TWI502843B - 用於無線耦接電氣能源的電路以及用於控制電氣無線電力傳輸的方法 - Google Patents

用於無線耦接電氣能源的電路以及用於控制電氣無線電力傳輸的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI502843B
TWI502843B TW101147219A TW101147219A TWI502843B TW I502843 B TWI502843 B TW I502843B TW 101147219 A TW101147219 A TW 101147219A TW 101147219 A TW101147219 A TW 101147219A TW I502843 B TWI502843 B TW I502843B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
gradient
current
input voltage
predetermined
Prior art date
Application number
TW101147219A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201342763A (zh
Inventor
Eko Tan Lisuwandi
Thilani Imanthika Dissanayake Bogoda
Original Assignee
Linear Techn Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linear Techn Inc filed Critical Linear Techn Inc
Publication of TW201342763A publication Critical patent/TW201342763A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI502843B publication Critical patent/TWI502843B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

用於無線耦接電氣能源的電路以及用於控制電氣無線電 力傳輸的方法
本發明相關於無線能源傳輸與對於無線能源傳輸之控制。
逐漸有無線傳輸電力以充電或供電各種消費者電子裝置(從行動電話到重型工業設備(諸如起重機))的需求。考慮到此，感應充電使用電磁場以在兩個物件之間傳輸能源。能源被發送穿過感應耦接至用於供電或充電裝置的電氣裝置。移除傳送電路與接收電路之間的直接(亦即，有線)電氣接觸提供了許多優點。
例如，相較於傳導充電，感應充電可降低電擊(electrical shock)的機率，因為感應充電沒有暴露出的導體。再者，感應充電提供了將電力傳送電路與接收電路氣密封(hermetically seal)的能力。此種電路系統封裝可被使用於需要防水的情況下，諸如對植入醫療裝置充電或對個人衛生裝置(諸如可與水接觸的牙刷與刮鬍刀)充電。
即使在電擊或衛生不為主要考量的應用中，亦時常需要感應電力傳輸。例如，所要供電的裝置與裝置的電力源之間的連結可隨著時間而變得脆弱。再者，在充電器與裝置之間建立實體接觸相對的耗費時間。
因此，無線電力傳輸提升了安全性、可靠性以及時間效率，同時降低了維護成本。
第1圖圖示說明典型的無線電力傳輸系統100，系統100包含傳送器電路104(亦即一次單元)與接收器電路110(亦即二次單元)。傳送線圈(Tx )106被充能以傳送時變磁場。傳送線圈106產生的磁場誘發電流流入受到所產生磁場影響的接收(Rx )線圈108。在諧振系統100中，此交流電流在接收線圈110與接收器電路中的電容器槽(未圖示)之間往返流動，產生輸出電壓。此交流電壓隨後可被整流，而在跨負載RL 112的輸出處產生直流電壓。在接收器電路110輸出處的此經調節輸出電壓，能夠傳遞直流電流以供電接收器側的負載RL 112。
二次單元110可使用調節以控制傳遞至負載112的電力量。在一個範例中，此調節器可為調節輸出電壓的直流對直流轉換器。對於固定的電阻性負載，經調節的輸出電壓控制負載112中的電流量，且因此控制傳遞至電阻器112的總電力量。
注意到，沒有從接收器電路110到傳送器電路的直接回授(feedback)。由於沒有此種回授，一次單元104上的傳送電路可以最大位準充能傳送線圈，以容納二次單元110 上的最差情況操作條件。例如，最差情況操作條件可涉及最大負載電流與兩個線圈(亦即線圈106與線圈108)之間的最低耦接。以最大位準充能傳送線圈106，可造成傳送器電路104與傳送線圈106中的大電力消散(dissipation)，因為真實傳送器電路104與真實傳送線圈106中存在著非理想因素(non idealities)。
考慮到此，即使不存在接收器電路110或RL 時，傳送器電路104與傳送線圈106仍會消散電力。非理想因素(例如傳送器電路104中的消散性元件)包含切換損耗(switching loss)。再者，傳送線圈106中的損耗包含I2 R損耗。一個顯著的非理想因素可為傳送線圈106自身的寄生串連電阻。此種非理想因素造成能源效率不佳。
因此，在接收器電路110並未在大部分作業中傳遞最大電力至負載RL 112時，不期望以最大位準充能傳送線圈106。例如，若負載112為行動電話的電池，則電池僅需在每一充電週期開始的短時間內被以最大電流充電。在此短時間之後持續以最大位準充能傳送線圈106會造成能源效率不佳。
在最佳化一次側106至二次側110之總體電力傳輸效率的一種作法中，使用從接收器電路110至傳送器電路106的實體回授。考慮到此，有許多方法提供此種回授。
例如，可存在從接收器電路110提供直接回授資訊至傳送器電路104的光耦接器(opto-coupler)。在另一範例中，可存在使用無線通訊協定的專屬無線電鏈結以提供此回授資訊。其他方法可採用間接觀察一次單元交流波形，藉由 稍微調變二次諧振電容器。此調變隨後可作為低頻寬無線電鏈結，以從接收器電路110傳送回授資訊至傳送器電路104。
然而，先前技術主要依賴從接收器電路110至傳送器電路104的直接回授資訊，以調節從傳送器電路104至接收器電路110的電力傳輸。
因此，需要藉由間接決定接收器電路與負載的條件，提供對於從傳送器電路至接收器電路之電力傳輸的主動控制。
本發明提供在電氣能源來源與至少一個負載無線耦接電氣能源的電路與方法。電路包含一次單元與至少一個二次單元。一次單元包含：輸入節點，該輸入節點用以接收能源來源產生的輸入電壓；傳送器電路，該傳送器電路包含經配置以產生電磁場的傳送器線圈；以及調節器。該調節器經配置以感測一次單元的電流消耗、決定對於不同輸入電壓的電流消耗的梯度，並基於梯度決定最佳輸入電壓。該至少一個二次單元包含接收器電路與負載。接收器單元包含線圈，該線圈無線並感應地與該一次單元的該電磁場耦接，以從該一次單元接收電力。接收器單元進一步包含調節器電路，該調節器電路經配置以提供固定的輸出電流或電壓至輸出節點。
該電路與方法藉由間接決定接收器電路與接收器電路的負載的電力要求，以致能對於從傳送器電路至接收器電路之電力傳輸的主動調節。此決定的間接處在於：電力要求 不直接由接收器電路提供；而是由傳送器電路決定。在一個具體實施例中，一次單元中的輸入電壓以第一方向(例如正向)逐漸變化(ramped)。電流消耗被感測並儲存在記憶體中。對於每一電壓步級，對於每一步級之輸入電壓之電流消耗的梯度被決定，並記錄在記憶體中。在某些電壓步級處之梯度中的改變，指示存在對二次單元上之負載的主動調節的點。例如，藉由比較每一電壓步級處之梯度與預定的第一臨限，可決定最佳輸入電壓。若梯度大於第一臨限，則繼續逐漸變化。若梯度等於或小於第一臨限，則表示已到達最佳點。
