CN117917841A - 无线电力传输装置及其操作方法 - Google Patents

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CN117917841A CN202211507063.7A CN202211507063A CN117917841A CN 117917841 A CN117917841 A CN 117917841A CN 202211507063 A CN202211507063 A CN 202211507063A CN 117917841 A CN117917841 A CN 117917841A
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陈柏彰
罗文迪
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Abstract

本申请公开一种无线电力传输装置及其操作方法；其中，所述无线电力传输装置，包括传输装置与控制装置。控制装置在第一软启动期间，产生驱动信号至传输装置，以驱动传输装置，在量测期间，量测传输装置的能量讯息，以产生量测结果，且依据量测结果，产生信号参数，在第二软启动期间，依据量测期间所得的信号参数，对应地产生载波信号，且在传输期间，载波信号通过传输装置传输至无线电力接收装置。能量讯息为传输装置因应于传输装置与无线电力接收装置之间的距离而产生的。本发明可以有效地依据无线电力传输装置与无线电力接收装置之间的距离变化，适应性地提供合适的载波信号，以增加使用上的便利性。

Description

无线电力传输装置及其操作方法
技术领域
本发明关于一种传输装置，特别是关于一种无线电力传输装置及其操作方法。
背景技术
一般来说，在无线电力传输系统中，无线电力传输端会提供一固定能量的载波给无线电力接收端，以便无线电力接收端进行运作。然而，由于无线电力传输端与无线电力接收端之间的距离会有变化(亦即并非固定的)，若是无线电力传输端仍提供固定能量的载波给无线电力接收端，如此会造成无线电力接收端与无线电力传输端之间的距离较近，使得无线电力接收端接收到较强能量的载波而发生故障，或无线电力接收端与无线电力传输端之间的距离较远，使得无线电力接收端的载波接收品质不佳的情况发生。
因此，如何有效地提供合适能量的载波是当前重要的课题。
发明内容
本发明提供一种无线电力传输装置及其操作方法，借以依据无线电力传输装置与无线电力接收装置之间的距离变化，适应性地提供合适的载波信号，以增加使用上的便利性。
本发明提供一种无线电力传输装置，包括传输装置与控制装置。控制装置在第一软启动期间，产生驱动信号至传输装置，以驱动传输装置，在量测期间，量测传输装置的能量讯息，以产生一量测结果，且依据量测结果，计算信号参数，在第二软启动期间，依据量测期间所得的信号参数，对应地产生载波信号，且在传输期间，载波信号通过传输装置调变并传输至无线电力接收装置。能量讯息为传输装置因应于传输装置与无线电力接收装置之间的距离而产生的。
本发明提供一种无线电力传输装置的操作方法，包括下列步骤。在第一软启动期间，产生驱动信号至传输装置，以驱动传输装置。在量测期间，量测传输装置的能量讯息，以产生量测结果，且依据量测结果，计算信号参数，其中能量讯息为传输装置因应于传输装置与无线电力接收装置之间的距离而产生的。在第二软启动期间，依据量测期间所得的信号参数，对应地产生载波信号。在传输期间，载波信号通过传输装置调变并传输至无线电力接收装置。
本发明所揭露的无线电力传输装置及其操作方法，通过在第一软启动期间，产生驱动信号至传输装置，以驱动传输装置。在量测期间，量测传输装置的能量讯息，以产生量测结果，且依据量测结果，计算信号参数。在第二软启动期间，依据量测期间所得的信号参数，对应地产生载波信号。在传输期间，载波信号通过传输装置调变并传输至无线电力接收装置。如此一来，可以有效地依据无线电力传输装置与无线电力接收装置之间的距离变化，适应性地提供合适的载波信号，以增加使用上的便利性。
附图说明
图1为依据本发明的一实施例的电子装置的示意图。
图2为依据本发明的一实施例的电子装置的电路方块图。
图3为依据本发明的一实施例的无线电力传输装置的操作时序图。
图4A为依据本发明的一实施例的量测结果的量测电压或量测电流与信号参数的频率的对应关系示意图。
图4B为依据本发明的一实施例的量测结果的量测电压或量测电流与信号参数的占空比的对应关系示意图。
图4C为依据本发明的一实施例的量测结果的量测电压或量测电流与信号参数的施加电压的对应关系示意图。
