TW201707344A - 金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器 - Google Patents

Abstract

本發明的金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器包括：電源供給部；可變驅動頻率訊號生成器，從電源供給部接受驅動電壓的供給，生成用於傳輸無線電力的可變驅動頻率訊號；切換部，從電源供給部接受驅動電壓的供給，來對上述可變驅動頻率訊號生成器所生成的可變驅動頻率訊號進行切換及放大；無線電力傳送部，根據由切換部供給的可變驅動頻率訊號，以無線方式向無線電力傳輸電力；檢波部，用於檢測從上無線電力傳送部傳送的可變驅動頻率訊號的振幅；以及比較器，用於比較根據檢波部所檢測到的可變驅動頻率訊號在無線電力傳送部產生的振幅是否為預先確定的基準值以上訊號訊號訊號。

Description

金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器

本發明係揭露一種金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，關於因金屬物質的存在而使無線電力傳送器中的共振頻率發生變化時，重新搜索具有最大輸出值的驅動頻率及占空比來適用於無線電力傳送器，從而可穩定地從無線電力傳輸系統用傳送器向接收器傳輸電力的金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器。

通常，利用磁共振的無線電力傳輸系統在互相分開的共振期間，借助共振現象來傳遞非放射型電磁波能源，當傳送器和接收器的共振頻率相一致時，可利用無線來進行電力傳輸。

在這種利用共振來無線傳輸能源的技術方面，當傳送天線和接收天線之間的頻率不相互匹配時，電力傳送效率急劇下降。然而，當在能源的傳送側與接收側之間存在金屬性異物時，受其影響，共振頻率發生變化，因此無法匹配，從而電力傳送效率下降，目前來講，根據以往技術的共振頻率固定型的情況下，無法進行正常的無線電力傳輸。

並且，在存在金屬性異物的環境下，無線電力傳送器的感應係數（Inductance）發生變化，由此為了保持恒定的共振頻率，可考慮調節無線電力傳送器的電容的方案，然而考慮到無線電力傳送器的使用環境，由於感應係數隨時發生變化，因此存在每次需要相應地調節電容值的局限。

為了改善如上所述的問題，在韓國授權專利第10-1386650號中，如圖1所示，作為利用磁共振誘發方法的無線電力傳輸系統內的無線電力傳輸裝置對異物進行檢測的方法，提出了這樣一種方法：檢測電流、電壓及相位中的至少一種的變化，從而檢測異物，根據磁場通信協議來傳輸加入請求訊號，並且檢測作為對於加入請求訊號的回應訊號的加入回應訊號，當未接收到加入回應訊號時，將異物的存在告知用戶。

然而，根據以往技術，無線電力傳輸裝置單純地對異物進行檢測，並且告知用戶，從而使用戶直接去除異物，當未去除異物時，仍然具有無線電力傳輸的效率急劇降低的缺點。

發明所欲解決之問題

為了解決如上所述的以往技術的問題而提出的本發明的目的在於，為了在存在金屬物質的環境下，也能有效地利用磁共振現象進行無線電力傳輸，可設定用於形成最大共振點的驅動頻率及占空比。

解決問題之技術手段

本發明的如上所述的目的藉由金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器來實現，上述金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器的特徵在於，包括：電源供給部；可變驅動頻率訊號生成器，從上述電源供給部接受驅動電壓的供給，生成用於傳輸無線電力的可變驅動頻率訊號；切換部，從上述電源供給部接受驅動電壓的供給，來對上述可變驅動頻率訊號生成器所生成的可變驅動頻率訊號進行切換及放大；無線電力傳送部,根據由上述切換部供給的上述可變驅動頻率訊號，以無線方式向無線電力傳輸電力；檢波部，用於檢測從上述無線電力傳送部傳送的上述可變驅動頻率訊號的振幅；以及比較器，用於比較根據上述檢波部所檢測到的上述可變驅動頻率訊號在上述無線電力傳送部產生的振幅是否為預先確定的基準值以上。根據上述比較器的比較結果，當根據上述可變驅動頻率訊號在上述無線電力傳送部產生的振幅為上述預先確定的基準值以上時，將相應頻率確定為上述無線電力傳送部的傳動驅動頻率，並回饋給上述可變驅動頻率生成器，在上述可變驅動頻率訊號生成器生成傳送驅動頻率訊號，並向上述切換部供給。

對照先前技術之功效

因此，本發明的金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器具有在存在金屬物質的環境下也可有效地利用磁共振現象進行無線電力傳輸的效果。

