无线能量发送设备和方法以及无线能量接收设备的制作方法
【专利摘要】一种通过源谐振器和目标谐振器之间的谐振来无线地发送能量的无线能量发送设备。所述设备在扫描时间段对在源谐振器中存储的能量进行扫描，基于被扫描的能量计算在源谐振器和目标谐振器之间的失谐时间间隔期间在源谐振器和目标谐振器中存储的总能量，基于在源谐振器中存储的能量以及计算出的总能量，估算在目标谐振器中感应的能量。
【专利说明】无线能量发送设备和方法以及无线能量接收设备
【技术领域】
[0001] 以下描述涉及一种用于无线地发送能量的设备和方法。
【背景技术】
[0002] 各种类型的移动装置（例如，智能电话、平板计算机和膝上型计算机）的数量已越 来越多。此外，随着近场通信（例如，无线局域网（WLAN)和蓝牙）的发展，用于执行并操作 多个移动装置中的单个应用以及在同一用户或多个用户的移动装置之间交换信息的系统 的数量越来越多。大部分系统包括移动装置。由于移动装置目前面临电池的充电容量的局 限，因此电池需要比之前更加频繁地充电。作为解决该问题的方案之一，无线功率传输最近 已受到更多的关注。
【发明内容】
[0003] 技术方案
[0004] 在一个总体方面，一种用于通过源谐振器和目标谐振器之间的谐振来无线地发送 能量的无线能量发送设备，所述设备包括：扫描单元，被配置为在扫描时间段对在源谐振 器中存储的能量进行扫描；感应能量估算单元，被配置为基于由扫描单元扫描的能量在源 谐振器和目标谐振器之间的失谐时间间隔期间计算在源谐振器和目标谐振器中存储的总 能量，基于在源谐振器中存储的能量以及计算出的总能量来估算在目标谐振器中感应的能 量。
[0005] 源谐振器和目标谐振器之间的谐振可以是源谐振器和目标谐振器之间的互谐振。
[0006] 扫描时间段可相应于样本的数量和样本长度。
[0007] 感应能量估算单元可包括：发送端能量计算单元，被配置为基于被扫描的能量针 对每个样本计算每个样本单位时间的在源谐振器中存储的能量；总能量计算单元，被配置 为在失谐时间间隔中计算针对每个样本计算的多个能量之中的最大能量，并将最大能量确 定为在预定时间在源谐振器和目标谐振器中存储的总能量；接收端能量估算单元，针对每 个样本将具有在由总能量计算单元计算的总能量和由发送端能量计算单元计算的在源谐 振器中存储的能量之间的最大差的能量估算为在目标谐振器中感应的能量。
[0008] 所述设备还可包括控制单元，所述控制单元被配置为基于由接收端能量估算单元 针对每个样本估算的感应能量的分布，确定目标谐振器是否存在并且是否从源谐振器接收 到能量。
[0009] 控制单元还可被配置为基于由接收端能量估算单元针对每个样本估算的感应能 量的分布，确定被配置为改变目标谐振器的谐振频率的第一接收端开关是否是起作用的。
[0010] 控制单元还可被配置为基于由接收端能量估算单元针对每个样本估算的感应能 量，控制第一发送端开关的操作以将源谐振器连接到被配置为向源谐振器供应能量的电 源。
[0011] 控制单元可包括：测量单元，被配置为当第一接收端开关被确定为是起作用的时， 测量由接收端能量估算单元针对每个样本估算的最大感应能量保持的时间间隔；第一确定 单元，被配置为基于在最大感应能量保持的时间间隔中的最后一个样本以及样本长度，确 定第一发送端开关的操作时间；第二确定单元，被配置为将第一发送端开关的操作周期确 定为具有与第一接收端开关的操作周期相同的值。
[0012] 控制单元还可被配置为：在由第一确定单元确定的第一发送端开关的操作时间之 前控制第一发送端开关将源谐振器连接到电源；在第一发送端开关的操作时间控制第一发 送端开关将源谐振器与电源断开连接。
[0013] 控制单元可包括第一确定单元，被配置为当第一接收端开关被确定为是不起作用 的时，将第一发送端开关的操作时间确定为任意样本开始时间，将第一发送端开关的操作 周期确定为预定操作周期。
[0014] 控制单元还可包括：第二确定单元，被配置为将由扫描单元扫描的能量为最小的 时间确定为被配置为改变源谐振器的谐振频率的第二发送端开关的操作时间。
[0015] 第二确定单元还可被配置为当存在被扫描的能量为最小的多个时间时，将被扫描 的能量为最小的最早时间确定为第二发送端开关的操作时间。
