專利名稱：選擇性無線電力轉(zhuǎn)移的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及無線電力，且更具體來說，涉及無線電力的選擇性轉(zhuǎn)移。
背景技術(shù)：
通常，每一電池供電裝置需要其自身的充電器及電源，所述電源通常為交流(AC) 電源插座。在許多裝置需要充電時(shí)，此舉變得難以使用。正在開發(fā)在發(fā)射器與待充電的裝置之間使用空中電力傳輸?shù)淖龇?。這些做法通常屬于兩種類別。一種類別是基于發(fā)射天線與待充電的裝置上的接收天線之間的平面波輻射 (也稱為遠(yuǎn)場輻射)的耦合，所述待充電的裝置收集所輻射的電力且對其整流以用于對電池充電。天線通常為諧振長度以便提高耦合效率。這一做法的缺點(diǎn)為電力耦合隨著天線之間的距離增加而迅速衰退。因此，在合理距離(例如，> 1-2公尺)上的充電變得困難。另外，因?yàn)橄到y(tǒng)輻射平面波，所以如果未通過濾波來進(jìn)行適當(dāng)控制，則無意中的輻射可干擾其他系統(tǒng)。其他做法是基于嵌入于(例如)“充電”墊或表面中的發(fā)射天線與嵌入于待充電的主機(jī)裝置中的接收天線加整流電路之間的電感耦合。這一做法具有以下缺點(diǎn)發(fā)射天線與接收天線之間的間隔必須非常接近(例如，幾毫米)。雖然這一做法確實(shí)具有對同一區(qū)域中的多個(gè)裝置同時(shí)充電的能力，但這一區(qū)域通常較小，因此用戶必須將所述裝置定位至特定區(qū)域。如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將了解，可通過未調(diào)制的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)無線充電，所述未調(diào)制的信號(hào)允許將發(fā)射器和接收器窄調(diào)諧為相同頻率。然而，此窄頻帶信號(hào)的發(fā)射可允許在發(fā)射器附近的任何接收器(包括未獲授權(quán)的接收器)調(diào)諧為所述相同頻率，從而接受電荷且干擾對獲授權(quán)的接收器進(jìn)行充電。需要將無線電力提供至獲授權(quán)的用戶同時(shí)限制未獲授權(quán)的用戶的接入
發(fā)明內(nèi)容


圖I展示無線電力轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的簡化框圖。圖2展示無線電力轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的簡化示意圖。圖3說明用于本發(fā)明的示范性實(shí)施例中的環(huán)形天線的示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的發(fā)射器的簡化框圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的接收器的簡化框圖。圖6展示用于執(zhí)行發(fā)射器與接收器之間的消息傳遞的發(fā)射電路的一部分的簡化 示意圖。圖7說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的包括無線電力裝置及電子裝置的系統(tǒng)。圖8說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的包括無線電力裝置及多個(gè)電子裝置的系 統(tǒng)。圖9說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的包括無線電力裝置及多個(gè)電子裝置的另 一系統(tǒng)。圖10為說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的方法的流程圖。圖11為說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的另一方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下文中結(jié)合附圖所闡述的[具體實(shí)施方式
]意欲作為對本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述且不意欲表示可實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。遍及此描述所使用的術(shù)語“示范性”意謂 “充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，且未必應(yīng)被解釋為相比其他示范性實(shí)施例優(yōu)選或有利。所述[具體實(shí)施方式
]包括特定細(xì)節(jié)以便達(dá)到提供對本發(fā)明的示范性實(shí)施例的徹底理解的目的。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在一些例子中，以框圖形式展示熟知結(jié)構(gòu)及裝置以便避免混淆本文中所呈現(xiàn)的示范性實(shí)施例的新穎性。詞“無線電力”在本文中用以意謂在不使用物理電導(dǎo)體的情況下在發(fā)射器與接收器之間發(fā)射的與電場、磁場、電磁場或其他者相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量。圖I說明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的無線傳輸或充電系統(tǒng)100。將輸入電力102提供至發(fā)射器104以供產(chǎn)生用于提供能量轉(zhuǎn)移的輻射場106。接收器108耦合到輻射場106且產(chǎn)生輸出電力110以供耦合到輸出電力110的裝置(未圖示)存儲(chǔ)或消耗。發(fā)射器104與接收器108分開達(dá)距離112。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，根據(jù)相互諧振關(guān)系來配置發(fā)射器104及接收器108，且在接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率非常接近時(shí)，當(dāng)接收器108位于輻射場106的“近場”中時(shí)，發(fā)射器104與接收器108之間的傳輸損失最小。