在本說明書及申請專利範圍中使用的術語或用語不可限定地解釋為通常或字面上的意思，發明人為了將其發明以最佳的方法來進行說明，立足於可適當地對術語的概念進行定義的原則上，應以符合於本發明的技術思想的意思和概念來進行解釋。

因此，本說明書中記載的實施例和圖式中示出的結構僅為本發明的最佳的實施例，由於不是代表所有的本發明的技術思想，因此應理解為，在本公開時，可具有能夠替代它們的多種等同物和變形例。

以下，參照圖式，來詳細地說明本發明的較佳實施例。

圖2為本發明的金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器的結構圖。

如圖2所示，本發明的金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器的電源供給部100較佳為直流電源，在需要使用交流電源的情況下，也可藉由轉換交流電源來供給為直流電源。

可變驅動頻率訊號生成器200從電源供給部100得到驅動電壓的供給來生成用於傳輸無線電力的驅動頻率訊號。可變驅動頻率生成器200在由構成磁共振無線電力傳輸系統的傳送部的感應器和電容器的感應係數L及電容C的值而確定的共振頻率的±50％的範圍內，按第一掃頻間隔使驅動頻率發生變化來生成驅動頻率訊號。

例如，在由磁共振無線電力傳輸系統的傳送部的感應係數及電容的值來確定的共振頻率為100Khz的情況下，在50至150Khz的範圍內，按1Khz的間隔使驅動頻率發生變化來生成驅動頻率訊號並向切換部300進行供給。

像這樣，可直接將在可變驅動頻率訊號生成器200生成的驅動頻率訊號向切換部300進行供給，但通常構成切換部300的一些部件本身存在誤差範圍為常見，為了使構成這種切換部300的一些部件本身的誤差最小化，優先地，還具有使驅動頻率訊號的占空比發生變化的占空比變換部210，來調節驅動頻率訊號的占空比並向切換部300進行輸入。

在還具有占空比變換部210的情況下，更佳地，將占空比基準值設定為50％，在占空比基準值的±10％的範圍內確定占空比來發生變化。

切換部300從電源供給部100得到驅動電壓的供給，擔當著對在可變驅動頻率訊號生成器200生成的可變驅動頻率訊號進行切換及放大的功能，利用半橋或全橋電路來構成。

無線電力傳送部400根據由切換部300供給的可變驅動頻率訊號，利用無線電力接收部(未圖示)以無線的方法傳輸電力，無線電力傳送部400藉由將感應器和電容器並聯的LC並聯共振，以無線方式向無線電力接收部(未繪示)傳輸電力。

檢波部500對由無線電力傳送部400傳送的電壓利用包絡檢波、LC比例檢波、福斯特-西利(Foster-seeley)檢波或電壓比較檢波中的一種進行檢波並檢測，從而檢測由無線電力傳送部400傳送的可變驅動頻率訊號的振幅。

至於像這樣檢測到的可變驅動頻率訊號的振幅是否為作為用戶預先確定的振幅的大小的基準值以上，在比較器600進行比較，當可變驅動頻率訊號的振幅為基準值以上時，將相應頻率或占空比確定為無線電力傳送部400的傳送驅動頻率及傳送占空比，並回饋給可變驅動頻率生成器200及占空比變換部210，在可變驅動頻率生成器200及占空比變換部210中根據傳送驅動頻率及傳送占空比生成驅動頻率訊號，使之經由切換部300向無線電力傳送部400進行輸入，藉由最大共振以無線方式將電力向無線電力接收部進行傳輸。

在這裏，作為用戶預先確定的振幅的大小的基準值如下確定：在無線電力傳送部400和無線電力接收部之間不存在金屬的情況下的振幅作為最大振幅，將為最大振幅的規定比例以上的值設為基準值，較佳地，在通常情況下，具有最大振幅的50％以上的振幅。

在此情況下，當存在多個可變驅動頻率訊號的振幅為作為用戶預先確定的振幅的大小的基準值以上的情況時，作為傳送驅動頻率及傳送占空比，選擇在無線電力傳送部中產生的振幅為預先確定的基準值以上的值中的最大振幅值的情況的驅動頻率及占空比。

並且，在可變驅動頻率訊號的振幅在作為用戶預先確定的振幅的大小的基準值以上的情況下，為了應對無線電力傳送器的使用環境變化，更較佳地，週期性地重複進行使傳送驅動頻率及傳送占空比優化的工作。