图5为依据本发明的一实施例的无线电力传输装置的操作方法的流程图。
图6为依据本发明的另一实施例的无线电力传输装置的操作方法的流程图。
附图标记
100:电子装置
110:无线电力传输装置
120,152:传输装置
121:逆变器
122:线圈单元
130,156:控制装置
131:感测模组
132:开关模组
133:控制模组
134:驱动模组
135:处理模组
136:感测电阻
137:电流感测器
138:电压感测器
139:转换器
140:电源装置
150:无线电力接收装置
154:整流装置
158:调整装置
160:负载
170:门
180:门框
D1:距离
T1:第一软启动期间
T2:量测期间
T3:第二软启动期间
T4:传输期间
S502～S508,S602～S606:步骤
具体实施方式
本说明书的技术用语参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释以本说明书的说明或定义为准。本申请的各个实施例分别具有一或多个技术特征。在可能实施的前提下，本领域技术人员可选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地将这些实施例中部分或全部的技术特征加以组合。
在以下所列举的各实施例中，将以相同的标号代表相同或相似的元件或组件。
图1为依据本发明的一实施例的电子装置的示意图。图2为依据本发明的一实施例的电子装置的电路方块图。在本实施例中，电子装置100例如为一电子锁，且电子装置100可以设置于门170及门框180上，但本发明实施例不限于此。请参考图1及图2，电子装置100可以包括无线电力传输装置110与无线电力接收装置150。在本实施例中，无线电力传输装置110例如固定于门框180上，无线电力接收装置150例如设置于门170上，且可随着门170开启或关闭而移动的。
无线电力传输装置110可以至少包括传输装置120与控制装置130。进一步来说，传输装置120可以包括逆变器(inverter)121与线圈单元122。在本实施例中，逆变器121例如为半桥逆变器或全桥逆变器，但本发明实施例不限于此。线圈单元122可以耦接逆变器121，传输载波信号至无线电力接收装置150。另外，上述载波信号例如为具有数字信息(digitalping)的载波信号。
控制装置130耦接传输装置120。进一步来说，控制装置130可以包括感测模组131、开关模组132、控制模组133、驱动模组134与处理模组135。感测模组131耦接传输装置120，量测传输装置的能量讯息，以产生量测结果。开关模组132接收电源信号。控制模组133耦接开关模组132，并对开关模组132进行控制，以便开启或关闭开关模组132。在本实施例中，控制模组133例如为微控制器。另外，驱动模组134例如为脉波宽度调变器(pulse widthmodulator,PWM)。
处理模组135耦接感测模组131、控制模组133与驱动模组134。处理模组135可以控制驱动模组134与控制模组133产生驱动信号至传输模组120，以便驱动传输模组120。处理模组135可以依据感测模组131的量测结果，计算信号参数，并依据信号参数，控制驱动模组134与控制模组133产生载波信号。在本实施例中，处理模组135例如为微处理器(microprocessor)。
无线电力接收装置150可以包括传输装置152、整流装置154、控制装置156、调整装置158与负载160。传输装置152可以无线的方式与传输装置120进行通讯，并通过传输装置120接收并传输载波信号。整流装置154耦接传输装置152，接收载波信号，并对载波信号进行整流，以产生整流信号。控制装置156耦接整流装置154，接收整流信号进行运作。调整装置158耦接整流装置154与控制装置156，接收整流信号，并依据控制装置156的控制，调整整流信号，且将调整后的整流信号提供至负载160，以便负载160进行运作。在本实施例中，整流装置154例如为整流器(rectifier)，控制装置156例如为微控制器，调整装置158例如为直流-直流调整器(DC-DC regulator)。
进一步来说，感测模组131可以包括感测电阻136、电流感测器137、电压感测器138与转换器139。感测电阻136耦接于开关模组132与传输装置120的逆变器121之间。电流感测器137耦接感测电阻136，感测流经感测电阻136上的电流(亦即逆变器121的电流)，以产生电流感测信号。
