无线电力发送器及用于无线发送电力的方法与流程

本申请要求于2016年2月25日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0022387号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用包含于此。

本公开涉及一种无线发送电力的无线电力发送器及用于无线发送电力的方法。

背景技术：

无线电力传输技术已经广泛地应用在包括智能手机和家用电器的各种通信装置的充电器的区域中，并且是一种具有非常广泛的应用领域的技术，这种技术在未来还可用于电动车辆等。在无线电力传输技术领域中，已经进行了在增大无线电力传输距离和充电目标定位的自由程度上的各种尝试。

技术实现要素：

提供本发明内容用于以简化形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的选择的构思。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要技术特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

根据一个总的方面，一种无线电力发送器包括：转换器，被构造为响应于传输控制信号而输出交流(ac)电压；电力发送器，包括电力发送线圈，并且被构造为响应于谐振控制信号而改变阻抗且接收ac电压，以无线地发送电力；控制器，被构造为在改变传输控制信号和谐振控制信号的同时确定是否存在无线电力接收器。

控制器可被构造为执行：在改变传输控制信号和谐振控制信号的同时，基于电力发送线圈两端的检测电压的大小确定是否存在无线电力接收器的第一感测操作；基于从无线电力接收器接收的信号重新确定是否存在无线电力接收器的第二感测操作；输出传输控制信号，使得在执行第一感测操作和第二感测操作之后通过电力发送器无线地发送用于充电的电力。

控制器还可被构造为：作为执行第一感测操作的结果，如果确定存在无线电力接收器，则执行第二感测操作。

控制器还可被构造为：通过在执行第一感测操作的同时确定传输控制信号的频率来执行第二感测操作，输出具有在执行第一感测操作之后确定的频率的传输控制信号。

控制器还可被构造为：通过输出具有初始操作频率的传输控制信号来执行第一感测操作，计算作为在不存在无线电力接收器的状态下的电力发送线圈两端的电压与检测电压之间的差的电压变化，将所述电压变化与最小阈值以及大于最小阈值的谐振点检索阈值进行比较，在所述电压变化在最小阈值与谐振点检索阈值之间的情况下，在改变电力发送器的阻抗之后改变传输控制信号的频率的同时，确定是否存在无线电力接收器。

控制器还可被构造为：响应于确定所述电压变化低于最小阈值或者等于或大于谐振点检索阈值而选择性地避开改变传输控制信号和谐振控制信号的频率。

控制器还可被构造为：响应于确定所述电压变化大于或等于基本上最小的阈值且低于谐振点检索阈值，在改变初始操作频率与检索结束频率之间的传输控制信号的频率的同时，检索所述电压变化是基本上最大的电压变化的谐振点，在输出具有谐振点的频率的传输控制信号的情况下，响应于确定所述电压变化低于谐振增益增大阈值而改变谐振控制信号。

控制器还可被构造为：在改变谐振控制信号之后，在改变谐振点的频率与检索结束频率之间的传输控制信号的频率的同时，检索所述电压变化是基本上最大的电压变化的传输控制信号的频率，以将检索频率设置为操作频率，并且执行第二感测操作。

电力发送器还可包括被构造为具有响应于谐振控制信号而改变的电容的可变电容电路。

电力发送器还可包括被构造为具有响应于谐振控制信号而改变的电感的可变电感器。

控制器可包括：传感器，被构造为检测电力发送线圈两端的电压，以输出感测电压；控制信号发生器，被构造为响应于感测电压来确定传输控制信号的频率和谐振控制信号的值，并且输出传输控制信号和谐振控制信号。

传感器可包括：偏移消除器，被构造为输出通过从电力发送线圈两端的电压中消除偏移电压而获得的检测电压；电压分配器，被构造为对检测电压进行分压，以输出感测电压；直流(dc)电压调节器，被构造为设置感测电压的dc偏移；滤波器，被构造为去除感测电压中的噪声分量。

根据另一总的方面，提供一种用于无线发送电力的方法，所述方法包括：在改变接收交流(ac)电压以无线发送电力的电力发送器的阻抗和电容中的任一者或二者的同时，确定是否存在无线电力接收器；响应于确定存在无线电力接收器，将电力无线发送到无线电力接收器。

确定是否存在无线电力接收器的步骤可包括：基于电力发送器的电力发送线圈两端的电压的大小来确定是否存在无线电力接收器；作为确定是否存在无线电力接收器的结果，当确定存在无线电力接收器时，利用从无线电力接收器接收的信号重新确定是否存在无线电力接收器，在基于电力发送器的电力发送线圈两端的电压的大小而确定是否存在无线电力接收器的同时，执行改变电力发送器的阻抗和电容中的任一者或二者。

基于电力发送器的电力发送线圈两端的电压的大小而确定是否存在无线电力接收器的步骤可包括：产生具有初始操作频率的ac电压，并且将电压变化与最小阈值以及谐振点检索阈值进行比较，所述电压变化是作为电力发送线圈两端的电压的检测电压与在不存在无线电力接收器的状态下电力发送线圈两端的电压之间的差；响应于电压变化大于或等于最小阈值且小于谐振点检索阈值，在初始操作频率与检索结束频率之间改变ac电压的频率的同时，检测电压变化是基本上最大的电压变化的谐振点；当谐振点处的电压变化小于谐振增益增大阈值时，调节电力发送器的阻抗。