在一個具體實施例中，輸入電壓被設為高於所決定之最佳輸入電壓的一個步級。此係確保系統中的固有變異不會干擾二次單元中負載的調節。此輸入電壓可在預定的時間內被保持固定。此預定的延遲週期可基於至少一個二次單元的負載改變得多快，及/或二次單元可多快地反應二次單元負載的改變。再者，預定的延遲可基於一次單元可對供應至一次單元的供應電壓的改變反應的最小可接受速度。
在此延遲週期之後，電壓以第二方向(相對於第一方向)逐漸變化。在每一電壓步級中，一次單元中的電流消耗被感測。如在第一方向中，對於每一電壓步級之相對於輸入電壓的電流消耗的梯度被決定。這些值被儲存在記憶體中。在每一電壓步級處的梯度被計算並與預定的第二臨限值比較。在一個具體實施例中，第二臨限與第一臨限相同。同樣的，若第二臨限被超過，則指示二次單元失去了對二次單元負載的調節。隨後電壓改變逐漸變化的方向(至第一方 向)，且繼續循環。
因此，一次單元的最佳輸入電壓被維持，以提供有效率的電力傳輸，而不從二次單元直接回授。
這些與其他的部件、步驟、特徵、物件、益處與優點，現將顯然於下列對於說明性具體實施例的實施方式、附加圖式以及申請專利範圍。
100‧‧‧無線電力傳輸系統
102‧‧‧電力來源
104‧‧‧傳送器電路
106‧‧‧傳送線圈
108‧‧‧接收線圈
110‧‧‧接收器電路
112‧‧‧負載
202‧‧‧最佳操作點
302‧‧‧電壓來源
304‧‧‧負載
402‧‧‧調節器
406‧‧‧電流梯度改變點
502‧‧‧消散性元件
602‧‧‧電容器
604‧‧‧電容器
606‧‧‧寄生電阻
608‧‧‧寄生電阻
610‧‧‧寄生電阻
612‧‧‧二極體
802‧‧‧電壓來源
804‧‧‧轉換器
806‧‧‧輸出電容器
808‧‧‧感測電阻器
810‧‧‧直流對交流轉換器
812‧‧‧傳送器線圈
814‧‧‧接收器線圈
816‧‧‧接收器電路
818‧‧‧負載
820‧‧‧回授電阻器
822‧‧‧回授電阻器
824‧‧‧OPTR電路方塊
910‧‧‧直流對交流轉換器
1002‧‧‧回授電阻器
1004‧‧‧回授電阻器
1006‧‧‧電流感測器
1008‧‧‧電流感測器
1010‧‧‧A/D轉換器
1012‧‧‧邏輯方塊
1014‧‧‧D/A轉換器
1102‧‧‧振盪器
1104‧‧‧驅動器
1106‧‧‧耦接至高電壓的電晶體PFET
1108‧‧‧耦接至低電壓的電晶體NFET
1110‧‧‧傳送線圈
1202‧‧‧NPN電晶體
1204‧‧‧NPN電晶體
1206‧‧‧電感器
1208‧‧‧電阻器
1210‧‧‧電感器
1212‧‧‧電感器
1214‧‧‧電容器
1216‧‧‧傳送線圈
1302‧‧‧LC槽電路
1304‧‧‧LC槽電路
1306‧‧‧二極體
1308‧‧‧電容器
1310‧‧‧直流對直流轉換器
1312‧‧‧輸出電容器
1314‧‧‧輸出負載
1316‧‧‧電容器
1318‧‧‧調諧控制
1320‧‧‧電晶體
1322‧‧‧二極體
附加圖式圖示了說明性具體實施例。附加圖式並未圖示說明所有的具體實施例。可額外或替代使用其他的具體實施例。可為顯然或非必要的細節可被省略，以節省空間或供更有效率地圖示說明。可由額外的部件或步驟及/或不需所有所圖示說明的部件或步驟來實施一些具體實施例。在相同的編號出現在不同的圖式中時，編號代表相同或類似的部件或步驟。
第1圖圖示說明典型無線電力傳輸系統的範例。
第2圖圖示說明一次單元的電力消耗範例，在二次單元上有固定負載，並有經調節輸出電壓。
第3圖圖示說明提供跨固定負載之電壓的電壓來源。
第4圖圖示說明具有效率為100%且壓降為0V的調節器402的系統。
第5圖圖示說明具有消散性元件與負載的系統。
第6圖圖示說明與本發明之具體實施例一致之無線感應電力傳輸系統的模型。
第7圖圖示說明對於在二次單元上的不同負載之，與本發明之具體實施例一致之感應電力傳輸系統的一次單元的電力消耗曲線。
第8圖圖示說明與本發明之具體實施例一致之，具有最佳電力傳輸調節器(OPTR)方塊的無線電力傳輸系統的簡化方塊圖。
第9圖圖示說明與本發明之具體實施例一致之，具有簡化OPTR方塊圖的無線電力傳輸系統的簡化方塊圖。
第10圖圖示說明與本發明之具體實施例一致之直流對交流轉換器電路的範例。
第11圖圖示說明與本發明之具體實施例一致之，直流對交流轉換器電路的另一範例。
第12A圖圖示說明與本發明之具體實施例一致之接收器電路的範例。
第12B圖圖示說明與本發明之另一具體實施例一致之接收器電路的範例。
第13圖圖示說明在具有經調節輸出二次單元的感應電力傳輸系統中，一次單元電流(I)如何隨著一次單元電壓(V)提升而改變的簡化圖。
第14圖圖示說明在感應電力傳輸系統中，一次單元電流(I)如何隨著一次單元電壓(V)提升而改變的簡化圖，其中在無線電力傳輸系統中N個(其中N>1)二次單元耦接至單一一次單元。
第15圖圖示說明在具有經調節輸出二次單元的感 應電力傳輸系統中，一次單元電流(I)如何隨著一次單元電壓(V)提升而改變的簡化圖，其中對最佳供應電壓執行二次搜尋。
現說明說明性具體實施例。可額外地或替代地使用其他具體實施例。可為顯然或非必要的細節可被省略，以節省空間或供更有效率地呈現。可由額外的部件或步驟及/或不需所有所說明的部件或步驟來實施一些具體實施例。
下文所討論的各種範例藉由間接決定接收器電路及接收器電路負載的電力要求，致能對從傳送器電路至接收器電路及接收器電路負載之電力傳輸的主動調節。此決定的間接處在於：電力要求並非直接由接收器電路提供；而是由傳送器電路透過分析傳送器電路的電流消耗來決定。
例如看到第1圖的電路100，從傳送器電路104無線傳遞系統電力至接收器電路110(亦即，經由與接收器線圈108耦接的傳送器線圈106)，總體系統中不存在電力放大。換言之，所有二次單元所消耗的增量電力係由一次單元無線地提供。進一步看到，二次單元的接收器電路110包含調節器，以調節接收器電路110跨負載RL 112的輸出電壓。對於每一給定的負載RL 112，存在對於一次單元的最佳總體輸入電力。任何超過此最佳點之一次單元所消耗的額外電力是浪費的。一次單元可藉由監視一次單元中的電流消耗，來偵測一次單元在何時(亦即輸入電壓)傳送足夠的電力。例如，藉由在監視電流消耗中的增量改變的同時，調變(例如提升 或降低)傳送器電路104的供應電壓，可決定傳送器電路的最佳供應電壓，以在一次單元與二次單元之間提供最有效率的電力傳輸。在一個具體實施例中，對於最有效率的電力傳輸的最佳點，是在電流消耗的增量改變開始降低之時。
在第1圖中，在傳送線圈(Tx )106中，所產生的磁場強度係與流動通過線圈106的交流電流成正比。此交流電流係與施加於跨此線圈106的交流電壓成正比。可藉由控制一次單元電力來源102的輸出電力，來調變此交流電壓的振幅。
在一個範例中，跨傳送器線圈106的交流電壓係從直流來源產生。使用直流對交流轉換器(未圖示)將直流來源轉換成交流。交流電壓可與施加於跨傳送器電路104的直流(或平均)電壓成比例。因此，直接地改變直流電壓，可改變傳送器線圈106的磁場強度，此相應地改變二次單元可用的電力量。
一次單元的感應電力係耦接至二次單元。換言之，接收器電路110的接收器線圈108經調適為不使用直接電氣接觸而與傳送器電路104的傳送器線圈106的磁場耦接。因此，電力被從一次單元感應傳輸至二次單元。因為提供至二次單元的電力源自一次單元，藉由監視一次單元的電力消耗，可獲得對二次單元條件的間接洞察。