电压感测器138耦接传输装置120的线圈单元122，感测线圈单元122的电压，以产生电压感测信号。转换器139耦接电流感测器137、电压感测器138与处理模组135，接收电流感测信号与电压感测信号，并将电流感测信号与电压感测信号提供至处理模组135，以便处理模组135据以计算信号参数。在本实施例中，转换器139例如为模拟-数字转换器(analog-to-digital converter,ADC)。另外，无线电力传输装置110更包括电源装置140。电源装置140耦接开关模组132、控制模组133、驱动模组134、处理模组135，并提供电源信号。
上述以描述电子装置100的内部元件及其耦接关系，以下将搭配时序图来说明无线电力传输装置110的操作。图3为依据本发明的一实施例的无线电力传输装置的操作时序图。请参考图1、图2、图3，在第一软启动期间T1，控制装置130可以产生驱动信号至传输装置120，以驱动传输装置120。也就是说，处理模组135可以控制驱动模组134与控制模组133，产生驱动信号至传输装置120。
接着，在量测期间T2，控制装置130可以量测传输装置120的能量讯息，以产生量测结果，且依据量测结果，计算信号参数，其中能量讯息可以为传输装置120因应于传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离D1而产生的。举例来说，当传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离D1较近时，传输装置120的能量讯息的能量较大。当传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离D1较远时，传输装置120的能量讯息的能量较小。另外，在本实施例中，逆变器121与线圈单元122可以因应于驱动信号，产生能量讯息。
在本实施例中，量测结果可以包括量测电流(例如逆变器121的电流)或量测电压(例如线圈单元122的电压)，且信号参数可以包括频率、占空比(duty cycle)或施加电压。另外，信号参数的频率及占空比可以是用以控制驱动模组134产生载波信号的参数。信号参数的施加电压可以是用以控制控制模组133产生载波信号的参数。
在一些实施例中，信号参数的频率例如与量测结果的量测电流或量测电压成正比，如图4A所示。举例来说，当控制装置130确认量测结果的量测电流或量测电压较大时，表示传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离D1较近，则控制装置130据以产生较高频率的信号参数至驱动模组134。当控制装置130确认量测结果的量测电流或量测电压较小时，表示传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离D1较远，则控制装置130据以产生较低频率的信号参数至驱动模组134。
在一些实施例中，信号参数的占空比与量测结果的量测电流或量测电压成反比，如图4B所示。举例来说，当控制装置130确认量测结果的量测电流或量测电压较大时，表示传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离D1控制装置130较近，则控制装置130据此产生较低占空比的信号参数至驱动模组134。当控制装置130确认量测结果的量测电流或量测电压较小时，表示传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离D1较远，则控制装置130据此产生较高占空比的信号参数至驱动模组134。
在一些实施例中，信号参数的施加电压例如与量测结果的量测电流或量测电压成反比，如图4C所示。举例来说，当控制装置130确认量测结果的量测电流或量测电压较大时，表示传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离D1较近，则控制装置130据此产生较低施加电压的信号参数至控制模组133。当控制装置130确认量测结果的量测电流或量测电压较大时，表示传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离D1较远，则控制装置130据此产生较低施加电压的信号参数至控制模组133。
之后，在第二软启动期间T3，控制装置130依据量测期间T2所得的信号参数，对应地产生载波信号。也就是说，控制装置130可以依据信号参数的频率、占空比及/或施加电压，产生对应上述信号参数的载波信号。举例来说，控制模组133可以依据信号参数的施加电压，产生载波信号，及/或是驱动模组134可以依据信号参数的频率及/或占空比产生载波信号。
