[发明专利]用于以无线方式将电力供应到负载的方法和设备

说明书

本发明涉及用于以无线方式将电力供应到负载的方法和设备。本发明提供一种用于发射器电感器的自动谐振驱动器，其以最优频率驱动所述电感器以达到最大效率。所述发射器电感器磁性地耦合而不是物理地耦合到接收器电感器，且由所述接收器电感器产生的电流是用于给负载供电。举例来说，系统可用于远程地给电池(作为所述负载的一部分)充电或将电力提供到电动机或电路。反馈电路用于产生谐振驱动频率。发射侧中的检测器以无线方式检测是否在接收器侧中产生充足电流，以通过电压调节器实现调节从而给所述负载供电。当发射器电感器峰值电压随着驱动脉冲宽度斜升而突然增加时，实现此点。在所述点处，使所述脉冲宽度保持恒定以达到最优效率。

分案申请的相关信息

本申请是国际申请号为PCT/US2013/062129、申请日为2013年9月27日、发明名称为“用于感测所需发射电力以达到最优效率的无线电力发射器的自动谐振驱动器”的PCT申请进入中国国家阶段后申请号为201380051798.6的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及例如用于给便携式装置或远程供电装置中的电池再充电的电力到装置的无线发射，且特定来说涉及使用自动谐振电力发射器的此系统。

背景技术

最近，对开发用以给从消费型电子器件(例如手机)到重型工业设备(例如在起重机的端处的电动机)的各种装置供电的无线电力传送系统越来越感兴趣。此兴趣背后的主要驱动力是此些无线电力传送系统能够移除在传统线连接的系统中将电力从源递送到负载所必需的直接电接触。此电接触的移除许诺许多优点，包含便利性、经减少维护成本及可靠性。

在图1中所展示的典型无线电力传送系统中，由电压源13供电的发射器电路12使发射电感器L1通电以发射随时间变化的磁场。接着将接收电感器L2放置于所产生的磁场中，从而诱发在接收电感器L2中流动的类似地随时间变化的电流。此所诱发电流可用于在接收器电路14中产生AC电压，所述AC电压又可接着在接收器输出处经整流以产生能够递送DC电流以给接收器侧上的负载R_L供电的DC电压。所述负载可为待再充电的电池或电路。接收器电路14可位于也容纳负载的外壳(例如手机或其它手持式装置)内侧。发射器电路12可位于支撑平台中，手机(例如)通宵放置于所述支撑平台上以用于给其电池再充电。

在最实际无线电力传送系统中，到达接收器电感器L2的磁场量与传统基于变压器的孤立系统相比是相对小的。对由发射器电感器L1产生的磁场有多少到达接收器电感器L2的常用测量叫做由在0与1之间的耦合系数k表示的耦合。具有小于0.8的耦合系数的系统通常在发射器电路中采用谐振电路以在发射电感器L1中产生足够电流。需要此相对大的发射电感器L1电流产生在接收电感器中诱发充足电流以给负载供电所需的强磁场。

注意，通常还在接收侧上采用谐振电路。通过将接收侧上的谐振电路调谐到与磁场发生改变的频率相同的频率，谐振电路为磁场提供闭合其回路的优选路径(注意，磁场线总是必须自身闭合回路，因为不存在磁单极子)。因此，接收器处的谐振电路帮助重塑围绕接收电感器L2的局部磁场且增加场强度，使得可在电感器中诱发相对较大电流量。

在谐振接收器中，此AC电流在接收电感器L2与接收器电路14中的电容器之间来回流动，从而产生电压。较大所诱发电流产生较大峰值电压，所述较大峰值电压可接着更容易地经整流且可能经调节，从而产生所要电压以用于接收器负载。