舉例說明，現參照第2圖，第2圖圖示說明典型一次單元的電力消耗，且有固定負載RL 112在二次單元上，其中跨RL 112的電壓被調節。第2圖為傳送器電路104供應電 流(Isupply )對供應電壓(Vsupply )102的圖表，其中跨負載RL 112的二次輸出電壓被調節，且負載RL 112被固定。例如，Vsupply 102可從低電壓(例如0V)被改變至高電壓(例如15V)。隨著電力(亦即Isupply ×Vsupply )提升，在達成對跨負載RL 112之輸出電壓的調節時，二次增量電力消耗下降。第2圖中的圓點202代表最佳操作點。對於經調節輸出電壓之最佳操作點的概念，可從下列範例來更佳地瞭解。
舉例說明，第3圖圖示說明跨固定負載304之電壓的電壓來源302。隨著跨負載304的電壓302提升，電流線性地提升。因此，隨著提供至負載304的電壓提升，電力消耗提升。相對的，第4圖圖示說明具有調節器402(例如直流對直流)的系統，調節器402具有100%的效率與0V的壓降(0V drop out)。調節器402將跨負載304的電壓調節至預定的位準(例如5V)。直到達到預定的位準之前，電流消耗隨著所施加的電壓線性提升(如第3圖圖示)。然而，一旦輸入電壓302到達預定的位準(例如在此範例中為5V)，電流消耗即下降。此係因為調節器402提供固定的電力負載(亦即P=V*I=52 /R=25/R)。調節器能夠在輸入到達預定電壓位準時達成調節，使由來源302提供的任何額外電壓為多餘。
舉例說明，第5圖圖示說明具有消散性元件R2(502)與負載R1(304)的系統。隨著輸入電壓302提升至預定的位準(例如5V)，電流以1/(R1∥R2)=(R1+R2)R1R2的梯度線性提升。一旦調節器402到達跨負載304的所需電壓，增量電力需求即降低。此係因為跨負載304的電力消耗現固 定為25/R，且任何增量電力消耗現由消散性元件R2(502)所管理。因此，隨著電壓302提升，可由在較高電壓處的1/R2的新梯度來估算電流。因此，藉由決定對於所施加電壓之電流梯度改變的點406，可建立系統的最佳輸入電壓。例如，最佳準則可為在R2(502)上的電力消散為最小，同時允許R1上的電壓被調節。
第6圖圖示說明與本發明之具體實施例一致的無線感應電力傳輸系統的模型。交流來源302提供交流電流至傳送器線圈106，傳送器線圈106感應耦接至接收器線圈108。電阻606與608分別代表傳送器線圈106與接收器線圈108的寄生電阻。例如，可存在包含二極體612與電容器604的整流器，整流器將來自諧振槽的交流電壓轉換成直流訊號，諧振槽包含電容器602與接收器線圈108。此直流訊號被提供至轉換器402(例如直流對直流)，轉換器402提供經調節的輸出電壓至負載304。因為傳送線圈106與接收線圈108大體上為消散性(因為寄生電阻(亦即個別的606&608)，獲得類似如第5圖的圖表。如在第5圖的背景中所討論，相對於所施加輸入電壓之電流的梯度，在到達調節點之前與到達調節點之後是不同的(亦即在負載調節之前的梯度大於在負載調節之後的梯度)。
如先前所討論，第6圖圖表中的梯度改變，指示在二次單元上沒有足夠的電力以達成調節時，二次單元試著從一次單元吸收盡可能多的電力以傳遞至二次單元負載304的事實。一旦有足夠的電力以達成調節，則二次單元將減少二 次單元的增量電力要求。此係由調節點406代表。任何可見於一次單元上的增量電力消耗，係由一次單元與二次單元兩者上的寄生低效率所造成。梯度量值(亦即斜率)的改變可根據一次與二次單元的固有效率來改變。注意到，在二次單元達成調節時梯度總是有改變。此梯度改變可用以決定從一次單元至二次單元的最佳電力傳輸。
第7圖圖示說明與本發明之具體實施例一致的感應電力傳輸系統的示例性一次單元的電力消耗曲線。此曲線圖示說明，隨著負載電阻提升，最佳電流供應(與電壓供應)減少。此係由對於不同負載的不同供應電壓處的梯度改變來指示。在一個具體實施例中，隨著負載偏移為較高或較低，由一次單元提供至二次單元的電力被主動調整。例如，負載的電阻可隨時間而提升，由於操作在較高的溫度下。考慮到此，提供至二次單元的供應電壓與電流隨著負載提升被主動地減少。類似的，若負載的電阻變得較小，則提供至二次單元的供應電壓與電流被主動地提升，直到到達最佳點，如梯度的改變所指示。
在一個具體實施例中，一次單元電壓被週期性地調變，以決定發生梯度改變的電壓。此可為直流或交流電壓。考慮到此，一次單元的電壓被調節以維持彼電壓。最終梯度的量值係基於預定值，預定值可根據各種應用，基於一次與二次單元的效率而改變。此方法致能從一次單元直接感測二次電力消耗，藉以允許一次單元充能二次單元的線圈為剛好足夠達到對輸出電壓的二次單元調節。此減少了任何一次電 路中的固定的損耗，並最佳化總體系統效率。這些最佳操作點係由第7圖中對於每一不同負載電阻的圓點來指示。
第8圖為與本發明之具體實施例一致之，具有最佳電力傳輸調節器(Optimum Power Transfer Regulator；OPTR)區塊之無線電力傳輸系統的簡化方塊圖。第8圖的無線電力傳輸系統包含一次單元與二次單元。一次單元包含耦接至直流對直流轉換器804的電壓來源802(可為直流電壓來源)。轉換器804具有輸出電容器806以調整輸出訊號。一次單元進一步包含電阻性分壓器(亦即RFB1 與RFB2 )以對轉換器804提供回授。轉換器804的輸出係透過感測電阻器Rs 808提供至OPTR 824。OPTR將於下文更詳細討論。一次單元進一步包含直流對交流轉換器810與傳送器線圈812。至於二次單元，二次單元包含接收器線圈814、接收器電路816以及負載RL 818。
對於直流對交流轉換器810的供應電壓係由直流對直流轉換器804提供。此直流對直流轉換器804輸出電壓係由OPTR 824調整。OPTR模組藉由感測通過感測電阻器Rs 808的電流，來執行梯度偵測與供應電壓調變。OPTR 824調變注入直流對直流轉換器回授電阻器822的電流。這些方塊將於下文更詳細說明。
第9圖圖示說明與本發明之具體實施例一致之，具有OPTR方塊之簡化方塊圖的無線電力傳輸系統的簡化方塊圖。傳送器電路包含下列方塊：直流對直流轉換器804，直流對交流轉換器910以及OPTR電路方塊824。至於OPTR電路 方塊824，OPTR電路方塊824包含感測通過感測電阻器Rsense 808之電流的電流感測器1006與1008，以及包含記憶體元件於其中的邏輯方塊1012。流動通過感測電阻器808的電流指示一次單元的電流消耗。電流感測器1006與1008儲存週期性電流量測於邏輯方塊1012的記憶體中。
在此範例中，電流感測器為轉導放大器1006，轉導放大器1006的輸出連接至電阻器1008。因此，產生在VC的電壓係與流動跨感測電阻器808的電流成比例。跨輸出電阻器1008的電壓可由A/D轉換器1010取樣，以產生跨輸出電阻器1008之電壓的數位表示。
可例如使用複雜可程式邏輯裝置(CPLD)來實施數位邏輯與記憶體方塊1012。在一個具體實施例中，CPLD實施演算法步驟，包含儲存並比較由電流感測放大器1006在每一取樣處決定的電流(I)值。
第9圖的OPTR電路824可進一步包含D/A轉換器1014，D/A轉換器1014耦接至數位邏輯與記憶體方塊1012的輸出。D/A轉換器1014將數位邏輯1012之CPLD的數位輸出值，在D/A轉換器輸出處轉譯成電流。此電流係用以改變對直流對直流轉換器804的回授(FB)電壓。
第10圖圖示與本發明之具體實施例一致之，直流對交流轉換器電路的範例。振盪器1102產生具有預定頻率的方波。此方波被提供至驅動器1104的輸入。例如，驅動器1104可為半橋接(half-bridge)閘極驅動器。驅動器1104的輸出耦接至耦接至高電壓(例如Vsupply )的電晶體以及耦接至低 電壓(例如接地)的電晶體。在一個具體實施例中，耦接至高電壓的電晶體為PFET 1106且耦接至低電壓的電晶體為NFET 1108。直流對交流轉換器的輸出提供可被饋至傳送線圈1110上的低阻抗方波訊號。線圈1110上的方波電壓的振幅係實質上等於高電壓(例如Vsupply )。
