專利名稱：改型電子裝置中的無線電力及近場通信的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及無線充電，且更具體地說，涉及與無線電力充電器相關(guān)的裝置、 系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
通常，例如無線通信裝置(例如，手機)等每一電池供電裝置需要其自己的充電器及電源，所述電源通常為AC電源插座。當(dāng)許多裝置需要充電(每一裝置需要其自己的獨立充電器)時，這變?yōu)槭褂貌槐愕摹Ｕ_發(fā)在發(fā)射器與耦合到待充電的電子裝置的接收器之間使用空中或無線電力發(fā)射的方法。此些方法大體上分成兩類。一類是基于發(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(也稱為遠場輻射)的耦合。接收天線收集輻射電力，并對輻射電力進行整流以用于為電池充電。天線一般具有諧振長度，以便改進耦合效率。此方法遭受以下事實電力耦合隨天線之間的距離而迅速減少，使得超過合理距離(例如，小于1到2米) 的充電變得困難。另外，因為發(fā)射系統(tǒng)輻射平面波，所以無意的輻射在未經(jīng)由濾波加以適當(dāng)控制的情況下可能干擾其它系統(tǒng)。無線能量發(fā)射技術(shù)的其它方法是基于(例如)嵌入于“充電”裝置、墊或表面中的發(fā)射天線與嵌入于待充電的主機電子裝置中的接收天線(加上整流電路)之間的電感耦合。此方法具有發(fā)射天線與接收天線之間的間距必須非常近(例如，在千分之幾米內(nèi))的缺點。雖然此方法確實具有在同一區(qū)域中同時為多個裝置充電的能力，但是此區(qū)域通常非常小，且要求用戶將裝置準確地定位到特定區(qū)域。除增加了同時充電的便利之外，還可通過無線充電來解決所關(guān)注的環(huán)境及成本問題。當(dāng)前，許多電子裝置被廣泛地使用，所述裝置由例如AA、AAA、D、C電池、9伏等格式的標準大小電池供電。這些電池可為一次電池或可再充電二次電池。一次電池是一次性的且增加環(huán)境問題?？稍俪潆姸坞姵乜捎兄诮鉀Q所關(guān)注的環(huán)境問題，但可再充電二次電池仍可需要從裝置移除以充電，這可包括將可再充電二次電池放置在可僅具有用于電池(通常，四個電池)的有限空間的充電器中。由于無線電力充電的優(yōu)點，可需要將由一次電池或二次電池供電的現(xiàn)有裝置轉(zhuǎn)換(即，改型)為無線的，為具備無線供電能力的裝置以在無線充電場中為電池再充電或在無線充電場中操作。

發(fā)明內(nèi)容


圖1說明無線電力傳送系統(tǒng)的簡化框圖。圖2說明無線電力傳送系統(tǒng)的簡化示意圖。圖3A說明用于本發(fā)明的示范性實施例中的環(huán)形天線的示意圖。圖;3B說明用于本發(fā)明的示范性實施例中的差動天線的替代實施例。圖4說明根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的具有改型電路的電子裝置。圖5說明根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的具有用于無線電力的改型電路的電子裝置。圖6A說明根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的集成儲存裝置的橫截面圖。圖6B說明根據(jù)本發(fā)明另一示范性實施例的集成儲存裝置的橫截面圖。圖6C說明根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的集成儲存裝置的透視圖。圖7說明根據(jù)本發(fā)明又一示范性實施例的集成儲存裝置。
具體實施例方式詞語“示范性”在本文中用以表示“充當(dāng)實例、例子或說明”。本文中描述為“示范性”的任一實施例未必解釋為比其它實施例優(yōu)選或有利。下文結(jié)合附圖而陳述的詳細描述意在作為對本發(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。貫穿此描述所使用的術(shù)語“示范性”表示“充當(dāng)實例、 例子或說明”，且未必應(yīng)解釋為比其它示范性實施例優(yōu)選或有利。所述詳細描述出于提供對本發(fā)明的示范性實施例的透徹理解的目的而包括特定細節(jié)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，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)及裝置，以避免模糊本文中呈現(xiàn)的示范性實施例的新穎性。詞語“無線電力，，在本文中用以表示在不使用物理電磁導(dǎo)體的情況下從發(fā)射器發(fā)射到接收器的與電場、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)生用于提供能量傳送的輻射場106。接收器108耦合到輻射場106，且產(chǎn)生輸出電力110以供由耦合到輸出電力110的裝置(未圖示)儲存或消耗。 發(fā)射器104與接收器108兩者隔開距離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與接收器108，且在接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率完全相同時，在接收器108位于輻射場106的“近場”中時，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損耗為最小。