用于控制無線電力發(fā)送和接收的設備和方法以及無線電力傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種傳輸系統(tǒng)以及無線電力發(fā)送和接收的控制方法。根據(jù)實施例，一種無線電力接收器可包括：目標通信單元，被構造成從無線電力發(fā)送器接收關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔⒑蛦拘颜埱笮盘枺㈥P于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器；負載路徑開關，被構造成基于包括在同步信息中的時序信息而激活；目標諧振器，被構造成當負載路徑開關被激活時，從無線電力發(fā)送器的源諧振器接收無線電力。
【專利說明】用于控制無線電力發(fā)送和接收的設備和方法以及無線電力傳輸系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]下面的描述涉及無線電力發(fā)送和接收。
【背景技術】
[0002]無線電力可以是(例如)通過磁耦合從無線電力發(fā)送器傳輸?shù)綗o線電力接收器的能量。無線電力傳輸系統(tǒng)可包括無線地發(fā)送電力的源電子裝置和無線地接收電力的目標電子裝置。例如，源電子裝置可被稱為無線電力發(fā)送器，目標電子裝置可被稱為無線電力接收器。
[0003]源電子裝置可包括源諧振器，目標電子裝置可包括目標諧振器。磁耦合或諧振耦合可布置在源諧振器和目標諧振器之間。由于無線環(huán)境的特性，導致源諧振器和目標諧振器之間的距離可隨著時間而變化，和/或這兩個諧振器之間的匹配條件還可被改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術方案
[0005]根據(jù)一方面，一種無線電力接收器可包括:目標通信單元，被構造成從無線電力發(fā)送器接收關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔⒑蛦拘颜埱笮盘枺㈥P于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器；負載路徑開關，被構造成基于包括在同步信息中的時序信息(timing information)而激活；目標諧振器,被構造成當負載路徑開關被激活時,從無線電力發(fā)送器的源諧振器接收無線電力。
[0006]響應信號可包括與無線電力接收器相關的識別信息和與電荷水平(chargelevel)相關的信息。
[0007]所述無線電力接收器還可包括:匹配控制器，被構造成執(zhí)行目標諧振器和負載之間的阻抗匹配或者源諧振器和目標諧振器之間的阻抗匹配。
[0008]所述無線電力接收器還可包括:諧振開關，包括在電源和目標諧振器之間，并被構造成基于包括在同步信息中的時序信息而激活。
[0009]所述無線電力接收器還可包括:控制器，被構造成計算從無線電力發(fā)送器無線地接收的電力的電力傳輸效率，并通過目標通信單元將電力傳輸效率發(fā)送到無線電力發(fā)送器。
[0010]包括在同步信息中的時序信息可包括與分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的時序段相關的信息；可基于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電荷水平或者基于關于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電力傳輸效率來動態(tài)地分配時序段。
[0011]根據(jù)一方面，一種無線電力發(fā)送器可包括:源通信單元，被構造成將關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔⒑蛦拘颜埱笮盘柊l(fā)送到多個無線電力接收器，并從多個無線電力接收器接收關于喚醒請求信號的響應信號；電力產(chǎn)生單元，被構造成產(chǎn)生將被發(fā)送到無線電力接收器的電力；源諧振器，被構造成將產(chǎn)生的電力無線地發(fā)送到多個目標諧振器中的每個目標諧振器。
[0012]所述無線電力發(fā)送器還可包括:控制器，被構造成基于包括在每個響應信號中的識別信息來識別無線電力接收器的數(shù)量，并基于無線電力接收器的數(shù)量產(chǎn)生同步信息。