[0016] 控制单元还可被配置为：在由第一确定单元确定的第一发送端开关的操作时间之 前控制第一发送端开关将源谐振器连接到电源；在第一发送端开关的操作时间控制第一发 送端开关将源谐振器与电源断开连接；在第一发送端开关的操作时间控制第二发送端开关 将源谐振器与被配置为改变源谐振器的谐振频率的阻抗断开连接；在由第二确定单元确定 的第二发送端开关的操作时间控制第二发送端开关将源谐振器连接到被配置为改变源谐 振器的谐振频率的阻抗。
[0017] 通过将被配置为改变目标谐振器的谐振频率的第一接收端开关的操作周期与样 本单位时间的整数倍相加而获得的值可被确定为样本长度；通过将第一接收端开关的操作 周期除以样本单位时间的整数倍而获得的值可被确定为样本的数量。
[0018] 在另一总体方面，一种包括源谐振器的无线能量发送设备，其中，源谐振器被配置 为通过源谐振器和目标谐振器之间的谐振来将能量无线地发送到目标谐振器和从目标谐 振器无线地接收能量，所述设备包括：扫描单元，被配置为在扫描时间段对在源谐振器中存 储的能量进行扫描；控制单元，被配置为在被扫描的能量达到预定参考值的时间，改变源谐 振器的谐振频率。
[0019] 源谐振器和目标谐振器之间的谐振可以是源谐振器和目标谐振器之间的互谐振。
[0020] 扫描时间段可相应于样本的数量；扫描单元还可被配置为针对每个样本对在源谐 振器中存储的能量进行扫描；控制单元还可被配置为在针对每个样本扫描的能量达到预定 参考值的时间，改变源谐振器的谐振频率。
[0021] 控制单元还可被配置为当在一个样本中被扫描的能量在多个时间达到预定参考 值时，在被扫描的能量达到预定参考值的最早时间，改变源谐振器的谐振频率。
[0022] 在另一总体方面，一种无线能量接收设备，包括：接收单元，被配置为通过源谐振 器和目标谐振器之间的谐振从源谐振器接收无线能量；控制单元，被配置为基于接收单元 是否接收到无线能量来确定源谐振器是否存在，通过确定在负载中存储的能量是否小于预 定阈值来控制第一接收端开关和第二接收端开关的操作。
[0023] 源谐振器和目标谐振器之间的谐振可以是源谐振器和目标谐振器之间的互谐振。
[0024] 当在负载中存储的能量大于预定阈值时，控制单元还可被配置为：在失谐时间间 隔期间，控制第一接收端开关将目标谐振器连接到被配置为改变目标谐振器的谐振频率的 阻抗，并控制第二接收端开关将目标谐振器连接到负载；在谐振时间间隔期间，控制第一接 收端开关将目标谐振器与被配置为改变目标谐振器的谐振频率的阻抗断开连接，并控制第 二接收端开关将目标谐振器与负载断开连接。
[0025] 当在负载中存储的能量小于或等于预定阈值时，控制单元还可被配置为控制第一 接收端开关将目标谐振器与被配置为改变目标谐振器的谐振频率的阻抗断开连接，并控制 第二接收端开关将目标谐振器连接到负载。
[0026] 在另一总体方面，一种用于通过源谐振器和目标谐振器之间的谐振来无线地发送 能量的无线能量发送方法，所述方法包括：在扫描时间段对在源谐振器中存储的能量进行 扫描；基于被扫描的能量，在源谐振器和目标谐振器之间的失谐时间间隔期间计算在源谐 振器和目标谐振器中存储的总能量；基于在源谐振器中存储的能量以及计算出的总能量， 估算在目标谐振器中感应的能量。
[0027] 源谐振器和目标谐振器之间的谐振可以是源谐振器和目标谐振器之间的互谐振。
[0028] 扫描时间段可相应于样本的数量和样本长度。
[0029] 估算能量的步骤可包括：基于被扫描的能量，针对每个样本计算每个样本单位时 间的在源谐振器中存储的能量；在失谐时间间隔中计算针对样本计算的多个能量之中的最 大能量；将最大能量确定为在预定时间在源谐振器和目标谐振器中存储的总能量；针对每 个样本将具有在计算出的总能量和在源谐振器中存储的能量之间的最大差的能量估算为 在目标谐振器中感应的能量。
[0030] 在另一总体方面，一种用于通过源谐振器和目标谐振器之间的谐振来无线发送能 量的无线能量发送设备，所述设备包括：感应能量估算单元，被配置为在源谐振器和目标谐 振器之间的谐振期间估算在目标谐振器中感应的能量；控制单元，被配置为基于估算出的 在目标谐振器中感应的能量将发送端开关的操作与接收端开关的操作同步，其中，发送端 开关被配置为将源谐振器连接到被配置为向源谐振器供电的电源，接收端开关被配置为将 目标谐振器连接到负载。