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)用及待與之相關(guān)聯(lián)的裝置來設(shè)計發(fā)射天線及接收天線的大小。如所陳述，高效能量傳送通過將發(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大部分能量傳播到遠場而發(fā)生。當(dāng)處于近場中時，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間形成耦合模式。天線114及118周圍可發(fā)生近場耦合的區(qū)域在本文中稱為耦合模式區(qū)。圖2展示無線電力傳送系統(tǒng)的簡化示意圖。發(fā)射器104包括振蕩器122、功率放大器1 及濾波器與匹配電路126。所述振蕩器經(jīng)配置以在所要頻率下產(chǎn)生振蕩器信號，可響應(yīng)于調(diào)整信號123來調(diào)整所述所要頻率?？赏ㄟ^功率放大器124響應(yīng)于控制信號125而以一放大量來放大振蕩器信號?？砂V波器與匹配電路126以濾除諧波或其它非所要的頻率，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及整流器與切換電路134以產(chǎn)生DC電力輸出，以對電池136(如圖2所示)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。如本文中所使用，術(shù)語“電池”可包括除自身蓄電池之外的項目，例如過電壓保護電路。如圖3A中所說明，示范性實施例中所使用的天線可配置為“環(huán)形”天線150，其在本文中也可稱為“磁性”天線。環(huán)形天線可經(jīng)配置以包括空氣芯(air core)或物理芯 (physical core)(例如，鐵氧體芯)。空氣芯環(huán)形天線可更好地容許放置于所述芯附近的外來物理裝置。此外，空氣芯環(huán)形天線允許其它組件放置于芯區(qū)域內(nèi)。另外，空氣芯環(huán)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)，在所述平面處， 發(fā)射天線114(圖2、的耦合模式區(qū)可更強大。如所陳述，發(fā)射器104與接收器108之間的高效能量傳送在發(fā)射器104與接收器 108之間的匹配或接近匹配的諧振期間發(fā)生。然而，即使在發(fā)射器104與接收器108之間的諧振不匹配時，也可以較低效率傳送能量。能量傳送通過將來自發(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而發(fā)生。環(huán)形或磁性天線的諧振頻率是基于電感及電容。環(huán)形天線中的電感通常為由環(huán)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及電容器IM添加到所述天線，以形成產(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)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，近場的高效能量傳送區(qū)域增加。當(dāng)然，其它諧振電路是可能的。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)人員將認識到，對于發(fā)射天線，諧振信號156 可為到環(huán)形天線150的輸入。圖;3B說明用于本發(fā)明的示范性實施例中的差動天線250的替代實施例。天線250 可配置為差動線圈天線。在差動天線配置中，天線250的中心連接到接地。天線250的每一端連接到接收器/發(fā)射器單元(未圖示)中，而非如圖3A中所示一端連接到接地?？蓪㈦娙萜?52、253、2M添加到天線250以形成產(chǎn)生差動諧振信號的諧振電路。差動天線配置可用于通信為雙向且需要到線圈中的發(fā)射時的情形中。一個此類情形可針對近場通信(NFC) 系統(tǒng)。
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，近場為天線周圍其中電磁場存在但可能并不傳播或輻射遠離所述天線的區(qū)域。近場通常限定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，磁型天線(例如，單匝環(huán)形天線及多匝環(huán)形天線)用于發(fā)射(Tx)天線系統(tǒng)及接收(Rx)天線系統(tǒng)兩者，因為與電型天線(例如，小型偶極天線)的電性近場相比，磁型天線的磁性近場振幅趨向于較高，從而允許所述對天線之間的潛在較高耦合。然而，“電性”天線(例如，偶極及單極)或磁性天線與電性天線的組合也被預(yù)期為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。Tx天線可在足夠低的頻率下且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到的遠場及電感方法所允許的距離的距離下實現(xiàn)到小型Rx天線的良好耦合(例如，> -4dB)。