[0013]控制器可被構造成監(jiān)視無線地發(fā)送的電力的電力傳輸效率，并基于監(jiān)視的電力傳輸效率的結(jié)果來調(diào)節(jié)源諧振器的諧振頻率。
[0014]所述無線電力發(fā)送器還可包括:匹配控制器，被構造成執(zhí)行源諧振器和電力產(chǎn)生單元之間的阻抗匹配。
[0015]包括在同步信息中的時序信息可包括與分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的時序段相關的信息；可基于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電荷水平或者基于關于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電力傳輸效率來動態(tài)地分配時序段。
[0016]根據(jù)一方面，一種無線電力接收器的無線電力接收控制方法可包括:從無線電力發(fā)送器接收喚醒請求信號；將關于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器；從無線電力發(fā)送器接收關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔ⅲ换诎ㄔ谕叫畔⒅械臅r序信息切換至負載或目標諧振器的連接。
[0017]響應信號可包括無線電力接收器的識別信息和與電荷水平相關的信息。
[0018]所述方法還可包括:檢測反射波或負載的阻抗改變；控制諧振頻率或阻抗匹配。
[0019]包括在同步信息時序段中的時序信息可分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器；可基于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電荷水平或者基于關于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電力傳輸效率來動態(tài)地分配時序段。
[0020]當切換負載或目標諧振器的連接時，目標諧振器可與源諧振器形成磁耦合。
[0021]根據(jù)一方面，一種無線電力發(fā)送器的無線電力發(fā)送控制方法可包括:廣播喚醒請求信號；從多個無線電力接收器接收關于廣播的喚醒請求信號的響應信號；產(chǎn)生同步信息，所述同步信息用于將電力無線地發(fā)送到多個無線電力接收器；廣播同步信息；基于包括在同步信息中的時序信息，與多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的目標諧振器形成無線連接，并將電力無線地發(fā)送到多個目標諧振器中的每個目標諧振器。
[0022]產(chǎn)生同步信息的步驟可包括:基于包括在每個響應信號中的識別信息來確定無線電力接收器的數(shù)量；基于無線電力接收器的數(shù)量產(chǎn)生同步信息。
[0023]包括在同步信息中的時序信息可包括與分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的時序段相關的信息；可基于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電荷水平或者基于關于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電力傳輸效率來動態(tài)地分配時序段。
[0024]可基于占空比時間，使包括在同步信息中的時序信息發(fā)送到多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器。
[0025]占空比時間可包括電力占空比、相位占空比或頻率占空比。
[0026]根據(jù)一方面，一種無線電力接收方法可包括:從無線電力發(fā)送器接收信號；將關于接收到的信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器；從無線電力發(fā)送器接收用于無線電力接收的同步信息。[0027]所述方法還可包括:基于同步信息切換至負載或目標諧振器的無線連接。
[0028]響應信號包括無線電力接收器的識別信息、與電荷水平相關的信息、或者這兩個信息。
[0029]其他特征和方面可從下面的詳細描述、附圖和權利要求中清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是示出無線電力發(fā)送器的示圖。