發(fā)射器104進(jìn)一步包括用于提供用于能量發(fā)射的裝置的發(fā)射天線114，且接收器 108進(jìn)一步包括用于提供用于能量接收的裝置的接收天線118。根據(jù)應(yīng)用及待與之相關(guān)聯(lián)的裝置來對發(fā)射天線及接收天線設(shè)定大小。如所陳述，通過將發(fā)射天線的近場中的大部分能量耦合到接收天線而非以電磁波形式將多數(shù)能量傳播至遠(yuǎn)場來發(fā)生有效率能量轉(zhuǎn)移。當(dāng)在這種近場中時(shí)，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間形成耦合模式?？砂l(fā)生這種近場耦合的在天線114及118周圍的區(qū)域在本文中稱作耦合模式區(qū)。圖2展示無線電力轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的簡化示意圖。發(fā)射器104包括振蕩器122、功率放大器124，及濾波器及匹配電路126。所述振蕩器被配置以在所需頻率下產(chǎn)生信號(hào)，所述所需頻率可響應(yīng)于調(diào)整信號(hào)123來加以調(diào)整。可由功率放大器124以響應(yīng)于控制信號(hào)125的放大量來放大振蕩器信號(hào)。可包括濾波器及匹配電路126以濾出諧波或其他不想要的頻率且使發(fā)射器104的阻抗與發(fā)射天線114匹配。
接收器108可包括匹配電路132和整流器及切換電路134，以產(chǎn)生直流(DC)電力輸出以對電池136(如圖2中所展示)充電或?qū)︸詈系浇邮掌鞯难b置(未圖示)供電。可包括匹配電路132以使接收器108的阻抗與接收天線118匹配。接收器108與發(fā)射器104 可在單獨(dú)通信信道119(例如，藍(lán)牙、紫蜂(zigbee)、蜂窩式等)上通信。如圖3中所說明，示范性實(shí)施例中所使用的天線可配置為“環(huán)形”天線150，其在本文中也可稱作“磁性”天線。環(huán)形天線可被配置以包括空心或?qū)嶓w心(例如，鐵氧體心)。 空心環(huán)形天線可較能容忍置于所述心附近的外來物理裝置。此外，空心環(huán)形天線允許其他組件置于心區(qū)域內(nèi)。另外，空心環(huán)形可更易于使得能夠?qū)⒔邮仗炀€118 (圖2)置于發(fā)射天線114(圖2)的平面內(nèi)，在所述平面內(nèi)，發(fā)射天線114(圖2)的耦合模式區(qū)可更強(qiáng)大。如所陳述，在發(fā)射器104與接收器108之間的匹配或近似匹配諧振期間，發(fā)生發(fā)射器104與接收器108之間的有效率能量轉(zhuǎn)移。然而，甚至當(dāng)發(fā)射器104與接收器108之間的諧振不匹配時(shí)，雖然效率可能受影響，但仍可轉(zhuǎn)移能量。通過將來自發(fā)射天線的近場的能量耦合到駐留于建立了此近場的鄰域中的接收天線而非將能量自發(fā)射天線傳播至自由空間中來發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。環(huán)形天線或磁性天線的諧振頻率是基于電感和電容。環(huán)形天線中的電感通常僅為由所述環(huán)形天線建立的電感，而電容通常被加至環(huán)形天線的電感以在所需諧振頻率下建立諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性實(shí)例，可將電容器152及電容器154添加至所述天線以建立產(chǎn)生諧振信號(hào)156的諧振電路。因此，對于較大直徑的環(huán)形天線來說，誘發(fā)諧振所需的電容的大小隨著環(huán)形天線的直徑或電感增加而減小。此外，隨著環(huán)形天線或磁性天線的直徑增加，近場的有效能量轉(zhuǎn)移區(qū)域增大。當(dāng)然，其他諧振電路為可能的。作為另一非限制性實(shí)例，電容器可并聯(lián)地置于環(huán)形天線的兩個(gè)端子之間。另外，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，對于發(fā)射天線，諧振信號(hào)156可為至環(huán)形天線150的輸入。圖4為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的發(fā)射器200的簡化框圖。發(fā)射器200包括發(fā)射電路202及發(fā)射天線204。通常，發(fā)射電路202通過提供致使在發(fā)射天線204周圍產(chǎn)生近場能量的振蕩信號(hào)來將射頻(RF)電力提供至發(fā)射天線204。應(yīng)注意，發(fā)射器200可在任何合適的頻率下操作。舉例來說，發(fā)射器200可在13. 56MHz ISM頻帶下操作。示范性發(fā)射電路202包括固定阻抗匹配電路206，其用于使發(fā)射電路202的阻抗 (例如，50歐姆)與發(fā)射天線204匹配；以及低通濾波器(LPF) 208，其被配置以將諧波發(fā)射減少至防止耦合到接收器108 (圖I)的裝置的自干擾的程度。其他示范性實(shí)施例可包括不同濾波器拓?fù)?包括(但不限于)使特定頻率衰減同時(shí)使其他頻率通過的陷波濾波器)，且可包括自適應(yīng)阻抗匹配，所述自適應(yīng)阻抗匹配可基于可量測發(fā)射量度(例如，至天線的輸出功率或由功率放大器汲取的DC電流)而變化。發(fā)射電路202進(jìn)一步包括被配置以驅(qū)動(dòng)如由振蕩器212確定的RF信號(hào)的功率放大器210。發(fā)射電路可由離散裝置或電路組成，或替代地可由集成式總成組成。來自發(fā)射天線204的示范性RF功率輸出可為約2. 5瓦特。發(fā)射電路202進(jìn)一步包括控制器214，其用于在特定接收器的發(fā)射階段(或工作循環(huán))期間啟用振蕩器212、用于調(diào)整所述振蕩器的頻率或相位，及用于調(diào)整用于實(shí)施通信協(xié)議(用于通過相鄰裝置所附接的接收器與相鄰裝置相互作用)的輸出功率水平。如此項(xiàng)技術(shù)中熟知的，振蕩器相位及發(fā)射路徑中的相關(guān)電路的調(diào)整允許減少頻帶外發(fā)射(尤其在自一個(gè)頻率轉(zhuǎn)變至另一頻率時(shí))。
