專利名稱：在無線電力環(huán)境中的信令充電的制作方法
在無線電力環(huán)境中的信令充電依據(jù)35U.S.C. 1119主張優(yōu)先權(quán)本申請案依據(jù)35U.S.C. § 119(e)主張以下申請案的優(yōu)先權(quán)在2008年6月11日申請的題為“經(jīng)由接收天線阻抗調(diào)制的反向鏈路信令 (REVERSE LINK SIGNALING VIA RECEIVE ANTENNA IMPEDANCEMODULATION) ” 的美國臨時專利申請案61/060,735 ；在2008年6月11日申請的題為“無線電力環(huán)境中的信令充電 (SIGNALINGCHARGING IN WIRELESS POWER ENVIRONMENT) ” 的美國臨時專利申 請案 61/060,738 ；在2008年5月13日申請的題為“用于無線電力傳遞的自適應(yīng)調(diào)諧機制 (ADAPTIVETUNING MECHANISM FOR WIRELESS POWER TRANSFER) ” 的美國臨時 專利申請案61/053,008 ；在2008年5月13日申請的題為“用于無線電力充電系統(tǒng)的有效電力管 理方案(EFFICIENT POWER MANAGEMENT SCHEME FOR WIRELESS POWER CHARGINGSYSTEMS) ”的美國臨時專利申請案61/053,010 ；在2008年6月11日申請的題為“用于無線充電系統(tǒng)的發(fā)射電力控制 (TRANSMITPOWER CONTROL FOR A WIRELESS CHARGING SYSTEM) ” 的美國臨時
專利申請案61/060,741 ；在2008年5月13日申請的題為“用于增強無線電力傳遞的轉(zhuǎn)發(fā)器 (REPEATERSFOR ENHANCEMENT OF WIRELESS POWER TRANSFER) ” 的美國臨時 專利申請案61/053,000 ；在2008年5月13日申請的題為“用于電器和設(shè)備的無線電力傳遞 (WIRELESSPOWER TRANSFER FOR APPLIANCES AND EQUIPMENTS) ” 的美國臨時 專利申請案61/053,004 ；在2008年7月16日申請的題為“使用負電阻的無線電力傳遞(WIRELESS POWERTRANSFER USING NEGATIVE RESISTANCE) ” 的美國臨時專利申請案 61/081,332 ；在2008年5月13日申請的題為“用于無線電力傳遞的嵌入式接收天線 (EMBEDDED RECEIVE ANTENNA FOR WIRELESS POWER TRANSFER) ” 的美國臨時 專利申請案61/053,012 ；以及在2008年5月13日申請的題為“平面大面積無線充電系統(tǒng)(PLANAR LARGEAREA WIRELESS CHARGING SYSTEM) ” 的美國臨時專利申請案 61/053,015。
背景技術(shù)：
通常，每一電池供電裝置(例如，例如手機的無線通信裝置)需要自身的充電器 和電源，其通常為AC電力插座。在許多裝置需要充電時，此變得難以使用。正開發(fā)在發(fā)射器與待充電的裝置之間使用空中電力發(fā) 射的方法。這些方法通常落在兩個類別中。一個類別是基于發(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(還稱作遠場輻射)的耦合，所述待充電的裝置收集所輻射電力且對其整流以用于對 電池充電。天線通常具有諧振長度以便改進耦合效率。此方法的缺點為電力耦合隨著天 線之間的距離增加而快速衰退。因此，跨越合理距離(例如，>1-2米)來充電變得困 難。另外，由于系統(tǒng)輻射平面波，所以如果未經(jīng)由濾波來進行適當(dāng)控制，則無意的輻射 可干擾其它系統(tǒng)。
其它方法是基于嵌入于(例如)“充電”墊或表面中的發(fā)射天線與嵌入于待充電 的主機裝置中的接收天線加上整流電路之間的電感耦合。此種方法具有以下缺點，艮口， 發(fā)射天線與接收天線之間的間隔必須非常近(例如，幾毫米)。盡管此種方法確實具有對 相同區(qū)域中的多個裝置同時充電的能力，但此區(qū)域通常較小，因此用戶必須將所述裝置 定位到特定區(qū)域。因此，需要提供一種適應(yīng)發(fā)射天線和接收天線的靈活放置和定向的無 線充電布置。
在無線電力傳遞系統(tǒng)中，歸因于無線電力發(fā)射過程中發(fā)生的損耗，效率較為重 要。由于無線電力發(fā)射通常比有線傳遞效率較差，所以在無線電力傳遞環(huán)境中效率為更 大的問題。因此，在試圖將電力提供到一個或一個以上充電裝置時，需要用于在發(fā)射器 與接收器之間通信以確定接收器的電力要求的方法和設(shè)備。


圖1展示無線電力傳遞系統(tǒng)的簡化框圖。