基于电力发送器的电力发送线圈两端的电压的大小而确定是否存在无线电力接收器的步骤还可包括：在调节电力发送器的阻抗之后改变谐振点的频率与检索结束频率之间的ac电压的频率的同时，将电压变化是基本上最大的电压变化的频率设置为操作频率，在利用从无线电力接收器接收的信号重新确定是否存在无线电力接收器以及向无线电力接收器无线发送电力的步骤中，将具有操作频率的ac电压施加到电力发送器。

根据另一总的方面，一种无线电力发送器包括：开关电路；可变谐振电路；电力发送线圈；传输控制器，结合到电力发送线圈、开关电路和可变谐振电路，传输控制器被构造为通过以下步骤确定基本上的最大感测电压：适应性地驱动(actuate)开关电路来改变电源的操作频率且将电力供应到电力发送线圈，适应性地驱动可变谐振电路在将电力供应到电力发送线圈的同时响应于电力发送线圈两端感测的电压而改变阻抗。

根据另一总的方面，一种用于无线发送电力的方法包括：驱动电力传输线圈，以发送无线电力，驱动结合到电力传输线圈的控制器以：确定结合到电力传输线圈的传感器的电压，改变传输线圈的谐振频率直到确定基本上是最佳电压为止；驱动电力传输线圈，从而在等待数据包的无线接收的同时以与基本上是最佳电压相对应的谐振频率在预定时间内发送无线电力。

所述方法还可包括：将谐振频率改变为符合在预定的无线电力传输标准中规定的范围内。

一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质可存储当通过处理器执行时使处理器执行如上所述的方法的指令。

从下面的具体实施方式、附图和权利要求中，其他特征和方面将是显而易见的。

附图说明

从下面结合附图的具体实施方式中，本公开的以上和其他方面、特征及其他优点将被更加清楚地理解，其中：

图1示出了根据实施例的包括无线电力发送器和无线电力接收器的无线电力传输系统。

图2和图3示出了根据实施例的无线电力发送器的外观。

图4是示意性地示出根据实施例的无线电力发送器的构造的框图。

图5示意性地示出了诸如图4中所示的无线电力发送器的可变电容电路的示例的构造。

图6示意性地示出了诸如图4中所示的无线电力发送器的传输控制器的示例的构造。

图7是示意性地示出根据实施例的无线电力发送器的框图。

图8示意性地示出了诸如图7中所示的无线电力发送器的可变电感器的示例的构造。

图9示意性地示出了在无线电力接收器与根据诸如例如图4或图7中所示的实施例的无线电力发送器邻近的情况下无线电力发送器的电力发送线圈和无线电力接收器的等效电路。

图10是示出根据无线电力发送器的电力发送线圈与无线电力接收器的电力接收线圈之间的距离的电压增益的变化的曲线图。

图11是示出根据无线电力发送器的谐振电容器的电容的电压增益的变化的曲线图。

图12是示出根据实施例的用于无线发送电力的方法的操作流程图。

图13是示出根据诸如图12中所示的实施例的在用于无线发送电力的方法中检索谐振频率和电压增益的操作的示例的操作流程图。

在整个附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明以及方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法和设备的全面理解。然而，在理解本公开内容之后，这里所描述的方法和设备的各种变换、修改及等同物对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。这里所描述的操作顺序仅仅是非限制性的示例，并不限于这里所阐述的顺序，而是在理解本公开内容之后，除了必须以特定顺序发生的操作之外，可作出对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可在一些描述中省略在理解本公开内容的不同方面之后可被理解的功能和构造的描述。

可对实施例做出各种改变和变型，实施例中的一些将在附图和具体实施方式中详细地示出。然而，应该理解的是，这些实施例不被解释为局限于本公开内容和示出的形式，而应该被理解为包括在本公开内容的构思和技术范围内的所有改变、等同物和替代物。

在此使用的术语仅用于解释特定的实施例，因此它们不意味着限制。当两种表达根据上下文彼此不同时，单数表达包括复数表达。例如，除非上下文另外清楚地表明，否则如在此使用的单数形式也意在包括复数形式。这里，术语“包括”或“具有”也意在表明说明书中公开的特征、图形、操作、组件或元件或存在它们的组合。术语“包括”或“具有”应该被理解为不排除存在一个或更多个其他特征、图形、操作、组件或元件或它们的组合。此外，尽管在此使用诸如第一、第二、a、b、(a)和(b)等的术语来描述组件，但是除非另外指出，否则这些术语不用于限定相应组件的实质、顺序或序列，而是出于清楚的目的，仅用于将相应组件与其他组件相区分。此外，除非在此另外指出，否则这里的值的范围的任何列举仅意在于用作个别地指代落入该范围内的每个独立值的速记方法，并且正如其在此个别地引用一样，每个独立值被并入说明书中。

在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于在此所描述的示例。更确切地说，仅已经提供了在此描述的示例，用于示出在理解本申请的公开内容之后将显而易见的实现在此描述的方法、设备和/系统的诸多可行的方法中的一些方法。

在下文中，现将参照附图对实施例进行详细描述。

图1示出了根据实施例的包括无线电力发送器和无线电力接收器的无线电力传输系统。根据实施例的无线电力传输系统包括具有无线电力接收器的装置2和无线电力发送器1。

无线电力发送器1无线地发送电力。无线电力发送器1包括接收交流(ac)电力并无线地发送电力的电力发送线圈10-1(例如，如图2中所见)。

包括无线电力接收器的装置2接收由无线电力发送器1无线发送的电力，并且对装置2中的电池进行充电，和/或利用所接收的电力执行各种其他功能。例如，装置2也在其显示装置上显示各种信息，并且还可利用储存在电池中的能量和/或所接收的电力通过通信模块、扩音器和扬声器来执行移动通信功能。