發(fā)射電路202可進(jìn)一步包括負(fù)載感測電路216，其用于檢測在由發(fā)射天線204產(chǎn)生的近場附近是否存在作用中接收器。舉例來說，負(fù)載感測電路216監(jiān)視流動(dòng)至功率放大器 210的電流，此電流受在由發(fā)射天線204產(chǎn)生的近場附近是否存在作用中接收器影響。對功率放大器210上的負(fù)載改變的檢測是由控制器214監(jiān)視，以用于確定是否啟用振蕩器212 以發(fā)射能量和是否與作用中接收器通信。發(fā)射天線204可用利茲線(Litz wire)來實(shí)施或?qū)嵤樘炀€條帶,其具有經(jīng)選擇以使電阻損失保持較低的厚度、寬度及金屬類型。在常規(guī)實(shí)施方案中，發(fā)射天線204可通常經(jīng)配置以與較大結(jié)構(gòu)(例如，桌子、墊、燈或其他不便攜帶的配置)相關(guān)聯(lián)。因此，發(fā)射天線 204通常將不需要“匝”以便具有實(shí)際尺寸。發(fā)射天線204的示范性實(shí)施方案可為“電學(xué)上較小”(即，波長的分率)且經(jīng)調(diào)諧以通過使用電容器來界定諧振頻率而在較低可用頻率下諧振。在其中發(fā)射天線204的直徑或邊長(如果為正方形環(huán)形)相對于接收天線來說可能較大(例如，O. 50公尺)的示范性應(yīng)用中，發(fā)射天線204將未必需要較大數(shù)目的匝來獲得合理電容。發(fā)射器200可搜集并追蹤關(guān)于可能與發(fā)射器200相關(guān)聯(lián)的接收器裝置的行蹤及狀態(tài)的信息。因此，發(fā)射器電路202可包括連接至控制器214 (在本文中也稱作處理器)的存在檢測器280、封入式檢測器290，或其組合。控制器214可響應(yīng)于來自存在檢測器280及封入式檢測器290的存在信號(hào)而調(diào)整由放大器210遞送的電力量。發(fā)射器可通過若干電源 (例如，用以轉(zhuǎn)換存在于建筑物中的常規(guī)AC電力的AC轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器(未圖示)、用以將常規(guī) DC電源轉(zhuǎn)換成適合于發(fā)射器200的電壓的DC轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器(未圖示))接收電力，或可直接從常規(guī)DC電源(未圖示)接收電力。作為非限制性實(shí)例，存在檢測器280可為運(yùn)動(dòng)檢測器，其用以感測插入于發(fā)射器的涵蓋區(qū)域中的待充電裝置的初始存在。在檢測之后，可開啟發(fā)射器且可使用由裝置接收的RF電力來以預(yù)定方式撥動(dòng)Rx裝置上的開關(guān)，這一情形繼而導(dǎo)致發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗改變。作為另一非限制性實(shí)例，存在檢測器280可為能夠(例如)通過紅外線檢測、運(yùn)動(dòng)檢測或其他合適方式檢測人類的檢測器。在一些示范性實(shí)施例中，可能存在限制發(fā)射天線可在特定頻率下發(fā)射的功率量的法規(guī)。在一些狀況下，這些法規(guī)意欲保護(hù)人類免受電磁輻射。然而，可能存在發(fā)射天線被置于人類未占據(jù)的或人類很少占據(jù)的區(qū)域(例如，車庫、廠區(qū)、店鋪，及其類似者)中的環(huán)境。如果這些環(huán)境無人類，則可能可準(zhǔn)許將發(fā)射天線的功率輸出增加至高于正常功率限制法規(guī)。換句話說，控制器214可響應(yīng)于人類存在而將發(fā)射天線204的功率輸出調(diào)整至管制水平或更低水平，且當(dāng)人類處于距發(fā)射天線204的電磁場某管制距離之外時(shí)，將發(fā)射天線204的功率輸出調(diào)整至高于所述管制水平的水平。作為非限制性實(shí)例，封入式檢測器290 (在本文中也可稱作封入式隔間檢測器或封入式空間檢測器)可為例如感測開關(guān)的裝置，其用于確定外殼何時(shí)處于封閉或開放狀態(tài)。當(dāng)發(fā)射器處于呈封入狀態(tài)的外殼中時(shí)，可增加發(fā)射器的功率水平。在示范性實(shí)施例中，可使用發(fā)射器200藉以不會(huì)無限期地保持開啟的方法。在這種狀況下，發(fā)射器200可經(jīng)編程以在用戶確定的時(shí)間量之后切斷。這種特征防止發(fā)射器 200 (尤其是功率放大器210)在發(fā)射器200周邊的無線裝置完全充電之后長時(shí)間運(yùn)行。這種事件可歸因于用以檢測自中繼器或接收線圈發(fā)送的信號(hào)的電路的故障，所述信號(hào)指示裝置完全充電。為了防止發(fā)射器200在另一裝置置于發(fā)射器200周邊時(shí)自動(dòng)地切斷，可僅在在設(shè)定時(shí)段中在發(fā)射器200的周邊內(nèi)未檢測到運(yùn)動(dòng)之后啟動(dòng)發(fā)射器200自動(dòng)切斷特征。用戶可能能夠確定停止使用(inactivity)時(shí)間間隔,且在需要時(shí)改變所述停止使用時(shí)間間隔。 作為非限制性實(shí)例，所述時(shí)間間隔可比在假定特定類型的無線裝置最初完全放電的情況下對所述裝置完全充電所需的時(shí)間間隔長。圖5為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的接收器300的簡化框圖。接收器300包括接收電路302和接收天線304。接收器300進(jìn)一步耦合到裝置350以向其提供所接收的電力。應(yīng)注意，將接收器300說明為在裝置350外部，但可將接收器300集成至裝置350中。 通常，能量被無線地傳播至接收天線304且接著通過接收電路302耦合到裝置350。接收天線304經(jīng)調(diào)諧以在與發(fā)射天線204(圖4)相同的頻率下或在指定頻率范圍內(nèi)諧振。接收天線304可與發(fā)射天線204類似地來設(shè)定尺寸，或可基于相關(guān)聯(lián)裝置350的尺寸來不同地設(shè)定大小。舉例來說，裝置350可為具有小于發(fā)射天線204的長度或直徑的直徑或長度尺寸的便攜式電子裝置。