然而，根據比較器600的比較結果，在根據可變驅動頻率訊號在無線電力傳送部400產生的振幅小於預先確定的基準值的情況下，因難以實現有效的無線電力傳輸，因此重置可變驅動頻率生成器，使可變驅動頻率生成器200按具有小於已實施的第一掃頻間隔的掃頻間隔的第二掃頻間隔來生成驅動頻率訊號，從而直到藉由可變驅動頻率訊號在無線電力傳送部400中產生的振幅為預先確定的基準值以上，以小於第二掃頻間隔的間隔來重複地生成可變驅動頻率。

如上所述，本發明舉出較佳實施例來進行圖示並說明，但不局限於如上所述的實施例中，在不脫離本發明的精神的範圍內，可由該發明所屬的技術領域的普通技術人員進行多種變更及修改。

100‧‧‧電源供給部 200‧‧‧可變驅動頻率生成部 210‧‧‧占空比變換部 300‧‧‧切換部 400‧‧‧無線電力傳送部 500‧‧‧檢波部 600‧‧‧比較部

圖1為習知技術的無線電力傳輸系統的異物檢測方法的流程圖。

圖2為本發明的金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器的框圖。

100‧‧‧電源供給部

200‧‧‧可變驅動頻率訊號生成器

210‧‧‧占空比變換部

300‧‧‧切換部

400‧‧‧無線電力傳送部

500‧‧‧檢波部

600‧‧‧比較器

Claims (9)

1. 一種金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，其包括： 電源供給部，可變驅動頻率訊號生成器，從該電源供給部接受驅動電壓的供給，生成用於傳輸無線電力的可變驅動頻率訊號； 切換部，從該電源供給部接受驅動電壓的供給，來對該可變驅動頻率訊號生成器所生成的可變驅動頻率訊號進行切換及放大； 無線電力傳送部，根據由該切換部供給的該可變驅動頻率訊號，以無線方式向無線電力接受部傳送電力； 檢波部，用於檢測從該無線電力傳送部傳送的該可變驅動頻率訊號的振幅；以及 比較器，用於比較根據該檢波部所檢測到的該可變驅動頻率訊號在該無線電力傳送部產生的振幅是否為預先確定的基準值以上， 根據該比較器的比較結果，當該可變驅動頻率訊號在該無線電力傳送部產生的振幅為該預先確定的基準值以上時，將相應頻率確定為該無線電力傳送部的傳動驅動頻率，並回饋給該可變驅動頻率生成器，在該可變驅動頻率訊號生成器生成傳送驅動頻率訊號，並向該切換部供給， 在根據該無線電力傳送部的感應係數及電容而確定的共振頻率的±50％的範圍內，該可變驅動頻率生成器按第一掃頻間隔使驅動頻率發生變化來生成驅動頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，其中，根據該比較器的比較結果，當根據該可變驅動頻率訊號在該無線電力傳送部產生的振幅小於該預先確定的基準值時，該可變驅動頻率生成器按小於該第一掃頻間隔的第二掃頻間隔，生成該驅動頻率訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，其進一步包含一占空比變換部，該占空比變換部用於使在該可變驅動頻率訊號生成器生成的該驅動頻率訊號的占空比發生變化，該驅動頻率訊號的占空比發生變化的訊號向該切換部輸入。
4. 如申請專利範圍第3項所述之金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，其中，該占空比變換部將占空比基準值設定為50％，在±10％的範圍內確定占空比來發生變化。
5. 如申請專利範圍第1項所述之金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，其中，該切換部利用半橋或全橋電路，將在該可變驅動頻率訊號生成器生成的可變驅動頻率訊號進行切換及放大。
6. 如申請專利範圍第1項所述之金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，其中，該無線電力傳送部根據LC並聯共振，以無線方式向無線電力接收部傳輸電力。
7. 如申請專利範圍第1項所述之金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，其中，該檢波部由用於對從該無線電力傳送部傳送的電壓進行檢測的包絡檢波、LC比例檢波、福斯特-西利(Foster-seeley)檢波或電壓比較檢波中的一種進行檢波。
8. 如申請專利範圍第4項所述之金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，其中，根據該比較器的比較結果，當根據該占空比發生變化的該可變驅動頻率訊號在該無線電力傳送部產生的振幅為該預先確定的基準值以上時，將相應占空比確定為該無線電力傳送部的傳送占空比，並回饋給占空比變換部，在從該可變驅動頻率訊號生成器生成的傳送驅動頻率訊號中適用了該傳送占空比的訊號向該切換部進行輸入。
9. 如申請專利範圍第8項所述之金屬環境磁共振無線電力傳輸系統用傳送器，其中，作為該傳送驅動頻率及該傳送占空比，選擇在無線電力傳送部產生的振幅為該預先確定的基準值以上的值中的最大振幅值時的驅動頻率及占空比。