[0031] 源谐振器和目标谐振器之间的谐振可以是源谐振器和目标谐振器之间的互谐振。
[0032] 控制单元还可被配置为：确定估算出的在目标谐振器中感应的能量为最大的时间 间隔；基于在确定所述时间间隔的开始时间到所述时间间隔的结束之间所经过的时间来确 定发送端开关的操作时间；将发送端开关的操作周期的长度确定为等于接收端开关的操作 周期的长度。
[0033] 控制单元还可被配置为基于估算出的在目标谐振器中感应的能量，将发送端开关 的操作与接收端开关的操作同步，其中，接收端开关被配置为改变目标谐振器的谐振频率。 [0034] 从以下的【具体实施方式】、附图和权利要求，其它特征和方面将是明显的。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 图1是示出无线能量发送和接收系统的等效电路的示例的示图，其中，通过电容 器和开关将功率输入单元和功率发送单元物理地分离，通过电容器和开关将接收单元和功 率输出单元物理地分离。
[0036] 图2是示出无线能量发送和接收系统的等效电路的示例的示图，其中，通过电容 器和开关将功率充入单元和发送单元物理地分离，通过开关将充电单元和功率输出单元物 理地分离。
[0037] 图3是示出无线能量发送和接收系统的等效电路的另一示例的示图。
[0038] 图4是示出无线能量发送设备的示例的框图。
[0039] 图5是示出无线能量接收设备的示例的框图。
[0040] 图6是示出在无线能量发送和接收系统的发送端和接收端测量的能量的示例的 曲线图。
[0041] 图7是示出当在无线能量发送和接收系统的接收端发生失谐时在所述接收端中 存储的能量的示例的曲线图。
[0042] 图8a和图8b是示出在无线能量发送和接收系统的接收端中存储的能量在互谐振 期间达到最大的时间以及在相应时间在发送端存储的能量的示例的曲线图。
[0043] 图9是示出在无线能量发送和接收系统的发送端和接收端中存储的的总能量的 示例的曲线图。
[0044] 图10a和图10b是示出在无线能量发送和接收系统的发送端和接收端中通过所述 接收端的开关的操作而存储的能量的示例的曲线图。
[0045] 图11是示出在从发送端发送的能量的样本持续时间中在无线能量发送和接收系 统的接收端中存储的能量的示例的曲线图。
[0046] 图12至图14是示出在任意样本的持续时间中在无线能量发送设备估算的在无线 能量接收设备中感应的能量的示例的曲线图。
[0047] 图15是示出每个样本的在无线能量发送设备估算的在无线能量接收设备中感应 的能量的示例的曲线图。
[0048] 图16是示出当无线能量发送和接收系统的接收端的开关不起作用时在无线能量 接收设备中感应的能量的示例的曲线图。
[0049] 图17是示出当由于无线能量发送和接收系统的接收端不存在而使得互谐振无法 发生时在无线能量接收设备中感应的能量的示例的曲线图。
[0050] 图18是示出当由于无线能量发送和接收系统的发送端的开关被接通而使得失谐 发生时在所述发送端的能量的改变的示例的曲线图。
[0051] 图19是示出当由于发送端的开关被接通而使得失谐发生时在无线能量发送和接 收系统的接收端的能量的改变的示例的曲线图。
[0052] 图20是示出无线能量发送和接收系统的等效电路的另一示例的示图。
[0053] 图21是示出无线能量发送方法的示例的流程图。
[0054] 图22是示出无线能量接收方法的示例的流程图。
【具体实施方式】
[0055] 提供以下详细的描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面 理解。然而，这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等价物对于本领域的普 通技术人员来说将是明显的。这里描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于这里阐述的操 作的顺序，但是除了必须以特定顺序发生的操作之外，操作的顺序可随着对于本领域的普 通技术人员来说将是明显的顺序而改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略对于本领域的 普通技术人员来说是公知的功能和结构的描述。