在此實(shí)例中，接收天線304可實(shí)施為多匝天線以便減小調(diào)諧電容器(未圖示)的電容值且增加接收天線的阻抗。舉例來說，接收天線304可置于裝置350的實(shí)質(zhì)周長周圍，以便使天線直徑最大化且減小接收天線的環(huán)形匝(即，繞組) 的數(shù)目及繞組間電容。接收電路302提供與接收天線304的阻抗匹配。接收電路302包括電力轉(zhuǎn)換電路 306，其用于將所接收的RF能源轉(zhuǎn)換成供裝置350使用的充電電力。電力轉(zhuǎn)換電路306包括RF轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器308且也可包括DC轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器310。RF轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器308將接收天線 304處所接收的RF能量信號(hào)整流成非交流電力，而DC轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器310將經(jīng)整流的RF能量信號(hào)轉(zhuǎn)換成與裝置350兼容的勢能(energy potential)(例如，電壓)。預(yù)期各種RF轉(zhuǎn)DC 轉(zhuǎn)換器，包括部分及全整流器、調(diào)節(jié)器、橋接器、倍加器以及線性及切換轉(zhuǎn)換器。接收電路302可進(jìn)一步包括切換電路312，其用于將接收天線304連接至電力轉(zhuǎn)換電路306或替代地用于使電力轉(zhuǎn)換電路306斷開連接。將接收天線304與電力轉(zhuǎn)換電路 306斷開連接不僅中止對裝置350充電，而且改變?nèi)缬砂l(fā)射器200(圖2)所“見到”的“負(fù)載”。如上文所揭示，發(fā)射器200包括負(fù)載感測電路216，其檢測提供至發(fā)射器功率放大器210的偏置電流的波動(dòng)。因此，發(fā)射器200具有用于確定接收器何時(shí)存在于發(fā)射器的近場中的機(jī)構(gòu)。當(dāng)多個(gè)接收器300存在于發(fā)射器的近場中時(shí)，可能需要對一個(gè)或一個(gè)以上接收器的加載及卸載進(jìn)行時(shí)間多路復(fù)用以使其他接收器能夠更有效率地耦合到發(fā)射器。也可隱匿接收器以便消除與其他附近接收器的耦合或減少附近發(fā)射器上的負(fù)載。接收器的此“卸載” 在本文中也稱為“隱匿”。此外，如下文更完全地解釋，由接收器300控制且由發(fā)射器200檢測的卸載與加載之間的此切換提供了自接收器300至發(fā)射器200的通信機(jī)制。另外，協(xié)議可與所述切換相關(guān)聯(lián)，所述協(xié)議使得能夠?qū)⑾⒆越邮掌?00發(fā)送至發(fā)射器200。舉例來說，切換速度可為約100微秒。在示范性實(shí)施例中，發(fā)射器與接收器之間的通信指代裝置感測及充電控制機(jī)制而非常規(guī)雙向通信。換句話說，發(fā)射器可使用所發(fā)射的信號(hào)的開/關(guān)鍵控，以調(diào)整能量在近場中是否可用。接收器將這些能量改變解釋為來自發(fā)射器的消息。自接收器側(cè)來說，接收器可使用接收天線的調(diào)諧與解諧來調(diào)整正自近場接受的電力的量。發(fā)射器可檢測來自近場的所使用的電力的此差異，且將這些改變解釋為來自接收器的消息。應(yīng)注意，可利用發(fā)射功率及負(fù)載行為(load behavior)的其他形式的調(diào)制。接收電路302可進(jìn)一步包括用以識(shí)別所接收的能量波動(dòng)的信令檢測器及信標(biāo)電路314，所述能量波動(dòng)可對應(yīng)于自發(fā)射器至接收器的信息性信令。此外，信令及信標(biāo)電路 314也可用以檢測減少的RF信號(hào)能量(B卩，信標(biāo)信號(hào))的傳輸且將所述減少的RF信號(hào)能量整流成標(biāo)稱功率以用于喚醒接收電路302內(nèi)的未供電或電力耗盡的電路，以便配置接收電路302以用于進(jìn)行無線充電。接收電路302進(jìn)一步包括處理器316，其用于協(xié)調(diào)本文中所描述的接收器300的處理過程(包括對本文中所描述的切換電路312的控制)。也可在發(fā)生其他事件(包括檢測到向裝置350提供充電電力的外部有線充電源(例如，壁式/USB電源))后發(fā)生接收器300 的隱匿。除控制接收器的隱匿之外，處理器316也可監(jiān)視信標(biāo)電路314以確定信標(biāo)狀態(tài)且提取自發(fā)射器發(fā)送的消息。處理器316也可調(diào)整DC轉(zhuǎn)DC轉(zhuǎn)換器310以獲得提高的性能。圖6展示用于執(zhí)行發(fā)射器與接收器之間的消息傳遞的發(fā)射電路的一部分的簡化示意圖。在本發(fā)明的一些示范性實(shí)施例中，可在發(fā)射器與接收器之間啟用用于通信的裝置。 在圖6中，功率放大器210驅(qū)動(dòng)發(fā)射天線204以產(chǎn)生輻射場。所述功率放大器通過載波信號(hào)220來驅(qū)動(dòng)，所述載波信號(hào)220在發(fā)射天線204的所需頻率下振蕩。使用發(fā)射調(diào)制信號(hào) 224來控制功率放大器210的輸出。發(fā)射電路可通過對功率放大器210使用開/關(guān)鍵控處理過程來將信號(hào)發(fā)送至接收器。換句話說，當(dāng)斷言發(fā)射調(diào)制信號(hào)224時(shí)，功率放大器210將在發(fā)射天線204上向外驅(qū)動(dòng)載波信號(hào)220的頻率。當(dāng)否定發(fā)射調(diào)制信號(hào)224時(shí)，功率放大器將不在發(fā)射天線204上向外驅(qū)動(dòng)任何頻率。應(yīng)注意，其他類型的調(diào)制可在本發(fā)明的范疇內(nèi)。圖6的發(fā)射電路也包括負(fù)載感測電路216，其將電力供應(yīng)至功率放大器210且產(chǎn)生接收信號(hào)235輸出。