專利名稱：具有裝置功率符合性的無線充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線功率系統(tǒng)，并且更具體來說涉及能夠同時為多個裝置供電的這樣的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線功率或充電系統(tǒng)是公知的并且被廣泛使用。這樣的系統(tǒng)通常包括初級電源以及一個或更多次級裝置。當把次級裝置帶到與初級(primary)鄰近時，初級為次級裝置感應(yīng)地供電。雖然這樣的系統(tǒng)是公知的，但是若干潛在問題與這樣的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。首先，通常根據(jù)要從電源吸取的功率，針對具體應(yīng)用確定每一個初級電源的大小。 當次級裝置的功率需求大于初級電源的功率容量時出現(xiàn)問題。次級裝置可能關(guān)機，或者次級裝置可能嘗試在降低的可用功率水平下充電，這對于所述裝置來說可能是不適當?shù)摹Ｍǔ?，任一結(jié)果在沒有向用戶的反饋或警告的情況下發(fā)生。因此，所述裝置可能被不當充電或者根本沒有被充電。其次，通常對于多個次級裝置需要多個電源——即每一個裝置對應(yīng)一個電源。這可能導致多個電源，所述多個電源在儲存、使用以及與次級裝置匹配方面是昂貴且困難的。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中克服了前面提到的問題，其中所述無線功率系統(tǒng)內(nèi)的各個組件彼此傳送功率需求和能力，使得可以管理功率符合性(power compliance).更具體來說，每一個次級裝置可以與無線電源進行通信以提供每一個裝置的功率需求的指示；相反，電源可以與每一個次級裝置進行通信以提供所述電源的功率容量的指示。無線功率控制隨后可以在電源和次級單元之間解決分配需求。如果次級裝置的功率需求超出系統(tǒng)容量，則所述控制可以提供警報。所述控制還實現(xiàn)在降低的功率水平下充電。如果將多個次級裝置帶到所述充電系統(tǒng)中，則所述控制可以在裝置之間分配功率。因此，本發(fā)明在無線充電系統(tǒng)內(nèi)提供增強的功率符合性。所述系統(tǒng)提供功率容量與功率需求之間的失配的指示，并且還提供多個裝置之間的功率分配以使得能夠使用單個電源對多個裝置進行充電。參照對當前實施例和附圖的描述，將更加全面地理解和認識本發(fā)明的這些和其他目的、優(yōu)點和特征。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的無線功率或充電系統(tǒng)的示意圖； 圖1. 5是針對無線功率控制的狀態(tài)圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例構(gòu)造的無線充電系統(tǒng)的示意圖； 圖3是所述無線充電系統(tǒng)的電源側(cè)的示意圖； 圖4是所述無線充電系統(tǒng)的示意圖，其中第三線傳送模擬數(shù)據(jù)； 圖4. 5是所述無線充電系統(tǒng)的示意圖，示出了被用來在初級與次級之間傳送信息的通
圖4. 6是示出了所述電源的第一替換實施例的示意圖4. 7是初級的第二替換實施例的示意圖4. 8是所述無線充電系統(tǒng)的第三替換實施例的示意圖4. 85,4. 86和4. 87是功率記賬和通信協(xié)議的示意圖4. 9是初級的另一個替換實施例的示意圖5是示出了如何由所述無線電源調(diào)和(reconcile)功率的示意圖6是把裝置的放置用作充電序列的優(yōu)先級的功率分配系統(tǒng)的示意圖7是通過理解來自每一個裝置的功率比來管理功率分配的功率分配系統(tǒng)的示意圖8示出了用以選擇電源的瓦特數(shù)的模擬輸出表的實例；
圖9是初級源A與次級裝置B之間的數(shù)據(jù)序列；
圖10示出了可以通過觸摸或聲音而理解的基本反饋機制；
圖11示出了提供結(jié)果和事件的放置序列表；
圖12是提供四單元充電器的初級的第五替換實施例的示意圖13示出了如何可以把附加容量添加到圖12的初級；以及
圖14是提供對功率波動的進一步改進的控制、調(diào)節(jié)和預測的無線充電系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)的無線充電系統(tǒng)10在圖1中示出并且包括無線電源(WPS) 12和便攜式次級裝置14。無線電源12又包括整流器16、DC/DC轉(zhuǎn)換器18、逆變器20、電容器22、感應(yīng)線圈M以及控制26。便攜式裝置14包括次級線圈30、電容器32、整流器34、DC/DC轉(zhuǎn)換器36以及負載38。當次級線圈30被帶到與初級線圈M鄰近時并且當初級線圈被供電時， 建立感應(yīng)鏈路；并且在次級線圈中感應(yīng)出電壓。至此所描述的無線充電系統(tǒng)10是公知的， 并且其結(jié)構(gòu)和功能不需要進一步詳細描述。功率系統(tǒng)比如圖1中所示的功率系統(tǒng)通常需要用戶理解并記住哪些裝置與哪些電源一起工作。具有不同功率容量但是也具有相同連接器的兩個不同電源可以物理連接到相同裝置。然而，將不正確的電源與裝置一起使用可能潛在地導致故障或不當操作。用戶只有通過某種類型的故障模式來獲知這樣的故障或不當操作，比如對裝置的過度供電或者未對裝置充電。本發(fā)明使得功率系統(tǒng)和次級裝置能夠彼此進行通信并且能夠可配置以及管理系統(tǒng)的各個組件之間的功率符合性。在過去，功率系統(tǒng)依賴于用戶知曉并理解哪些裝置與電源一起工作。具有相同連接器的兩個不同電源可以容易地連接到相同裝置。這可能潛在地導致故障或不當操作。用戶只有通過故障模式來知曉這一點。本發(fā)明試圖通過允許功率系統(tǒng)進行通信并且可配置來解決這個問題。裝置可以與電源進行通信，并且電源和裝置全都向用戶進行傳送。電源符合件