第11圖圖示與本發明之具體實施例一致之，直流對交流轉換器電路的另一範例。此直流對交流轉換器可為自振盪結構(例如Royer振盪器)，以產生跨傳送線圈1216的弦波電壓。振盪的成因為，被由緊密耦接的電感器1210、1212與1102驅動至NPN(亦即個別的1202與1204)基極的訊號，與NPN相對的集極的訊號極性相反。
第12A圖與第12B圖圖示說明與本發明之不同具體實施例一致之不同接收器電路的範例。第12A圖包含經調諧的LC槽電路(亦即個別的1302與1304)。LC槽的輸出係耦接至包含二極體1306與電容器1308的整流器。整流器的輸出係耦接至直流對直流轉換器1310。
第12B圖包含調諧控制1318，而非第12A圖的直流對直流轉換器1310。在兩個實例中，經調節輸出被提供為跨於輸出負載1314。
本文包含前述對於無線電力傳輸系統之不同建置方塊的範例，以提供對相關教示的通透瞭解。然而，熟習本發明領域技藝者應能顯然瞭解，本發明的實施可無需此等細節。在其他實例中，已相對高階地說明熟知方法、程序、部件及/或電路系統，而並不說明細節，以避免不必要地遮蔽本 發明的態樣。熟習本發明領域技藝者將瞭解到，可使用其他電路來實施建置方塊，且可基於本文教示內容使用其他的配置。在每一具體實施例中，一次單元調節傳輸至二次單元的電力，以藉由間接決定二次單元的電力要求來提供經調節的輸出電壓至負載。
現參照第13圖，第13圖圖示說明如何在一個取樣具體實施例中決定最佳電壓點。第13圖提供電流(I)如何隨著電壓(V)提升而改變的簡圖。電流與電壓值位於無線電力傳輸系統的一次級中。
例如，在啟動時(亦即步驟1)，輸入電壓以預定的步級尺寸逐漸增加。在一個具體實施例中，電壓步級尺寸為一致的。步級尺寸係基於應用來設定。例如，步級尺寸越小，就會獲得更多解析度，產生更精確的操作點(亦即在一次單元處設定的電壓)。在另一具體實施例中，可使用二元搜尋來獲得最佳操作點。在每一取樣(亦即電壓步級)中，一次級的電流消耗被決定。此電流值被記錄於記憶體中。例如，電流值可被儲存於第9圖的數位邏輯與記憶體方塊1012中。
在步驟2中，決定第一電流值(I1 )與原始電流值(I0 )之間的差異。對每一電壓步級決定電流對電壓的梯度，並儲存於記憶體中。
△IC =(I1 -I0 ) (式1)
在一個具體實施例中，在掃描了預定的電壓範圍之後執行計算。在另一具體實施例中，在每一電壓步級處執行 計算。
在步驟3中，所計算之對於每一步級輸入電壓的電流的梯度(亦即斜率)被與預定臨限(亦即△IREF )比較。
△IC ≦△IREF ？ (式2)
再次說明，△IREF 值可基於特定應用的要求。例如，△IREF 越接近在二次單元上沒有負載時一次單元的增量電流消耗(△ISTDBY )，操作點就越精確。然而，若△IREF 的值太接近△ISTDBY (亦即在系統的不準確度內)，則可獲得錯誤的操作點。可藉由在一開始校正系統，並尋找對於最佳效率的可靠與可接受值來設置△IREF 值。例如，可基於△ISTDBY 並使用足夠的餘裕(margin)來設定值，以處理一次單元中的電流在二次單元不具有負載時的最差情況固有變異。換言之，臨限被設為大於一次單元與至少一個二次單元的固有隨機偏差(offset)、重複性動態變異以及系統性不準確度。
例如，為了使系統中的隨機偏差與其他系統性不準確度不造成重大影響，考慮一次與二次單元的固有效率。此係確保梯度改變(亦即斜率)顯著而足以用於偵測，而不是系統固有不準確度的部分。考慮到此，在良好設計的系統中，在每一最佳點處大部分電力被傳遞至二次單元的負載，而非由無線電力傳輸系統中的低效率因素消散。
若△IC >△IREF ，則還未到達一次單元的最佳供應電壓。然而，對於具有單一二次單元的系統，△IC ≦△IREF 的第一實例指示二次單元已達到對二次單元負載的調節，並已到達一次單元的最佳供應電壓。注意到，此決定並非根據任何來 自二次單元的直接回授所做成。
在一個具體實施例中，即使梯度改變的點指示最佳操作條件，在實際實施中，供應電壓可被設為稍微超過此點。例如，供應電壓可高於梯度改變點一個電壓步級，或高於梯度改變點固定但可程式化之位準。此係確保負載電流中的任何隨機偏差與些微變異，不造成接收器電路立即超出調節。
步驟4係於已建立最佳供應電壓之後。在一個範例中，電壓步級暫停預定時間(Td )。在一個具體實施例中，藉由對特定系統尋找確保系統在二次單元輸出處維持調變，並在大部分時間內維持以最佳電力功率點來操作的最小頻率，來設定Td 。換言之，藉由考慮接收器負載改變得多快，以及對於一次單元回應負載改變的可接受延遲，來設定Td 。考慮到此，可考慮傳送器與接收器電路兩者的安定速度(settling speed)。
在步驟5中，在Td 失效後，供應電壓被持續地向下步進。在一個範例中，向下步級尺寸與向上步級尺寸相同。在另一具體實施例中，向下步級尺寸小於向上步級尺寸。儘管在另一具體實施例中，步級尺寸隨著每次電壓步進的方向改變而減少。
在每次向下步進之後，電流值被記錄在記憶體中。新電流值(I0 )與先前電流值(I1 )之間的差異被決定。對每一電壓步級決定電流對電壓的梯度，並儲存在記憶體中。此值係與預定的臨限值比較。在一個具體實施例中，預定的臨限值係與在向上步進期間內使用的臨限值相同。
若△IC ≦△IREF ，則還未到達一次單元的最佳供應電壓，且電壓持續向下步進。然而，△IC ≦△IREF 的第一實例指示已接近最佳點。
在步驟6中，電壓再次向上步進，且週期以步驟1持續。
前述的示例性方法持續調整無線電力傳輸系統的一次單元的最佳電壓值，而不使用來自二次單元的直接回授。因此，恰好足夠的電力被傳遞至二次單元以達成對跨負載電壓的適當調節。再者，隨著負載變化，系統自動調整至適當的一次單元電壓位準，以有效率地傳輸電力至二次單元。
為了簡單說明，前述的方法大體上討論單一二次單元，本文的概念可被延伸以包含多重接收器線圈(例如，由單一一次單元供電的數個二次單元)。例如，若每一二次單元調節二次單元對個別負載的輸出電壓(或電流)，則可使用實質上類似的方法於一次單元上，以偵測使所有接收器電路位於調節內的點。可在傳送器電路供應電流上看到多重梯度(亦即斜率)改變。因此，一次單元的輸入電壓被調節在梯度最後改變的點(或此點再加上一個額外的電壓步級)。下文的討論進一步釐清此概念。
第14圖圖示說明在無線電力傳輸系統中，在N個(其中N>1)二次單元耦接至單一一次單元時，如何決定最佳電壓點的範例。第14圖提供對於電流(I)如何隨著電壓(V)提升而變化的簡圖，其中電流與電壓值為於無線電力傳輸系統的一次單元中。步驟類似於具有單一二次單元的無線電力 傳輸系統，除了最佳點係決定於最後梯度改變之處(亦即，在此範例中為2)。注意到，N個不同的接收器的二或更多者可在同時達成調節。考慮到此，可觀察到少於N個的梯度改變。
例如，在啟動時(亦即步驟1)，輸入電壓以預定的步級尺寸逐漸提升。在每一取樣(亦即電壓步級)中，一次級的電流消耗被決定。此電流值被儲存於記憶體中。
在步驟2中，決定第一電流值(I1 )與原始電流值(I0 )之間的差異。對於每一電壓步級之電流對電壓的梯度被決定且儲存在記憶體中。
△IC =(I1 -I0 ) (式1)
此值被與預定的第一臨限(亦即△IREF )比較。
△IC ≦△IREF ？ (式2)
例如，若△IC >△IREF ，則還未到達複數個二次單元的最佳供應電壓。其中梯度值改變但其中條件△IC >△IREF 仍成立的第一實例，指示至少一個二次單元的最佳供應電壓已被達到。然而，因為存在額外的二次單元，一次單元的電壓持續逐漸變化。
在步驟3中，在條件△IC ≦△IREF2 終於被滿足時，一次單元的最佳供應電壓被達到。再次說明，並非根據來自任何二次單元的任何直接回授來決定最佳操作電壓。在一個具體實施例中，預定的第二臨限值與第一臨限值相同。