在負(fù)載感測電路216中，電阻器Rs上的電壓降形成于電力輸入信號(hào) 226與至功率放大器210的電力供應(yīng)228之間。由功率放大器210消耗的電流的任何改變將引起將由差動(dòng)放大器230放大的電壓降的改變。當(dāng)發(fā)射天線與接收器(圖6中未展示) 中的接收天線處于耦合模式中時(shí)，由功率放大器210汲取的電流量將改變。換句話說，如果發(fā)射天線204不存在耦合模式諧振，那么驅(qū)動(dòng)輻射場所需的電力將為第一量。如果存在耦合模式諧振，那么由功率放大器210消耗的電力量將上升，這是因?yàn)榇罅侩娏︸詈系浇邮仗炀€中。因此，接收信號(hào)235可指示耦合到發(fā)射天線235的接收天線的存在且也可檢測自接收天線發(fā)送的信號(hào)。另外，接收器電流汲取的改變可在發(fā)射器的功率放大器電流汲取中觀測到，且此改變可用以檢測來自接收天線的信號(hào)。應(yīng)注意，可實(shí)施其他電路以檢測由接收天線及相關(guān)聯(lián)電路的行為呈現(xiàn)的負(fù)載變化。如本文中所描述的本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例涉及用于將無線電力轉(zhuǎn)移到獲授權(quán)的裝置同時(shí)防止未獲授權(quán)的裝置接收無線電力的系統(tǒng)、裝置及方法。更具體來說，本文中所描述的各種示范性實(shí)施例包括用于轉(zhuǎn)移無線電力并向獲授權(quán)以接收無線電力的一個(gè)或一個(gè)以上電子裝置提供對所轉(zhuǎn)移的無線電力的接入的方法、系統(tǒng)及裝置。本文中所描述的其他各種示范性實(shí)施例包括用于在獲授權(quán)的電子裝置處接收無線電力的方法、系統(tǒng)及裝置。
更具體來說，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例，無線電力裝置可發(fā)射無線電力，其中與無線電力的發(fā)射相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)參數(shù)可根據(jù)預(yù)定義的無線電力轉(zhuǎn)移情況變化。更具體來說，例如，無線電力裝置可發(fā)射無線電力，其中與無線電力的發(fā)射相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)參數(shù)可根據(jù)偽隨機(jī)序列而變化。應(yīng)注意，術(shù)語“無線電力轉(zhuǎn)移情況”可包括無線電力傳輸?shù)闹辽僖粋€(gè)參數(shù)(例如，無線電力發(fā)射器的頻率)根據(jù)至少一個(gè)偽隨機(jī)序列而變化的情況。換句話說，“無線電力轉(zhuǎn)移情況”可包括無線電力傳輸?shù)闹辽僖粋€(gè)參數(shù)根據(jù)與時(shí)間有關(guān)的預(yù)定義型式而變化的情況。此外，為了使得獲授權(quán)的電子裝置能夠接收無線電力，與所述電子裝置相關(guān)聯(lián)的接收器可根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況操作。更具體來說，例如，獲授權(quán)以接收無線電力的電子裝置可使與無線電力的接收相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)參數(shù)(例如，無線電力接收器的頻率)根據(jù)偽隨機(jī)序列而變化。更具體來說，例如，獲授權(quán)以接收無線電力的電子裝置可使相關(guān)聯(lián)的無線電力接收器的頻率根據(jù)所述偽隨機(jī)序列而變化，以使得所述接收器的諧振頻率能夠匹配無線電力裝置的發(fā)射器的諧振頻率。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上其他示范性實(shí)施例，無線電力裝置可發(fā)射 (例如，通過通信裝置)碼，識(shí)別向獲授權(quán)以自無線電力裝置接收無線電力的電子裝置的無線電力轉(zhuǎn)移情況。在接收到所述碼后，所述電子裝置便可被配置以使相關(guān)聯(lián)的接收器的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)偽隨機(jī)序列而變化，且，因此，可使得能夠進(jìn)行無線電力接收。圖7說明包括無線電力裝置702的系統(tǒng)700，無線電力裝置702具有發(fā)射器703及至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的發(fā)射天線705，發(fā)射天線705經(jīng)配置以在相關(guān)聯(lián)的充電區(qū)內(nèi)發(fā)射無線電力。系統(tǒng)700進(jìn)一步包括具有接收器707的電子裝置704，接收器707經(jīng)配置以從無線電力裝置(例如，無線電力裝置702)接收無線電力。作為一個(gè)實(shí)例，無線電力裝置702可將碼發(fā)射至電子裝置704，其中所述碼識(shí)別一與時(shí)間有關(guān)的型式，相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器的至少一個(gè)參數(shù)將依據(jù)所述型式而變化。此后，無線電力裝置702可發(fā)射無線電力，其中相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)所述預(yù)定義型式而變化。換句話說，無線電力裝置702可根據(jù)電子裝置704已知的唯一遞送型式來發(fā)射電力，電子裝置704獲授權(quán)以接收自無線電力裝置702 發(fā)射的無線電力。使發(fā)射器的參數(shù)依據(jù)偽隨機(jī)序列而變化可使得擁有識(shí)別所述偽隨機(jī)序列的碼的一個(gè)或一個(gè)以上接收器能夠追蹤無線電力裝置702。因此，與所述可追蹤無線電力裝置的發(fā)射器的至少一個(gè)參數(shù)的一個(gè)或一個(gè)以上接收器相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或一個(gè)以上裝置可從無線電力裝置702接收無線電力，同時(shí)其他非追蹤裝置無法接收無線電力。