尽管图1示出了装置2(包括无线电力接收器)是智能手机的情况，但是根据实施例的无线电力发送器1可向能够接收无线发送的电力的各种装置(诸如电动汽车等)和各种家用电器(诸如机器人、真空吸尘器或其他电子装置)供应电力。

图2和图3示出了根据实施例的无线电力发送器的外观。

如图2中所示，作为示例，根据实施例的无线电力发送器1-1包括一个电力发送线圈10-1。可选地，如图3中所示，根据实施例的无线电力发送器1-2包括多个电力发送线圈10-21至10-25。

图4是示意性地示出根据实施例的无线电力发送器的构造的框图。根据实施例的无线电力发送器包括转换器110、可变电容电路120、电力发送线圈130和传输控制器140。

根据实施例的无线电力发送器接收源电压vs，以无线地发送电力。源电压vs是从电池和/或从接收ac电压以供应源电压vs的适配器供应的直流(dc)电压。

转换器110响应于传输控制信号cons1和cons2而在第一节点n1与第二节点n2之间产生ac电压。转换器110包括例如，第一开关元件s1和第二开关元件s2，所述第一开关元件s1连接在被施加源电压vs的端子与第一节点n1之间，并且响应于第一传输控制信号cons1而接通/断开，所述第二开关元件s2连接在第一节点n1与地之间，并且响应于第二传输控制信号cons2而接通/断开。操作转换器110的操作频率通过传输控制信号cons1和cons2的频率来确定。

可变电容电路120响应于电容控制信号conc1和conc2来改变确定谐振频率的传输电容。可变电容电路120包括例如，第一可变电容器121和第二可变电容器122，所述第一可变电容器121连接在被施加源电压vs的端子与第二节点n2之间，并且响应于第一电容控制信号conc1来改变电容，所述第二可变电容器122连接在第二节点n2与地之间，并且响应于第二电容控制信号conc2来改变电容。

电力发送线圈130接收从转换器110输出的ac电压，以无线地发送电力。例如，电力发送线圈130利用接收的ac电压通过改变电力发送线圈130周围的磁场的方法来无线地发送电力。也就是说，在将ac电压施加到电力发送线圈130的情况下，电力发送线圈130周围的磁场以时变方式改变，在电力接收线圈在预定区域内运动的情况下，可根据磁场的改变从电力接收线圈产生感应电动势。通过上述方法，无线地发送电力。

例如，电力发送线圈130连接在第一节点n1与第二节点n2之间。此外，电力发送线圈130结合到可变电容电路120，以确定或确立谐振频率。

传输控制器140输出用于控制转换器110的传输控制信号cons1和cons2，并且输出用于调节可变电容电路120的电容的电容控制信号conc1和conc2。此外，传输控制器140检测电力发送线圈130两端的电压vd。

传输控制器140基于电压vd来确定是否存在无线电力接收器。例如，传输控制器140执行控制转换器110的第一感测操作，从而在预定周期时间内以初始操作频率无线地发送电力，并且基于电压vd的大小来确定是否存在无线电力接收器。在这种情况下，传输控制器140在参考电压(例如，当不存在无线电力接收器时电力发送线圈130两端的电压)与检测的电压vd之差为参考值或更大时确定存在无线电力接收器。参考电压(例如，当不存在无线电力接收器时电力发送线圈130两端的电压)被预存储或可被计算且存储在场(field)中。此外，存储的参考电压还可在之后通过适当的算法更新。此外，参考电压(例如，当不存在无线电力接收器时电力发送线圈130两端的电压)还可根据转换器110的操作频率或谐振频率而具有不同的值。上述第一感测操作可与无线充电联盟(wpc，wirelesspowerconsortium)标准中的模拟ping操作类似。

此外，传输控制器140通过控制转换器110来执行确定是否存在无线电力接收器的第二感测操作，从而在预定时间内无线地发送电力，并且基于电压vd来确定是否在限定的时间内从无线电力接收器接收到标准数据包。当通过执行第一感测操作确定存在无线电力接收器时，传输控制器140执行第二感测操作。第二感测操作可与无线充电联盟(wpc)标准中的数字ping操作类似。

此外，传输控制器140确定是否存在无线电力接收器且执行优化操作，所述优化操作为根据无线电力发送器与无线电力接收器之间的距离以及无线电力发送器与无线电力接收器的相对位置来寻找最佳谐振点，并且与此同时按照需要来增大谐振点处的电压增益。

根据一个或更多个实施例，传输控制器140在执行第二感测操作之前执行优化操作。也就是说，传输控制器140同时执行第一感测操作和优化操作。通过在执行第二感测操作之前执行优化操作，无线电力接收器与无线电力发送器之间的可执行无线电力传输的距离被增大。

此外，传输控制器140执行第二感测操作，以确认存在无线电力接收器。因此，传输控制器140也在开始电力传输之后执行优化操作。如上所述地操作传输控制器140，从而以更优化的状态执行电力传输。

下面参照图10和图11对传输控制器140的详细操作方法进行描述。

如图3所示，在电力发送线圈为多个的情况下，图4的转换器110、可变电容电路120和传输控制器140也可以是多个，以与多个线圈中的每个相对应，还可设置将转换器110、可变电容电路120和传输控制器140选择性地连接到多个线圈中的每个线圈的开关单元，并且传输控制器140还可被构造为控制开关单元。