步驟4係於已建立N個二次單元的最佳供應電壓之後。在一個範例中，電壓步進被暫停(亦即保持在相同電壓) 預定的時間(Td )。
在步驟5中，在Td 失效後，供應電壓被持續地向下步進。在一個範例中，向下步級尺寸與向上步級尺寸相同。在另一具體實施例中，向下步級尺寸小於向上步級尺寸。儘管在另一具體實施例中，步級尺寸隨著每次電壓步進的方向改變而減少，以提供較佳的解析度，直到到達預定的最小步級尺寸為止。
在每次向下步進之後，電流值被記錄在記憶體中。新電流值(I0 )與先前電流值(I1 )之間的差異被決定。對每一電壓步級決定電流對電壓的梯度，並儲存在記憶體中。此值係與預定的第三臨限值(△IREF3 )比較。在一個具體實施例中，預定的第三臨限值係與在向上步進期間內使用的第二臨限值相同。若△IC ≦△IREF3 ，則一次單元的最佳供應電壓尚未被達到，且電壓繼續向下步進。然而，△IC >△IREF3 的第一實例指示已接近最佳點。
在步驟6中，電壓再次向上步進，且週期以步驟1持續。
前述的示例性方法持續調整無線電力傳輸系統的一次單元的最佳電壓值，而不使用來自二次單元的直接回授。儘管在逐漸向下變化之前先說明了逐漸向上變化，但同樣的概念可使用逐漸向下變化而非逐漸向上變化來施加。
第15圖圖示說明可如何使用二元搜尋來決定最佳電壓點的範例。第15圖提供在不同電壓(V)位準處電流(I)如何變化的簡圖，其中電流與電壓值位於無線電力傳輸系統 的一次單元內。
例如，在啟動時(亦即步驟1)，輸入電壓被設為變數Vmin (亦即，在此範例中為0V)。此電壓由預定的電壓步級提升。例如，此電壓步級可為1V。如先前所述，對於每一施加的輸入電壓，電流消費被決定並記錄在記憶體中。
在步驟2中，決定第一電流值(I1 )與原始電流值(I0 )之間的差異。對於此電壓步級之電流對電壓的梯度被決定且儲存在記憶體中(亦即，在△IC 變數中)。
△IC =(I1 -I0 ) (式5)
在步驟3中，△IC 被與第一參考斜率(亦即△Iref )比較。若△IC 小於或等於預程式化的值(△Iref )，則不存在負載。在此情況中最佳的供應電壓為Vmin 。考慮到此，電壓步進暫停預程式化的時間Td 。在Td 失效時，方法再從步驟1開始。
若△IC 大於△Iref ，則指示最佳輸入電壓尚未被達到，且方法繼續下列的步驟4。
在步驟4中，供應電壓被改變成[Vmax -1]V。例如，Vmax 代表一次單元的最大供應電壓。在第15圖的範例中，Vmax 為18V。
電流值(I0 )被取樣並儲存。接著，供應電壓被改變成Vmax 。在此電壓處的電壓值(I1 )亦被取樣並儲存。計算等於[I1 -I0 ]的新梯度(在此範例中為△I2 )。第二斜率被儲存(例如在△IC 變數中)。
在步驟5中，△IC 被與△Iref 比較。若△IC 大於△Iref，則最佳電壓為傳送器的最大供應電壓。輸入電壓被設為Vmax 且Td 計數器啟動。一旦Td 失效，方法即再從步驟1開始。
然而，若△IC 小於或等於△Iref ，則設定△Imin =△IC ，最佳輸入電壓尚未被到達且方法持續進行下列的步驟6。
在步驟6中，供應電壓被改變為如下：Vsupply =(Vlow +Vhigh )/2 (式6)
在上述式6中，Vlow 為被初始化為Vmin 的變數，且Vhigh 被初始化為Vmax 。在Vsupply 處的電流(I0 )被取樣並儲存。接著，Vsupply 被提升預定量(例如1V)，且電流(I1 )被再次取樣。
在步驟7中，在當前電壓下計算梯度(例如△I3 )。
△I3 =(I1 -I0 ) (式7)
△IC 變數被由新梯度更新。
在步驟8中，決定△IC 是否大於△Imin 與小於或等於△Iref 。若如此，則方法繼續進行下列的步驟10。否則，方法繼續進行下列的步驟9。
在步驟9，所計算的△IC 被與△Imin 與△Iref 比較。若△IC 大於△Iref ，則最佳供應電壓處於當前的Vsupply 與Vhigh 之間。因此，Vlow 被設定為當前的供應電壓(Vsupply )。
然而，若△IC 小於或等於△Imin ，則最佳供應電壓處於當前的Vlow 與Vsupply 之間。考慮到此，Vhigh 被設為當前的供應電壓(Vsupply )。
以新的Vlow 與Vhigh 值重複進行步驟6至8。
步驟10代表退出條件。此係因為已到達最佳供應電壓。電壓步進暫停(亦即保持在固定電壓)預程式化的時間 (Td )。一旦Td 失效，則方法繼續進行步驟1，從而持續地調整至最佳輸入電壓位準。
儘管由單一斜率改變來說明前述方法，熟習本發明領域技藝者將輕易理解，亦可支援多重斜率改變(亦即多重二次單元)。例如，△IREF 可被程式化而使△IREF 值位於△Imin 與IV曲線中第二低的斜率之間。
除非另外說明，所有揭示於此說明書(包含下文申請專利範圍)中的測量、值、額定值、位置、量值、尺寸與其他規格，為近似值而非精確值。他們意為具有與他們所相關的功能，以及他們所屬領域中之習知技術一致的合理範圍。
所有在本說明書中引用的文章、專利、專利申請案與其他著作，係作為參考而併入本文中。
用詞「構件」在使用於請求項中時，意為(且應被解譯為)包含已說明的對應結構與材料，以及他們的均等範圍。類似的，用詞「步驟」在使用於請求項中時，意為(且應被解譯為)包含已說明的對應結構與材料，以及他們的均等範圍。缺少這些用詞的請求項，代表請求項不意為(且不應被解譯為)受限於對應結構、材料或步驟以及他們的均等範圍的任意者。
保護範圍僅由下列申請專利範圍限制。彼範圍意為(且應被解譯為)在與申請專利範圍所使用用語的一般意義一致(在參考本說明書與隨後的審查歷史時)的情況下盡可能的寬廣，且意為(且應被解譯為)包含所有結構性或功能性的均等範圍。儘管如此，沒有請求項意為包含不符合美國 專利法第101、102、103條要求的發明標的，請求項亦不應被解譯為如此。在此否認包含任何此種不意為的發明標的。
除了上文說明之外，已說明或圖示說明的技術內容不意為(且不應被解譯為)任何部件、步驟、特徵、物件、益處、優點或均等範圍被奉獻給公眾，無論是否記載於申請專利範圍中。
106‧‧‧傳送線圈
108‧‧‧接收線圈
302‧‧‧電壓來源
304‧‧‧負載
402‧‧‧調節器
406‧‧‧電流梯度改變點
602‧‧‧電容器
604‧‧‧電容器
606‧‧‧寄生電阻
608‧‧‧寄生電阻
610‧‧‧寄生電阻

Claims (23)

  1. 一種用以在一電氣能源來源與至少一個負載之間無線耦接電氣能源的電路，該電路包含：一一次單元，該一次單元包含：一輸入節點，該輸入節點用以接收由該能源來源提供的一輸入電壓；一傳送器電路，該傳送器電路包含一傳送器線圈，該傳送器線圈經配置以產生一電磁場；以及一調節器，該調節器經配置以：感測該一次單元的一電流消耗，決定該電流消耗對於不同輸入電壓的一梯度，以及基於該一次單元的該電流消耗對於不同輸入電壓的該梯度，決定一最佳輸入電壓；以及至少一個二次單元，每一二次單元包含：一接收器電路，該接收器電路包含：一接收器線圈，該接收器線圈與該一次單元的該電磁場無線感應耦接，以從該電磁場接收電力；一調節器電路，該調節器電路經配置以提供一固定電力至一輸出節點；以及一負載，該負載耦接至該輸出節點。
  2. 如請求項1所述之電路，其中：該傳送器電路進一步包含一直流對交流轉換器；以及該電氣能源來源為直流。
  3. 如請求項1所述之電路，該電路進一步包含一直流對直流轉換器，該直流對直流轉換器用以回應於一輸入直流電壓與一回授訊號而產生一直流輸出。
  4. 如請求項1所述之電路，其中該輸入電壓的該最佳點，係基於由該一次單元對該至少一個二次單元的該電力要求的一間接決定。
  5. 如請求項1所述之電路，其中該輸入電壓的該最佳點，係基於該電流消耗對於該輸入電壓的該梯度等於或低於一預定臨限。
