解析具有位于同一地点的发射器的无线电力系统中的通信
2020-01-11

解析具有位于同一地点的发射器的无线电力系统中的通信

在一个方面中,一种无线充电器可包含:无线电力天线;无线电力发射器,其耦合到所述无线电力天线且经配置以在充电区中产生无线充电场;第一通信天线;第一收发器,其耦合到所述通信天线且经配置以经由所述通信天线与所述可充电装置通信;第一信号强度检测器,其经配置以确定由所述收发器接收的第一信号的信号强度;以及控制器,其经配置以至少部分基于所述第一信号的所述信号强度而确定所述可充电装置是否在所述充电区内。

越来越多的数目和种类的电子装置经由可再充电电池供电。此类装置包含移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如,蓝牙装置)、数码相机、助听器,及其类似物。虽然电池技术已得到改进,但电池供电的电子装置越来越需要及消耗更大量的电力,进而常常需要再充电。可再充电装置常常经由有线连接通过物理地连接到电力供应器的电缆或其它类似连接器充电。电缆和类似连接器有时可能不方便或笨重,且具有其它缺点。能够在有待为可再充电的电子装置充电或向电子装置提供电力的自由空间中传递电力的无线充电系统可以克服有线充电解决方案的一些不足。由此,向电子装置有效且安全地传送电力的无线充电系统和方法是合乎需要的。

本发明大体上涉及无线电力传送。更具体来说,本发明是针对用于在无线电力接收器与无线电力发射器之间建立数据通信的系统、方法和装置,其中所述接收器可定位在所述无线电力发射器的无线充电区内但能够与一或多个额外无线电力发射器建立数据通信。

发明内容

解析具有位于同一地点的发射器的无线电力系统中的通信

图4是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的发射器的功能框图。

图4是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的发射器404的功能框图。发射器404可包含发射电路406及发射天线414。发射天线414可为如图3中所示的天线352。发射电路406可通过提供导致产生围绕发射天线414的能量(例如,磁通量)的振荡信号而提供RF电力到发射天线414。发射器404可以在任何合适的频率下操作。以实例说明,发射器404可在6•78MHzISM频带处操作。

再次,来自带外天线1102、1112和1122的任何信号路径或轨迹优选经阻抗和长度匹配于其相应通信模块1104、1114和11M。然而,为了考虑可能归因于装置或其它变化的变化路径增益,可能需要经由校准例程校准RSSI检测器。一个校准例程可包含相对于带外天线1102、1112和1122的位置位于固定点处的校准标准1150。可针对每一信道测量且存储校准标准1150与带外天线中的每一者之间的通信的信号强度和相位作为可以用于稍后位置估计的校正因数。此校准可在制造期间发生。另一校准方法可能涉及自校准。每一带外天线可发射信号到其它带外天线中的每一者以及从其它带外天线中的每一者发射信号,测量每一发射的信号强度和/或相位。组合此信息与带外天线的已知位置,控制器可计算用于充电器的校正因数。

继续参考图9,虽然所描绘的充电区906、916可表示全向天线,但方向性带外天线可并入于无线充电器中。所述方向性天线的主瓣或主要增益方向将优选地指向充电区域。这可通过减少带外天线的重叠操作通信区的大小而改善可充电装置的位置估计并且还减少误连接的可能性。

结合本文中所揭示的实施例而描述的方法或算法和函数的步骤可直接体现在硬件、由处理器执行的软件模块或所述两者的组合中。如果实施于软件中,则可将功能作为一或多个指令或代码而存储在有形的非暂时计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体进行传输。软件模块可驻留在随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPR0M)、寄存器、硬盘、可装卸式磁盘、CDROM或所属领域中已知的任何其它形式的存储媒体中。存储媒体耦合到处理器,使得处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代方案中,存储媒体可与处理器成一体式。如本文所使用,磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘及蓝光光盘,其中磁盘通常以磁性方式复制数据,而光盘用激光以光学方式复制数据。上文的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。处理器及存储媒体可驻留在ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代例中,处理器和存储媒体可作为离散组件驻留在用户终端中。

图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统1〇〇中的示范性组件的功能框图。发射器204可包含发射电路206,其可包含振荡器222、驱动器电路224和滤波与匹配电路226。振荡器222可经配置以产生所要频率(例如,468.75千赫、6.78兆赫或13.56兆赫)下的信号,所述所要频率可以响应于频率控制信号223来调整。可将振荡器信号提供到经配置以在(例如)发射天线214的谐振频率下驱动发射天线214的驱动器电路224。驱动器电路2料可以是切换放大器,其经配置以从振荡器222接收方波并且输出正弦波。举例来说,驱动器电路224可以是E类放大器。还可包含滤波与匹配电路226以滤出谐波或其它不必要的频率,且将发射器2〇4的阻抗匹配到发射天线214。作为驱动发射天线214的结果,发射器204可在足以对电子装置充电或供电的电平下以无线方式输出电力。作为一个实例,所提供的电力可例如约3〇〇毫瓦到5瓦以对具有不同电力需求的不同装置供电或充电。也可以提供较高或较低电力电平。

图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线电力传送系统100的功能框图。输入电力102可从电源(未图示)提供到发射器104以用于产生用于提供能量传送的场105。接收器108可耦合到所述场105,且产生输出电力110供耦合到输出电力110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者分开距离112。在一个示范性实施例中,发射器104与接收器108是根据相互谐振关系而配置。当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率实质上相同或极为接近时,发射器104与接收器108之间的发射损失最小。由此,与可能需要大线圈的纯电感解决方案(需要线圈极接近(例如,几毫米))相比,可经由较大距离提供无线电力传送。谐振感应耦合技术因此可允许在各种距离上且利用多种电感线圈配置的改善的效率和电力传送。