根据一个或更多个实施例的传输控制器140包括存储器和至少一个处理单元。这里，处理单元包括例如，中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、微处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他合适的逻辑器件，并且处理单元可以具有多个核。存储器可以是易失性存储器(例如，随机存取存储器(ram))、非易失性存储器(例如，只读存储器(rom)、闪存器)、其他合适的存储器或它们的组合。根据实施例，用于执行无线发送电力的方法的程序可加载在存储器上。

此外，根据一个或更多个实施例，传输控制器140包括另外的存储器(storage)。所述存储器可包括磁性存储器、光学存储器等，但不限于此。用于实施根据实施例的无线发送电力的方法的计算机可读指令存储在所述存储器中，用于实施操作系统、应用程序等的其他计算机可读指令也可存储在所述存储器中。存储在所述存储器中的计算机可读指令通过处理单元加载在用于执行的存储器上。

此外，转换器110和传输控制器140可实施为一个集成电路(ic)，可变电容电路120可实施为与集成电路分开的模块。在这种情况下，集成电路(ic)也可实施为满足用于无线电力传输的各种标准中的任一种。

图5示意性地示出了根据如图4中所示的实施例的无线电力发送器或其他这样的无线电力发送器的可变电容电路的示例的构造。根据实施例的无线电力发送器的可变电容电路包括第一可变电容器121和第二可变电容器122。

第一可变电容器121连接在被施加源电压vs的端子与第二节点n2之间，并且具有响应于第一电容控制信息conc1而改变的电容。第一可变电容器121包括：第一谐振电容器cr1_1，连接在被施加源电压vs的端子与第二节点n2之间；一个或更多个第二谐振电容器cr1_2至cr1_n，分别具有连接到被施加源电压vs的端子的一端；一个或更多个第一谐振开关sr1_2至sr1_n，分别连接在一个或更多个第二谐振电容器cr1_2至cr1_n中的每个的另一端与第二节点n2之间且响应于第一电容控制信号conc1而接通/断开。在第一谐振开关sr1_2至sr1_n是多个的情况下，第一电容控制信号conc1可包括多个位(bit)，以共同地提供对应于或包括至少与所设置的开关一样多的多个离散值。

第二可变电容器122连接在第二节点n2与地之间，并且具有响应于第二电容控制信息conc2而改变的电容。第二可变电容器122包括：第三谐振电容器cr2_1，连接在第二节点n2与地之间；一个或更多个第四谐振电容器cr2_2至cr2_n，分别具有连接到第二节点n2的一端；一个或更多个第二谐振开关sr2_2至sr2_n，分别连接在一个或更多个第四谐振电容器cr2_2至cr2_n中的每个的另一端与地之间且响应于第二电容控制信号conc2而接通/断开。在第二谐振开关sr2_2至sr2_n是多个的情况下，第二电容控制信号conc2可包括多个位。

图6示意性地示出了根据诸如图4中所示的实施例的无线电力发送器的传输控制器的示例的构造。根据实施例的无线电力发送器的传输控制器包括传感器141和控制信号发生器142。

传感器141输入电力发送线圈130两端的电压vd(图4)，以将感测电压vsen输出到控制信号发生器142。传感器141可适当地减小电力发送线圈130两端的电压vd(图4)，以输出感测电压vsen。根据实施例的传感器141包括电压分配器143、偏移消除器144、dc电压调节器145和滤波器146。

偏移消除器144包括第一滤波电容器cf1，并且从电力发送线圈两端的电压vd中消除dc偏移且将消除了dc偏移的电压传输到电压分配器143。

电压分配器143对输入电压进行分压，以输出感测电压vsen。电压分配器143包括彼此串联连接的第一电阻器r1和第二电阻器r2。根据一个或更多个实施例，电压分配器143还包括：第三电阻器r3，连接在第一电阻器r1和第二电阻器r2的连接节点与控制信号发生器142之间；第四电阻器r4，连接在第二电阻器r2的一端与控制信号发生器142之间。

dc电压调节器145使感测电压vsen具有在恒定dc电压范围内的值。dc电压调节器145包括：电阻器r5，连接在被施加设定电压vdd的端子与第一电阻器r1和第二电阻器r2的连接节点之间；第一二极管d1，连接在被施加设定电压vdd的端子与第一电阻器r1和第二电阻器r2的连接节点之间；第二二极管d2，连接在第一电阻器r1和第二电阻器r2的连接节点与地之间。

滤波器146去除噪声分量。噪声分量可以是在第一电阻器r1和第二电阻器r2的连接节点的电压的高频分量。滤波器146包括：第二滤波电容器cf2，连接在第一电阻器r1和第二电阻器r2的连接节点与地之间。

图7是示意性地示出根据实施例的无线电力发送器的框图。根据实施例的无线电力发送器包括转换器110_1、谐振电容器电路120_1、电力发送线圈130_1、传输控制器140_1和可变电感器150_1。

根据图7的实施例的无线电力发送器的操作与根据图4中所示的实施例的无线电力发送器的操作类似。

也就是说，图7中所示的转换器110_1和电力发送线圈130_1的功能、构造和操作与图4中所示的转换器110和电力发送线圈130的功能、构造和操作类似。

除了图7中所示的传输控制器140_1输出电感控制信号conl(图7)而不是电容控制信号conc1和conc2(或除了电容控制信号conc1和conc2之外还输出电感控制信号conl)之外，图7中所示的传输控制器140_1执行与图4的传输控制器140的功能类似的功能、具有类似的构造且进行类似的操作。尽管根据一个或更多个实施例，图4-6中主要示出可变电容而图7中分别主要示出可变电感谐振控制测量，但是它们可被组合为如本领域技术人员在获得对详细的公开内容的全面理解之后所公知的可变电感和电容。此外，可应用如本领域技术人员在获得对详细公开内容的全面理解之后所公知的电抗电路。

