[发明专利]无线功率传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线功率传输系统以及一种用于操作该系统的方法。

背景技术

如今为各种商业或个人应用使用“移动”或便携式电子设备。这种设备的实例包括移动电话、笔记本计算机、个人数字助理(PDA)或便携式音乐播放器。通常用可再充电电池为上述设备提供能量，而可再充电电池必须周期地进行重新充电以保持设备操作。为了再充电或为了提供外部功率，每个设备通常都具有专门的电源单元，该电源单元必须连接到该设备并且连接到墙上的电源出口。由于大多数设备彼此并不兼容，所以需要为每个设备提供专门的电源单元。

由于所使用的这种设备的总数量增加的事实，已经开发出无线功率源，其减少了再充电过程的时间和工作量。US 2007/0182367A1公开了这种无线功率源和充电系统。提供基本单元，其具有用于容纳一个或多个要被再充电的移动设备的表面。在该表面下面提供若干用于产生磁场的感应线圈，该磁场在每个移动设备的相应线圈中感应出电流。利用该电流，能够容易地为移动设备中的可再充电电池进行再充电，而无需将定制的电源单元连接到每个要被再充电的设备的过程。

尽管该已知的系统允许无线地为这种设备进行再充电，但在该基本单元中的感应线圈产生相当大的杂散磁场，这会在EMC敏感的环境中引起问题并且可能会引起不需要的与其他电子设备的干扰。

因此，本发明的目的在于提供无线功率传输系统以及用于操作这种系统的方法，其中减少了杂散磁场。

发明内容

根据本发明，通过根据权利要求1的无线功率传输系统和根据权利要求13的用于操作无线功率传输系统的方法来解决所述目的。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。

本发明的基本思想是提供一种无线的电功率传输系统，其允许利用磁场产生的感应将功率传递到设备，其中磁场集中在靠近该设备的区域(即在近磁场中)而通过第二磁场来抵消远磁场，这有利地减少了杂散磁场，从而增强了系统的电磁兼容性(EMC)。

该无线功率传输系统包括具有多个磁场发生器电路的基本单元以及至少一个设备，该设备可以与所述基本单元分离并且具有接收感应器，当所述设备接近所述发生器电路中的一个发生器电路时，该接收感应器适合于感应地接收功率。

为了传递功率，操作至少一个磁场发生器电路以产生磁场，该磁场在所述设备的接收感应器中感应出电流，在下文中称其为“传输电路”。为了获得有效的能量传递，该设备进而以及该接收感应器必须物理地接近该传输电路，即在该传输电路的磁场的近场区域中。在将发生器电路提供为导线圈或绕组的情况下，接收感应器与传输电路之间的距离优选地应当处于直到该线圈或绕组的直径的1/4的范围内。

所述基本单元还包括控制器，其被配置为当所述接收感应器接近所述传输电路时从所述发生器电路中确定该传输电路。从而，该控制器单独地确定具有接收感应器的设备是否靠近发生器电路中的一个发生器电路，从而需要无线功率传输。

所述控制器可以是用于控制基本单元的任何适当的类型，例如微控制器或计算机。尽管该控制器可以为有线和/或无线地连接到该基本单元的外部单元(例如分离的计算机)，但该控制器可以优选地为该基本单元的组成部分。

随后，操作传输电路以产生用于在所述接收感应器中感应出电流的具有第一相位的第一磁场，即具有第一相位的磁通量的第一磁场。随后，该电流可以例如被提供在该设备中，用于为该设备的电气或电子部件提供能量或者用于对可再充电电池进行充电。

将剩余发生器电路中的至少一个发生器电路操作为补偿电路以产生具有与所述第一相位相反的相位的第二磁场，即具有与所述第一相位相反的第二相位的磁通量的第二磁场。在本发明的上下文中，对于术语“相反的相位”，应当理解为对于所述第一相位的180°的相位差。由于该相反的相位，不论什么时候第一磁场的磁通量与第二磁场的磁通量都在相反的方向上。从而，第二磁场用于补偿远磁场区域中的第一磁场，这有利地减少由该系统发射的杂散场，同时在近场区域中允许到所述设备的有效的功率传递。

除了远场补偿效果之外，将发生器电路中的至少一个发生器电路操作为补偿电路以获取与所述第一磁场反相的第二磁场可以在近场区域中增强传输电路的磁通量幅度，并因此进一步改进到所述设备的感应功率传递。在补偿电路位于与各个传输电路接近或相邻的位置的情况下，这个效果尤其明显，因此其为优选的。

自然地，在多于一个设备接近相应传输电路以便向多个设备进行并行功率传递的情况下，可以同时操作多于一个的传输电路。在此情况下，操作补偿电路，使得第二磁场的相位与所述多个传输电路的磁场的总和的相位相反。