[0056] 在整个附图和详细描述中，相同的标号表示相同的元件。附图可不按比例，为了清 楚、说明和简洁，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描述。
[0057] 在以下描述中，表述"接通开关"表示闭合开关以将第一元件连接到第二元件，表 述"关断开关"表示断开开关以第一元件与第二元件断开接连。因此，开关在闭合时被接通， 在打开时被断开。此外，当开关被描述为"起作用的（active)"，这指示开关被接通或闭合， 当开关被描述为"不起作用的（inactive) "，这指示开关被断开或打开。
[0058] 近场无线功率发送和接收是当在功率的发送和接收中使用的发送线圈和接收线 圈之间的距离比在工作频率的波长短得足够多时发生的无线功率发送和接收。利用谐振特 性的无线功率发送和接收系统包括用于供电的源和用于接收功率的目标。
[0059] 无线能量发送和接收系统可被用于远程控制不具有电源的信息存储设备。无线能 量发送和接收系统可被应用于用于无线加载存储在信息存储设备中的信息以及远程供电 以操作信息存储设备的系统。
[0060] 无线能量发送和接收系统存储来自用于信号产生的源谐振器中的电源的能量，通 过断开将电源电连接到源谐振器的开关来感应源谐振器的自谐振。当具有与源谐振器相同 谐振频率的目标谐振器存在于能够与能够自谐振的源谐振器互谐振的足够短的距离时，源 谐振器和目标谐振器之间的互谐振将发生。
[0061] 源谐振器可对应于用于从电源接收能量的谐振器，目标谐振器可对应于用于通过 互谐振从源谐振器接收能量的谐振器。
[0062] 图1是示出无线能量发送和接收系统的等效电路的示例的示图，其中，通过电容 器和开关将功率输入单元和功率发送单元物理地分离，通过电容器和开关将接收单元和功 率输出单元物理地分离。参照图1，无线能量发送和接收系统具有包括源和目标的源-目标 结构。无线能量发送接收系统包括与源相应的无线能量发送设备和与目标相应的无线能量 接收设备。无线能量对应于通过对预定时间段的无线功率的量求积分而获得的值，因此，无 线能量发送和接收相应于无线功率发送和接收。
[0063] 无线能量发送设备包括功率输入单元110、功率发送单元120和开关单元130。利 用电源，功率输入单元110将能量存储在电容器Ci中。开关单元130将电容器Ci连接到功 率输入单元110,同时能量被存储在电容器Ci中，开关单元130将电容器Ci连接到功率发 送单元120,同时存储在电容器Q中的能量被释放。开关单元130防止电容器Q同时连接 到功率输入单元110和功率发送单元120。
[0064] 功率发送单元120通过互谐振将电磁能量发送到接收单元140。也就是说，功率发 送单元120的发送线圈U通过互谐振将功率量发送到接收单元140的接收线圈L 2。发送 线圈U和接收线圈L2之间的互谐振的程度受发送线圈U和接收线圈L2之间的互感Μ的影 响。
[0065] 功率发送单元120针对每个符号（symbol)对存储在电容器q中的能量进行量化 并发送。也就是说，功率发送单元120发送具有针对每个符号发送的不同量的能量的信息。 如这里所使用的，符号表示在源和目标之间发送的一个比特的信息。也就是说，符号相应于 通过开关单元130的操作将能量充入电容器Q中并释放一次的时间段。
[0066] 功率输入单兀110被建模为输入电压VDC；、内电阻器Rin和电容器Q，功率发送单兀 120被建模为构造源谐振器的基本电路装置札山和Q，开关单元130被建模为至少一个开 关。开关可包括例如执行开和关功能的无源器件。&相应于源谐振器的电阻器分量，1^相 应于源谐振器的电感器分量，Ci相应于源谐振器的电容器分量。施加到电容器Q的电压被 表不为v in。