圖2展示無線電力傳遞系統(tǒng)的簡化示意圖。
圖3展示用于本發(fā)明的示范性實施例中的環(huán)形天線的示意圖。
圖4展示指示發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強度的模擬結(jié)果。
圖5A和圖5B展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于發(fā)射天線和接收天線的環(huán) 形天線的布局。
圖6展示指示與圖4A和圖4B中所說明的正方形和圓形發(fā)射天線的各種周長大 小有關(guān)的在發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強度的模擬結(jié)果。
圖7展示指示與圖4A和圖4B中所說明的正方形和圓形發(fā)射天線的各種表面積 有關(guān)的在發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強度的模擬結(jié)果。
圖8展示接收天線相對于發(fā)射天線的各種放置點以說明在共面和同軸放置下的 耦合強度。
圖9展示指示在發(fā)射天線與接收天線之間的各種距離下同軸放置的耦合強度的 模擬結(jié)果。
圖10為根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的發(fā)射器的簡化框圖。
圖11為根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的接收器的簡化框圖。
圖12展示用于在發(fā)射器與接收器之間進行消息接發(fā)的發(fā)射電路的一部分的簡化 示意圖。
圖13A到圖13C展示在各種狀態(tài)下的接收電路的一部分的簡化示意圖，以說明 接收器與發(fā)射器之間的消息接發(fā)。
圖14A到圖14C展示在各種狀態(tài)下的替代性接收電路的一部分的簡化示意圖，以說明接收器與發(fā)射器之間的消息接發(fā)。
圖15A到圖15C為說明用于發(fā)射器與接收器之間的通信的消息接發(fā)協(xié)議的時序圖。
圖16A到圖16D為說明用于在發(fā)射器與接收器之間發(fā)射電力的信標(biāo)電力模式的 簡化框圖。
具體實施方式
詞語“示范性”在本文中用以指“充當(dāng)實例、例子或說明”。本文中描述為 “示范性”的任何實施例不必理解為比其它實施例優(yōu)選或有利。
在下文結(jié)合附圖陳述的詳細描述意欲作為對本發(fā)明的示范性實施例的描述且無 意表示可實踐本發(fā)明的僅有實施例。在整個此描述中所使用的術(shù)語“示范性”指“充當(dāng) 實例、例子或說明”且應(yīng)沒有必要理解為比其它示范性實施例優(yōu)選或有利。所述詳細描 述包括特定細節(jié)以用于提供對本發(fā)明的示范性實施例的徹底理解的目的。所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員將明白，可在無這些特定細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明的示范性實施例。在一些例子 中，以框圖形式來展示眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置以便避免使本文所呈現(xiàn)的示范性實施例的 新穎性模糊不清。
詞語“無線電力”在本文中用以指與在不使用物理電磁導(dǎo)體的情況下從發(fā)射器 發(fā)射到接收器的電場、磁場、電磁場或其它相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量。
圖1說明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的無線發(fā)射或充電系統(tǒng)100。將輸入電 力102提供到發(fā)射器104以供產(chǎn)生用于提供能量傳遞的輻射場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)存儲或消耗。 發(fā)射器104與接收器108兩者相隔距離112。在一個示范性實施例中，根據(jù)相互諧振關(guān)系 來配置發(fā)射器104和接收器108，且當(dāng)接收器108位于輻射場106的“近場”中時，在接 收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率完全相同時，發(fā)射器104與接收器108之間 的發(fā)射損失是最小的。