  6. 如請求項2所述之電路，其中：該一次單元進一步包含耦接至該輸入節點的一直流對直流轉換器，該直流對直流轉換器可操作以產生一直流訊號並接受一回授訊號；以及該調節器包含：一感測電阻器，該感測電阻器耦接至該直流對直流轉換器的該輸出。 一電流感測器，該電流感測器經配置以感測通過該感測電阻器的該電流，並產生與通過該感測電阻器的該電流成比例的一輸出訊號；以及 一數位邏輯與記憶體電路，該數位邏輯與記憶體電路耦接至該電流感測器的該輸出，該數位邏輯與記憶體電路經配置以提供一回授訊號至該直流對直流轉換器，並分別儲存在每一電壓步級處的一電流值。
  7. 如請求項2所述之電路，其中：該一次單元進一步包含耦接至該輸入節點的一直流對直流轉換器，該直流對直流轉換器經配置以產生一直流訊號並接受一回授訊號；以及該調節器包含：一感測電阻器，該感測電阻器耦接至該直流對直流轉換器的該輸出；一轉導放大器，該轉導放大器感測通過該感測電阻器的該電流，並產生與通過該感測電阻器的該電流成比例且跨於一輸出電阻器上的一輸出訊號；一A/D轉換器，該A/D轉換器耦接至該轉導放大器的該輸出，該A/D轉換器經配置以感測跨於該轉導放大器的該輸出電阻器之上的一電壓；一數位邏輯與記憶體電路，該數位邏輯與記憶體電路耦接至該A/D轉換器的該輸出，其中該記憶體經配置以儲存在每一電壓步級處的一電流值；以及一D/A轉換器，該D/A轉換器耦接至該數位邏輯與記憶體電路的該輸出，該D/A轉換器經配置以提供一回授訊號至該直流對直流轉換器。
  8. 如請求項1所述之電路，其中該至少一個二次單元經配置以通過感應耦接而從該一次單元無線獲得電力。
  9. 一種用以控制一電氣電力傳輸系統中的電氣無線電力傳輸的方法，該電氣電力傳輸系統包含一一次單元與至少一個二次單元，該一次單元經配置以產生一電磁場，該至少一個二次單元經配置以耦接該電磁場並提供一經調節輸出電壓至該至少一個二次單元各別的負載，該方法包含以下步驟：以一第一方向逐漸變化該一次單元中的一輸入電壓；感測該一次單元中在預定輸入電壓步級處的一電流消耗；在一記憶體中儲存對於每一輸入電壓的一電流消耗；計算該電流消耗對於對於每一電壓步級之輸入電壓的一梯度；在該記憶體中記錄該電流消耗對於每一電壓步級的該梯度；比較每一電壓步級之間的該梯度與一預定第一臨限；決定該一次單元中的一最佳輸入電壓，其中一最佳輸入電壓為其中該梯度等於或小於該預定第一臨限的一輸入電壓。
  10. 如請求項9所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： 設定該輸入電壓為比該決定的最佳輸入電壓於該第一方向中再多一個電壓步級；以及在一預定延遲時段中，保持該輸入電壓為比該決定的最佳輸入電壓於該第一方向中再多一個電壓步級。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該預定延遲時段係基於以下至少一者：(i)該至少一個二次單元的該負載改變得多快；以及(ii)該一次單元可對該一次單元的供應電壓的改變反應的一最小速度。
  12. 如請求項9所述之方法，其中該方法在該預定延遲時段失效之後進一步包含以下步驟：以一第二方向逐漸變化該一次單元中的該輸入電壓，其中該第二方向係相對於該第一方向；以預定的輸入電壓步級，感測該一次單元中的該電流消耗；在一記憶體中儲存對於每一輸入電壓的一電流消耗；計算該電流消耗對於對於每一電壓步級的輸入電壓的一梯度；在一記憶體中記錄該電流消耗對於每一電壓步級的該梯度；比較每一電壓步級之間的該梯度與一預定第二臨限值；以及 若在一電壓步級處的該梯度大於該預定第二臨限值，則返回以該第一方向逐漸變化該一次單元中的該輸入電壓之步驟。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該預定第二臨限值係與該預定第一臨限值相同。
  14. 如請求項9所述之方法，其中以該第一方向逐漸變化該輸入電壓之步驟，包含以下步驟：以預定的電壓步級與預定的時間區間提升該輸入電壓。
  15. 如請求項14所述之方法，其中：該等電壓步級為一致；以及每一取樣的該等時間區間為一致。
  16. 如請求項9所述之方法，其中大於一預定第一臨限值但小於先前電壓步級中之梯度的該第一方向中的一梯度，指示至少一個二次單元達到了對於各別負載的調節。
  17. 如請求項12所述之方法，其中大於一預定第一臨限值的該第二方向中的一梯度，指示至少一個二次單元失去了對於各別負載的調節。
  18. 如請求項9所述之方法，其中該第一預定臨限被設為大於該一次單元與該至少一個二次單元中的固有隨機偏差(offsets)、重複性動態變異以及系統性不準確度。
  19. 如請求項9所述之方法，其中：存在複數個二次單元；以及該一次單元中的該最佳輸入電壓在於一最後梯度改變處。
  20. 如請求項12所述之方法，其中在一第一方向中的每一電壓步級，大於在一第二方向中的每一電壓步級。
  21. 如請求項12所述之方法，其中一電壓步級尺寸在每次該逐漸變化的該方向改變時減少，直到到達一預定最小電壓步級尺寸。
  22. 一種用以控制一電氣電力傳輸系統中的電氣無線電力傳輸的方法，該電氣電力傳輸系統包含一一次單元與至少一個二次單元，該一次單元經配置以產生一電磁場，該至少一個二次單元經配置以耦接該電磁場並提供一經調節輸出電壓至該至少一個二次單元各別的負載，該方法包含以下步驟：如對輸入電壓的一函數，改變該一次單元的一輸入電流； 如對輸入電壓的一函數，增量地測量該一次單元的一電流梯度；比較該電流梯度與一預定臨限；以及決定該一次單元中的一最佳輸入電壓，其中一最佳輸入電壓位於其中該電流梯度等於或小於該預定第一臨限的一輸入電壓處。
  23. 一種用以控制一電氣電力傳輸系統中的電氣無線電力傳輸的方法，該電氣電力傳輸系統包含一一次單元與至少一個二次單元，該一次單元經配置以產生一電磁場，該至少一個二次單元經配置以耦接該電磁場並提供一經調節輸出電壓至該至少一個二次單元各別的負載，該方法包含以下步驟：在步驟1中：設定該一次單元中的一輸入電壓為一預定Vmin 值；以一預定電壓步級提升該輸入電壓；感測在每一輸入電壓值處之該一次單元中的一電流消耗；以及在一記憶體中儲存在每一輸入電壓值處的該電流消耗；在步驟2中：計算對於對於該電壓步級之輸入電壓的該電流消耗的一梯度；以及在一記憶體中儲存該梯度為一當前梯度； 在步驟3中：比較該當前梯度與一第一參考梯度；若該當前梯度小於或等於該第一參考梯度，則在一預定延遲時段內保持該輸入電壓為固定；並在該預定延遲時段之一失效之後返回步驟1；若該當前梯度大於該第一參考梯度，則進行至步驟4；在步驟4中：將該一次單元中的該輸入電壓改變成一預定Vmax 值減去該預定電壓步級，其中該預定Vmax 值高於該預定Vmin 值；以該預定電壓步級提升該輸入電壓；感測在每一輸入電壓值處之該一次單元中的一電流消耗；在一記憶體中儲存對於每一輸入電壓值的該電流消耗；計算該電流消耗對於對於該電壓步級之輸入電壓的一梯度；以及在一記憶體中儲存該電流消耗的該梯度為該當前梯度；在步驟5中：比較該當前梯度與該第一參考梯度；若該當前梯度大於該第一參考梯度，則：設定該輸入電壓為Vmax ； 在該預定延遲時段內保持該輸入電壓固定於Vmax ；以及在該延遲時段失效時，返回步驟1；若該當前梯度小於或等於該第一參考梯度，則：儲存該當前梯度為該最小參考梯度；設定一Vlow 為Vmin ，以及設定一Vhigh 為Vmax ；以及繼續進行步驟6；在步驟6中：改變該一次單元中的該輸入電壓為(Vlow +Vhigh )/2；以該預定電壓步級提升該輸入電壓；在每一輸入電壓值處感測該一次單元中的一電流消耗；在一記憶體中儲存在每一輸入電壓值處的該電流消耗；計算對於對於該電壓步級之輸入電壓的該電流消耗的一梯度；以及在一記憶體中儲存該梯度為一當前梯度；在步驟7中：計算對於對於該電壓步級之輸入電壓的該電流消耗的一梯度；以及在一記憶體中儲存該梯度為一當前梯度；在步驟8中：比較該當前梯度與該第一參考梯度與一最小參考梯度； 若該當前梯度大於該最小參考梯度且小於或等於該第一參考梯度，則進行步驟10；否則進行步驟9；在步驟9中：若該當前梯度大於該第一參考梯度，則設定該Vlow 為該一次單元的該當前輸入電壓；若該當前梯度小於或等於該最小參考梯度，則設定Vhigh 至該一次單元的該當前輸入電壓；以及重複步驟6至步驟8；在步驟10中：在該預定延遲時段內保持該輸入電壓為固定；以及在該預定延遲時段之一失效之後，藉由返回步驟1來重複該方法。