如果Tx天線的大小經(jīng)正確設(shè)計，那么當(dāng)將主機裝置上的Rx天線放置于受驅(qū)動 Tx環(huán)形天線的耦合模式區(qū)內(nèi)(即，在近場中)時，可實現(xiàn)高耦合電平(例如，-IdB到-4dB)。將來可制造無線電力及/或NFC內(nèi)建于電子裝置中的電子裝置。然而，許多電子裝置被廣泛使用，其使用常規(guī)一次性或可再充電電池，所述電池并不具備無線電力能力，且其并不具備NFC能力。本發(fā)明的實施例包括改型電子裝置的實施例，所述電子裝置最初未內(nèi)建有無線電力技術(shù)或NFC，但這些傳統(tǒng)電子裝置隨用戶一起存在。此些實施例可包括定制電池組、定制替換外殼、改型標準電池組等。如本文中所使用的“改型”表示修改具有現(xiàn)有電池及電池腔的現(xiàn)有電子裝置以包括用于為現(xiàn)有電池充電或為安置在電子裝置中作為現(xiàn)有電池的替換物的新電池充電的額外功能性，所述電池腔具有用于將現(xiàn)有電池固持在電子裝置內(nèi)的形狀因子。圖4說明根據(jù)本發(fā)明實施例的具有改型電路的電子裝置400。電子裝置400可包括具有無線電力接收天線420及轉(zhuǎn)換電路430的后外殼410。電子裝置400可包括前外殼 440，其包括電子裝置400的內(nèi)部電子電路(未圖示)，以及電池450。如圖4中所示，后外殼410可從前外殼440移除。在后外殼410從前外殼440移除且與前外殼440分開的情況下，電池450、天線420及轉(zhuǎn)換電路430可暴露。天線420可與后外殼410放置在一起或與后外殼410 —體形成。天線420及轉(zhuǎn)換電路430可獨立于前外殼440而與后外殼410 —起制造。因此，后外殼410可經(jīng)配置以配合現(xiàn)有電子裝置，且替換最初并不具備無線電力能力的電子裝置的對應(yīng)原始外殼部分。天線420及轉(zhuǎn)換電路430可經(jīng)配置以接收及轉(zhuǎn)換來自外部裝置的信號且改型所述電子裝置，其中所述電子裝置最初并不包括天線420或轉(zhuǎn)換電路430。外部源可為無線電力發(fā)射器，且天線420及轉(zhuǎn)換電路430可經(jīng)進一步配置以接收及轉(zhuǎn)換所述信號以產(chǎn)生用于電子裝置400的無線電力。因此，轉(zhuǎn)換電路430可包括例如匹配電路132及整流器電路 134(圖2)等無線電力接收電路。天線420及轉(zhuǎn)換電路430也可經(jīng)配置以使電子裝置能發(fā)送及接收NFC數(shù)據(jù)。NFC的示范性通信機制及協(xié)議的細節(jié)可參見于2008年10月10日申請的標題為 “無線電力環(huán)境中的信令充電(SIGNALING CHARGING IN WIRELESS POWER ENVIRONMENT)” 的第12/249,866號美國實用新型專利申請案中，所述實用新型專利申請案的內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中。天線420可為金屬障礙物(例如，其它天線或接地平面)周圍的凈空選擇路徑，以便實現(xiàn)并改進在天線420周圍產(chǎn)生磁場的性能。在一個實施例中，可將轉(zhuǎn)換電路430配置為離散組件，例如ASIC。在操作中，可將電子裝置400放置在發(fā)射天線(未圖示)的射程內(nèi)，且可在不需要將電池450從電子裝置400中移除或不需要電子裝置400連接到AC插座的情況下為電池450充電。在操作中，后外殼410可經(jīng)配置以連接到前外殼440，使得在轉(zhuǎn)換電路430與電池 450之間形成電連接。轉(zhuǎn)換電路430與電池450之間的電連接可經(jīng)由轉(zhuǎn)換電路430的觸點觸碰電池450的觸點以建立電連接來實現(xiàn)。替代示范性實施例(例如圖5中所示)可包括從轉(zhuǎn)換電路430延伸以建立與電池450的觸點的電接觸的連接器(例如，電纜)。電池450 可為最初既定用以操作電子裝置400的電池，然而，電池450可經(jīng)定制以配合電子裝置400 的現(xiàn)有電池的形狀因子，連接到轉(zhuǎn)換電路430，且(如果需要)允許天線420與轉(zhuǎn)換電路430 間隔開。在另一示范性實施例中，天線420及轉(zhuǎn)換電路430可(例如)以套組形式與后外殼410分開制造。接著可將此套組經(jīng)改型到最初制作為不具有無線電力充電或NFC能力的電子裝置400中。包括天線420及轉(zhuǎn)換電路430的套組可經(jīng)配置以附接到電子裝置400或與其合并(例如，與原始后外殼410合并)。這些附接動作可由用戶、電子裝置400的提供商或與其相關(guān)的另一方來執(zhí)行。為確定電池是否為可再充電的，充電裝置(即，經(jīng)改型的天線420及轉(zhuǎn)換電路430) 可經(jīng)由無線充電NFC或其它短程通信(例如，Zigbee、藍牙等)與電子裝置400通信，以確定蓄電池適合再充電(即，非一次電池)。充電裝置也可與電子裝置400通信以確定電池技術(shù)(例如，鎳鎘、鎳金屬氫化物、鋰離子等)以便應(yīng)用適當(dāng)?shù)某潆妳f(xié)議。出于示范性目的，電子裝置400可為如圖4中所示的手機。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明的示范性實施例不限于此些電子裝置。其它電子裝置可包括個人數(shù)字助理、音頻/視頻裝置、相機、電池供電的動力工具(power tool)、遙控器、計算機鼠標、 膝上型計算機及其它電池供電的電子裝置。