配单元130可以包括电感器、电容器和电阻器，并可以通过在通信和控制单元150的控制下变化电感器的电感、电容器的电容和电阻器的电阻来调整用于阻抗匹配的阻抗值。
另外，当无线电力传送系统按磁感应方案传送电力时，阻抗匹配单元130可以具有串联共振结构或并联共振结构，并且可以通过增加无线电力发送装置100与无线电力接收装置200之间的感应耦合系数来使能量损失最小化。
另外，当无线电力传送系统按电磁共振方案传送电力时，阻抗匹配单元130允许根据无线电力发送装置100和无线电力接收装置200之间的距离改变或来自金属异物(FO)和各种装置的相互影响来实时地匹配阻抗，并且使用电容器的多重匹配方案、使用多根天线的匹配方案、使用多个回路的方案可以被用作补偿方案。
线圈单元140可以由多个线圈或单个线圈来实现。当线圈单元140包括多个线圈时，线圈可以彼此间隔开或彼此交叠。当线圈彼此交叠时，可以通过考虑磁通密度的偏差来确定交叠区域。另外，可以通过考虑内部电阻和辐射电阻来制作线圈单元140。在这种情况下，当电阻分量小时，品质因数和发送效率可以提高。
通信和控制单元150可以包括控制单元152和通信单元154。控制单元152可以用于通过考虑所需电力的量、无线电力接收装置200的当前充电量和无线电力方案来调整AC/DC转换单元110的输出电压。另外，可以通过经由考虑最大电力传送效率生成用于驱动DC/AC转换单元120的频率和开关波形来控制将要发送的电力。另外，控制单元152可以基于从无线电力接收装置接收的唯一信息(RXID)来确定无线电力接收装置的大小。即，可以根据无线电力接收装置的大小来选择多个发送线圈中的一个。唯一信息(RXID)可以包括RXID消息、证书信息(证书版本)、标识信息和错误检测代码(CRC)，但不限于此。RXID消息可以包括关于无线电力接收装置的大小和电力量的信息。
另外，可以使用从无线电力接收装置200的存储单元(未示出)读取的控制所需的算法、程序或应用来控制无线电力接收装置200的整体操作。此外，控制单元152也可以被称为微处理器、微控制器单元或微型计算机。通信单元154可以与通信单元264通信，并作为通信方案的示例，可以使用诸如蓝牙、NFC或Zigbee这样的短距离通信方案。通信单元154和通信单元264可以彼此发送和接收充电状态信息和充电控制命令。另外，充电状态信息可以包括无线电力接收装置2000的数目、剩余电池电平、充电操作的次数、使用量、电池容量、电池的比率以及无线电力发送装置100的发送电力量。另外，通信单元154可以发送充电功能控制信号来控制无线电力接收装置200的充电功能，并且充电功能控制信号可以是用于通过控制无线电力接收装置200来启用或禁用充电功能的控制信号。
如上所述，通信单元154可以通过使用通信单元154被配置为单独模块的带外方案来执行通信，但不限于此。通信单元154可以以无线电力接收装置通过使用由无线电力发送装置发送的电力信号来使用将发送到无线电力发送装置的反馈信号的带内方案执行通信。例如，无线电力接收装置可以调制反馈信号，以通过反馈信号将关于充电开始、充电结束、电池状态等的信息传送到无线电力发送装置。另外，通信单元154可以与控制单元152分开配置，并且无线电力接收装置200的通信单元264可以被包括在无线电力接收装置的控制单元262中或者可以与控制单元262分开配置。
<无线电力接收装置>
图7是例示了作为无线电力传送系统之一的无线电力接收装置的框图。
参照图7，根据实施方式的无线电力传送系统可以包括无线电力发送装置100和从无线电力发送装置100无线地接收电力的无线电力接收装置200。无线电力接收装置200可以包括接收线圈单元210、阻抗匹配单元220、AC/DC转换器230、DC/DC转换器240、负载250以及通信和控制单元260。
接收线圈单元210可以通过磁感应方法或磁共振方法接收电力。如此，根据电力接收方法，可以包括感应线圈和共振线圈中的至少一个。接收线圈单元210可以设置有用于近场通信(NFC)的天线。接收线圈单元210可以与线圈单元140相同，并且接收天线的尺寸可以取决于无线电力接收装置200的电特性。
阻抗匹配单元220可以执行无线电力发送装置100与无线电力接收装置200之间的阻抗匹配。
AC/DC转换器230通过对从接收线圈单元210输出的AC信号进行整流来生成DC信号。
DC/DC转换器240可以调整从AC/DC转换器230输出的DC信号的电平，以配合负载250的容量。
负载250可以包括电池、显示器、语音输出电路、主处理器和各种传感器。
通信和控制单元260可以被来自通信和控制单元150的唤醒电力激活，与通信和控制单元150通信，并控制无线电力接收装置200的子系统的操作。
一个或多个无线电力接收装置200可以被提供，并且可以同时以无线方式从无线电力发送装置100接收能量。即，在使用磁共振方法的无线电力传送系统中，多个目标电力接收器200可以从一个无线电力发送装置100接收电力。无线电力发送装置100的匹配单元130可以自适应地执行多个电力接收器200之间的阻抗匹配。即使在磁感应方法中设置了多个独立的线圈单元，这也可以以相同的方式应用。
另外，当多个无线电力接收装置200被提供时，系统可以具有相同的电力接收方案或不同的电力接收方案。在这种情况下，无线电力发送装置100可以是使用磁感应或磁共振来传送电力的系统或者使用磁感应和磁共振二者的系统。
图8示出了根据第一实施方式的发送单元。
参照图8，根据第一实施方式的发送单元可以包括多个发送线圈单元310。
例如，多个发送线圈单元310可以设置在同一平面上。例如，多个发送线圈单元310可以布置成矩阵。
尽管在图8中例示了总共16个发送线圈单元310布置成4行4列的矩阵，但根据实施方式，可以提供更少或更多的发送线圈单元。
尽管未示出，但多个发送线圈单元310可以被容纳在壳体中。
图9是例示了图8的发送线圈单元的立体图。
图9中示出的发送线圈单元示出了图8中示出的多个发送线圈单元310中的一个，并且图8中示出的其他发送线圈单元310可以具有与图9中示出的发送线圈单元相同的结构、形状和/或大小，但不限于此。
如图9中所示，发送线圈单元310可以包括具有相对于特定轴线320布置在0度和359度之间的多维平面的多根天线311至314。例如，特定轴线320可以是x轴，但不限于此。
多维平面可以意指多根天线311至314设置在其上的多个平面。如图9中所示，第一平面315可以与水平平面重合，并且第一天线311可以设置在第一平面315上。第二平面316可以不同于第一平面315，并且第二天线312可以设置在第二平面316上。第三平面317可以不同于第一平面315或第二平面316，并且第三天线313可以设置在第三平面317上。第四平面318可以不同于第一平面315、第二平面316或第三平面317，并且第四天线314可以设置在第四平面318上。例如，第二平面316可以通过相对于第一平面315旋转45度来定义，第三平面317可以通过相对于第一平面315旋转90度来定义，并且第四平面318可以通过相对于第一平面315旋转135度来定义，但不限于此。