發(fā)射器104進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)用和將與其相關(guān) 聯(lián)的裝置來設(shè)計發(fā)射天線和接收天線的大小。如所陳述，通過將發(fā)射天線的近場中的能 量的大部分耦合到接收天線而非以電磁波形式將大多數(shù)能量傳播到遠場來進行有效能量 傳遞。當(dāng)在此近場中時，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間形成耦合模式。在天線 114和118周圍的可發(fā)生此近場耦合的區(qū)域在本文中被稱作耦合模式區(qū)。
圖2展示無線電力傳遞系統(tǒng)的簡化示意圖。發(fā)射器104包括振蕩器122、功率放 大器IM以及濾波和匹配電路126。所述振蕩器經(jīng)配置以在所要頻率下產(chǎn)生，可響應(yīng)于調(diào) 整信號123來調(diào)整所述所要頻率?？捎晒β史糯笃?24以響應(yīng)于控制信號125的放大量 來放大振蕩器信號?？砂V波和匹配電路126以濾出諧波或其它不想要的頻率且將發(fā) 射器104的阻抗與發(fā)射天線114匹配。
接收器可包括匹配電路132以及整流和切換電路以產(chǎn)生DC電力輸出，以對電池 136(如圖2所示)充電或向耦合到接收器的裝置(未圖示)供電。可包括匹配電路132 以將接收器108的阻抗與接收天線118匹配。
如圖3中所說明，示范性實施例中所使用的天線可經(jīng)配置為“環(huán)形”天線150， 其在本文中還可被稱作“磁性”天線。環(huán)形天線可經(jīng)配置以包括空氣芯或?qū)嶓w芯(例 如，鐵氧體芯)?？諝庑经h(huán)形天線可更能容忍放置于所述芯附近的外來實體裝置。此 外，空氣芯環(huán)形天線允許其它元件放置于芯區(qū)域內(nèi)。另外，空氣芯環(huán)形可更易于使得能 夠?qū)⒔邮仗炀€118(圖2)放置于發(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)可更強大。
如所陳述，在發(fā)射器104與接收器108之間的諧振匹配或近似匹配期間，發(fā)生發(fā) 射器104與接收器108之間的有效能量傳遞。然而，即使當(dāng)發(fā)射器104與接收器108之 間的諧振不匹配時，還可在較低效率下傳遞能量。通過將來自發(fā)射天線的近場的能量耦 合到駐留于形成了此近場的鄰域中的接收天線而非將能量從發(fā)射天線傳播到自由空間中 來進行能量傳遞。
環(huán)形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)形產(chǎn)生的電感，而通常將電容添加到環(huán)形天線的電感以在所要諧振頻率下產(chǎn)生諧 振結(jié)構(gòu)。作為非限制性實例，可將電容器152和電容器IM添加到所述天線以創(chuàng)建產(chǎn)生諧 振信號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)形的直徑或電感增加而減小。此外，隨著環(huán)形或磁性天線的直徑增加，近場 的有效能量傳遞區(qū)域增加。當(dāng)然，其它諧振電路為可能的。作為另一非限制性實例，電 容器可并行地放置于環(huán)形天線的兩個端子之間。另外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到， 對于發(fā)射天線，諧振信號156可為環(huán)形天線150的輸入。
本發(fā)明的示范性實施例包括在處于彼此的近場中的兩個天線之間耦合電力。如 所陳述，近場為在天線周圍的存在磁場但不可傳播或輻射遠離所述天線的區(qū)域。其通常 限于接近所述天線的物理體積的體積。在本發(fā)明的示范性實施例中，磁性型天線(例 如，單匝環(huán)形天線和多匝環(huán)形天線)用于發(fā)射(Tx)和接收(Rx)天線系統(tǒng)兩者，因為與電 型天線(例如，小偶極)的電近場相比，磁性型天線的磁近場振幅趨于更高。此允許所 述對天線之間的潛在較高耦合。此外，還涵蓋“電”天線(例如，偶極和單極)或磁性 天線與電天線的組合。
Tx天線可在足夠低的頻率下和在天線大小足夠大的情況下操作，以在顯著大于 由早先所提及的遠場和電感方法允許的距離的距離下實現(xiàn)到小Rx天線的良好耦合(例 如，>_4dB)。如果正確地設(shè)計Tx天線的大小，則在主機裝置上的Rx天線放置于受 驅(qū)動Tx環(huán)形天線的耦合模式區(qū)(即，在近場中)內(nèi)時，可實現(xiàn)高耦合程度(例如，-2 到 _4dB)。
圖4展示指示發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強度的模擬結(jié)果。曲線170和172 分別指示對發(fā)射天線和接收天線的電力接受的測量。換句話說，在大負數(shù)的情況下，存 在非常緊密的阻抗匹配，且大多數(shù)電力被接受且因此由發(fā)射天線輻射。相反，小負數(shù)指 示許多電力從天線反射回，因為在給定頻率下不存在緊密阻抗匹配。在圖4中，調(diào)諧發(fā) 射天線和接收天線以使其具有約13.56MHz的諧振頻率。