谐振电容器电路120_1与可变电感器150_1和电力发送线圈130_1一起来确定谐振频率。谐振电容器电路120_1包括：第一谐振电容器cr1，连接在被施加源电压vs的端子与第二节点n2之间；第二谐振电容器cr2，连接在第二节点n2与地之间。

可变电感器150_1具有响应于电感控制信号conl而改变的电感，并且与谐振电容器电路120_1和电力发送线圈130_1一起确定或确立谐振频率。可变电感器150_1连接在第一节点n1与电力发送线圈130_1之间。

根据一个或更多个实施例，转换器110_1和传输控制器140_1被实施为一个集成电路(ic)，可变电感器150_1被实施为与集成电路分开的模块。在这种情况下，集成电路(ic)也可实施为满足用于无线电力传输的各种标准中的任一种。

图8示意性地示出了根据诸如图7中所示的实施例的无线电力发送器的可变电感器的示例的构造。

可变电感器150_1包括：一个或更多个谐振电感器lr1至lrn，串联地连接在第一节点n1(图7)与电力发送线圈130_1(图7)的一端之间；一个或更多个谐振开关slr1至slrn，分别并联连接到一个或更多个谐振电感器lr1至lrn，并且响应于电感控制信号conl而接通/断开。在谐振开关slr1至slrn是多个的情况下，电感控制信号conl可包括多个位。

可变电感器150_1的电感可根据谐振开关slr1至slrn的状态来确定或确立。例如，如果仅谐振开关slr1断开，并且其余的谐振开关slr2至slrn处于接通状态，则可变电感器150_1可等同于仅启动谐振电感器lr1的情况。因此，可变电感器150_1的电感与谐振电感器lr1相同。也就是说，根据谐振开关slr1至slrn的状态，可变电感器150_1的电感可以适应性地设置为一个所选的电感器的电感或者一个或更多个谐振电感器lr1至lrn中的多个所选的电感器的总电感。

图9示意性地示出了在无线电力接收器与根据诸如图4或图7中所示的实施例的无线电力发送器邻近的情况下无线电力发送器的电力发送线圈和无线电力接收器的等效电路。

在图9中，ceq1是具有确立谐振频率的无线电力发送器的谐振电容器的电容的等效电容器，lrp是具有无线电力发送器的电力发送线圈(或电力发送线圈和谐振电感器)的漏电感的等效电感器，req是无线电力发送器的谐振电路的等效电阻器，m是具有无线电力发送器的电力发送线圈与无线电力接收器的电力接收线圈之间的互感的等效电感器，lrs是具有无线电力接收器的电力接收线圈的漏电感的等效电感器，ceq2是具有无线电力接收器的等效电容的等效电容器。图9的整流器210示出了包括无线电力接收器的整流器、负载等的电路部分。

在图9的等效电路中，在无线电力发送器与无线电力接收器之间的距离改变或电力发送线圈与电力接收线圈之间的相对位置或定位改变的情况下，lrp、m和lrs的电感会改变。具体来说，在无线电力发送器与无线电力接收器之间的距离(即，电力发送线圈与电力接收线圈之间的距离)增大的情况下，lrp和lrs的电感增大，m的电感减小，从而使电压传输增益减小。

图10是示出根据无线电力发送器的电力发送线圈与无线电力接收器的电力接收线圈之间的距离的电压增益的变化的曲线图。

图10的横轴表示操作频率(例如，诸如图4或图7中所呈现的实施例的转换器的操作频率)，纵轴可以是无线电力接收器的电压，例如，电力接收线圈的两端的电压或无线电力接收器的整流器的输出电压。图10示出无线电力发送器的电力发送线圈与无线电力接收器的电力接收线圈之间的距离按照a1、a2、a3、a4、a5和a6的顺序增大的情况。

由于源电压vs的大小固定，因此图10的纵轴的高电压意味着电压增益高。相反地，在纵轴上的电压的大小低的位置，电压增益相对地低。例如，a1和a2可被认为是高的，a3-a6可被认为是低的。例如，所述低可比大约源电压vs的一半低。

如图10中所示，随着无线电力发送器的电力发送线圈与无线电力接收器的电力接收线圈之间的距离增大，谐振点(峰值点)的电压增益也可减小，并且谐振频率可逐渐地移动到较高的频率。即使在无线电力发送器的电力发送线圈与无线电力接收器的电力接收线圈之间的位置或定位失配(mismatch)增大的情况下，这样的特性也同样出现。也就是说，为了在不同的距离和定位处使电压增益基本上最大化，应该适应性地调节频率。

图11是示出根据无线电力发送器的谐振电容器的电容的电压增益的变化的曲线图。

图11的横轴表示操作频率(例如，诸如图4或图7中的转换器的操作频率)，纵轴是无线电力接收器的电压，例如，电力接收线圈的两端的电压或无线电力接收器的整流器的输出电压。图11示出了无线电力发送器的谐振电容器的电容按照b1、b2、b3和b4的顺序减小的情况。