電源和無線電源都分別傳送容量并且可以解決功率分配需求。來自遠程電源或內(nèi)部電源的信息被傳送到無線功率控制。所述系統(tǒng)被設(shè)計成通過初級到次級通信的方式向用戶報警裝置需要比無線電源和主電源能夠提供的更多的功率。初級到次級通信
存在將信息從初級傳送到次級的多種方式，例如正如本申請中所公開的那樣。一些方法涉及大約1%到洲的小功率方差來調(diào)制簡單信號。其他方法在短時間段內(nèi)完全停止振蕩以發(fā)送非常基本的信號。這些基本通信實現(xiàn)以下特征 針對授權(quán)充電的初級請求一開賬單針對適當充電的認證一認證握手沒有足夠的功率可用于該裝置一小于所需瓦特數(shù)可用針對充電的序列的通信一下一個充電一順序上第二充電裝置的配置一靜音、振動、無線電關(guān)閉與標準不符合。較小電源為多個裝置充電
作為一個實例，本發(fā)明使得單個五瓦特電源能夠順序地為幾個五瓦特裝置充電。每一個裝置傳送充電比(功率輸入相對隨時間所使用的功率)以及對充電的需要(當前容量)。利用來自每一個裝置的這些比，可以對充電進行分解和定序，從而允許許多裝置通過非常有限的充電而具有適當?shù)墓β?。這種方法就像按照需要圍繞桌子傳遞充電線纜一樣，但只是無線地這樣做。一種示例性使用是具有幾臺膝上型計算機的會議桌子。每次只有一臺膝上型計算機實際上需要充電。所述定序消除了對具有在最大功率下涵蓋所有裝置的瓦特數(shù)的能力的需要并且降低了實現(xiàn)成本。^1 ^ □ ^Mxmim
所述無線電源包括功率管理單元。在現(xiàn)有技術(shù)中，系統(tǒng)包括被接通和關(guān)斷的背光照明、無線電、硬盤驅(qū)動器、GSM脈沖等等，電源被設(shè)計成對這些系統(tǒng)做出反應(yīng)并且提供穩(wěn)定的功率。本發(fā)明使用來自系統(tǒng)的、何時系統(tǒng)的需要功率的各方面被接通和關(guān)斷的知識來高效地管理控制，這是通過基于功率影響來預測改變百分比而實現(xiàn)的。這一知識允許電源直接對該需要做出反應(yīng)。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，比例積分微分(PID)控制環(huán)路通過消除多趟 (pass)循環(huán)而節(jié)省時間；并且所述系統(tǒng)可以更加快速地做出響應(yīng)。通過連接次級裝置的功率管理單元(PMU)以及為每一個負載指定誤差值，可以容易地將負載中的改變總和從功率管理單元傳輸?shù)酱渭墴o線功率控制并且隨后傳送到無線電源以改進環(huán)路反應(yīng)時間。一般控制描述
基于誤差的控制模式允許在次級控制接口(SCI)與初級控制接口(PCI)之間的控制環(huán)路配置。PCI對來自SCI的控制誤差反饋分組做出響應(yīng)以確定為達到操作點所需要的調(diào)節(jié)。 這提供了很大的設(shè)計自由度?？梢栽诖渭墏?cè)實現(xiàn)各種類型的控制。算法的實例包括恒定電流、恒定電壓或者恒定功率。圖1. 5中的狀態(tài)圖闡述了在這種控制方法中所使用的算法。
預測件PID控制
可以在無線功率初級控制與次級接收器及功率管理系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)PID系統(tǒng)誤差和定時。表1示出了如何可以使用該定時和功率來制定將所需要的附加所需功率以及被用來協(xié)調(diào)這些系統(tǒng)的最小定時。作為實例示出了任意的電流和定時?？梢葬槍ψ罴芽傮w系統(tǒng)性能預先測量這些數(shù)值并且將其存儲在次級系統(tǒng)中以與功率管理系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)。
勸率竹風農(nóng)使攜式裝Is
權(quán)利要求
1.一種控制感應(yīng)式充電系統(tǒng)的方法，包括 提供感應(yīng)式初級電源；將感應(yīng)式次級裝置放置在初級電源的操作范圍內(nèi)； 從次級裝置的功率管理單元向初級電源提供信息；以及至少部分地根據(jù)來自所述功率管理單元的信息，控制初級電源。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述信息包括關(guān)于次級裝置的特征的未來激活的 fn息ο
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述信息包括所述特征的預期定時和功率請求。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述信息包括關(guān)于與次級裝置相關(guān)聯(lián)的電池的充電比的信息。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述信息包括關(guān)于與次級裝置相關(guān)聯(lián)的電池的狀態(tài)的信息。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中 所述放置步驟包括多個次級裝置；所述提供步驟包括從每一個次級裝置的功率管理單元向初級電源提供信息。