曲線170說明在各個頻率處的從發(fā)射天線發(fā)射的電力量。因此，在對應(yīng)于約 13.528MHz和13.593MPiz的點Ia和3a處，許多電力被反射且不發(fā)射到發(fā)射天線外。然 而，在對應(yīng)于約13.56MHz的點&處，可看到，大量電力被接受且被發(fā)射到天線外。
類似地，曲線172說明在各個頻率處由接收天線接收的電力量。因此，在對應(yīng) 于約13.5^MHz和13.593MPiz的點Ib和3b處，許多電力被反射且不經(jīng)由接收天線輸送 并進入接收器中。然而，在對應(yīng)于約13.56MHz的點2b處，可看到，大量電力被接收天 線接受且輸送到接收器中。
曲線174指示在經(jīng)由發(fā)射天線從發(fā)射器發(fā)送、經(jīng)由接收天線接收且輸送到接收 器后在接收器處接收到的電力量。因此，在對應(yīng)于約13.5^MHz和13.593MHz的點Ic 和北處，發(fā)送到發(fā)射器外的許多電力在接收器處為不可用的，因為(1)發(fā)射天線拒絕從 發(fā)射器發(fā)送到其的許多電力和(2)發(fā)射天線與接收天線之間的耦合隨著頻率遠離諧振頻 率而效率降低。然而，在對應(yīng)于約13.56MHz的點北處，可看到，從發(fā)射器發(fā)射的大量 電力在接收器處為可用的，從而指示發(fā)射天線與接收天線之間的高耦合程度。
圖5A和圖5B展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于發(fā)射天線和接收天線的環(huán) 形天線的布局。可以許多不同方式來配置環(huán)形天線，其中單個環(huán)或多個環(huán)具有廣泛多種 大小。另外，所述環(huán)可呈許多不同形狀，例如(僅舉例)圓形、橢圓形、正方形和矩形。 圖5A說明大正方形環(huán)形發(fā)射天線114S和小正方形環(huán)形接收天線118，小正方形環(huán)形接收 天線118與發(fā)射天線114S放置于相同平面中且接近發(fā)射天線114S的中心。圖5B說明 大圓形環(huán)形發(fā)射天線114C和小正方形環(huán)形接收天線118'，小正方形環(huán)形接收天線118' 與發(fā)射天線114C放置于相同平面中且接近發(fā)射天線114C的中心。正方形環(huán)形發(fā)射天線 114S具有邊長“a”，而圓形環(huán)形發(fā)射天線114C具有直徑“Φ”。對于正方形環(huán)形來 說，可展示存在等效圓形環(huán)形，其直徑可界定為O6q = 4a/π。
圖6展示指示與圖4Α和圖4Β中所說明的正方形和圓形發(fā)射天線的各種周長有 關(guān)的在發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強度的模擬結(jié)果。因此，曲線180展示在圓形環(huán) 形發(fā)射天線114C的各種周長大小下圓形環(huán)形發(fā)射天線114C與接收天線118之間的耦合 強度。類似地，曲線182展示在正方形環(huán)形發(fā)射天線114S的各種等效周長大小下正方形 環(huán)形發(fā)射天線114S與接收天線118'之間的耦合強度。
圖7展示指示與圖5Α和圖5Β中所說明的正方形和圓形發(fā)射天線的各種表面積 有關(guān)的在發(fā)射天線與接收天線之間的耦合強度的模擬結(jié)果。因此，曲線190展示在圓形 環(huán)形發(fā)射天線114C的各種表面積下圓形環(huán)形發(fā)射天線114C與接收天線118之間的耦合 強度。類似地，曲線192展示在正方形環(huán)形發(fā)射天線114S的各種表面積下正方形環(huán)形發(fā) 射天線114S與接收天線118'之間的耦合強度。
圖8展示接收天線相對于發(fā)射天線的各種放置點以說明在共面和同軸放置中的 耦合強度。如本文所使用，“共面”指發(fā)射天線與接收天線具有大體上對準(zhǔn)的平面(即， 具有指向大體上相同的方向的表面法線)且發(fā)射天線與接收天線的平面之間不具有距離 (或具有小距離)。如本文所使用，“同軸”指發(fā)射天線與接收天線具有大體上對準(zhǔn)的 平面(即，具有指向大體上相同的方向的表面法線)且所述兩個平面之間的距離并非細微 的，且此外，發(fā)射天線與接收天線的表面法線大體上沿著相同向量展現(xiàn)，或所述兩個法 線排成梯隊。
作為實例，點pi、p2、p3和p7為接收天線相對于發(fā)射天線的所有共面放置點。 作為另一實例，點p5和p6為接收天線相對于發(fā)射天線的同軸放置點。下表展示在圖8 中所說明的各個放置點(pi到p7)處的耦合強度(S21)和耦合效率(表達為從發(fā)射天線發(fā)10射的到達接收天線的電力的百分比)。
表 權(quán)利要求