TW101147219A 2011-12-14 2012-12-13 用於無線耦接電氣能源的電路以及用於控制電氣無線電力傳輸的方法 TWI502843B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/325,959 US9041254B2 (en) 2011-12-14 2011-12-14 Primary unit control of resonant inductive power transfer system for optimum efficiency

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201342763A TW201342763A (zh) 2013-10-16
TWI502843B true TWI502843B (zh) 2015-10-01

Family

ID=48589162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101147219A TWI502843B (zh) 2011-12-14 2012-12-13 用於無線耦接電氣能源的電路以及用於控制電氣無線電力傳輸的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9041254B2 (zh)
CN (1) CN103166327B (zh)
TW (1) TWI502843B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11870270B2 (en) * 2009-07-17 2024-01-09 Peter Forsell Medical system comprising implants
US9225391B2 (en) * 2012-03-19 2015-12-29 Lg Innotek Co., Ltd. Wireless power transmitting apparatus and method thereof
KR101930805B1 (ko) * 2012-07-10 2018-12-20 삼성전자주식회사 무선 전력 수신 장치 및 방법
US9837831B2 (en) * 2012-08-31 2017-12-05 The Alfred E. Mann Foundation For Scientific Research Class E coil driver with switched capacitor ASK modulation
JP6200167B2 (ja) * 2013-02-27 2017-09-20 デクセリアルズ株式会社 受電装置、受電電力調整方法、受電電力調整プログラム、及び半導体装置
CN103346627B (zh) * 2013-07-31 2015-09-16 哈尔滨工业大学 原端电感选频的多负载无线能量传输装置
US9362755B2 (en) * 2013-12-16 2016-06-07 Texas Instruments Incorporated Circuit and architecture for a demodulator for a wireless power transfer system and method therefor
US9838084B2 (en) 2014-09-30 2017-12-05 Texas Instruments Incorporated Control of a tank circuit in a wireless power transmission system providing FSK communication
KR20170095244A (ko) * 2014-12-18 2017-08-22 파워바이프록시 리미티드 유도 전력 송신기 및 전력 흐름 제어 방법
EP3352330B1 (en) * 2015-09-17 2023-11-01 IHI Corporation Power transmission device, and contactless power supply system
KR20170036297A (ko) 2015-09-24 2017-04-03 한국과학기술원 무인 항공기, 베이스 스테이션, 무인 항공 시스템 및 그 제어방법
US10218212B2 (en) * 2016-04-15 2019-02-26 The Gillette Company Llc System and apparatus for inductive charging of a handheld device
WO2018048312A1 (en) 2016-09-06 2018-03-15 Powerbyproxi Limited An inductive power transmitter
EP3653260A1 (en) 2018-11-13 2020-05-20 GTX medical B.V. Sensor in clothing of limbs or footwear
EP3693055B1 (en) * 2019-02-09 2022-05-11 ONWARD Medical N.V. Wireless power transfer for medical devices
US11689065B2 (en) * 2019-02-15 2023-06-27 Honda Motor Co., Ltd. System and methods for charging a device
DE102019106720A1 (de) * 2019-03-15 2020-09-17 Balluff Gmbh Schaltung zur induktiven Übertragung von elektrischer Energie
CN111953087A (zh) * 2020-08-12 2020-11-17 安洁无线科技（苏州）有限公司 无线充电拓扑结构及功率控制方法
DE102020212268A1 (de) * 2020-09-29 2022-03-31 Universität Stuttgart Vereinigung von Resolver und induktiver Rotorversorgung in einem magnetischen Kreis

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4163933A (en) * 1976-11-24 1979-08-07 Chloride Group Limited Automatic electric battery charging apparatus
US7605496B2 (en) * 2004-05-11 2009-10-20 Access Business Group International Llc Controlling inductive power transfer systems