接着，在传输期间T4，控制装置130所产生的载波信号通过传输装置120并传输至无线电力接收装置150。如此一来，控制装置130可以依据量测结果得知传输装置120与无线电力接收装置150之间的距离，并适应性调整产生对应载波信号的信号参数，以产生合适的载波信号给无线电力接收装置150，进而避免无线电力接收装置150接收到过大能量的载波而发生故障，或载波信号的接收品质不佳的情况发生。
在本实施例中，驱动信号的电压例如小于载波信号的电压。另外，在本实施例中，第一软启动期间T1、量测期间T2与第二软启动期间T3例如小于传输期间T4。举例来说，第一软启动期间T1例如小于或等于1/10的传输期间T4(亦即T1≦(1/10)×T4)，量测期间T2例如小于或等于1/10的传输期间T4(亦即T2≦(1/10)×T4)，第二软启动期间T3例如小于或等于1/10的传输期间T4(亦即T3≦(1/10)×T4)，但本发明实施例不限于此。
之后，在控制装置130将载波信号通过传输装置120传输至无线电力接收装置150后，控制装置130更可以通过传输装置130侦测是否有无线电力接收装置150的回应讯息，其中回应讯息为无线电力接收装置150因应于载波信号而产生的。也就是说，控制装置130可以侦测无线电力接收装置150邻近于传输装置120(无线电力传输装置110)或是远离传输装置120(无线电力传输装置110)。
当控制装置130侦测到有回应讯息时，表示门170未被开启且无线电力接收装置150邻近于传输装置120(无线电力传输装置110)，则控制装置130持续提供载波信号，以维持无线电力接收装置150的运作。当控制装置130侦测到未有回应讯息时，表示门170被开启且无线电力接收装置150远离传输装置120(无线电力传输装置110)，则控制装置130会停止提供载波信号，例如以软关闭模式停止提供载波信号。
图5为依据本发明的一实施例的无线电力传输装置的操作方法的流程图。在步骤S502中，在第一软启动期间，产生驱动信号至传输装置，以驱动传输装置。在步骤S504中，在量测期间，量测传输装置的能量讯息，以产生量测结果，且依据量测结果，计算信号参数，其中能量讯息为传输装置因应于传输装置与无线电力接收装置之间的距离而产生的。在步骤S506中，在第二软启动期间，依据量测期间所得的信号参数，对应地产生载波信号。在步骤S508中，在传输期间，载波信号通过传输装置调变并传输至无线电力接收装置。
在一些实施例中，上述量测结果例如包括量测电流或量测电压，且上述信号参数包括频率、占空比或施加电压。在一些实施例中，上述信号参数的频率例如与量测结果的量测电流或量测电压成正比。在一些实施例中，上述信号参数的占空比例如与量测电流或量测电压成反比。在一些实施例中，上述信号参数的占空比例如与量测电流或量测电压成反比。在一些实施例中，上述驱动信号的电压例如小于上述载波信号的电压。在一些实施例中，上述第一软启动期间、量测期间与第二软启动期间例如小于传输期间。在一些实施例中，当传输装置与无线电力接收装置之间的距离较近时，传输装置的能量讯息的能量较大，当传输装置与无线电力接收装置之间的距离较远时，传输装置的能量讯息的能量较小。
图6为依据本发明的另一实施例的无线电力传输装置的操作方法的流程图。在本实施例中，步骤S502～S508与图5的步骤S502～S508相同或相似，可参考图5的实施例的说明，故在此不再赘述。
在步骤S602中，通过传输装置侦测是否有无线电力接收装置的回应讯息，其中回应讯息为无线电力接收装置因应于载波信号而产生的。当侦测有回应讯息时，进入步骤S604，持续提供载波信号。当侦测未有回应讯息时，进入步骤S606，停止提供载波信号。
综上所述，本发明所揭露的无线电力传输装置及其操作方法，通过在第一软启动期间，产生驱动信号至传输装置，以驱动传输装置。在量测期间，量测传输装置的能量讯息，以产生量测结果，且依据量测结果，计算信号参数。在第二软启动期间，依据量测期间所得的信号参数，对应地产生载波信号。在传输期间，载波信号通过传输装置调变并传输至无线电力接收装置。如此一来，可以有效地依据无线电力传输装置与无线电力接收装置之间的距离变化，适应性地提供合适的载波信号，以增加使用上的便利性。
本发明虽以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种无线电力传输装置，其特征在于，包括：
一传输装置；以及