[0031]圖2是示出無線電力接收器的示圖。
[0032]圖3是示出存在多個目標電子裝置的環(huán)境的示圖。
[0033]圖4a是示出在圖3的環(huán)境中源電子裝置和目標電子裝置的操作時序(operationtiming)的示圖。
[0034]圖4b至圖4d是示出時序信息傳輸方法的示圖。
[0035]圖5是示出在圖3的環(huán)境中源電子裝置和目標電子裝置的操作的示圖。
[0036]圖6是示出無線電力接收器的無線電力接收控制方法的流程圖。
[0037]圖7是示出無線電力發(fā)送器的無線電力發(fā)送控制方法的流程圖。
[0038]圖8至圖14是示出諧振器的示圖。
[0039]圖15是示出在圖8中示出的諧振器的一個等效電路的電路圖。
[0040]在所有附圖和詳細描述中，除非另外描述，否則，相同的附圖標號應該被理解成指示相同的元件、特征及結(jié)構。為了清楚、說明及方便起見，可夸大這些元件的相對尺寸和繪制。
【具體實施方式】
[0041]提供下面的詳細描述以幫助讀者獲得對在此描述的方法、設備和/或系統(tǒng)的全面理解。因此，在此描述的方法、設備和/或系統(tǒng)的各種改變、修改及等同物可被推薦給本領域的普通技術人員。描述的操作和/或處理步驟的進行是一個示例；然而，除了必須以特定順序發(fā)生的操作和/或步驟之外，操作和/或步驟的順序不限于在此闡述的順序，而是可進行如本領域已知的改變。此外，為了增加清楚性和簡潔性，可省略對公知功能和構造的描述。
[0042]首先，將參照圖1至圖3描述無線電力發(fā)送和接收。圖1示出了無線電力發(fā)送器100。圖2示出了無線電力接收器200。圖3示出了存在多個目標電子裝置的環(huán)境。
[0043]參照圖1，無線電力發(fā)送器100可包括源通信單元110、電力產(chǎn)生單元120、源諧振器130及控制器140。無線電力發(fā)送器100還可包括匹配控制器150、整流單元160、恒定電壓控制器170及檢測單元180。
[0044]參照圖2，無線電力接收器200可包括目標通信單元210、目標諧振器220、負載路徑開關260及電源250。無線電力接收器200還可包括諧振開關230、匹配控制器240及控制器270。
[0045]參照圖3，無線電力發(fā)送器100可基于時間劃分方案將無線電力發(fā)送到多個無線電力接收器中的一個或多個無線電力接收器，例如第一無線電力接收器200a、第二無線電力接收器200b及第三無線電力接收器200c。在一些示例中，無線電力接收器分別可包括目標諧振器。
[0046]無線電力發(fā)送器100的源通信單元110可被構造成將與無線電力發(fā)送相關的信息和喚醒請求信號發(fā)送到無線電力接收器200a、200b和200c中的一個或多個無線電力接收器。源通信單元110可從多個無線電力接收器接收關于喚醒請求信號的響應信號。在一些實施例中，源通信單元110可被構造成執(zhí)行帶內(nèi)通信并可執(zhí)行帶外通信，其中，帶內(nèi)通信執(zhí)行通過諧振頻率與無線電力接收器200進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，帶外通信執(zhí)行通過為數(shù)據(jù)通信分配的頻率與無線電力接收器200進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。例如，喚醒請求信號可以是從存在于無線電力發(fā)送覆蓋區(qū)域內(nèi)的電子裝置請求識別信息的信號。無線電力發(fā)送器100可被構造成無線地發(fā)送預定電平的電力，同時無線電力發(fā)送器100可發(fā)送喚醒請求信號，因此，無線電力發(fā)送器100能夠使接收到喚醒請求信號的電子裝置轉(zhuǎn)換到激活模式。例如，關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔⒖砂〞r序信息，該時序信息用于接通和斷開負載的連接或目標諧振器的連接。將參照圖4描述所述同步信息。