例如，图8中示出的多个发送线圈单元310中的每一个可以包括具有相对于x轴320设置在0度和359度之间的多维平面的多根天线311至314。
作为另一示例，图8中示出的多个发送线圈单元310中的每一个可以包括具有相对于不同轴线设置在0度和359度之间的多维平面的多根天线。例如，第一发送线圈单元可以包括具有相对于第一轴线布置在0度和359度之间的多维平面的多根天线，第二发送线圈单元可以包括具有相对于第二轴线布置在0度和359度之间的多维平面的多根天线，并且第三发送线圈单元可以包括具有相对于第三轴线布置在0度和359度之间的多维平面的多根天线。这里，第一轴线至第三轴线可以彼此垂直，但不限于此。例如，第一轴线和第二轴线可以以60度的角度彼此相交，第一轴线和第三轴线可以以100度的角度彼此相交，并且第二轴线和第三轴线可以以120度的角度彼此相交。
如图10中所示，第一天线311可以设置在水平平面上。第二天线312可以绕特定轴线320相对于第一天线311以角度θ1旋转并设置。第三天线313可以绕特定轴线320相对于第一天线311以角度θ2旋转并设置。第四天线314可以绕特定轴线320相对于第一天线311以角度θ3旋转并设置。例如，θ1可以是45度，θ2可以是90度，并且θ3可以是135度，但不限于此。
在图9中，第一天线311至第四天线314以45度的规则间隔设置，但可以以不规则或随机间隔设置。
尽管为了方便起见在图9中示出了四根天线311至314，但可以设置更多的天线。
当电流流动时，可以在发送线圈单元的多根天线311至314中的每一根中形成磁场。
如图11a中所示，当第一电流在逆时针方向上流过平行于水平平面的第一天线311时，可以通过从第一天线311的下侧经过第一天线311到第一天线311的上侧来产生第一磁场B1。
如图11b中所示，当第二电流在逆时针方向上流过相对于第一天线311旋转θ1的第二天线312时，可以通过从第二天线312的下侧经过第二天线312到第二天线312的上侧来产生第二磁场B2。
如图11c中所示，当第三电流在逆时针方向上流过相对于第一天线311旋转θ2的第三天线313时，可以通过从第三天线313的左侧经过第三天线313到第三天线313的右侧来产生第三磁场B3。
如图11d中所示，当第四电流在逆时针方向上流过相对于第一天线311旋转θ3的第四天线314时，可以通过从第四天线314的左侧经过第四天线314到第四天线314的右侧来产生第四磁场B4。
例如，当相同的电流流过第一天线311至第四天线314时，分别由第一天线311至第四天线314产生的磁场B1至B4的强度可以是相同的。
例如，当不同的电流分别流过第一天线311至第四天线314时，分别由第一天线311至第四天线314产生的磁场B1至B4的强度可以是不同的。
在实施方式中，由多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根产生的磁场可以被作为传送电力发送到无线电力接收装置。即，可以通过由多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根产生的磁场而在无线电力接收装置的接收线圈中感应出电流。
在实施方式中，由于多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314具有不同的布置方向和不同的距无线电力接收装置的距离，因此分别由多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314产生的磁场可以不同地对无线电力接收装置的接收线圈的电流感应做出贡献。
通常，当产生磁场的发送线圈和感应出电流的接收线圈彼此并列设置时，由在发送线圈中产生的磁场导致的较多磁通量经过接收线圈，因此感应出较大的电流。由于当接收线圈相对于发送线圈的倾斜度增大时经过接收线圈的磁通量较少，因此感应出的电流也可以减小。
在实施方式中，即使当无线电力接收装置的接收线圈相对于水平平面倾斜设置时，分别由无线电力接收装置的多个发送线圈单元中的每一个的多根天线产生并经过接收线圈的磁通量的总和也是恒定的，从而无论无线电力接收装置的布置位置或方向如何，都确保相同的电力传送效率或相同的充电效率。
如图12a中所示，当无线电力接收装置的接收线圈330的平面平行于水平平面设置时，发送线圈单元310的第一天线311的平面平行于接收线圈330的平面。因此，由发送线圈单元310的第一天线311产生的磁场B1可以对接收线圈330的电流感应贡献最大，并且由其它天线312至314产生的磁场对接收线圈330的电流感应的贡献可以比第一天线311小。换句话说，通过分别由发送线圈单元310的第一天线311至第四天线314产生的磁场而在接收线圈330中感应出电流，并且在这种情况下，分别在第一天线311至第四天线314中产生的磁场的贡献可以不同。例如，第一天线311可以对接收线圈330中的电流产生贡献最大，其次是第二天线312或第四天线314，然后第三天线313可以贡献最小。在无线电力接收装置的接收线圈330中，接收电力可以被确定为分别由具有不同贡献的第一天线311至第四天线314的磁场感应出的电流的总和。
类似地，如图12b中所示，当无线电力接收装置的接收线圈330的平面相对于水平平面倾斜45度时，发送线圈单元310的第二天线312的平面平行于接收线圈330的平面。因此，由发送线圈单元310的第二天线312产生的磁场B2对接收线圈330的电流感应贡献最大，并且分别由其余天线(即，第一天线311、第三天线313和第四天线314)产生的磁场可以对接收线圈330中的电流感应贡献相对小。换句话说，通过分别由发送线圈单元310的第一天线311至第四天线314产生的磁场而在接收线圈330中感应出电流，并且在这种情况下，分别在第一天线311至第四天线314中产生的磁场的贡献可以不同。例如，第二天线312可以对接收线圈330中的电流产生贡献最大，其次是第一天线311或第三天线313，然后第四天线314可以贡献最小。在无线电力接收装置的接收线圈330中，接收电力可以被确定为分别由具有不同贡献的第一天线311至第四天线314的磁场感应出的电流的总和。
如图12a和图12b中所示，即使当无线电力接收装置的布置位置或方向改变时，分别由发送线圈单元310的第一天线311至第四天线314的磁场感应出的电流的总和也是相同的，相应地，接收电力也可以是相同的。也就是说，即使当无线电力接收装置的接收线圈330的平面因为无线电力接收装置的布置位置或方向改变而没有平行于水平平面设置时，也可以确保相同的电力传送效率。
因此，实施方式可以防止现有技术中当无线电力接收装置的布置位置或布置方向改变时由于电力传送效率的显著降低而导致充电效率降低的缺陷。
此外，在实施方式中，可以供应相同的供应电压，使得相同的电流流过多个发送线圈单元中的每一个的多根天线，或者可以供应不同的供应电压，使得不同的电流流过多个发送线圈单元中的每一个的多根天线。
图13是示出了根据实施方式的另一发送线圈单元的立体图。