作為一個(gè)實(shí)例，發(fā)射器的頻率可根據(jù)型式(例如，預(yù)定的或借助于此項(xiàng)技術(shù)中熟知的秘密算法動(dòng)態(tài)地控制的秘密型式)而變化，且僅知曉所述型式并根據(jù)所述型式操作的裝置能夠控制其相關(guān)聯(lián)的接收器追蹤所發(fā)射的信號(hào)且有效地從無線電力裝置702汲取電力。通過使用頻率范圍且恒定地改變發(fā)射器的諧振頻率，有可能確保僅具有在與發(fā)射器實(shí)質(zhì)上類似的頻率下諧振的接收器的電子裝置能夠以無線方式汲取電力。應(yīng)注意，頻率的變化也可包括相位的變化。如在此項(xiàng)技術(shù)中熟知的，信號(hào)輸出可對應(yīng)于更通用化的轉(zhuǎn)移函數(shù)， 在所述函數(shù)中(例如)使頻率變化的方法可能必須要對相位進(jìn)行控制。在支持本發(fā)明的實(shí)施例將電力轉(zhuǎn)移到所允許的裝置的同時(shí)，轉(zhuǎn)移函數(shù)的這種控制可提供減少頻帶外發(fā)射的額外好處。
此外，應(yīng)注意，因?yàn)榭蓪?shù)據(jù)加密，所以在(例如)用戶已訂購無線電力服務(wù)或?yàn)闊o線電力服務(wù)支付費(fèi)用之后，可使用傳統(tǒng)無線通信手段來發(fā)射識(shí)別預(yù)定型式的碼。碼的交換或加載可通過此項(xiàng)技術(shù)中熟知的方法來進(jìn)行，所述方法例如預(yù)先加載、挑戰(zhàn)響應(yīng)或在本地自所存儲(chǔ)的密鑰產(chǎn)生(通常結(jié)合可從常見來源供應(yīng)的額外信息(例如，時(shí)間、位置等))。根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，無線電力裝置702可在調(diào)諧至特定頻率(例如，在充電型式中識(shí)別的第一頻率)時(shí)發(fā)射電力。根據(jù)另一示范性實(shí)施例，無線電力裝置702可使用轉(zhuǎn)變函數(shù)逐漸地增加(“傾斜上升”)電力傳輸，所述轉(zhuǎn)變函數(shù)可減少獲授權(quán)的電子裝置可能不能夠接收的頻帶外電力發(fā)射。此外，轉(zhuǎn)移函數(shù)可減少獲授權(quán)的電子裝置可能不能夠接收 (由于同步準(zhǔn)確度)的電力傳輸。更具體來說，無線電力裝置702 (且，更具體來說，與無線電力裝置702相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器703)可發(fā)射低功率前同步碼(其可能為CW或調(diào)制的信號(hào))， 從而允許獲授權(quán)的電子裝置704的接收器707同步且將自身調(diào)諧，此情形可使得電子裝置 704能夠在無線電力裝置702發(fā)射時(shí)接收最大電力。圖8說明另一系統(tǒng)800，其包括無線電力裝置702及多個(gè)電子裝置704及706，其中每一電子裝置704及706被配置以自無線電力裝置(例如，無線電力裝置702)接收無線電力。然而，應(yīng)注意，在圖8中所說明的實(shí)例中，電子裝置704獲授權(quán)以自無線電力裝置 702接收無線電力，而包括接收器709的電子裝置706未獲授權(quán)。作為一個(gè)實(shí)例，無線電力裝置702可將碼發(fā)射至電子裝置704，其中所述碼識(shí)別與時(shí)間有關(guān)的型式，發(fā)射器703的頻率將依據(jù)所述型式而變化。此后，無線電力裝置702可發(fā)射無線電力，其中發(fā)射器的頻率根據(jù)所述預(yù)定義型式而變化。此外，只要電子裝置704使相關(guān)聯(lián)的接收器707的頻率根據(jù)所述碼中識(shí)別的預(yù)定義型式而變化，電子裝置704便可接收自無線電力裝置702無線發(fā)射的電力。此外，應(yīng)注意，因?yàn)殡娮友b置706沒有關(guān)于與時(shí)間有關(guān)的型式的信息，所以與電子裝置706相關(guān)聯(lián)的接收器無法使其頻率相應(yīng)地變化，且因此，無法接收自無線電力裝置702無線發(fā)射的電力的任何顯著部分。在另一實(shí)施例中，發(fā)射器703的阻抗可根據(jù)與時(shí)間有關(guān)的偽隨機(jī)序列而變化。此外，知曉與時(shí)間有關(guān)的偽隨機(jī)序列的獲授權(quán)的電子裝置的接收器(例如，接收器707)可使其阻抗相應(yīng)地變化，以保持與發(fā)射器703耦合，且因此，可自發(fā)射器703接收無線電力。阻抗匹配可導(dǎo)致高效率耦合且可有效地替換具有較低效率的其他接收器線圈。阻抗可以與上文關(guān)于頻率變化所描述的示范性實(shí)施例幾乎相同的方式變化。應(yīng)注意，根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，通過將接收器(即，獲授權(quán)的裝置的接收器)的阻抗設(shè)定至預(yù)期最優(yōu)值，僅擁有當(dāng)前最優(yōu)阻抗的接收器(即，獲授權(quán)的裝置的接收器)將合理地與無線電力的發(fā)射器耦合。在另一實(shí)施例中，可將并不擁有最優(yōu)值的一個(gè)或一個(gè)以上接收器(即，未獲授權(quán)的裝置的接收器)設(shè)定至高阻抗，以便不干擾對其他用戶的服務(wù)。本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例可使得能夠根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況將無線電力轉(zhuǎn)移到多個(gè)獲授權(quán)的裝置。圖9說明系統(tǒng)840，其包括無線電力裝置702及多個(gè)電子裝置850、 852及854，其中每一電子裝置獲授權(quán)以從無線電力裝置702接收無線電力。作為實(shí)例，參看圖9及表1，說明了無線電力轉(zhuǎn)移情況，其中無線電力裝置702在多個(gè)時(shí)段內(nèi)跨越不同頻率而轉(zhuǎn)移無線電力。更具體來說，無線電力裝置702在第一時(shí)段期間在頻率Fl下轉(zhuǎn)移電力，在第二時(shí)段期間在頻率F2下轉(zhuǎn)移電力，在第三時(shí)段期間在頻率F3下轉(zhuǎn)移電力，在第四時(shí)段期間在頻率F4下轉(zhuǎn)移電力，等等。