[0047]無線電力發(fā)送器100的電力產(chǎn)生單元120可被構造成產(chǎn)生將被發(fā)送到無線電力接收器的電力。電力產(chǎn)生單元120可基于控制器140的控制產(chǎn)生電力。例如，電力產(chǎn)生單元120可通過基于幾兆赫茲(MHz)至幾十MHz的頻率帶寬的開關脈沖信號，將預定電平的直流(DC)轉(zhuǎn)換成交流(AC)來產(chǎn)生電力。當然，其他AC信號頻率也是可行的。因此，電力產(chǎn)生單元120可包括AC/DC逆變器。例如，可從恒定電壓控制器170提供預定電平的DC電力。在一些實施方式中，AC/DC逆變器還可包括用于進行高速開關的開關裝置。例如，當開關脈沖信號為“高”時，開關裝置可接通，并且當開關脈沖信號為“低”時，開關裝置可斷開。
[0048]開關裝置的開關元件或開關可包括各種機電式開關(例如，接觸器、鈕式開關(toggle)、閘刀開關(knife)、傾斜開關(tilt)等)或電氣開關(例如，螺線管、繼電器、或諸如晶體管開關、可控硅整流器或三端雙向可控硅開關(triac)的固態(tài)元件)。當然，其他類型的開關也是可行的。在各個實施例中，開關可被配置成激活。例如，開關可在接通位置和斷開位置之間進行選擇，其中，接通位置和斷開位置分別允許和禁止電力(電能)流動。因此，開關控制器可控制電氣連接。
[0049]電力產(chǎn)生單元120還可基于控制器140的控制來產(chǎn)生在諧振頻率被預先確定的時序段中的每個時序段內(nèi)變化的電力。此外，電力產(chǎn)生單元120可基于控制器140的控制使用具有最優(yōu)傳輸效率的諧振頻率產(chǎn)生電力。因此，源諧振器130可將使用具有最優(yōu)電力傳輸效率的諧振頻率產(chǎn)生的電力無線地發(fā)送到無線電力接收器200。
[0050]無線電力發(fā)送器100的源諧振器130可被構造成將電磁能量傳送到目標諧振器220。源諧振器130可通過與目標諧振器220的磁耦合將諧振電力傳送到無線電力接收器200。例如，源諧振器130可被構造成在預定諧振帶寬內(nèi)諧振。在一個或多個實施例中，源諧振器130可與多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的目標諧振器形成磁耦合，并可將產(chǎn)生的電力無線地發(fā)送到多個目標諧振器。
[0051]無線電力發(fā)送器100的控制器140可被構造成基于包括在每個響應信號中的識別信息來識別無線電力接收器的數(shù)量，并可基于無線電力接收器的數(shù)量來產(chǎn)生同步信息?？刂破?40可執(zhí)行對無線地發(fā)送的電力的電力傳輸效率進行監(jiān)視，并可基于電力傳輸效率的監(jiān)視結(jié)果來調(diào)節(jié)源諧振器130的諧振頻率。例如，可從無線電力接收器200接收與電力傳輸效率相關的信息?？刂破?40可包括至少一個處理器。[0052]無線電力發(fā)送器100的匹配控制器150可被構造成執(zhí)行源諧振器130和電力產(chǎn)生單元120之間的阻抗匹配。匹配控制器150可調(diào)節(jié)源諧振器130的阻抗。即，匹配控制器150可基于控制器140的控制來調(diào)節(jié)源諧振器130的阻抗。
[0053]整流單元160可通過對(例如)幾十赫茲的頻率帶寬的AC電壓進行整流來產(chǎn)生DC電壓。
[0054]無線電力發(fā)送器100的恒定電壓控制器170可被構造成從整流單元160接收DC電壓，并可基于控制器140的控制輸出預定電平的DC電壓。恒定電壓控制器170可包括穩(wěn)定電路，以用于輸出預定電平的DC電壓。
[0055]無線電力發(fā)送器100的檢測單元180可被構造成檢測無線電力接收器200。檢測單元180可基于被從無線電力接收器200接收到的標識符來檢測無線電力接收器200。當需要接收電力時，無線電力接收器200可將標識符發(fā)送到無線電力發(fā)送器100，且當標識符被接收到時，檢測單元180可識別出存在無線電力接收器200。當多個無線電力接收器的各個標識符被接收到時，檢測單元180可識別所述多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器。
[0056]無線電力接收器200的目標通信單元210可被構造成從無線電力發(fā)送器100接收關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔⒑蛦拘颜埱笮盘?，并可將關于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送至IJ無線電力發(fā)送器100。例如，響應信號可包括與無線電力接收器200相關的識別信息及與電荷水平相關的信息。例如，與電荷水平相關的信息可包括與負載需要的電力的量相關的信息或者與電池中剩余的電流的量相關的信息。