一控制装置，在一第一软启动期间，产生一驱动信号至该传输装置，以驱动该传输装置，在一量测期间，量测该传输装置的一能量讯息，以产生一量测结果，且依据量测结果，计算一信号参数，在一第二软启动期间，依据该量测所得的该信号参数，对应地产生一载波信号，且在一传输期间，该载波信号通过该传输装置传输至一无线电力接收装置；
其中，该能量讯息为该传输装置因应于该传输装置与该无线电力接收装置之间的一距离而产生的。
2.如权利要求1所述的无线电力传输装置，其特征在于，该传输装置包括：
一逆变器；以及
一线圈单元，耦接该逆变器，传输该载波信号至该无线电力接收装置；
其中，该逆变器与该线圈因应于该驱动信号，产生该能量讯息。
3.如权利要求1所述的无线电力传输装置，其特征在于，该控制装置包括：
一感测模组，量测该传输装置的该能量讯息，以产生该量测结果；
一开关模组，接收一电源信号；
一控制模组，对该开关模组进行控制；
一驱动模组；以及
一处理模组，控制该驱动模组与该控制模组产生该驱动信号，依据该量测结果，计算该信号参数，并依据该信号参数，控制该驱动模组与该控制模组产生该载波信号。
4.如权利要求1所述的无线电力传输装置，其特征在于，该量测结果包括一量测电流或一量测电压，且该信号参数包括一频率、一占空比及一施加电压。
5.如权利要求4所述的无线电力传输装置，其特征在于，该信号参数的该频率与该量测结果的该量测电流或该量测电压成正比。
6.如权利要求4所述的无线电力传输装置，其特征在于，该信号参数的该占空比与该量测结果的该量测电流或该量测电压成反比。
7.如权利要求4所述的无线电力传输装置，其特征在于，该信号参数的该施加电压与该量测结果的该量测电流或该量测电压成反比。
8.如权利要求1所述的无线电力传输装置，其特征在于，该控制装置更通过该传输装置侦测是否有该无线电力接收装置的一回应讯息，当该控制装置侦测到有该回应讯息时，该控制装置持续提供该载波信号，当该控制装置侦测到未有该回应讯息时，该控制装置停止提供该载波信号，其中该回应讯息为该无线电力接收装置因应于该载波信号而产生的。
9.如权利要求1所述的无线电力传输装置，其特征在于，该驱动信号的电压小于该载波信号的电压。
10.如权利要求1所述的无线电力传输装置，其特征在于，该第一软启动期间、该量测期间与该第二软启动期间小于该传输期间。
11.如权利要求1所述的无线电力传输装置，其特征在于，该传输装置的该能量讯息的能量随该传输装置与该无线电力接收装置之间的该距离减小而增大，该传输装置的该能量讯息的能量随该传输装置与该无线电力接收装置之间的该距离增大而减小。
12.一种无线电力传输装置的操作方法，其特征在于，包括：
在一第一软启动期间，产生一驱动信号至该传输装置，以驱动该传输装置；
在一量测期间，量测该传输装置的一能量讯息，以产生一量测结果，且依据该量测结果，计算一信号参数，其中该能量讯息为该传输装置因应于该传输装置与一无线电力接收装置之间的距离而产生的；
在一第二软启动期间，依据该量测期间所得的该信号参数，对应地产生一载波信号；以及
在一传输期间，该载波信号通过该传输装置传输至该无线电力接收装置。
13.如权利要求12所述的无线电力传输装置的操作方法，其特征在于，该量测结果包括一量测电流或一量测电压，且该信号参数包括一频率、一占空比或一施加电压。
14.如权利要求13所述的无线电力传输装置的操作方法，其特征在于，该信号参数的该频率与该量测结果的该量测电流或该量测电压成正比。
15.如权利要求13所述的无线电力传输装置的操作方法，其特征在于，该信号参数的该占空比与该量测结果的该量测电流或该量测电压成反比。
16.如权利要求13所述的无线电力传输装置的操作方法，其特征在于，该信号参数的该施加电压与该量测结果的该量测电流或该量测电压成反比。
17.如权利要求12所述的无线电力传输装置的操作方法，其特征在于，更包括：
通过该传输装置侦测是否有该无线电力接收装置的一回应讯息，其中该回应讯息为该无线电力接收装置因应于该载波信号而产生的；
当侦测有该回应讯息时，持续提供该载波信号；以及
当侦测未有该回应讯息时，停止提供该载波信号。
18.如权利要求12所述的无线电力传输装置的操作方法，其特征在于，该驱动信号的电压小于该载波信号的电压。
19.如权利要求12所述的无线电力传输装置的操作方法，其特征在于，该第一软启动期间、该量测期间与该第二软启动期间小于该传输期间。
20.如权利要求12所述的无线电力传输装置的操作方法，其特征在于，该传输装置的该能量讯息的能量随该传输装置与该无线电力接收装置之间的该距离减小而增大，该传输装置的该能量讯息的能量随该传输装置与该无线电力接收装置之间的该距离增大而减小。
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