[0067] 无线能量接收设备包括接收单元140、功率输出单元150和开关单元160。接收单 元140从功率发送单元120接收电磁能量。接收单元140将接收到的电磁能量存储到电容 器C 2中。开关单元160将电容器(：2连接到接收单元140,同时能量被存储在电容器C2中， 开关单元160将电容器(： 2连接到功率输出单元150,同时存储在电容器C2中的能量被发送 到负载。负载包括例如电池。开关单元160防止电容器C 2同时连接到接收单元140和功 率输出单元150。
[0068] 也就是说，接收单元140的接收线圈L2通过功率发送单元120的发送线圈Q和接 收线圈L 2之间的互谐振从发送线圈U接收功率量。连接到接收线圈L2的电容器C2被充入 接收到的功率量。功率输出单元150将在电容器C 2中充入的功率量发送到电池。可选地， 功率输出单元150可将功率量发送到需要负载或功率的目标装置，而不发送到电池。
[0069] 接收单元140针对每个符号从功率发送单元120接收能量，基于接收到的能量对 从源发送的信息进行解调。
[0070] 接收单元140被建模为构造目标谐振器的基本电路装置R2、LdPC2，功率输出单元 150被建模为电容器C 2和电池，开关单兀160被建模为至少一个开关。施加到电容器C2的 电压被表不为V。#
[0071] 功率输入单元110与功率发送单元120物理地分离且接收单元140与功率输出单 元150物理地分离的无线能量发送和接收系统被称为谐振器隔离（RI)系统，与利用阻抗匹 配的传统系统相比具有许多优点。首先，由于功率直接从直流（DC)电源供应到源谐振器， 因此可不需要功率放大器。第二，从接收器的电容器C 2中充入的功率获得能量，因此可不需 要通过整流器进行整流。第三，由于不需要阻抗匹配，因此能量传输效率不受发送器和接收 器之间的距离的改变的影响。此外，可容易地实现从包括单个发送器和单个接收器的无线 能量发送和接收系统到包括多个发送器和多个接收器的无线能量发送和接收系统的扩展。
[0072] 图2是示出无线能量发送和接收系统的等效电路的示例的示图，其中，通过开关 将功率充入单元和发送单元物理地分离，通过开关将充电单元和功率输出单元物理地分 离。参照图2,无线能量发送和接收系统具有包括源和目标的源-目标结构。也就是说，无 线能量发送和接收系统包括与源相应的无线能量发送设备和与目标相应的无线能量接收 设备。
[0073] 无线能量发送和接收系统包括功率充入单元210、控制单元220和发送单元230。 功率充入单元210包括电源V in和电阻器Rin。作为发送单元230操作的源谐振器包括电容 器Q和电感器U。发送单元230通过源谐振器和目标谐振器之间的互谐振来将存储在源 谐振器中的能量发送到目标谐振器。控制单元220接通开关以将功率从功率充入单元210 提供到源谐振器。电压从电源V in被施加到电容器(^，电流被施加到电感U。当源谐振器由 于从电源Vin施加的电压而达到稳态时，施加到电容器(^电压为"0"，通过电感器U流过的 电流具有V in/Rin的值。在稳态下，电感器Q通过施加的电流被充入电能。
[0074] 当在稳态下源谐振器中充入的功率达到预定值时，控制单元220断开开关。关于 预定值的信息可被控制单元220设置。当控制单元220断开开关时，功率充入单元210和 发送单元230分离。当功率充入单元210和发送单元230分离时，在源谐振器的电容器q 和电感器1^之间发生自谐振。由于源谐振器和目标谐振器之间的互感Μ 270,存储在源谐 振器中的能量通过源谐振器和目标谐振器之间的互谐振被发送到目标谐振器。源谐振器的 谐振频率 fl和目标谐振器的谐振频率f2分别通过以下等式1和等式2来表示，并如以下等 式3表示而彼此相等。
【权利要求】
1. 一种用于通过源谐振器和目标谐振器之间的谐振来无线地发送能量的无线能量发 送设备，所述设备包括： 扫描单元，被配置为在扫描时间段对在源谐振器中存储的能量进行扫描； 感应能量估算单元，被配置为基于由扫描单元扫描的能量在源谐振器和目标谐振器之 间的失谐时间间隔期间计算在源谐振器和目标谐振器中存储的总能量，基于在源谐振器中 存储的能量以及计算出的总能量，估算在目标谐振器中感应的能量。
2. 如权利要求1所述设备，其中，源谐振器和目标谐振器之间的谐振是源谐振器和目 标谐振器之间的互谐振。
