[发明专利]用于功率传输的系统和方法

说明书

一种感应功率传输系统，可以基于功率接收器的特性而以多种模式选择性地传送功率，以及基于接收到的信号强度信息来确定驱动哪些发射器线圈。感应功率传输发射器可以检测功率接收器的特性以控制功率传输的模式，以及基于从功率接收器接收到的信号强度信息来选择性地控制哪些发射器线圈被驱动。功率发射器可以具有在公共线圈绕组开口内的由导磁材料形成的芯块，发射器线圈可以由多个关联绕组构成。

技术领域

本发明属于无线或感应功率传输领域。更具体地，但非排他地，本发明涉及用于消费电子设备的感应功率传输的系统和方法。

背景技术

IPT技术是一个日益发展的领域，IPT系统现在用于一系列应用且具有各种配置。一种这类应用是IPT系统在所谓的“充电垫”或板中的使用。这样的充电垫通常将提供平面充电表面，便携式电子设备(诸如智能电话)可以放置在该充电表面上而被无线充电或供电。

通常，充电垫将包括发射器，发射器具有与充电垫的平面充电表面平行布置的一个或更多个功率传输线圈。发射器驱动发射线圈，使得发射线圈紧邻平面表面产生时变磁场。当便携式电子设备放置在平面表面上或附近时，时变磁场将在与设备相关联的合适的接收器(例如，结合到设备本身中的接收器)的接收线圈中感应出交流电。然后接收到的功率可以用于对电池充电，或为设备或一些其他负载供电。

与充电垫设计相关的问题是确保感应功率传输充分有效。一种方法是要求发射线圈和接收线圈之间的精确对准。这可以例如通过以下来实现：在平面充电表面上做标记或凹痕，使得当用户将设备放置在充电垫上时，可以保证线圈之间的对准。然而，这种方法并不理想，因为需要用户将他们的设备小心地放置在充电垫上。

与充电垫设计相关的另一个问题是能够以有效和成本有效的方式同时对多个设备充电。一些常规设计使用与充电垫的整个表面相对应的单个大发射线圈。在这种情况下，一个或更多个设备可以放置在充电垫的表面上的任何地方。这就用户可以将设备放置在充电垫上来讲给予了更多的自由。然而，由大发射线圈产生的磁场可能是不均匀的，存在朝向充电垫的中心的“弱点”。此外，由于整个表面被“供电”，可能的是，表面未被正在充电设备覆盖的任何部分可能存在安全隐患。

用于多设备充电的另一常规方法是具有较小发射线圈的阵列。为了提供有效和安全的功率传输，充电垫使用合适的检测机构来检测设备的位置，并激活最接近的一个发射线圈或多个发射线圈。虽然这就用户可以放置设备的位置来讲给予了更多自由，但是像单线圈设计，相邻发射线圈之间的边界可能由于相邻线圈的抵消效应而导致弱点，由此接收器不能接收足够的功率。

当非接收器进入发射器的范围中时另一个问题出现了，不需要的电流(因此热)在其中被感应出来。这些非接收器通常被称为寄生负载或异物。通常可以检测接收器设备的存在，但是也可能需要将接收器识别为与特定发射器兼容。试图将功率传输到不兼容的接收器可能导致无效的功率传输(因此，不期望的能量损耗)，或者发射器和/或接收器故障。

对上述问题的一种明显的解决方案是使发射器包括手动操作的电源开关。虽然这提供了用于控制何时应当给发射器供电的方法，但是它破坏了许多IPT系统的目标-便利性。它还需要用户在移除接收器时手动关闭发射器，并且不适应在用户不知情的情况下可能被引入发射器附近的任何寄生负载。

本发明提供一种感应功率传输系统和方法，其对多设备供电来讲实现了可靠且有效的无线功率传输，或者至少为公众提供了有用的选择。

发明内容

根据一个示例性实施例，提供一种功率传输系统以及操作该系统的方法。该系统包括功率发射器和功率接收器。功率发射器具有多个发射器线圈，在控制器的控制下能够选择性地使所述多个发射器线圈以多种模式将功率传送到功率接收器的接收器线圈。控制器被配置为检测功率接收器的特性，以控制功率传输的模式。