[0057]目標通信單元210可被構造成基于控制器270的控制來執(zhí)行與源通信單元110進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。目標通信單元210可將標識符發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。目標通信單元210可被構造成接收與從無線電力發(fā)送器100發(fā)送的電力的量相關的信息。目標通信單元210可被構造成將與電力傳輸效率相關的信息發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。目標通信單元210可被構造成以與無線電力發(fā)送器100的源通信單元110相同的方式執(zhí)行帶內(nèi)通信和帶外通信。
[0058]目標通信單元210可被構造成將與無線電力傳輸相關的同步信息發(fā)送到一個或多個其他無線電力接收器，例如第二無線電力接收器200b和第三無線電力接收器200c。因此，關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔⒖杀欢鄠€無線電力接收器(例如，第一無線電力接收器200a、第二無線電力接收器200b及第三無線電力接收器200c)共享。
[0059]無線電力接收器200的目標諧振器220可被構造成當負載路徑開關260接通時，與無線電力發(fā)送器100的源諧振器130形成磁耦合。負載路徑開關260的開關元件或開關可包括各種機電式開關(例如，接觸器、鈕式開關、閘刀開關、傾斜開關等)或電氣開關(例如，螺線管、繼電器、或諸如晶體管開關、可控硅整流器或三端雙向可控硅開關的固態(tài)元件)。當然，其他類型的開關也是可行的。在各個實施例中，開關可被配置成激活。例如，開關可在接通位置和斷開位置之間進行選擇，其中，接通位置和斷開位置分別允許和禁止電力(電能)流動。因此，開關控制器可控制電氣連接。當負載路徑開關260接通時，負載280可連接到無線電力接收器200，因此，目標諧振器220可通過磁耦合與源諧振器130電連接。當負載路徑開關260斷開時，目標諧振器220可電取消或者斷開與源諧振器130的磁耦合。例如，負載280可以是電池、消耗電力的電路、或者可從無線電力接收器200拆卸的外部裝置。
[0060]無線電力接收器200的負載路徑開關260可被構造成基于包括在同步信息中的時序信息來接通和斷開。負載路徑開關260可基于控制器270的控制來接通和斷開。控制器270可基于包括在同步信息中的時序信息來控制負載路徑開關260接通和斷開。相對于基于時序信息接通和斷開，負載路徑開關260可隨意地接通和斷開，且負載路徑開關260可將電力發(fā)送到負載280。
[0061]電源250可被構造成將從無線電力發(fā)送器無線地接收的電力提供給負載280。電源250可包括整流單元251和DC/DC轉(zhuǎn)換器253，其中，整流單元251通過對AC電壓進行整流來產(chǎn)生DC電壓，DC/DC轉(zhuǎn)換器253通過調(diào)節(jié)從整流單元251輸出的DC電壓的電平來產(chǎn)生將用于負載280的DC電壓。
[0062]諧振開關230可布置在目標諧振器220和電源250之間。諧振開關230可基于包括在同步信息中的時序信息來接通和斷開。當負載路徑開關260保持為接通狀態(tài)時，控制器270可控制諧振開關230基于包括在同步信息中的時序信息來接通和斷開。諧振開關230的開關元件或開關可包括各種機電式開關(例如，接觸器、鈕式開關、閘刀開關、傾斜開關等)或電氣開關(例如，螺線管、繼電器、或諸如晶體管開關、可控硅整流器或三端雙向可控硅開關的固態(tài)元件)。當然，其他類型的開關也是可行的。在各個實施例中，開關可被配置成激活。例如，開關可在接通位置和斷開位置之間進行選擇，其中，接通位置和斷開位置分別允許和禁止電力(電能)流動。因此，開關控制器可控制電氣連接。
[0063]匹配控制器240可被構造成執(zhí)行目標諧振器220和負載280之間的阻抗匹配或者執(zhí)行源諧振器130和目標諧振器220之間的阻抗匹配。匹配控制器240可被構造成通過檢測反射波或檢測負載280的阻抗改變來確定是否執(zhí)行阻抗匹配。