1.一種無線電力傳遞的方法，其包含在發(fā)射器的諧振頻率處產(chǎn)生電磁場以在經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的同步部分期間 在所述發(fā)射器的近場內(nèi)形成耦合模式區(qū)；以及在所述經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的電力發(fā)射部分期間；當(dāng)在所述耦合模式區(qū)內(nèi)存在經(jīng)指定以接受來自所述電磁場的電力的至少一個接收器 時繼續(xù)所述產(chǎn)生所述電磁場；以及當(dāng)在所述耦合模式區(qū)內(nèi)不存在經(jīng)指定以接受來自所述電磁場的電力的接收器時將停 用所述產(chǎn)生所述電磁場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包含在所述同步部分期間通過執(zhí)行對所述電 磁場的通/斷鍵控而從所述發(fā)射器將串行命令傳送到所述接收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進一步包含通過在兩個不同水平處消耗來自所述電 磁場的電力以指示兩個不同數(shù)字狀態(tài)而在所述經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的在所述同步 部分與所述電力發(fā)射部分之間的一部分期間響應(yīng)于所述串行命令而產(chǎn)生從所述接收器到 所述發(fā)射器的串行響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包含確定在所述耦合模式區(qū)內(nèi)何時存在經(jīng)指定以接受來自所述電磁場的電力的多個接收器；將所述電力發(fā)射部分的若干區(qū)段分配給經(jīng)指定以接受電力的所述多個接收器中的每一者；在所述同步部分期間傳送分配給所述多個接收器中的每一者的所述區(qū)段；以及 在分配給所述多個接收器中的每一接收器的所述區(qū)段期間啟用所述每一接收器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其進一步包含響應(yīng)于選自由以下各項組成的群組的事 件來周期性地重新分配所述電力發(fā)射部分的所述區(qū)段新接收器進入所述耦合模式區(qū)、 接收器離開所述耦合模式區(qū)、接收器用所請求電力量的改變來響應(yīng)于請求所述接收器的 狀態(tài)的串行命令，以及接收器未能響應(yīng)于請求所述接收器的所述狀態(tài)的所述串行命令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包含通過以下操作來確定新接收器何時已進 入所述耦合模式區(qū)在所述同步部分期間發(fā)布針對新裝置請求的串行命令；在所述經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的在所述同步部分與所述電力發(fā)射部分之間的一 部分期間發(fā)布針對來自所述新接收器的新裝置答復(fù)的串行響應(yīng)；以及在所述新裝置答復(fù)被正確地接收的情況下，發(fā)布針對對所述新接收器的電力區(qū)段分 配和裝置識別的串行命令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中由一個以上新接收器執(zhí)行所述發(fā)布串行響應(yīng)，且 所述方法進一步包含檢測未曾正確地接收到所述新裝置答復(fù)； 在后續(xù)重復(fù)周期期間發(fā)布后續(xù)新裝置請求；以及對于每一新接收器，在用額外新裝置答復(fù)來答復(fù)之前等待隨機數(shù)目的所述后續(xù)新裝 置請求。
8.—種無線電力傳遞系統(tǒng)，其包含用于在發(fā)射器的諧振頻率處產(chǎn)生電磁場以在經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的同步部分 期間在所述發(fā)射器的近場內(nèi)形成耦合模式區(qū)的裝置；以及在所述經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的電力發(fā)射部分期間；用于當(dāng)在所述耦合模式區(qū)內(nèi)存在經(jīng)指定以接受來自所述電磁場的電力的至少一個接收器時繼續(xù)所述產(chǎn)生所述電磁場的裝置；以及用于當(dāng)在所述耦合模式區(qū)內(nèi)不存在經(jīng)指定以接受來自所述電磁場的電力的接收器時 將停用所述產(chǎn)生所述電磁場的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其進一步包含用于在所述同步部分期間通過執(zhí)行對所 