图13中示出的发送线圈单元340示出了图8中示出的多个发送线圈单元310中的一个，并且图8中示出的其他发送线圈单元310可以具有与图13中示出的发送线圈单元340相同的结构、形状和/或大小，但不限于此。
如图13中所示，发送线圈单元340可以包括具有相对于多条轴线321至323布置在0度和359度之间的多维平面的多根天线。例如，多条轴线321至323可以包括具有彼此不同的方向的n条轴线，但不限于此。
例如，图9中示出的多根天线311至314可以分别相对于多条轴线321至323设置在0度和359度之间。
尽管在图9和图13中天线311至314被例示为具有矩形形状，但它们可以具有各种形状。例如，天线311至314可以具有圆形形状、椭圆形形状或矩形形状。
例如，为了防止天线311至314之间短路，天线311至314可以在线圈周围涂覆有搪瓷，但不限于此。
如图13中所示，由于多个发送线圈单元340中的每一个设置有在更多方向上产生磁场的多根天线，因此即使当无线电力接收装置在各个位置或方向上改变时，也可以确保恒定的电力传送效率，从而进一步扩展无线电力接收装置的方向或位置的自由度。
图14示出了根据第二实施方式的发送单元。
参照图14，根据第二实施方式的发送单元可以包括多个发送线圈单元341至343。
例如，多个发送线圈单元341至343可以设置在同一平面上。例如，多个发送线圈单元341至343可以布置成矩阵。
尽管在图8中例示了总共16个发送线圈单元341至343布置成4行4列的矩阵，但根据实施方式，可以提供更少或更多的发送线圈单元。
尽管未示出，但多个发送线圈单元341至343可以被容纳在壳体中。
多个发送线圈单元341至343中的每一个可以包括具有相对于不同轴线设置在0度和359度之间的多维平面的多根天线。
例如，多个第一发送线圈单元341中的每一个可以包括具有相对于第一轴线346设置在0度和359度之间的多维平面的多根天线。例如，多个第二发送线圈单元342中的每一个可以包括具有相对于第二轴线347设置在0度和359度之间的多维平面的多根天线。例如，多个第三发送线圈单元343中的每一个可以包括具有相对于第三轴线348设置在0度和359度之间的多维平面的多根天线。例如，第一轴线346可以指示x轴，第二轴线347可以指示y轴，并且第三轴线348可以指示z轴。
第一发送线圈单元341、第二发送线圈单元342和第三发送线圈单元343可以根据预定规则或随机地布置。例如，第一发送线圈单元341、第二发送线圈单元342、第三发送线圈单元343、第一发送线圈单元341、第二发送线圈单元342和第三发送线圈单元343可以按其顺序在一个方向上布置。例如，第一发送线圈单元341、第三发送线圈单元343、第三发送线圈单元343、第一发送线圈单元341、第二发送线圈单元342和第二发送线圈单元342可以按其顺序在一个方向上布置。
此外，作为示例，多个发送线圈单元(图8中的310或图14中的341至343)中的每一个的多根天线可以由其中多根天线彼此连接的单个线圈形成。例如，如图9中所示，缠绕第一天线311，按第一天线311的一侧延伸到第二天线312的方式缠绕第二天线312，按第二天线312的一侧延伸到第三天线313的方式缠绕第三天线313，并且按第三天线313的一侧延伸到第四天线314的方式缠绕第四天线314。换句话说，第一天线311至第四天线314可以由单个线圈形成。在这种情况下，电源(未示出)可以连接到第一天线311的另一侧和第四天线314的一侧。因此，当从电源施加供应电压时，电流流过第一天线311、第二天线312、第三天线313和第四天线314，使得在第一天线311至第四天线314中的每一个中在与第一天线311至第四天线314中的每一个的平面垂直的方向上产生磁场。
作为另一示例，多个发送线圈单元(图8中的310和图14中的341至343)的天线311至314可以被形成为独立的线圈。例如，如图9中所示，第一天线311可以由第一线圈形成，第二天线312可以由第二线圈形成，第三天线313可以由第三线圈形成，并且第四天线314可以由第四线圈形成。第一线圈至第四线圈彼此未电连接并且未一体地形成。在这种情况下，第一天线311至第四天线314可以独立连接到电源351至354(图15)。因此，第一天线311的磁场可以由第一电源351的供应电压产生(图15、图18和图20)，并且第二天线312的磁场可以由第二电源352的供应电压产生。第三天线313的磁场可以由第三电源353的供应电压产生，并且第四天线314的磁场可以由第四电源354的供应电压产生。
图15示出了根据第一实施方式的无线电力发送装置。
参照图15，根据第一实施方式的无线电力发送装置可以包括多个发送线圈单元310、多个电源351至354以及控制器350。
多个发送线圈单元310可以如图8或图14中所示地布置或以各种其它方式布置。
下文中，为了方便起见，将相对于图8中示出的发送线圈单元310有限地给出描述。
由于多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线由彼此独立的线圈形成，因此电源351至354可以分别且单独地连接到多根天线，以便在这多根天线中的每一根中产生磁场。
例如，多个电源351至354可以分别连接到多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314。
如图15中所示，第一电源351可以连接到第一天线311，并且第二电源352可以连接到第二天线312。另外，第三电源353可以连接到第三天线313，并且第四电源354可以连接到第四天线314。
多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根可以通过从电源351至354供应的供应电压来产生将要发送到无线电力接收装置的发送电力。发送电力的幅值可以由从电源351到354供应的供应电压来确定。例如，通过从第一电源351供应的供应电压，电流流过第一天线311，并且经过第一天线311的磁场可以与流动的电流成比例地产生。由于磁场的强度是发送电力的幅值，因此可以增大从第一电源351供应的供应电压以增大发送电力的幅值。相应地，可以通过调整第一电源351的供应电压来调整磁场的强度和发送电力的大小。
控制器350可以基于无线电力接收装置的布置位置或方向来调整电源351至354中的每一个的供应电压。
例如，控制器350可以基于多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根针对无线电力接收装置的互电感来调整电源351至354中的每一个的供应电压。
当无线电力接收装置设置在多个发送线圈单元310上时，如图16中所示，在无线电力接收装置中的每一个的接收线圈和用于无线电力接收装置的多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根之间产生互电感。
假定多个发送线圈单元310a至310d中的每一个包括n根天线。
在实施方式中，为了方便描述，假定多个发送线圈单元310中的每一个包括n根天线，但可以提供更多的天线。