[0064]控制器270可被構造成計算從無線電力發(fā)送器100無線地接收的電力的電力傳輸效率。當無線電力發(fā)送器100廣播發(fā)送的電力的量(Pt)時，控制器270可通過計算Pt與接收的電力的量(Pr)之比來計算電力傳輸效率?？刂破?70可周期性地計算電力傳輸效率，并可使用目標通信單元210將與電力傳輸效率相關的信息發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。
[0065]在一些實施例中，控制器270可檢查負載280的狀態(tài)，并可在充電完成時通知無線電力發(fā)送器100:負載280的充電被完成。
[0066]參照圖3，無線電力發(fā)送器100可將喚醒請求信號發(fā)送到多個無線電力接收器。如圖所示，在操作310中，這可包括第一無線電力接收器200a、第二無線電力接收器200b及第三無線電力接收器200c。
[0067]在操作320中，響應于接收到喚醒請求信號，第一無線電力接收器200a可將響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。例如，響應信號可包括與第一無線電力接收器200a相關的識別信息(IDl )。因此，無線電力發(fā)送器100可識別出第一無線電力接收器200a存在于無線電力發(fā)送覆蓋范圍內(nèi)。
[0068]類似地，在操作330中，響應于接收到喚醒請求信號，第二無線電力接收器200b可將響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。例如，響應信號可包括與第二無線電力接收器200b相關的識別信息(ID2)。因此，無線電力發(fā)送器100可識別出第二無線電力接收器200b存在于無線電力發(fā)送覆蓋范圍內(nèi)。
[0069]并且，在操作340中，響應于接收到喚醒請求信號，第三無線電力接收器200c可將響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。例如，響應信號可包括與第三無線電力接收器200c相關的識別信息(ID3)。因此，無線電力發(fā)送器100可識別出第三無線電力接收器200c存在于無線電力發(fā)送覆蓋范圍內(nèi)。
[0070]通過操作310至340，在從第一無線電力接收器200a、第二無線電力接收器200b及第三無線電力接收器200c接收到響應信號時，無線電力發(fā)送器100可識別出三個目標電子裝置存在于無線電力發(fā)送覆蓋范圍內(nèi)。然后，無線電力發(fā)送器100可基于時間劃分方案將用于發(fā)送電力的時隙(time slot)分配給這三個目標電子裝置。例如，時隙可以是包括在同步信息中的時序信息。一個或多個無線電力接收器可識別用于接通和斷開至負載的連接的時隙。
[0071]圖4a示出了在圖3的環(huán)境中源電子裝置和目標電子裝置的操作時序。
[0072]在圖4a中，時序410可指示無線電力傳輸時序。在圖4a中示出的時序段中，無線電力發(fā)送器100可保持電力發(fā)送狀態(tài)。
[0073]時序420可指示無線電力發(fā)送器100的數(shù)據(jù)發(fā)送時序。在時序段401中，無線電力發(fā)送器100可廣播喚醒請求信號。在時序段403中，無線電力發(fā)送器100可等待關于喚醒請求信號的響應信號。在時序段403中，無線電力發(fā)送器100可從無線電力接收器(例如，第一無線電力接收器200a、第二無線電力接收器200b及第三無線電力接收器200c)接收響應信號。在時序段405中，無線電力發(fā)送器100可廣播同步信息。因此，在時序段419中，無線電力接收器可分別接收同步信息。在時序段407中，無線電力發(fā)送器100可從接收到同步信息的各個無線電力接收器接收一個或多個應答(ACK)消息，其中，ACK消息指示接收到同步信息。在時序段409中，無線電力發(fā)送器100可周期性地廣播喚醒請求信號。無線電力發(fā)送器100可周期性地執(zhí)行廣播，以確定是否有新的目標電子裝置出現(xiàn)在無線電力發(fā)送覆蓋范圍內(nèi)。