此外，如表I中所說明，電子裝置850的相關(guān)聯(lián)接收器851在第一時(shí)段期間在頻率Fl下諧振，在第三時(shí)段期間在頻率F3下諧振，在第五時(shí)段期間在頻率F5下諧振，在第七時(shí)段期間在頻率F7下諧振，在第九時(shí)段期間在頻率F9下諧振， 在第十一時(shí)段期間在頻率Fll下諧振，在第十三時(shí)段期間在頻率F13下諧振，且在第十五時(shí)段期間在頻率F15下諧振。因此，電子裝置850的接收器851可在以下時(shí)段期間在與發(fā)射器703相同的頻率下諧振第一時(shí)段、第三時(shí)段、第五時(shí)段、第七時(shí)段、第九時(shí)段、第十一時(shí)段、第十三時(shí)段以及第十五時(shí)段。此外，電子裝置852的相關(guān)聯(lián)接收器853在第二時(shí)段期間在頻率F2下諧振，在第四時(shí)段期間在頻率F4下諧振，在第八時(shí)段期間在頻率F8下諧振，在第十時(shí)段期間在頻率 FlO下諧振，且在第十四時(shí)段期間在頻率F14下諧振。因此，電子裝置852的接收器853可在以下時(shí)段期間在與發(fā)射器703相同的頻率下諧振第二時(shí)段、第四時(shí)段、第八時(shí)段、第十時(shí)段及第十四時(shí)段。另外，電子裝置854的相關(guān)聯(lián)接收器855在第六時(shí)段期間在頻率F6下諧振且在第十二時(shí)段期間在頻率F12下諧振。因此，電子裝置854的接收器855可在第六時(shí)段及第十二時(shí)段期間在與發(fā)射器703相同的頻率下諧振。表I
裝置無線電力 702FlF2F3F4F5F6F7F8F9F30h\]F12F13卜14HS接收器851FlF3F5F7F9FllF13F15接收器853F2F4FSFlOF14接收器855F6F12結(jié)果，由無線電力裝置702遞送的電力在約二分之一的時(shí)間內(nèi)由電子裝置850接收(例如，每六個(gè)循環(huán)中有三次)，在約三分之一的時(shí)間內(nèi)由電子裝置852接收(每六個(gè)循環(huán)中有兩次)，且在約六分之一的時(shí)間內(nèi)由電子裝置854接收(每六個(gè)循環(huán)中有一次)。作為另一實(shí)例，參看圖9及表2，說明了無線電力裝置702在多個(gè)時(shí)段內(nèi)跨越不同阻抗而轉(zhuǎn)移無線電力的無線電力轉(zhuǎn)移情況。更具體來說，無線電力裝置702在第一時(shí)段期間可在阻抗Zl下操作，在第二時(shí)段期間可在阻抗Z2下操作，在第三時(shí)段期間可在阻抗Z3 下操作，在第四時(shí)段期間可在阻抗Z4下操作，等等。此外，如表2中所說明，電子裝置850的相關(guān)聯(lián)接收器851在第一時(shí)段期間在阻抗Zl下諧振，在第三時(shí)段期間在阻抗Z3下諧振，在第五時(shí)段期間在阻抗Z5下諧振，在第七時(shí)段期間在阻抗Z7下諧振，在第九時(shí)段期間在阻抗 Z9下諧振，在第十一時(shí)段期間在阻抗Zll下諧振，在第十三時(shí)段期間在阻抗Z13下諧振，且在第十五時(shí)段期間在阻抗Z15下諧振。因此，電子裝置850的接收器851可在以下時(shí)段期間以與發(fā)射器703相同的阻抗操作第一時(shí)段、第三時(shí)段、第五時(shí)段、第七時(shí)段、第九時(shí)段、 第十一時(shí)段、第十三時(shí)段及第十五時(shí)段。另外，電子裝置854的相關(guān)聯(lián)接收器855在第六時(shí)段期間以阻抗Z6操作且在第十二時(shí)段期間以阻抗Z12操作。因此，電子裝置854的接收器855可在第六時(shí)段及第十二時(shí)段期間以與發(fā)射器703相同的阻抗操作。此外，電子裝置852的相關(guān)聯(lián)接收器853在第二時(shí)段期間以阻抗Z2操作，在第四時(shí)段期間以阻抗TA操作，在第八時(shí)段期間以阻抗Z8操作，在第十時(shí)段期間以阻抗ZlO操作，且在第十四時(shí)段期間以阻抗Z14操作。因此，電子裝置852的接收器853可在以下時(shí)段期間以與發(fā)射器703相同的阻抗操作第二時(shí)段、第四時(shí)段、第八時(shí)段、第十時(shí)段及第十四時(shí)段。表權(quán)利要求
1.一種方法，其包含在使無線電力轉(zhuǎn)移的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況變化的同時(shí)將無線電力轉(zhuǎn)移到至少一個(gè)電子裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使所述無線電力轉(zhuǎn)移的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況變化包含使所述無線電力轉(zhuǎn)移的所述至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)偽隨機(jī)序列變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使所述無線電力轉(zhuǎn)移的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況變化包含使所述無線電力轉(zhuǎn)移的所述至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)與時(shí)間有關(guān)的型式變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其進(jìn)一步包含將碼發(fā)射至一個(gè)或一個(gè)以上電子裝置， 所述碼識(shí)別將根據(jù)所述無線電力轉(zhuǎn)移情況變化的無線電力傳輸?shù)乃鲋辽僖粋€(gè)參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中發(fā)射碼包含發(fā)射加密碼，所述加密碼識(shí)別將根據(jù)所述無線電力轉(zhuǎn)移情況變化的無線電力傳輸?shù)乃鲋辽僖粋€(gè)參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使所述無線電力轉(zhuǎn)移的至少一個(gè)參數(shù)變化包含 使無線電力傳輸?shù)念l率及阻抗中的至少一者變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中轉(zhuǎn)移無線電力包含利用轉(zhuǎn)移函數(shù)來減少頻帶外電力發(fā)射。