7.一種控制感應(yīng)式充電系統(tǒng)的方法，包括將多個感應(yīng)式次級裝置放置在感應(yīng)式初級電源的操作范圍內(nèi)； 確定次級裝置的組合功率請求；將次級裝置的組合功率請求與初級電源的功率容量進行比較；以及如果所述組合功率請求超出功率容量，則向至少一個次級裝置傳送其將在從其功率請求降低的水平下接收功率。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，每一個功率請求包括關(guān)于與相應(yīng)的次級裝置相關(guān)聯(lián)的電池的充電定額的信息。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，每一個功率請求包括關(guān)于與相應(yīng)的次級裝置相關(guān)聯(lián)的電池的狀態(tài)的信息。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述傳送步驟包括向所有次級裝置傳送它們將在從它們相應(yīng)的功率請求降低的水平下接收功率。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述傳送步驟包括向至少一個其他的次級裝置傳送其將在其功率請求下接收功率。
12.—種控制感應(yīng)式充電系統(tǒng)的方法，包括將多個感應(yīng)式次級裝置放置在初級電源的操作范圍內(nèi)； 確定次級裝置的組合功率請求；將所述組合功率請求與初級電源的功率容量進行比較；以及如果所述組合功率請求超出功率容量，則(a)確定其中次級裝置將接收功率的序列以及(b)向次級裝置傳送關(guān)于所確定的充電序列的信息。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，每一個功率請求包括與相應(yīng)的次級裝置相關(guān)聯(lián)的電池的充電比。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，每一個功率請求包括關(guān)于與相應(yīng)的次級裝置相關(guān)聯(lián)的電池的狀態(tài)的信息。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述序列包括在任何給定時間僅為次級裝置之——供由
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述序列包括在至少所選擇的時間為兩個或更多次級裝置充電。
17.一種控制感應(yīng)式充電系統(tǒng)的方法，包括 提供感應(yīng)式初級電源；將多個感應(yīng)式次級裝置放置在初級電源的操作范圍內(nèi)； 確定次級裝置的組合功率請求；將所述組合功率請求與初級電源的功率容量進行比較；以及如果所述組合功率請求超出功率容量，則(a)產(chǎn)生每一個次級裝置的充電簡檔以及 (b)根據(jù)所述充電簡檔激活和停用次級裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，每一個功率請求包括關(guān)于與相應(yīng)的次級裝置相關(guān)聯(lián)的電池的充電比的信息。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，每一個功率請求包括關(guān)于與相應(yīng)的次級裝置相關(guān)聯(lián)的電池的狀態(tài)的信息。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，在任何給定時間僅激活次級裝置之一。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，按照重復模式激活和停用一個次級裝置。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，按照重復模式激活和停用每一個次級裝置。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，至少一個次級裝置的所述充電簡檔包括激活該第二裝置直到其功率需求得到滿足為止，以及隨后停用該次級裝置。
全文摘要
一種在多個次級裝置的組合功率請求超出電源的功率容量的那些情形下控制感應(yīng)式充電系統(tǒng)的方法。所述方法包括以下中的至少一項(a)在低于其所請求水平的水平下為每一個裝置供電；(b)順序地為每一個裝置供電；和/或(c)按照重復模式(例如時間復用)為每一個裝置供電。還公開了一種至少部分地根據(jù)接收自每一個次級裝置的功率管理單元(PMU)的信息來控制感應(yīng)式充電系統(tǒng)的方法。
文檔編號H02J7/00GK102341985SQ201080010592
公開日2012年2月1日 申請日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者W. 巴曼 D., A. 莫勒馬 S. 申請人:捷通國際有限公司