3. 如权利要求1所述的设备，其中，扫描时间段对应于样本的数量和样本长度。
4. 如权利要求3所述的设备，其中，感应能量估算单元包括： 发送端能量计算单元，被配置为基于被扫描的能量针对每个样本计算每个样本单位时 间的在源谐振器中存储的能量； 总能量计算单元，被配置为在失谐时间间隔中计算针对各个样本计算的多个能量之中 的最大能量，并将最大能量确定为在预定时间在源谐振器和目标谐振器中存储的总能量； 接收端能量估算单元，被配置为针对每个样本将具有在由总能量计算单元计算的总能 量与由发送端能量计算单元计算的源谐振器中存储的能量之间的最大差的能量估算为在 目标谐振器中感应的能量。
5. 如权利要求4所述的设备，还包括控制单元，被配置为基于由接收端能量估算单元 针对每个样本估算的感应能量的分布，确定目标谐振器是否存在并且是否从源谐振器接收 到能量。
6. 如权利要求5所述的设备，其中，控制单元还被配置为基于由接收端能量估算单元 针对每个样本估算的感应能量的分布，确定被配置为改变目标谐振器的谐振频率的第一接 收端开关是否是起作用的。
7. 如权利要求6所述的设备，其中，控制单元还被配置为基于由接收端能量估算单元 针对每个样本估算的感应能量，控制第一发送端开关的操作以将源谐振器连接到被配置为 向源谐振器供应能量的电源。
8. 如权利要求7所述的设备，其中，控制单元包括： 测量单元，被配置为当第一接收端开关被确定为是起作用的时，测量由接收端能量估 算单元针对每个样本估算的最大感应能量保持的时间间隔； 第一确定单元，被配置为基于在最大感应能量保持的时间间隔中的最后一个样本以及 样本长度，确定第一发送端开关的操作时间； 第二确定单元，被配置为将第一发送端开关的操作周期确定为具有与第一接收端开关 的操作周期相同的值。
9. 如权利要求8所述的设备，其中，控制单元还被配置为： 在由第一确定单元确定的第一发送端开关的操作时间之前控制第一发送端开关将源 谐振器连接到电源； 在第一发送端开关的操作时间控制第一发送端开关将源谐振器与电源断开连接。
10. 如权利要求7所述的设备，其中，控制单元包括第一确定单元，被配置为当第一接 收端开关被确定为是不起作用的时，将第一发送端开关的操作时间确定为任意样本开始时 间，将第一发送端开关的操作周期确定为预定操作周期。
11. 如权利要求10所述的设备，其中，控制单元还包括：第二确定单元，被配置为将由 扫描单元扫描的能量为最小的时间确定为被配置为改变源谐振器的谐振频率的第二发送 端开关的操作时间。
12. 如权利要求11所述的设备，其中，第二确定单元还被配置为当存在被扫描的能量 为最小的多个时间时，将被扫描的能量为最小的最早时间确定为第二发送端开关的操作时 间。
13. 如权利要求11所述的设备，其中，控制单元还被配置为： 在由第一确定单元确定的第一发送端开关的操作时间之前控制第一发送端开关将源 谐振器连接到电源； 在第一发送端开关的操作时间控制第一发送端开关将源谐振器与电源断开连接； 在第一发送端开关的操作时间控制第二发送端开关将源谐振器与被配置为改变源谐 振器的谐振频率的阻抗断开连接； 在由第二确定单元确定的第二发送端开关的操作时间控制第二发送端开关将源谐振 器连接到被配置为改变源谐振器的谐振频率的阻抗。
14. 如权利要求3所述的设备，其中，通过将被配置为改变目标谐振器的谐振频率的第 一接收端开关的操作周期与样本单位时间的整数倍相加而获得的值被确定为样本长度； 通过将第一接收端开关的操作周期除以样本单位时间的整数倍而获得的值被确定为 样本的数量。
15. -种包括源谐振器的无线能量发送设备，其中，源谐振器被配置为通过源谐振器和 目标谐振器之间的谐振来将能量无线地发送到目标谐振器和从目标谐振器无线地接收能 量，所述设备包括： 扫描单元，被配置为在扫描时间段对在源谐振器中存储的能量进行扫描； 控制单元，被配置为在被扫描的能量达到预定参考值的时间，改变源谐振器的谐振频 率。
16. 如权利要求15所述设备，其中，源谐振器和目标谐振器之间的谐振是源谐振器和 目标谐振器之间的互谐振。