TW201015820A (en) * 2008-06-25 2010-04-16 Seiko Epson Corp Power transmission control device, power transmission device, power receiving control device, power receiving device, electronic apparatus, method for controlling power transmission, and method for controlling power receiving
US20100133917A1 (en) * 2008-12-02 2010-06-03 Casio Computer Co., Ltd. Power transmission device
US20110291491A1 (en) * 2007-12-21 2011-12-01 Access Business Group International Llc Circuitry for inductive power transfer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2414120B (en) * 2004-05-11 2008-04-02 Splashpower Ltd Controlling inductive power transfer systems
JP5245690B2 (ja) * 2008-09-29 2013-07-24 株式会社村田製作所 無接点受電回路および無接点電力伝送システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4163933A (en) * 1976-11-24 1979-08-07 Chloride Group Limited Automatic electric battery charging apparatus
US7605496B2 (en) * 2004-05-11 2009-10-20 Access Business Group International Llc Controlling inductive power transfer systems
US20110291491A1 (en) * 2007-12-21 2011-12-01 Access Business Group International Llc Circuitry for inductive power transfer
TW201015820A (en) * 2008-06-25 2010-04-16 Seiko Epson Corp Power transmission control device, power transmission device, power receiving control device, power receiving device, electronic apparatus, method for controlling power transmission, and method for controlling power receiving
US20100133917A1 (en) * 2008-12-02 2010-06-03 Casio Computer Co., Ltd. Power transmission device

Also Published As

Publication number Publication date
CN103166327B (zh) 2017-04-12
CN103166327A (zh) 2013-06-19
US9041254B2 (en) 2015-05-26
US20130154373A1 (en) 2013-06-20
TW201342763A (zh) 2013-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI502843B (zh) 用於無線耦接電氣能源的電路以及用於控制電氣無線電力傳輸的方法
JP5988467B2 (ja) 最適な周波数のために必要とされる伝送電力を感知する、無線電力伝送器のための自動共振ドライバ
US9853486B2 (en) Resonant wireless power receiver circuit and control method thereof
KR101806592B1 (ko) 무선전력 송신장치 및 무선전력 전송 방법
US10277059B2 (en) Wireless battery charger
TWI670912B (zh) 從無線電力供應器來接收無線電力的遠方裝置、在該遠方裝置中用於控制從該無線電力供應器所接收之電力的方法、及無線電力系統
US9818530B2 (en) Adaptive wireless power transfer system and method
EP2946455B1 (en) Power receiver, non-contact power transmission system, and method of controlling received-power voltage
KR20110034664A (ko) 무선 충전 시스템
US10784707B2 (en) Inductive power transfer system
US20190252986A1 (en) Power Converter Responsive to Device Connection Status
CN103825466B (zh) 具有温度控制的电力转换器的控制电路及其方法
WO2012007942A2 (en) Power management system and method for an inductive power transfer system
JP2013223389A (ja) 電源供給システム
KR101438880B1 (ko) 무선전력 송신장치 및 무선전력 전송 방법
Pandey et al. Integration of supercapacitors into wirelessly charged biomedical sensors
US20170302086A1 (en) Inductive power transfer system
JP2008236815A (ja) 非接触電力伝送装置
US20200076235A1 (en) Wireless power maximum efficiency tracking by system control
KR101839527B1 (ko) 고효율 무선 전력 전송을 위한 부하 전류에 따른 정류 전압 가변 방법
US20160352121A1 (en) Charger and electronic apparatus stably supplying operating voltage
Anwar et al. A burst-mode controlled inductive wireless power transfer system
Zhu et al. Distance and load insensitive inductive powering for implantable medical devices through wireless communication
KR20230042632A (ko) 무선 전력 전송 전력 제어 기술