如图11中所示，在谐振电容器的电容减小的情况下，谐振频率可增大，并且在这种情况下，谐振点(峰值点)的电压增益可趋于增大。

图12是示出根据实施例的用于无线发送电力的方法的操作流程图。

首先，确定是否到达将要执行第一感测操作的时间段(s1100)。第一感测操作可以与无线充电联盟(wpc)标准中的模拟ping操作类似。

作为s1100中确定的结果，如果确定没有到达将要执行第一感测操作的时间段，则执行等待或空(null)操作直到到达将要执行第一感测操作的时间段为止(s1000)。接下来，如果到达将要执行第一感测操作的时间段，则通过执行第一感测操作来确定电压变化是否大于最小阈值(s1200)。

例如，传输控制器140(图4)或140_1(图7)执行控制操作，使得通过将具有初始操作频率的传输控制信号cons1和cons2(图4)或cons1_1和cons2_1(图7)施加到转换器110(图4)或110_1(图7)而以初始操作频率操作转换器110(图4)或110_1(图7)，从而在预定的时间内无线地发送电力，然后将参考电压(即，当不存在无线电力接收器时的电力发送线圈130(图4)或130_1(图7)两端的电压)与检测电压vd之间的差(即，电压变化)与最小阈值进行比较。根据实施例，参考电压与最小阈值被预存储。此外，初始操作频率也被预设。例如，当无线电力发送器的电力发送线圈与无线电力接收器的电力接收线圈之间的距离为短距离时，确定初始操作频率，使得谐振点在最小频率附近。例如，在根据无线充电联盟(wpc)标准的无线电力传输系统中，初始操作频率约为90khz至约120khz。

作为s1200中确定的结果，如果确定电压变化是最小阈值或更小，则确定不存在无线电力接收器(s1900)，并且执行等待直到再次到达将要执行第一感测操作的时间段为止(s1000)。

例如，通过电压变化的大小以及在设计系统时所针对的电力发送线圈与电力接收线圈的失配的程度来确定最小阈值，所述电压变化的大小是在根据无线电力发送器与无线电力接收器之间的距离的几个状态下测量的，最小阈值可被设置为例如，非常低的值。例如，最小阈值可以是当无线电力发送器与无线电力接收器之间的距离为在电力可从无线电力发送器有效地发送到无线电力接收器的范围内的最大电压变化时的电压变化。

例如，最小阈值设置为针对电压的大小而不是电压变化的阈值。例如，最小阈值可以是当无线电力发送器与无线电力接收器之间的距离为在电力可从无线电力发送器有效地发送到无线电力接收器的范围内的最大电压变化时的无线电力发送器的电力发送线圈两端的电压，并且还可具有与当不存在无线电力接收器时的无线电力发送器的电力发送线圈两端的电压类似的大小。

根据实施例，在最小阈值设置为电压变化的情况下，最小阈值设置为较小值(在最小阈值设置为电压的大小的情况下，最小阈值可设置为较大值)。也就是说，根据实施例，即使在通常不进行无线电力传输的位置处存在无线电力接收器的情况下，也可执行无线电力传输。

在s1200中，也可使用检测电压vd(即，电力发送线圈两端的电压的大小)来代替电压变化。例如，也可通过将电力发送线圈两端的电压的大小与预定阈值进行比较来确定是否存在无线电力接收器。在这种情况下，如果电力发送线圈两端的电压的大小大于预定阈值，则可确定不存在无线电力接收器，如果电力发送线圈两端的电压的大小小于预定阈值，则可确定存在无线电力接收器。

作为s1200中确定的结果，如果确定电压变化大于最小阈值，则确定电压变化是否比谐振点检索阈值低(s1300)。谐振点检索阈值(大于最小阈值的值)可以是在无线电力接收器与无线电力发送器之间的距离接近不需要检索谐振点或者调节谐振电容器的电容或谐振电感器的电感这样的程度的情况下的电压变化。

此外，在s1300中，可以以初始操作频率来操作转换器110(图4)或110_1(图7)。

作为s1300中确定的结果，如果确定电压变化比谐振点检索阈值低，则执行谐振点检索操作(s1400)。具体来说，在改变操作频率(即，操作转换器110(图4)或110_1(图7)的频率)的同时，在各个操作频率检测电压变化，并且将检测的电压变化为最大电压变化的操作频率作为谐振点。也选择从初始操作频率向检索结束频率顺序地增大操作频率的方法作为改变操作频率的方法，并且还选择利用例如，在初始操作频率与检索结束频率之间的一般最大值检索算法改变操作频率的方法。可选地，在以预定单位从初始操作频率增大操作频率的同时，对电压变化为最大电压变化值的操作频率进行检索，并且将所述操作频率存储为最大电压变化频率。然后，如果即使在操作频率增大较多倍的情况下，最大电压变化频率也不更新，则可结束谐振频率检索操作。检索结束频率(可操作转换器110(图4)或110_1(图7)的最大电压变化频率)可根据各种标准而具有不同的值。例如，根据无线充电联盟(wpc)标准，检索结束频率可以是约200khz。

在s1300中，根据一个或更多个实施例，代替电压变化的检测电压vd(即，电力发送线圈两端的电压的大小)也可用于替代或补充。例如，在改变操作频率(操作转换器110(图4)或110_1(图7)的频率)的同时，可在各种操作频率处检测电压vd，并且将电压vd的大小为最大电压变化的操作频率检测作为谐振点。

接下来，可确定在s1400中检索的谐振点处的电压变化是否小于谐振增益增大阈值(s1500)。谐振增益增大阈值可以是大于最小阈值的值，并且比谐振点检索阈值低。谐振增益增大阈值可以是由于谐振点处的电压增益也不足而确定是否应该通过调节谐振电容器的电容或谐振电感器的电感来改变谐振点的阈值。