17. 如权利要求15所述的设备，其中，扫描时间段相应于样本的数量； 扫描单元还被配置为针对每个样本对在源谐振器中存储的能量进行扫描； 控制单元还被配置为在针对每个样本扫描的能量达到预定参考值的时间，改变源谐振 器的谐振频率。
18. 如权利要求17所述的设备，其中，控制单元还被配置为当在一个样本中被扫描的 能量在多个时间达到预定参考值时，在被扫描的能量达到预定参考值的最早时间，改变源 谐振器的谐振频率。
19. 一种无线能量接收设备，包括： 接收单元，被配置为通过源谐振器和目标谐振器之间的谐振从源谐振器接收无线能 量； 控制单元，被配置为基于接收单元是否接收到无线能量来确定源谐振器是否存在，通 过确定在负载中存储的能量是否小于预定阈值来控制第一接收端开关和第二接收端开关 的操作。
20. 如权利要求19所述的设备，其中，源谐振器和目标谐振器之间的谐振是源谐振器 和目标谐振器之间的互谐振。
21. 如权利要求19所述的设备，其中，当在负载中存储的能量大于预定阈值时，控制单 元还被配置为： 在失谐时间间隔期间，控制第一接收端开关将目标谐振器连接到被配置为改变目标谐 振器的谐振频率的阻抗，并控制第二接收端开关将目标谐振器连接到负载； 在谐振时间间隔期间，控制第一接收端开关将目标谐振器与被配置为改变目标谐振器 的谐振频率的阻抗断开连接，并控制第二接收端开关将目标谐振器与负载断开连接。
22. 如权利要求19所述的设备，其中，当在负载中存储的能量小于或等于预定阈值时， 控制单元还被配置为控制第一接收端开关将目标谐振器与被配置为改变目标谐振器的谐 振频率的阻抗断开连接，并控制第二接收端开关将目标谐振器连接到负载。
23. -种用于通过源谐振器和目标谐振器之间的谐振来无线地发送能量的无线能量发 送方法，所述方法包括： 在扫描时间段对在源谐振器中存储的能量进行扫描； 基于被扫描的能量，在源谐振器和目标谐振器之间的失谐时间间隔期间计算在源谐振 器和目标谐振器中存储的总能量； 基于在源谐振器中存储的能量以及计算出的总能量，估算在目标谐振器中感应的能 量。
24. 如权利要求23所述的方法，其中，源谐振器和目标谐振器之间的谐振是源谐振器 和目标谐振器之间的互谐振。
25. 如权利要求23所述的方法，其中，扫描时间段相应于样本的数量和样本长度。
26. 如权利要求25的述的方法，其中，估算能量的步骤包括： 基于被扫描的能量，针对每个样本计算每个样本单位时间的在源谐振器中存储的能 量； 在失谐时间间隔中计算针对样本计算的能量之中的最大能量； 将最大能量确定为在预定时间在源谐振器和目标谐振器中存储的总能量； 针对每个样本将具有在计算出的总能量和在源谐振器中存储的能量之间的最大差的 能量估算为在目标谐振器中感应的能量。
27. -种用于通过源谐振器和目标谐振器之间的谐振来无线发送能量的无线能量发送 设备，所述设备包括： 感应能量估算单元，被配置为在源谐振器和目标谐振器之间的谐振期间估算在目标谐 振器中感应的能量； 控制单元，被配置为基于估算出的在目标谐振器中感应的能量，将发送端开关的操作 与接收端开关的操作同步，其中，发送端开关被配置为将源谐振器连接到被配置为向源谐 振器供电的电源，接收端开关被配置为将目标谐振器连接到负载。
28. 如权利要求27所述的设备，其中，源谐振器和目标谐振器之间的谐振是源谐振器 和目标谐振器之间的互谐振。
29. 如权利要求27所述的设备，其中，控制单元还被配置为： 确定估算出的在目标谐振器中感应的能量为最大的时间间隔； 基于在确定所述时间间隔的开始时间和所述时间间隔的结束之间所经过的时间，确定 发送端开关的操作时间； 将发送端开关的操作周期的长度确定为等于接收端开关的操作周期的长度。
30.如权利要求27所述的设备，其中，控制单元还被配置为基于估算出的在目标谐振 器中感应的能量，将发送端开关的操作与接收端开关的操作同步，其中，接收端开关被配置 为改变目标谐振器的谐振频率。
【文档编号】H02J17/00GK104247209SQ201380020730
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月11日 优先权日:2012年4月19日
【发明者】尹胜槿, 权义根, 金尚骏 申请人:三星电子株式会社