圖5說明根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的具有用于無線電力的改型電路的電子裝置 500。電子裝置500可包括具有無線電力接收天線520及無線電力接收電路530的后外殼 510。電子裝置500可包括前外殼M0，其包括用于電子裝置500的操作的內(nèi)部電子電路(未圖示)、電池(未圖示)及屏蔽件550。如圖5中所示，屏蔽件550覆蓋電池。屏蔽件550 可經(jīng)配置以使天線與可環(huán)繞電池的金屬外罩隔離，這將在稍后較詳細地論述。如圖5中所示，后外殼510可從前外殼540移除。在后外殼510從前外殼540移除并與前外殼540分開的情況下，屏蔽件550、無線電力接收天線520及無線電力接收電路 530可暴露。無線電力接收天線520可與后外殼510放置在一起或與后外殼510 —體形成。 無線電力接收天線520及無線電力接收電路530可獨立于前外殼540而與后外殼510 —起制造。因此，后外殼510可經(jīng)配置以配合現(xiàn)有電子裝置，且替換最初并不具備無線電力能力的電子裝置的原始后外殼。在操作中，后外殼510可經(jīng)配置以連接到前外殼M0，使得無線電力接收電路520 與電池之間形成電連接。無線電力接收電路520與電池之間的電連接可通過無線電力接收電路520的觸點與電池的觸點形成電接觸以建立電連接來實現(xiàn)?；蛘?，如圖5中所示，電子裝置500可包括連接器560 (例如，電纜)，連接器560從無線電力接收電路520延伸穿過屏蔽件550以建立與電池的觸點的電連接以便在無線電力充電期間為電池充電。
圖6A說明根據(jù)本發(fā)明實施例的集成儲存裝置600的橫截面圖。集成儲存裝置600 包括位于共用外殼罩610中的蓄電池620、天線630、屏蔽件640及其它電路650。共用外殼罩610的形狀及尺寸可設(shè)計為與結(jié)合電子裝置使用的常規(guī)電池相同的形狀因子。接著可將集成儲存裝置600代替原始電池插入到電子裝置中，以使電子裝置具備可用來自發(fā)射天線(未圖示)的無線電力充電的電池(即，蓄電池620)。集成儲存裝置也可包括如上文所闡釋的NFC能力。連接器660可經(jīng)配置而以類似于原始電池將與電子裝置接觸的方式而與電子裝置形成電接觸，以便向電子裝置提供電力。連接器660可為如圖6A到圖6C中所示的電纜， 或者為一組觸點，其用以建立與普通電池將接觸的觸點的電連接以便為電子裝置供電。天線630可經(jīng)配置以接收無線電力及NFC，例如線圈天線。換句話說，天線可經(jīng)配置以接收無線電力發(fā)射、接收NFC發(fā)射，或所述兩者的組合。當(dāng)經(jīng)配置以接收兩者時，天線 630可由無線電力系統(tǒng)及電子裝置的原始電子件共享，這可為將無線電力及NFC兩者集成于目前不具有此些能力的現(xiàn)有電子裝置中的節(jié)省成本的方式。蓄電池620可配置為任何類型的電池蓄電池，例如鋰離子電池。因為集成儲存裝置620的共用外殼罩610 (還具有額外電路)可經(jīng)配置以替換電子裝置的現(xiàn)有電池，蓄電池 620的物理區(qū)域可物理上小于集成儲存裝置600將在電子裝置中替換的現(xiàn)有電池內(nèi)的對應(yīng)蓄電池。然而，蓄電池620可在電方面與先前電池的蓄電池相同或大于先前電池的蓄電池。屏蔽件640可為位于蓄電池620與天線630之間的保護磁場成形材料。屏蔽件 640可經(jīng)配置以使天線與可環(huán)繞蓄電池620的金屬外罩隔離。換句話說，屏蔽件640可具有使磁場局部化以減少蓄電池620對天線630的性能可能具有的破壞性影響的效應(yīng)。屏蔽件可由鐵氧體材料(例如，F(xiàn)LEXIELD，其可從日本東京的TDK公司購得)制造。其它電路650可使集成儲存裝置600具備以下能力將電子裝置轉(zhuǎn)換為具備無線電力能力，或具備NFC能力，或具備無線電力能力且具備NFC能力。此電路的實例包括如上文相對于圖2而論述的匹配電路及整流器電路。如果過保護電路未內(nèi)建于蓄電池620中， 那么其它電路650還可包括過電壓保護電路。另外，集成儲存裝置600可包括在相關(guān)聯(lián)的電子裝置在無線電力發(fā)射充電場的射程內(nèi)時激活(例如，來自發(fā)光二極管的閃光或某音頻指示)的指示器(例如，視覺或音頻指示器)。集成儲存裝置600還可包括環(huán)繞組件的磁性上透明的封裝材料，以實現(xiàn)磁場的額外穩(wěn)固性。在操作中，集成儲存裝置600可經(jīng)配置以在處于由無線電力充電器的發(fā)射器產(chǎn)生的輻射場內(nèi)時接收無線電力。無線電力可儲存在蓄電池620(例如，電池)中。來自蓄電池 620的所儲存的電荷可接著用以為相關(guān)聯(lián)的電子裝置供電?；蛘撸杉蔁o線儲存裝置600 所接收的電力可直接為電子裝置供電，而不是將電力儲存在蓄電池620中。換句話說，一種用途可為對蓄電池620充電以用于為電子裝置供電，且另一用途可為在電子裝置處于發(fā)射天線的輻射場的射程內(nèi)的情況下直接為電子裝置供電。如先前所描述，無線充電包括將電力供應(yīng)給待充電的電子裝置中的接收天線的發(fā)射天線，電力接著可饋給將接收到的電力轉(zhuǎn)換成DC電力的整流電路。DC電力可對電子裝置的電池充電，或為同時發(fā)生的操作提供電力。一般來說，集成儲存裝置600可將接收天線630、蓄電池620(例如，電池)及其它電路 650(例如，整流電路連同用于發(fā)信息通知充電發(fā)射天線的電路)組合到共用外殼罩610中，