在这种情况下，在接收线圈和第一发送线圈单元的n根天线之间分别造成n个互电感M11至M1n，并且在接收线圈和第二发送线圈单元的n根天线之间分别产生n个互电感M21至M2n。另外，在接收线圈和第三发送线圈单元的n根天线之间分别产生n个互电感M31至M3n，并且在接收线圈和第四发送线圈单元的n根天线之间分别产生n个互电感M41至M4n。
在这种情况下，可以在接收线圈和多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根之间定义由式1表示的磁通道。
[式1]
Figure BDA0004113345100000181
mnk表示磁通道，Mnk表示互电感，RL表示无线电力接收装置的电阻，并且ZL表示无线电力接收装置的阻抗。
当从式1获得互电感时，可以基于所获得的互电感获得磁通道。
可以使用所获得的磁通道获得由式2表示的权重。
[式2]
Figure BDA0004113345100000182
βnk表示权重，m*nk表示具有向量值的磁通道，并且||m||表示所有磁通道的总和。
例如，权重可以是与所获得的互电感相对应的波束成形向量。
控制器350可以根据多个发送线圈单元310的多根天线311至314中的每一根针对无线电力接收装置的权重来调整电源351至354的供应电压。
图17是用于描述根据第一实施方式的无线电力发送装置的操作方法的流程图。
如图15和图17中所示，控制器350可以获得是否布置了无线电力接收装置(S410)。
控制器350可以周期性发送用于检测无线电力接收装置或异物的请求信号。当无线电力接收装置接收到请求信号时，无线电力接收装置可以向无线电力发送装置发送响应信号。
当从无线电力接收装置接收到响应信号时，控制器350可以检测到无线电力接收装置处于无线电力发送装置能够传送发送电力的范围或距离内。
另选地，无线电力接收装置可以将表示请求信号的接收电平的接收强度作为响应信号发送到无线电力发送装置，并且无线电力发送装置可以检测无线电力接收装置的位置。
当控制器350检测到无线电力接收装置在无线电力发送装置能够传送发送电力的距离内时，控制器350可以准备传送发送电力。
为此目的，控制器350可以获得多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根针对无线电力接收装置的互电感(S420)。
如图16中所示，可以首先在第一发送线圈单元310a中获得接收线圈和第一天线311之间的互电感M11。随后，可以获得接收线圈和第二天线312之间的互电感M12。以此方式，可以依次获得第一发送线圈单元310a的第一天线至第n天线针对接收线圈的互电感M11至M1n。
此后，可以依次获得第二发送线圈单元310b中所包括的第一天线至第n天线针对接收线圈的互电感M21至M2n、第三发送线圈单元310c中所包括的第一天线至第n天线针对接收线圈的互电感M31至M3n以及第四发送线圈单元310d中所包括的第一天线至第n天线针对接收线圈的互电感M41至M4n。
尽管以上已描述依次获得互电感，但可以一齐获得第一发送线圈单元310a至第四发送线圈单元310d的第一天线至第n天线针对接收线圈的互电感M11至M1n、M21至M2n、M31至M3n和M41至M4n。
控制器350可以基于所获得的互电感来获得多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根的权重(S430)。
首先，控制器350可以基于所获得的互电感通过使用式1来获得多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根的磁通道。
控制器350可以基于磁通道通过使用式2来获得多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根的权重。
例如，权重可以具有作为与所获得的互电感相对应的波束成形向量的幅值和方向。
例如，多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314的权重可以根据无线电力接收装置的布置方向或位置而不同。
例如，大的权重可能意味着接收线圈与对应的发送线圈单元的特定天线之间的互电感大，这可能意味着接收线圈与对应的发送线圈单元的特定天线之间的电力传送效率高。
控制器350可以根据多个发送线圈单元310的多根天线311至314中的每一根的权重来调整电源351至354中的每一个的供应电压(S440)。
如图15中所示，电源351至354可以分别连接到多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314。相应地，多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314可以由与其对应连接的电源351至354分别驱动。
多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根可以通过从电源351至354供应的供应电压来产生将要发送到无线电力接收装置的发送电力。例如，当电流因为从电源351至354供应的供应电压而流过天线时，经过天线的磁场可以与流动的电流成比例地产生。该磁场的强度可能是传输电力的幅值。
例如，权重大的天线可以增大电源的供应电压，从而导致产生较大的磁场。例如，权重小的天线可以降低电源的供应电压，从而导致产生较小的磁场。在这种情况下，由权重较大的天线产生的较大磁场可以对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献大。由权重较小的天线产生的较小磁场可以对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献较小。
相应地，可以通过利用权重大(即，电力传送效率高)的天线产生较大的磁场来提高无线电力接收装置的充电效率。
另选地，当无论权重如何，供应到天线311至314的供应电压都相同时，可以在天线311至314中产生相同的磁场。在这种情况下，无论权重如何，在每根天线311至314中产生相同的磁场，但天线311至314与无线电力接收装置的接收线圈之间的互电感不同，并且反映电感的权重不同。因此，天线311至314与无线电力接收装置的接收线圈之间的电力传输效率不同。因此，即使当在天线311至314中的每一根中产生相同的磁场时，磁场也可以对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献不同。例如，由电力传送效率高的天线产生的磁场可以对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献大。例如，由电力传送效率低的天线产生的磁场可以对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献小。