述電磁場的通/斷鍵控而從所述發(fā)射器將串行命令傳送到所述接收器的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其進一步包含用于通過在兩個不同水平處消耗來自 所述電磁場的電力以指示兩個不同數(shù)字狀態(tài)而在所述經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的在所 述同步部分與所述電力發(fā)射部分之間的一部分期間響應(yīng)于所述串行命令而產(chǎn)生從所述接 收器到所述發(fā)射器的串行響應(yīng)的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其進一步包含用于確定在所述耦合模式區(qū)內(nèi)何時存在經(jīng)指定以接受來自所述電磁場的電力的多個 接收器的裝置；用于將所述電力發(fā)射部分的若干區(qū)段分配給經(jīng)指定以接受電力的所述多個接收器中 的每一者的裝置；用于在所述同步部分期間傳送分配給所述多個接收器中的每一者的所述區(qū)段的裝 置；以及用于在分配給所述多個接收器中的每一接收器的所述區(qū)段期間啟用所述每一接收器 的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其進一步包含用于響應(yīng)于選自由以下各項組成的群 組的事件來周期性地重新分配所述電力發(fā)射部分的所述區(qū)段的裝置新接收器進入所述 耦合模式區(qū)、接收器離開所述耦合模式區(qū)、接收器用所請求電力量的改變來響應(yīng)于請求 所述接收器的狀態(tài)的串行命令，以及接收器未能響應(yīng)于請求所述接收器的所述狀態(tài)的所 述串行命令。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其進一步包含用于通過以下操作來確定新接收器何 時已進入所述耦合模式區(qū)的裝置在所述同步部分期間發(fā)布針對新裝置請求的串行命令；在所述經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的在所述同步部分與所述電力發(fā)射部分之間的一 部分期間發(fā)布針對來自所述新接收器的新裝置答復(fù)的串行響應(yīng)；以及在所述新裝置答復(fù)被正確地接收的情況下，發(fā)布針對對所述新接收器的電力區(qū)段分 配和裝置識別的串行命令。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)布串行響應(yīng)是由一個以上新接收器執(zhí) 行，且所述系統(tǒng)進一步包含用于檢測未曾正確地接收到所述新裝置答復(fù)的裝置；用于在后續(xù)重復(fù)周期期間發(fā)布后續(xù)新裝置請求的裝置；以及對于每一新接收器，用于在用額外新裝置答復(fù)來答復(fù)之前等待隨機數(shù)目的所述后續(xù)新裝置請求的裝置。
15.—種無線電力發(fā)射器，其包含發(fā)射天線，其用于在耦合模式區(qū)內(nèi)產(chǎn)生近場輻射以用于耦合到接收天線；放大器，其用于將RF信號施加到所述發(fā)射天線；發(fā)射控制器，其可操作地耦合到所述發(fā)射天線，其中所述發(fā)射控制器確定在重復(fù)周期內(nèi)的用于安置于所述耦合模式區(qū)內(nèi)的多個接收裝置中的每一者的經(jīng) 時間多路復(fù)用的電力分配；以及將所述經(jīng)時間多路復(fù)用的電力分配傳送到所述多個接收裝置中的每一者。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無線電力發(fā)射器，其進一步包含可操作地耦合到所述發(fā)射 控制器的無線通信器，所述無線通信器用于經(jīng)由不同于所述發(fā)射天線的無線信道的無線 信道來與所述多個接收裝置通信，其中所述發(fā)射控制器經(jīng)由所述無線信道來傳送所述經(jīng) 時間多路復(fù)用的電力分配。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無線電力發(fā)射器，其進一步包含可操作地耦合到所述放大 器和所述發(fā)射控制器的發(fā)射調(diào)制信號，其中所述發(fā)射控制器通過操作所述發(fā)射調(diào)制信號 來傳送所述經(jīng)時間多路復(fù)用的電力分配，使得所述放大器在所述發(fā)射調(diào)制信號處于第一 狀態(tài)中時將所述RF信號施加到所述發(fā)射天線且在所述發(fā)射調(diào)制信號處于第二狀態(tài)中時將 DC信號施加到所述發(fā)射天線。