10其替換電子裝置的現(xiàn)有電池組。替代地或另外，集成儲存裝置600可經(jīng)配置以使電子裝置能夠經(jīng)由天線630發(fā)送及接收NFC。通過使用集成儲存裝置600來替換現(xiàn)有電池組，電子裝置可不需要軟件修改。 使用集成儲存裝置600可為有利的，因為許多電子裝置具有允許電子裝置僅用為特定電子裝置定制的AC適配器來充電的定制軟件。在現(xiàn)有電池端子處直接充電可減輕這些軟件兼容性問題，因為對于電子裝置中的軟件來說，電力可看起來好像電力是由常規(guī)電池提供一樣。另外，因為集成儲存裝置600可經(jīng)配置以符合電子裝置的現(xiàn)有電池的大小及形狀，所以可維持電子裝置的原始工業(yè)設(shè)計。另外，集成儲存裝置600可允許用戶通過用集成儲存裝置600替換現(xiàn)有電池組來簡單地升級其當(dāng)前電子裝置。具有共用外殼罩610的集成儲存裝置600可能夠在不同集成儲存裝置600上維持較恒定的諧振。天線630、屏蔽件640及蓄電池620的相對位置及間距可在天線630的校正調(diào)諧中起顯著作用。如果組件(例如蓄電池620、天線630、屏蔽件640等)松動，那么此些組件之間的各種間距可導(dǎo)致不同諧振頻率。換句話說，提供集成儲存裝置600可允許無線電力或NFC通信的執(zhí)行更加可靠且可重復(fù)。圖6B說明根據(jù)本發(fā)明另一示范性實施例的集成儲存裝置600的橫截面圖。集成儲存裝置600包括位于具有連接器660的共用外殼罩610中的蓄電池620、天線630、屏蔽件640及其它電路650，其各自如先前關(guān)于圖6A所述那樣配置。集成儲存裝置600額外地包括接收電路670，其可與其它電路650在不同的模塊中。接收電路670可包括與無線電力及/或NFC轉(zhuǎn)換有關(guān)的電路。此電路的實例可包括將由天線630接收的電力轉(zhuǎn)換成DC電力的整流器、濾波器及調(diào)節(jié)器。圖6C說明根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的集成儲存裝置600的透視圖。集成儲存裝置600包括位于具有連接器660的共用外殼罩610中的蓄電池620、天線630、屏蔽件640 及其它電路650，其如先前關(guān)于圖6A所述那樣配置。用于無線電力轉(zhuǎn)換、NFC或其組合的電路可包括于其它電路650中或包括于例如圖6B中所示的另一模塊670中?；蛘?，用于NFC 及/或無線電力轉(zhuǎn)換的電路可容納于集成儲存裝置600外部，然而這樣做可能要求天線630 的連接存在于集成儲存裝置600外部。圖7說明根據(jù)本發(fā)明又一實施例的集成儲存裝置700。集成儲存裝置700可配置為現(xiàn)有電池的形狀及大小(即，適應(yīng)相同形狀因子)，并具有與現(xiàn)有電池相同的電極連接。 舉例來說，電子裝置可由一次性電池(例如，AA電池701及702)供電。這些電池類型?？捎糜诒銛y式電子物品(例如，手電筒或玩具)的電池隔室中。在此示范性實施例中，改型電池701及702包括線圈天線705，其可放置在電池701、702的圓周中的一者或兩者的邊緣周圍。另外，改型電池701及702的一部分可由包括整流器、濾波器、調(diào)節(jié)器及使裝置能夠接收無線電力、NFC或其組合所需的其它電路的電子電路710形成。通過將相關(guān)聯(lián)的電子裝置或改型電池701、702單獨地放置在發(fā)射天線的耦合模式區(qū)中，電池702的剩余部分中的蓄電池(大體展示為712、714、716)可被無線充電。因此，集成儲存裝置700包括位于共用外殼中的蓄電池712、714、716、線圈天線 705及相關(guān)聯(lián)的電子電路710。集成儲存裝置700可用以通過允許對由新無線充電電池組合件替換的電池進行無線充電來改型電子裝置，以根據(jù)無線電力接收而操作或具備NFC能力。因為電池的某區(qū)域可保留用于額外電子電路，所以可減少電池中的蓄電池所使用的物理空間。然而，電池的電性能可大體上類似于被替換的現(xiàn)有電池。盡管圖7中展示AA電池， 但這些示范性電池的形狀及大小不應(yīng)被視為限制性的。集成儲存裝置可經(jīng)配置以根據(jù)任何類型的電池(例如，AA、AAA、C電池、D電池、9伏、鋰離子、鎳鎘及鎳金屬氫化物電池)來設(shè)計形狀及大小。在另一示范性實施例中，某些現(xiàn)有電子裝置的外殼可能太厚，或提供太多內(nèi)部屏蔽件，其可能不允許無線充電場穿透現(xiàn)有電子裝置的外殼。在此其它示范性實施例中，可將具備無線電力能力的電池(例如，圖4到圖7中的電池)從電子裝置移除，并將其放置在無線電力場中(例如，充電墊上)。移除此電池可將電池從屏蔽區(qū)域移除，以允許無線耦合發(fā)生。一旦經(jīng)由無線電力接收進行了充電，就可將具備無線電力能力的電池重新放置在電子裝置中。在另一示范性實施例中，無線電力轉(zhuǎn)換硬件可配置為在外部連接到電子裝置(例如，在DC輸入處連接到電子裝置)的裝置。本文中所描述的方法適用于多種通信標準，例如⑶MA、WCDMA, OFDM,802. 11、GPS、 藍牙、LGE等。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可使用多種不同技術(shù)及技法中的任一者來表示信息及信號。