由调整的供应电压在多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根中产生的发送电力可以被发送到无线电力接收装置。接收电力是基于发送电力接收的，并且接收电力可以被充入无线电力接收装置中。
控制器350可以获得无线电力接收装置的布置是否改变(S450)。
当无线电力接收装置可自由移动时，无线电力接收装置在无线电力发送装置上可以是可自由移动的。当无线电力接收装置没有被固定到无线电力发送装置或者与无线电力发送装置的固定力松时，无线电力接收装置可以是可自由移动的。
例如，当用户在将包括无线电力接收装置的移动装置携带在口袋中时坐下或躺下时，无线电力接收装置的布置位置或布置方向可以改变。
例如，无线电力发送装置的多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314或多根天线311至314中的一根周期性发送确认信号，并且无线电力接收装置可以将接收确认信号的接收强度作为响应信号发送到无线电力发送装置。无线电力发送装置可以基于从无线电力接收装置接收的多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的一根或多根天线311至314的接收强度来获得无线电力接收装置的布置位置或方向。
当无线电力接收装置的布置改变时，控制器350可以执行S420至S440。
当无线电力接收装置的布置没有改变时，控制器350可以将来自多个发送线圈单元310的多根天线311至314中的每一根的发送电力发送到无线电力接收装置，以对无线电力接收装置进行充电(S460)。
在实施方式中，可以通过无论无线电力接收装置的布置位置或布置方向如何、都向无线电力接收装置发送最大发送电力来提高无线电力接收装置的充电效率。
图18示出了根据第二实施方式的无线电力发送装置。
除了开关356至359之外，第二实施方式与第一实施方式相同。在第二实施方式中，相同的附图标记被赋予具有与第一实施方式中的功能相同的功能的部件，并且省略对其的详细描述。
参照图18，根据第一实施方式的无线电力发送装置可以包括多个发送线圈单元310、多个电源351至354、多个开关356至359以及控制器350。
多个发送线圈单元310可以如图8或图14中所示地布置或以各种其它方式布置。
下文中，为了方便起见，将针对图8中示出的发送线圈单元310有限地进行描述。
多个电源351至354可以分别连接到多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314。
多个开关356至359可以连接在多个电源351至354中的每一个和多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根之间。
当开关356到359接通时，电源351到354的供应电压可以被供应到对应的天线311至314。当开关356至359断开时，电源351至354的供应电压可以不被供应到对应的天线311至314。
控制器350可以控制多个开关356至359以供应和阻断供应电压。
控制器350可以控制多个开关356至359以在某些条件下选择性地选择多个发送线圈单元310的多根天线311至314。这里，特定条件可以是用于多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314的权重当中的对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献低的权重，但不限于此。
例如，控制器350可以将连接到对应天线的开关断开，使得不选择获得对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献低的权重的天线。在这种情况下，连接到对应开关的电源的供应电压不被供应到获得对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献低的权重的天线。因此，发送电力不能从对应天线发送到无线电力接收装置。
例如，控制器350可以将连接到对应天线的开关接通，使得选择获得对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献高的权重的天线。在这种情况下，连接到对应开关的电源的供应电压被供应到获得对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献高的权重的天线。因此，发送电力可以从对应天线发送到无线电力接收装置。
可以设置阈值，以确定对无线电力接收装置的接收电力产生的贡献是低还是高。在这种情况下，当权重等于或大于阈值时，权重可以被确定为对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献高的权重。当权重小于阈值时，权重可以被确定为对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献低的权重。
例如，阈值可以被设置为使得多个发送单元中所包括的天线311至314的总数的10％至80％的天线数目被确定为具有对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献高的权重，但不限于此。当阈值被设置为使得小于多个发送单元中所包括的天线311至314的总数的10％的天线数目被确定为具有对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献高的权重时，用于传送发送电力的天线的数目小，因此，无线电力接收装置不能接收期望量的接收电力，导致无线充电效率降低。当阈值被设置为使得大于多个发送线圈单元310中所包括的天线311至314的总数的80％的天线数目被确定为具有对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献高的权重时，用于将发送电力发送到无线电力接收装置的天线的数目大，因此，用于传送发送电力的天线的数目对应地大，导致电力消耗增加。
控制器350可以获得无线电力接收装置的布置是否改变(S550)。
当无线电力接收装置的布置改变时，控制器350可以执行S520至S540。
当无线电力接收装置的布置没有改变时，控制器350可以将来自多个发送线圈单元310的多根天线311至314中的每一根的发送电力发送到无线电力接收装置，以对无线电力接收装置进行充电(S560)。
图19是用于描述根据第二实施方式的无线电力发送装置的操作方法的流程图。
图19中的S510、S520、S530、S550和S560可以与图17中的S410、S420、S430、S450和S460相同。另外，从与图17相关的描述中可以容易地理解在与图19相关的以下描述中省略的部分。
参照图18和图19，当控制器350获得是否放置了无线电力接收装置时(S510)，控制器350可以获得多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根针对无线电力接收装置的互电感(S520)。