作为s1500中确定的结果，如果谐振点处的电压变化小于谐振增益增大阈值，则调节无线电力发送器的传输阻抗(s1600)，并且再次执行谐振频率检索操作(s1700)。

在s1600中，调节发送侧的电容(见图4和图5)，和/或调节发送侧的电感(见图8和图9)。此外，在调节发送侧的电容和/或发送侧的电感的情况下，根据一个或更多个实施例，将电容和/或电感调节为最小电容和/或最小电感。将最小电容和最小电感设置为使得系统符合限定谐振频率的标准。例如，根据无线充电联盟(wpc)标准，将最小电容和最小电感适应性地设置为使得当操作无线电力发送系统时无线电力发送系统的谐振频率不在wpc标准的操作频率范围(例如，约110khz至约205khz)之外。

根据一个或更多个实施例，s1700中的谐振频率检索操作与s1400中的谐振频率检索操作相同。然而，s1700中的操作频率的变化范围在s1400中检索的谐振点的频率与检索结束频率之间。

作为s1300中确定的结果，如果确定电压变化等于或大于谐振点检索阈值，或者作为s1500中确定的结果，如果确定谐振点的电压增益是谐振增益增大阈值或更大，则确定存在无线电力接收器且执行第二感测操作(s1800)。此外，即使在执行s1700之后，也执行第二感测操作(s1800)。如上所述，第二感测操作是这样的操作：通过控制转换器110来确定是否存在无线电力接收器，以在预定时间内无线地发送电力，并且基于电压vd来确定在所限定的时间内是否从无线电力接收器接收到标准数据包。根据一个或更多个实施例，第二感测操作与无线充电联盟(wpc)标准中的数字ping操作类似。

作为执行第二感测操作的结果，如果确定存在无线电力接收器，则从无线电力发送器向无线电力接收器发送(或继续发送)用于充电的电力。根据一个或更多个实施例，在开始从无线电力发送器向无线电力接收器传输用于充电的电力之前，执行图12中所示的操作。

在图12中，作为s1200中确定的结果，在电压变化是最小阈值或更大的情况下，可通过仅执行s1300至s1800，来适当地阻止谐振点检索操作和阻抗(和/或电容)调节操作(在一些情况下可能是不必要的)。

根据一个或更多个实施例，在s1400中检索的谐振点处的电压变化与非谐振点处的电压变化(例如，初始操作频率处的电压变化)之间的差是阈值变化或更小的情况下，确定接近无线电力发送器的物体不是无线电力接收器，而是异物，并且执行s1000和s1100，以等待s1200中的电压变化的另一周期性的确定。

此外，如图3中所示，在电力发送线圈是多个的情况下，通过确定用于多个电力发送线圈中的每个的初始操作频率处的电压变化、然后执行用于具有最大电压变化的电力发送线圈的s1300至s1800而缩短执行根据实施例的用于无线发送电力的方法的时间。

然而，如图3中所示，在电力发送线圈是多个的情况下，对多个电力发送线圈中的每个执行图12的各个操作。

此外，尽管图12示出了在执行第二感测操作之前执行s1000至s1900的情况，但是根据实施例，即使在执行第二感测操作之后，无线电力发送器和用于无线发送电力的方法可另外地执行图12中的s1000至s1900中的全部或一些。例如，在执行第二感测操作之后，在将电力发送到无线电力发送器的阶段，也可另外地执行s1300至s1700。

此外，通过执行图12中所示的各个操作，能够确定无线电力发送器的开始操作频率。例如，作为s1300中确定的结果，如果电压变化大于谐振点检索阈值，则将初始操作频率确定为开始操作频率。作为s1500中确定的结果，如果谐振点的电压增益大于谐振增益增大阈值，则在由谐振点的频率设置的频率范围(即，与预定值或更小的谐振点的频率具有差异的频率范围)内选择开始操作频率，在执行s1700的情况下，在通过重新检索的谐振点的频率设置的频率范围内选择开始操作频率。开始操作频率可大于谐振点的频率(即，谐振频率)。然后，根据一个或更多个实施例，在以开始操作频率操作转换器110(图4)或110_1(图7)的同时执行第二感测操作(图12中的s1800)。

作为执行第二感测操作的结果，如果确定了存在无线电力接收器，则无线电力发送器由于以操作频率操作转换器110(图4)或110_1(图7)而无线地发送电力。在这种情况下，操作频率在比谐振点的频率高的频率区域的预定可变的范围内改变。在这种情况下，操作频率可具有大于开始操作频率的值。

图13是示出根据诸如图12中所示的实施例的在用于无线发送电力的方法中检索谐振频率和电压增益的操作的示例的操作流程图。

首先，执行初始化操作(s1410)。具体来说，将开始操作频率和最大电压变化初始化。在图12中的s1400中执行图13中的操作的情况下，将开始操作频率初始化为图12中所描述的初始操作频率。可选地，在图12中的s1700中执行图13中的操作的情况下，还可将开始操作频率初始化为图12中的s1400中检索的谐振点的频率。此外，可将最大电压变化初始化为0。

接下来，确定操作频率是否小于检索结束频率(s1411)。

作为s1411中确定的结果，如果操作频率小于检索结束频率，则通过电力发送线圈130(图4)或130_1(图7)在预定时间内无线发送电力(s1412)。

接下来，测量电压变化(s1413)。例如，计算在执行s1412之后测量的在存储的无线电力接收器不存在时的电压变化与电力发送线圈130(图4)或130_1(图7)两端的电压之间的差。