舉例來說，可通過電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子，或其任何組合來表示可能貫穿此詳細描述所提到的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、位、符號及碼片。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，結(jié)合本文中所揭示的示范性實施例而描述的各種說明性邏輯塊、模塊、電路及算法步驟可實施為電子硬件、計算機軟件或兩者的組合。為了清楚地說明硬件與軟件的這種可互換性，已在上文大體按其功能性而描述了各種說明性組件、塊、模塊、電路及步驟。將此功能性實施為硬件還是軟件取決于特定應(yīng)用及強加于整個系統(tǒng)上的設(shè)計約束。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員對于每一特定應(yīng)用可以不同的方式實施所描述的功能性，但此些實施決策不應(yīng)被解釋為引起與本發(fā)明的示范性實施例的范圍的偏離?？捎媒?jīng)設(shè)計以執(zhí)行本文中所描述的功能的通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件，或其任何組合來實施或執(zhí)行結(jié)合本文中所揭示的示范性實施例而描述的各種說明性邏輯塊、模塊及電路。通用處理器可為微處理器，但在替代方案中，處理器可為任何常規(guī)處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器還可實施為計算裝置的組合，例如 DSP與微處理器的組合、多個微處理器的組合、結(jié)合DSP核心的一個或一個以上微處理器， 或任何其它此類配置。結(jié)合本文中所揭示的示范性實施例而描述的方法或算法的步驟可直接包含于硬件中、由處理器執(zhí)行的軟件模塊中或所述兩者的組合中。軟件模塊可駐留在隨機存取存儲器(RAM)、快閃存儲器、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程 ROM(EEPROM)、寄存器、硬盤、可裝卸盤、CD-ROM或此項技術(shù)中已知的任何其它形式的存儲媒體中。示范性存儲媒體耦合到處理器，使得處理器可從存儲媒體讀取信息，并將信息寫入到存儲媒體。在替代方案中，存儲媒體可與處理器成一體式。處理器及存儲媒體可駐留在 ASIC中。ASIC可駐留在用戶終端中。在替代方案中，處理器及存儲媒體可作為離散組件駐留在用戶終端中。在一個或一個以上示范性實施例中，所描述的功能可以硬件、軟件、固件，或其任何組合來實施。如果以軟件來實施，那么所述功能可作為一個或一個以上指令或代碼存儲在計算機可讀媒體上或經(jīng)由計算機可讀媒體而傳輸。計算機可讀媒體包括計算機存儲媒體及通信媒體兩者，通信媒體包括促進將計算機程序從一處傳送到另一處的任何媒體。存儲媒體可為可由計算機存取的任何可用媒體。作為實例而非限制，此計算機可讀媒體可包含 RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲裝置、磁盤存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或可用以運載或存儲呈指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的所要程序代碼且可通過計算機存取的任何其它媒體。而且，嚴格地說，可將任何連接均稱為計算機可讀媒體。舉例來說，如果使用同軸電纜、 光纖電纜、雙絞線、數(shù)字訂戶線(DSL)，或例如紅外線、無線電及微波等無線技術(shù)從網(wǎng)站、服務(wù)器或其它遠程源傳輸軟件，那么同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL，或例如紅外線、無線電及微波等無線技術(shù)包括在媒體的定義中。在本文中使用時，磁盤及光盤包括壓縮光盤(CD)、 激光光盤、光學(xué)光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟性磁盤及藍光光盤，其中磁盤通常以磁性方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而光盤使用激光以光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述各項的組合也應(yīng)包括在計算機可讀媒體的范圍內(nèi)。 提供對所揭示示范性實施例的先前描述以使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制作或使用本發(fā)明。對這些示范性實施例的各種修改對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，且在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本文所定義的一般原理可應(yīng)用于其它實施例。