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無線電力發(fā)射器，其進一步包含可操作地耦合到所述發(fā)射 控制器和所述放大器的控制器，所述控制器用于啟用所述放大器以將所述RF信號施加到所述發(fā)射天線以在經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周 期的同步部分期間產(chǎn)生所述近場輻射；以及在所述經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的電力發(fā)射部分期間；當(dāng)在所述耦合模式區(qū)內(nèi)存在經(jīng)指定以接受來自所述近場輻射的電力的至少一個接收 器時繼續(xù)所述啟用所述放大器；以及當(dāng)在所述耦合模式區(qū)內(nèi)不存在經(jīng)指定以接受來自近場輻射的電力的接收器時將停用 所述放大器以不將所述RF信號施加到所述發(fā)射天線。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線電力發(fā)射器，其中所述控制器進一步用于在所述同步部分期間通過啟用/停用所述放大器來執(zhí)行對所述近場輻射的通/斷鍵控 而產(chǎn)生從所述發(fā)射器到所述接收器的串行命令。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的無線電力發(fā)射器，其進一步包含負載感測電路，其可操作地耦合到所述放大器和所述控制器，所述負載感測電路用 于檢測所述放大器的電力消耗的改變并響應(yīng)于所述電力消耗改變而產(chǎn)生到所述控制器的 串行響應(yīng)信號；且所述控制器進一步用于對所述串行響應(yīng)進行解碼以確定新接收器在所述耦合模式區(qū) 中的存在或現(xiàn)有接收器在所述耦合模式區(qū)中的狀態(tài)中的至少一者。
21.—種無線電力接收器，其包含接收天線，其經(jīng)配置以用于經(jīng)由由發(fā)射天線產(chǎn)生的近場輻射與所述發(fā)射天線耦合以 產(chǎn)生RF信號；切換電路，其可操作地耦合到所述接收天線且經(jīng)配置以用于在消耗來自所述近場輻射的第一電力量的第一電力接收狀態(tài)和消耗來自所述近場輻射的第二電力量的第二電力 接收狀態(tài)中操作所述無線電力接收器；以及控制器，其可操作地耦合到所述切換電路，所述控制器用于通過針對串行響應(yīng)的每 一位來控制所述切換電路進入所述第一電力接收狀態(tài)或所述第二電力接收狀態(tài)而在所述 接收天線上產(chǎn)生所述串行響應(yīng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的無線電力接收器，其進一步包含信號提取器，所述信號提 取器可操作地耦合到所述RF信號和所述控制器，所述信號提取器用于檢測對所述近場輻 射的通/斷鍵控調(diào)制以響應(yīng)于所述通/斷鍵控調(diào)制而提取串行命令。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的無線電力接收器，其進一步包含整流器，所述整流器可操 作地耦合到所述接收天線，所述整流器用于將所述RF信號轉(zhuǎn)換成DC信號以用于將電力 供應(yīng)到接收裝置，其中所述控制器進一步用于從所述近場輻射檢測經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的同步部分；以及在所述經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的分配給所述無線電力接收器的電力發(fā)射部分期 間啟用所述整流器。
全文摘要
示范性實施例針對于無線電力傳遞，其包括在發(fā)射器的諧振頻率處產(chǎn)生電磁場以在經(jīng)時間多路復(fù)用的重復(fù)周期的同步部分期間在所述發(fā)射器的近場內(nèi)形成耦合模式區(qū)。在所述重復(fù)周期的電力發(fā)射部分期間，當(dāng)在所述耦合模式區(qū)內(nèi)存在接收器時將繼續(xù)產(chǎn)生所述電磁場，或當(dāng)在所述耦合模式區(qū)內(nèi)不存在接收器時將停用所述電磁場。將所述電力發(fā)射部分的不同區(qū)段分配給不同接收器。所述發(fā)射器通過對所述電磁場進行通/斷鍵控而將串行命令發(fā)布給所述接收器。所述接收器通過在兩個不同狀態(tài)之間改變從所述電磁場消耗的電力量而發(fā)布串行答復(fù)。所述串行命令和串行答復(fù)用于確定接收器的數(shù)目、其電力要求和區(qū)段的所述分配。
文檔編號G06K19/07GK102027685SQ200980116868
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者威廉·H·范諾瓦克, 斯坦利·S·通丘 申請人:高通股份有限公司