接下来，确定当前电压变化是否比存储的最大电压变化低(s1414)。

作为在s1414中确定的结果，如果当前电压变化是存储的最大电压变化或更大，则将当前电压变化存储为最大电压变化，将当前的操作频率存储为谐振频率，并且将最大值检查计数重置为0(s1418)。

作为s1414中确定的结果，如果当前电压变化低于存储的最大电压变化，则使最大值检查计数增加1(s1415)，并且确定最大值检查计数是否大于阈值计数值(s1416)。

在执行s1418之后，或作为s1416中确定的结果，如果确定最大值检查计数是阈值计数值或更小，则使操作频率增大单位频率(s1419)，并且从s1411重新执行方法。

作为s1416中确定的结果，如果确定最大值检查计数大于阈值，则谐振点检索结束(s1417)。

根据一个或更多个实施例，图12和图13中示出的各个操作实施为通过硬件、诸如在一个或多个处理器或控制器上执行的现场可编程门阵列、固件或软件的混合来执行。此外，图12和图13中所示的各个操作可通过传输控制器140(图4)或140_1(图7)来执行。

如上所阐述的，根据实施例，无线电力发送器和用于无线发送电力的方法提高了无线发送电力的传输距离的自由程度。也就是说，增大了无线发送电力的传输距离。从而，即使对于通常不可能无线充电的应用或产品，也可实现无线充电。

此外，提高了无线电力发送器与无线电力接收器之间的位置的自由程度。从而，缓解了由于电力发送线圈与电力接收线圈之间的位置失配而导致的电压增益的下降，并且可利用较少数量的电力发送线圈在较宽的区域中发送电力。还可增大电力发送线圈的面积。

通过硬件组件来实现执行本申请中描述的操作的图4、6和7中的传输控制器140或140_1或控制信号发生器142，所述硬件组件被配置为执行本申请中描述的通过硬件组件执行的操作。可用于执行本申请中描述的操作的硬件组件的示例在适当的情况下包括控制器、传感器、生成器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器以及被配置为执行本申请中描述的操作的任意其他电子组件。在其他示例中，通过计算机硬件(例如，通过一个或更多个处理器或计算机)来实现执行本申请中描述的操作的一个或更多个硬件组件。可通过一个或更多个处理元件实现处理器或计算机，例如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程序逻辑阵列、微处理器或者被配置为以定义的方式响应并且执行指令以获得期望的结果的任意其他装置或装置的组合。在一个示例中，处理器或计算机包括(或连接到)通过处理器或计算机执行存储指令或软件的一个或更多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件可执行诸如操作系统(os)和在所述os上运行的一个或更多个软件应用的指令或软件，以执行本申请中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行来存取、操作、处理、创建和存储数据。为简单起见，单数的术语“处理器”或“计算机”可用于描述在本申请中所描述的示例，但在其他示例中，可使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可包括多个处理元件或多种类型的处理元件，或者包括这二者。例如，可通过单个处理器或者两个或更多个处理器或者处理器和控制器来实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。可通过一个或更多个处理器或者处理器和控制器来实现一个或更多个硬件组件，可通过一个或更多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器来实现一个或更多个其他硬件组件。一个或更多个处理器或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有任意一个或更多个不同的处理配置，其示例包括单处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(sisd)多重处理装置、单指令多数据(simd)多重处理装置、多指令单数据(misd)多重处理装置和多指令多数据(mimd)多重处理装置。

可通过计算机硬件(例如，通过一个或更多个处理器或计算机)来完成执行本申请中描述的操作的图12和图13中示出的方法，所述方法被实现为上面描述的执行指令或软件，以执行通过所述方法执行的本申请中描述的操作。例如，可通过单个处理器或者两个或更多个处理器或者处理器和控制器来执行单个操作或者两个或更多个操作。可通过一个或更多个处理器或者处理器和控制器来执行一个或更多个操作，可通过一个或更多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器来执行一个或更多个其他操作。一个或更多个处理器或者处理器和控制器可执行单个操作或者两个或更多个操作。

为了单独或共同地指示或配置一个或更多个处理器或计算机以作为机用计算机或专用计算机进行操作来执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作，用于控制计算机硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或其任意组合。在一个示例中，指令或软件包括通过一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码，诸如由编译器产生的机器代码。在另一示例中，指令或软件包括使用解释器通过所述一个或更多个处理器或计算机执行的更高级的代码。可基于附图中示出的框图和流程图和说明书中的对应的描述(公开了用于执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的算法)使用任意编程语言来编写指令或软件。

用于控制计算机硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质之中或之上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、闪存、cd-rom、cd-r、cd+r、cd-rw、cd+rw、dvd-rom、dvd-r、dvd+r、dvd-rw、dvd+rw、dvd-ram、bd-rom、bd-r、bd-rlth、bd-re、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及被配置为以非暂时性方式存储执行或软件以及相关联的数据、数据文件和数据结构并且将所述指令或软件以及相关联的数据、数据文件和数据结构提供到一个或更多个处理器或计算机以使一个或更多个处理器或计算机可执行指令的任意其他装置。在一个示例中，指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在连接互联网的计算机系统上，以便通过一个或更多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行指令和软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构。

虽然本公开包括特定的示例，但是理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种变化。在此所描述的示例将仅被理解为描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、构造、装置或者电路中的组件和/或用其他组件或者它们的等同物进行替换或者补充描述的系统、构造、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包含于本公开中。