因此，本發(fā)明無意限于本文所展示的實施例，而是應(yīng)被賦予與本文所揭示的原理及新穎特征一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于電子裝置的電力電路，其包含天線，其用于接收來自由發(fā)射天線產(chǎn)生的近場輻射的耦合模式區(qū)的信號；以及轉(zhuǎn)換電路，其用于將所述信號轉(zhuǎn)換成DC電力以供電子裝置使用；其中所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路經(jīng)配置以使用所述電子裝置的電池隔室的現(xiàn)有連接及現(xiàn)有形狀因子以電及機械方式耦合到所述電子裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電路，其進一步包含電池，所述電池可操作地耦合到所述轉(zhuǎn)換電路且經(jīng)配置以由來自所述轉(zhuǎn)換電路的所述DC電力充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電路，其中所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路經(jīng)進一步配置以發(fā)送及接收近場通信數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電路，其進一步包含替換外殼部分，所述替換外殼部分經(jīng)配置以替換所述電子裝置的對應(yīng)外殼部分，且其中所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路與所述替換外殼部分一體形成；且所述轉(zhuǎn)換電路電耦合到所述電子裝置的現(xiàn)有電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電路，其中所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路經(jīng)配置以附接到所述電子裝置的現(xiàn)有外殼部分，并可操作地耦合到所述電子裝置的現(xiàn)有電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電路，其進一步包含可再充電蓄電池，所述可再充電蓄電池用于儲存電荷以為所述電子裝置供電，其中所述可再充電蓄電池經(jīng)配置以由所述DC電力充電；且所述蓄電池與所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路一起容納在共用組合件中，所述共用組合件經(jīng)配置以用于附接到所述電子裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力電路，其進一步包含位于所述共用組合件內(nèi)所述可再充電蓄電池與所述天線之間的屏蔽件，其中所述屏蔽件經(jīng)配置以使所述天線與所述可再充電蓄電池電磁隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力電路，其中所述屏蔽件包含鐵氧體材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力電路，其中所述共用組合件經(jīng)配置以替換所述電子裝置的現(xiàn)有電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力電路，其中所述共用組合件具有與所述現(xiàn)有電池大體上相同的形狀因子及大體上相同的電觸點位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力電路，其中所述共用組合件的形狀經(jīng)配置以配合在根據(jù)定制電池、AA、AAA、C電池、D電池及9伏電池中的至少一者而配置的所述電池隔室內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力電路，其中可再充電蓄電池包括鋰離子、鎳鎘及鎳金屬氫化物中的至少一者的化學(xué)組合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電路，其中所述電子裝置配置為手機、音頻播放器、視頻播放器、個人數(shù)字助理、計算機、相機、玩具、工具、遙控器及計算機鼠標中的至少一者。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電路，其中所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路容納在共用組合件中，且所述共用組合件經(jīng)配置以在外部附接到所述電子裝置以將所述轉(zhuǎn)換電路電連接到所述現(xiàn)有連接。
15.一種用于改型電子裝置的方法，所述方法包含連接天線及轉(zhuǎn)換電路以便以機械及電方式與電子裝置耦合，其中所述電子裝置最初缺乏所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路；接收來自由發(fā)射天線產(chǎn)生的近場輻射的耦合模式區(qū)的信號；以及將所述信號轉(zhuǎn)換成DC電力以供所述電子裝置使用。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中接收及轉(zhuǎn)換由所述電子裝置使用的所述信號進一步包含接收及轉(zhuǎn)換去往所述電子裝置的近場通信發(fā)射。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述中的方法，其進一步包含將可再充電蓄電池連接到所述轉(zhuǎn)換電路以用于在所述天線的無線電力耦合期間儲存電荷；以及將所述可再充電蓄電池、所述轉(zhuǎn)換電路及所述天線容納在共用組合件中以替換所述電子裝置的現(xiàn)有電池。