控制器350可以基于多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根针对无线电力接收装置的互电感来获得多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根的权重(S530)。
控制器350可以控制多个开关356至359，以根据多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根的权重来选择性地选择多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根(S540)。
例如，可以将多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314的权重中的每一个与阈值进行比较。
作为比较的结果，当权重大于或等于阈值时，控制器350可以将连接到对应天线的开关接通，以选择获得大于或等于阈值的权重的天线。相应地，连接到对应开关的电源的供应电压通过对应开关356至359被供应到对应天线，以在对应天线中产生发送电力。
作为比较的结果，当权重小于阈值时，控制器350可以将连接到对应天线的开关断开，以不选择获得小于阈值的权重的天线。相应地，连接到对应开关的电源的供应电压不通过对应开关供应到对应天线，使得不从对应天线产生发送电力。
因此，在多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314当中，发送电力可以通过获得大于或等于阈值的权重的天线被选择性发送到无线电力接收装置。
在获得小于阈值的权重的天线的情况下，由于即使当发送电力通过天线被发送到无线电力接收装置时发送电力对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献也低，因此通过阻止发送电力被发送到无线电力接收装置，可以降低无线电力发送装置的电力消耗。
图20示出了根据第三实施方式的无线电力发送装置。
除了电压调整器361至364之外，第三实施方式与第二实施方式相同。在第三实施方式中，相同的附图标记被赋予具有与第二实施方式中的功能相同的功能的部件，并且省略对其的详细描述。
参照图20，根据第一实施方式的无线电力发送装置可以包括多个发送线圈单元310、多个电源351至354、多个开关356至359、多个电压调整器361至364以及控制器350。
多个发送线圈单元310可以如图8或图14中所示地布置或以各种其它方式布置。
下文中，为了方便起见，将针对图8中示出的发送线圈单元310有限地进行描述。
多个电源351至354可以分别连接到多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314。
多个开关356至359可以分别连接到多个电源351至354和多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314。
多个电压调整器361至364可以连接在多个电源351至354中的每一个和多个开关356至359中的每一个之间。尽管未示出，但多个电压调整器361至364可以分别连接在多个开关356至359和多个发送线圈单元中的每一个的多根天线311至314之间。
控制器350可以控制多个开关356至359以及多个电压调整器361至364。
控制器350可以首先控制多个开关356至359，然后控制多个电压调整器361至364。
例如，控制器350可以控制多个开关356至359，以基于多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314针对无线电力接收装置的权重来选择性地选择多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314，然后控制电压调整器361至364，以基于选择性地选择的天线的数目和多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314针对无线电力接收装置的权重来调整供应到选择性地选择的天线的供应电压。这里，在控制器350的控制下的电压调整器361至364可以是连接到接通的开关356至359的电压调整器361至364。
例如，当多个发送线圈单元310的数目为10并且发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314的数目为10时，可以设置总共100根天线。
在这种情况下，可以将分别连接到50根天线的50个开关356至359接通，以基于多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314针对无线电力接收装置的权重来选择50根天线。此后，可以基于指示有50根天线被接通的信息和多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314针对无线电力接收装置的权重来分别调整分别连接到50个开关356至359的电压调整器361至364的供应电压。
控制器350可以获得无线电力接收装置的布置是否改变(S660)。
当无线电力接收装置的布置改变时，控制器350可以执行S620至S650。
当无线电力接收装置的布置没有改变时，控制器350可以将来自多个发送线圈单元310的多根天线311至314中的每一根的发送电力发送到无线电力接收装置，以对无线电力接收装置进行充电(S670)。
图21是用于描述根据第三实施方式的无线电力发送装置的操作方法的流程图。
图21中的S610、S620、S630、S640、S660和S670可以与图19中的S510、S520、S530、S540、S550和S560相同。另外，从与图19相关的描述中可以容易地理解在与图21相关的以下描述中省略的部分。
参照图20和图21，当控制器350获得是否放置了无线电力接收装置时(S610)，控制器350可以获得多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根针对无线电力接收装置的互电感(S620)。
控制器350可以基于多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根针对无线电力接收装置的互电感来获得多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根的权重(S630)。
控制器350可以控制多个开关356至359，以根据多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根的权重来选择性地选择多个发送线圈单元310中的每一个的多根天线311至314中的每一根(S640)。
控制器350可以控制电压调整器361至364，以基于选择性地选择的天线的数目和选择性地选择的天线中的每一根的权重来调整供应到选择性地选择的天线的供应电压(S650)。