8.一種裝置，其包含無線電力發(fā)射器，其經(jīng)配置以在使無線電力傳輸?shù)闹辽僖粋€(gè)參數(shù)根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況變化的同時(shí)發(fā)射無線電力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述無線電力轉(zhuǎn)移情況包含與時(shí)間有關(guān)的型式。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述無線電力發(fā)射器經(jīng)配置以使所述無線電力傳輸?shù)念l率及阻抗中的至少一者變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其經(jīng)進(jìn)一步配置以將碼發(fā)射至一個(gè)或一個(gè)以上電子裝置，所述碼識(shí)別將根據(jù)所述無線電力轉(zhuǎn)移情況變化的無線電力傳輸?shù)乃鲋辽僖粋€(gè)參數(shù)。
12.一種方法，其包含通過使電子裝置的無線接收器的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況變化而在所述電子裝置處接收無線電力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中使所述電子裝置的無線接收器的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況變化包含使所述電子裝置的無線接收器的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)偽隨機(jī)序列變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中使所述電子裝置的無線接收器的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況變化包含使所述電子裝置的無線接收器的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)與時(shí)間有關(guān)的型式變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包含接收碼，所述碼識(shí)別所述至少一個(gè)參數(shù)及所述至少一個(gè)參數(shù)變化所依據(jù)的偽隨機(jī)序列。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中接收碼包含接收加密碼，所述加密碼識(shí)別所述至少一個(gè)參數(shù)及所述至少一個(gè)參數(shù)變化所依據(jù)的所述偽隨機(jī)序列。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中使至少一個(gè)參數(shù)變化包含使所述無線接收器的諧振頻率及所述無線接收器的阻抗中的至少一者變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中使至少一個(gè)參數(shù)變化包含使無線接收器的至少一個(gè)參數(shù)變化以匹配無線電力發(fā)射器的相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)參數(shù)。
19.一種裝置，其包含無線電力接收器，其經(jīng)配置以通過使其至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)偽隨機(jī)序列變化來接收無線電力。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述裝置經(jīng)配置以接收碼，所述碼識(shí)別所述至少一個(gè)參數(shù)及所述至少一個(gè)參數(shù)變化所依據(jù)的所述偽隨機(jī)序列。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述裝置經(jīng)配置以使所述無線電力接收器諧振的頻率及所述無線電力接收器的阻抗中的至少一者變化。
22.—種裝置，其包含用于發(fā)射識(shí)別無線電力轉(zhuǎn)移情況的碼的裝置；以及用于通過使相關(guān)聯(lián)的無線發(fā)射器的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)所述無線電力轉(zhuǎn)移情況變化而發(fā)射無線電力的裝置。
23.一種裝置，其包含用于接收識(shí)別無線電力轉(zhuǎn)移情況的碼的裝置；以及用于通過使相關(guān)聯(lián)的無線接收器的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)所述無線電力轉(zhuǎn)移情況變化而接收無線電力的裝置。
全文摘要
示范性實(shí)施例是針對選擇性無線電力轉(zhuǎn)移。一種方法可包括在使無線電力轉(zhuǎn)移的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)無線電力轉(zhuǎn)移情況變化的同時(shí)將無線電力轉(zhuǎn)移到至少一個(gè)電子裝置。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102612796SQ201080052022
公開日2012年7月25日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者亞伊爾·卡爾米, 哈立德·希勒米·埃爾-馬勒, 戴維·馬爾多納多, 杰里米·D·鄧恩沃思, 瑪麗貝思·塞爾比, 羅杰·韋恩·馬丁 申請人:高通股份有限公司