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中連接所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路以配合所述電子裝置包括將所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路容納在共用組合件中以適應(yīng)所述電子裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中將所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路容納在共用組合件中以配合所述電子裝置包括將所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路與經(jīng)配置以替換所述電子裝置的對應(yīng)外殼部分的替換外殼部分一體形成。
20.一種無線電力接收器，其包含用于連接天線及轉(zhuǎn)換電路以便以機械及電方式與電子裝置耦合的裝置，其中所述電子裝置最初缺乏所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路；用于接收來自由發(fā)射天線產(chǎn)生的近場輻射的耦合模式區(qū)的信號的裝置；以及用于將所述信號轉(zhuǎn)換成DC電力以供所述電子裝置使用的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無線電力接收器，其進一步包含用于將所述信號轉(zhuǎn)換成用于所述電子裝置的近場通信發(fā)射的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無線電力接收器，其進一步包含用于將可再充電蓄電池連接到所述轉(zhuǎn)換電路以用于在所述天線的無線電力耦合期間儲存電荷的裝置；以及用于將所述可再充電蓄電池、所述轉(zhuǎn)換電路及所述天線容納在共用組合件中以替換所述電子裝置的現(xiàn)有電池的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無線電力接收器，其中用于連接所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路以配合所述電子裝置的所述裝置包括用于將所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路容納在共用組合件中以適應(yīng)所述電子裝置的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的無線電力接收器，其中用于將所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路容納在共用組合件中以配合所述電子裝置的所述裝置包括用于將所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路與經(jīng)配置以替換所述電子裝置的對應(yīng)外殼部分的替換外殼部分一體形成的裝置。
25.一種電子裝置，其包含改型電路，其用于添加最初并非為所述電子裝置的部分的功能性，所述改型電路包含天線，其用于接收來自由外部源產(chǎn)生的近場輻射的耦合模式區(qū)的信號；以及轉(zhuǎn)換電路，其用于轉(zhuǎn)換所述信號以供所述電子裝置使用，其中所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路經(jīng)配置以對最初缺乏無線電力接收能力的所述電子裝置進行改型。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中所述外部源包含無線電力發(fā)射器。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的電子裝置，其進一步包含可操作地耦合到所述轉(zhuǎn)換電路及所述電子裝置的改型可再充電電池，所述改型可再充電電池經(jīng)配置以由所述轉(zhuǎn)換電路充電，并將DC電力提供給所述電子裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路經(jīng)配置以使所述電子裝置能夠發(fā)送及接收近場通信數(shù)據(jù)。
全文摘要
示范性實施例是針對為無線電力傳送及近場通信而改型現(xiàn)有電子裝置。改型電路包括天線，其用于從外部源接收信號；以及轉(zhuǎn)換電路，其用于轉(zhuǎn)換所述信號以供電子裝置使用。所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路經(jīng)配置以對所述電子裝置進行改型，其中所述電子裝置最初并不包括所述天線或轉(zhuǎn)換電路。所述天線及轉(zhuǎn)換電路可經(jīng)配置以接收并轉(zhuǎn)換所述信號以產(chǎn)生用于所述電子裝置的無線電力。所述天線及所述轉(zhuǎn)換電路也可經(jīng)配置以使所述電子裝置能夠發(fā)送及接收近場通信數(shù)據(jù)。
文檔編號H02J7/02GK102301558SQ200980146337
公開日2011年12月28日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者史蒂夫·弗蘭克蘭, 奈杰爾·P·庫克, 斯坦利·S·通丘, 斯坦利·金西, 歐內(nèi)斯特·T·奧薩基, 米萊斯·A·柯比, 約翰·伊利安, 馬修·S·格羅布 申請人:高通股份有限公司