例如，当从100根天线311至314当中选择性地选择50根天线时，控制器350可以控制分别连接到50根天线的电压调整器361至364，以调整供应到50根天线的供应电压。
电源351到354的供应电压被输入到电压调整器361到364，并且电压调整器361到364可以在控制器350的控制下调整对应的供应电压。
例如，可以调整电压调整器361至364，使得供应电压随着权重更大而增大，但不限于此。
图22示出了其中当无线电力接收装置的接收线圈设置在多个发送线圈上以与接收线圈的平面彼此面对时使用四个发送线圈单元形成两个磁场回路的状态。
如图22中所示，当无线电力接收装置的接收线圈与其上设置有多个发送线圈单元310a至310d的同一平面平行或相对时，可以使用多个发送线圈单元310a至310d当中的一些发送线圈单元中的每一个的多根天线来形成方向相反的第一磁场回路371和第二磁场回路372。例如，可以使用至少两个发送线圈单元的天线来产生第一磁场回路371。
例如，可以使用至少两个发送线圈单元的天线来产生第二磁场回路372。以此方式，由两个或更多个发送线圈单元的天线产生的磁场引起放大的现象被称为磁波束成形。
例如，可以在第一磁场回路371中沿逆时针方向产生磁场，并且可以在第二磁场回路372中沿顺时针方向产生磁场。
因此，由于由第一磁场回路371带来的磁场和由第二磁场回路372带来的磁场经历与无线电力接收装置的接收线圈的磁链，因此可以进一步增加无线电力接收装置的接收电力，从而提高电力接收器的充电效率。
可以通过下面的天线操作来形成第一磁场回路371和第二磁场回路372。
例如，当电流在顺时针方向上流过第一发送线圈单元310a的多根天线当中的特定天线382时，可以产生从特定天线382的上侧经过特定天线382到特定天线382的下侧的第一磁场。特定天线382可以是相对于水平平面旋转45度设置的天线。例如，当电流在逆时针方向上流过第二发送线圈单元310b的多根天线当中的特定天线381时，可以产生从特定天线381的下侧经过特定天线381到特定天线381的上侧的第二磁场。特定天线381可以是相对于水平平面旋转135度的天线。相应的，可以通过第一磁场和第二磁场形成经过无线电力接收装置的接收线圈的磁场波束成形的第一磁场回路371。
例如，当电流在逆时针方向上流过第三发送线圈单元310c的多根天线当中的特定天线383时，可以产生从特定天线383的下侧经过特定天线383到特定天线383的上侧的第三磁场。特定天线383可以是相对于水平平面旋转45度设置的天线。当电流在顺时针方向上流过第四发送线圈单元310d的多根天线当中的特定天线384时，可以产生从特定天线384的上侧经过特定天线384到特定天线384的下侧的第四磁场。特定天线384可以是相对于水平平面旋转135度设置的天线。相应地，可以通过第三磁场和第四磁场形成经过无线电力接收装置的接收线圈的磁场波束成形的第二磁场回路372。
虽然在图22中例示了第一磁场回路371或第二磁场回路372由彼此相邻的发送线圈单元310a至310d形成，但第一磁场回路371或第二磁场回路372可以由彼此不相邻的两个或更多个发送线圈单元形成。
图23示出了其中当无线电力接收装置的接收线圈设置在多个发送线圈上以与接收线圈的平面彼此垂直时使用四个发送线圈单元形成一个磁场回路的状态。
如图23中所示，当无线电力接收装置的接收线圈垂直于其上设置有多个发送线圈单元310a至310d的同一平面设置时，可以使用多个发送线圈单元310a至310d当中的一些发送线圈单元中的每一个的多根天线来形成在一个方向上经过无线电力接收装置的接收线圈的磁场回路375。
例如，可以使用至少四个发送线圈单元310a至310d的天线来产生磁场回路375。以此方式，由四个或更多个发送线圈单元310a至310d的天线产生的磁场引起放大的现象被称为磁波束成形。
例如，磁场回路375可以在顺时针或逆时针方向上经过无线电力接收装置的接收线圈。
可以通过以下天线操作形成磁场回路375。
当电流在顺时针方向上流过第一发送线圈单元310a的特定天线386时，可以产生从特定天线386的上侧经过特定天线386到特定天线386的下侧的第一磁场。特定天线386可以是相对于水平平面旋转45度设置的天线。当电流在顺时针方向上流过第二发送线圈单元310b的特定天线387时，可以产生从特定天线387的左侧经过特定天线387到右侧的第二磁场。特定天线387可以是相对于水平平面旋转90度的天线。当电流在顺时针方向上流过第三发送线圈单元310c的特定天线388时，可以产生从左侧经过特定天线388到右侧的第三磁场。特定天线388可以是相对于水平平面旋转90度的天线。当电流在逆时针方向上流过第四发送线圈单元310d的特定天线389时，可以产生从特定天线389的下侧经过特定天线389到特定天线389的上侧的第四磁场。特定天线389可以是相对于水平平面旋转135度的天线。相应地，可以通过第一磁场至第四磁场形成经过无线电力接收装置的接收线圈的磁场波束成形的磁场回路375。
图22中示出的第一磁场回路371和第二磁场回路372或图23中示出的磁场回路375可以是通过波束成形方法放大的磁场。
图24示出了比较例和实施方式中的电力传送效率。
在图24中，水平轴表示旋转角度，并且垂直轴表示电力传送效率。旋转角度是指无线电力接收装置的接收线圈的旋转角度。当无线电力接收装置的接收线圈平行于水平平面设置时，可以定义0度。图24示出了当无线电力接收装置的接收线圈相对于水平平面从0度旋转至180度时的电力传送效率。
在图24中，比较例是包括具有平面结构的单根天线的发送线圈单元，并且实施方式是包括具有多维平面的多根天线的发送线圈单元(图8中的310和图14中的341至343)。
从图24中可以看出，在比较例中，当无线电力接收装置的接收线圈相对于水平平面为0度或180度时，电力传送效率最大，并且当无线电力接收装置的接收线圈相对于水平平面旋转90度时，电力传送效率最小。
另外，可以看出，在实施方式中，当无线电力接收装置的接收线圈相对于水平平面设置在0度和180度之间的范围内时，实现了几乎均匀的电力传送效率。换句话说，可以看出，在实施方式中，即使当无线电力接收装置的接收线圈相对于水平平面为90度时，电力传送效率也不降低。
虽然无线电力接收装置的接收线圈相对于水平平面旋转，但多根天线可以对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献不同。如上所述，多根天线对无线电力接收装置的接收电力的产生贡献不同，但即使当无线电力接收装置的接收线圈旋转时，贡献的平均值也几乎相同，因此电力传送效率也几乎一致。
下文中，将描述根据由无线电力接收装置的接收线圈的布置方向引起的无线电力发送装置的发送线圈单元的移动的互电感。
图25a和图25b示出了当无线电力接收装置以0度设置时无线电力发送装置的发送线圈单元的第一天线至第三天线相对于无线电力接收装置的互电感。图26a和图26b示出了当无线电力接收装置以45度设置时无线电力发送装置的发送线圈单元的第一天线至第三天线相对于无线电力接收装置的互电感。图27a和图27b示出了当无线电力接收装置以90度设置时无线电力发送装置的发送线圈单元的第一天线至第三天线相对于无线电力接收装置的互电感。
在图25a至图27b中，d1、d2和d3是从发送线圈单元的基准点(0)向左移动的距离。d2大于d1，并且d3大于d2。
发送线圈单元可包括第一天线至第三天线。第一天线391可以平行于水平平面，第二天线392可以相对于水平平面旋转45度，并且第三天线393可以相对于水平平面旋转90度。
例如，当无线电力接收装置的接收线圈以0度或45度设置时(图25b和图26b)，随着发送线圈单元从基准点(0)移动第一距离d1至第三距离d3，发送线圈单元的第一天线的互电感减小。另一方面，当无线电力接收装置的接收线圈以90度设置时(图27b)，发送线圈单元的第一天线可以在第一距离d1和第二距离d2处具有最大互电感并且在基准点(0)处具有最小互电感。
例如，当无线电力接收装置的接收线圈以0度或90度设置时(图25b和图27b)，随着发送线圈单元从基准点(0)移动第一距离d1至第三距离d3，发送线圈单元的第二天线的互电感减小。另一方面，可以看出，当无线电力接收装置的接收线圈以45度设置时(图26b)，随着发送线圈单元从基准点(0)移动第一距离d1至第三距离d3，发送线圈单元的第二天线的互电感几乎没有变化。
例如，当无线电力接收装置的接收线圈以0度设置时(图25b)，发送线圈单元的第三天线可以在第一距离d1和第二距离d2处具有最大互电感，并且在基准点(0)处具有最小互电感。另一方面，当无线电力接收装置的接收线圈以45度或90度设置时(图26b和图27b)，随着发送线圈单元从基准点(0)移动第一距离d1至第三距离d3，发送线圈单元的第三天线的互电感可以降低。
从图25a至图27b可以看出，随着无线电力接收装置的接收线圈的布置方向改变，与无线电力发送装置的发送线圈的每根天线的互电感改变。该实施方式包括多个发送线圈单元，发送线圈单元各自包括具有立体结构的三维平面的多根天线，从而即使当无线电力接收装置在各种位置或方向上改变时，也确保恒定的电力传送效率。
以上的详细描述不应该被解释为在任何方面是限制性的，并且应该被视为例示性的。实施方式的范围应该通过对所附权利要求书的合理解释来确定，并且在实施方式的等同范围内的所有变化被包括在实施方式的范围内。
工业实用性
实施方式可以不同地应用于诸如IT、车辆、铁路和家用电器行业以及移动装置这样的全体行业。

Claims (19)

1.一种无线电力发送装置，该无线电力发送装置包括：
多个发送线圈单元，
其中，所述多个发送线圈单元中的每一个包括具有立体结构的多维平面的多根天线，并且
其中，所述多根天线被配置为产生穿过所述多维平面中的至少一个或更多个平面的磁场，以将发送电力传送到无线电力接收装置。
2.根据权利要求1所述的无线电力发送装置，其中，所述多个发送线圈单元中的每一个包括具有相对于特定轴线设置在0度和359度之间的多维平面的多根天线。
3.根据权利要求2所述的无线电力发送装置，其中，所述多个发送线圈单元的所述特定轴线具有不同的方向。
4.根据权利要求1所述的无线电力发送装置，其中，所述多个发送线圈单元中的每一个包括多根天线，所述多根天线具有分别相对于多条轴线设置在0度和359度之间的多维平面。
5.根据权利要求1所述的无线电力发送装置，其中，所述多根天线由所述多根天线彼此连接的单个线圈形成。
6.根据权利要求1所述的无线电力发送装置，其中，所述多根天线由彼此独立的线圈形成。
7.根据权利要求6所述的无线电力发送装置，所述无线电力发送装置还包括：
电源，所述电源分别连接到所述多个发送线圈单元中的每一个的所述多根天线；以及
控制器。
8.根据权利要求7所述的无线电力发送装置，其中，所述控制器被配置为：
当所述无线电力接收装置设置在所述无线电力发送装置上时，获得所述多个发送线圈单元中的每一个的所述多根天线中的每一根针对所述无线电力接收装置的互电感；
基于所获得的所述互电感来获得所述多个发送线圈单元中的每一个的所述多根天线中的每一根的权重；并且
根据所获得的所述权重来调整所述电源的供应电压。
9.根据权利要求8所述的无线电力发送装置，其中，所述权重是与所获得的所述互电感对应的波束成形向量。
10.根据权利要求8所述的无线电力发送装置，其中，所获得的所述权重取决于所述无线电力接收装置的布置方向而不同。
11.根据权利要求8所述的无线电力发送装置，其中，所获得的所述权重取决于所述无线电力接收装置的布置位置而不同。
12.根据权利要求8所述的无线电力发送装置，其中，所述控制器被配置为随着针对所述天线获得的所述权重更大而增大所述电源的所述供应电压。
13.根据权利要求7所述的无线电力发送装置，所述无线电力发送装置还包括：
开关，所述开关连接在所述天线和所述电源之间。
14.根据权利要求13所述的无线电力发送装置，其中，所述控制器被配置为：
当所述无线电力接收装置设置在所述无线电力发送装置上时，获得所述多个发送线圈单元中的每一个的所述多根天线中的每一根针对所述无线电力接收装置的互电感；
基于所获得的所述互电感来获得所述多个发送线圈单元中的每一个的所述多根天线中的每一根的权重；并且
控制所述开关，以根据所获得的所述权重来选择性地选择所述多个发送线圈单元中的每一个的所述多根天线，所述电源的供应电压被供应到所述天线。
15.根据权利要求13所述的无线电力发送装置，所述无线电力发送装置还包括：
电压调整器，所述电压调整器连接在所述电源和所述开关之间。
16.根据权利要求15所述的无线电力发送装置，其中，所述控制器被配置为：
当所述无线电力接收装置设置在所述无线电力发送装置上时，获得所述多个发送线圈单元中的每一个的所述多根天线中的每一根针对所述无线电力接收装置的互电感；
基于所获得的所述互电感来获得所述多个发送线圈单元中的每一个的所述多根天线中的每一根的权重；
控制所述开关，以根据所获得的所述权重来选择性地选择所述多个发送线圈单元中的每一个的所述多根天线，所述电源的供应电压被供应到所述天线；并且
基于选择性地选择的所述天线的数目和选择性地选择的所述天线的权重来控制所述电压调整器调整供应到选择性地选择的所述天线的供应电压。
17.根据权利要求1所述的无线电力发送装置，其中，所述多个发送线圈单元设置在同一平面上。
18.根据权利要求17所述的无线电力发送装置，其中，当所述无线电力接收装置的接收线圈的平面被设置为面对同一平面时，在逆时针方向上穿过所述无线电力接收装置的所述接收线圈的第一磁场回路由所述多个发送线圈单元中的一些发送线圈单元的所述多根天线中的一根形成，并且在顺时针方向上穿过所述无线电力接收装置的所述接收线圈的第二磁场回路由所述多个发送线圈单元中的其它一些发送线圈单元的所述多根天线中的一根形成。
19.根据权利要求17所述的无线电力发送装置，其中，当所述无线电力接收装置的接收线圈的平面垂直于同一平面设置时，在一个方向上穿过所述无线电力接收装置的所述接收线圈的磁场回路由所述多个发送线圈单元中的至少四个发送线圈单元的所述多根天线中的一根形成。
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