[0074]時序430可指示第一無線電力接收器200a的操作時序。在時序段413中，第一無線電力接收器200a可將關于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。在時序段421中，第一無線電力接收器200a可將指示成功接收到同步信息的ACK消息發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。包括在同步信息中的時序信息的示例可包括時序信息451、時序信息411及時序信息453。在一個或多個實施例中，時序信息451可指示IDl可在時序段431接通且可在時序段433和435斷開。因此，在時序段431中，第一無線電力接收器200a可通過接通至負載的連接來無線地接收電力。
[0075]時序440可指示第二無線電力接收器200b的操作時序。在時序段415中，第二無線電力接收器200b可將關于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。在時序段423中，第二無線電力接收器200b可將指示成功接收到同步信息的ACK消息發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。例如，時序信息451可指示ID2可在時序段441和445斷開且可在時序段443接通。因此，在時序段443中，第二無線電力接收器200b可通過接通至負載的連接來無線地接收電力。
[0076]時序450可指示第三無線電力接收器200c的操作時序。在時序段417中，第三無線電力接收器200c可將關于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。在時序段425中，第三無線電力接收器200c可將指示成功接收到同步信息的ACK消息發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。第三無線電力接收器200c可基于包括在同步信息中的時序信息來接通和斷開至負載的連接。
[0077]如圖4a所示，包括在同步信息中的時序信息可包括與分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的接通時序段和斷開時序段相關的信息。
[0078]分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的接通時序段和斷開時序段可基于多個無線電力接收器中每個無線電力接收器的電荷水平或者關于多個無線電力接收器中每個無線電力接收器的電力傳輸效率被分配。例如，當?shù)谝粺o線電力接收器200a的電力傳輸效率大于第二無線電力接收器200b的電力傳輸效率時，時序段431可被設置成比時序段433或時序段435長。當?shù)谝粺o線電力接收器200a的電荷水平低于第二無線電力接收器200b的電荷水平時，時序段431也可被設置成比時序段433或時序段435長。例如，低的電荷水平可指示需要的電力的量相對大。
[0079]圖4b至圖4d示出了時序信息傳輸方法。
[0080]參照圖4b至圖4d，包括在同步信息中的時序信息可基于占空比時間被傳送到多個無線電力接收器中的一個或多個無線電力接收器，例如第一無線電力接收器200a、第二無線電力接收器200b及第三無線電力接收器200c。例如，圖4b的電力占空比、圖4c的相位占空比及圖4d的頻率占空比可用作占空比時間。
[0081]無線電力發(fā)送器100可基于帶內(nèi)通信方案廣播圖4b的信號。時序段461可通知多個無線電力接收器:在時序段461發(fā)送同步信號的時序信息。時序段462和465可指示分配給第一無線電力接收器200a的時隙，時序段463和466可指示分配給第二無線電力接收器200b的時隙，時序段464和467可指示分配給第三無線電力接收器200c的時隙。
[0082]無線電力發(fā)送器100可基于帶內(nèi)通信方案廣播圖4c的信號。圖4c的信號可具有基于預定時間單位而變化的相位。時序段471可指示分配給第一無線電力接收器200a的時隙，時序段473可指示分配給第二無線電力接收器200b的時隙。
[0083]無線電力發(fā)送器100可基于帶內(nèi)通信方案廣播圖4d的信號。圖4d的信號可具有基于預定時間單位而變化的頻率。時序段481可通知多個無線電力接收器:在時序段481發(fā)送同步信號的時序信息。時序段483可指示分配給第一無線電力接收器200a的時隙，時序段485可指示分配給第二無線電力接收器200b的時隙，時序段487可指示分配給第三無線電力接收器200c的時隙。使信號不被發(fā)送的時序段可插入在時序段483和時序段485之間，或者可插入在時序段485和時序段487之間。
[0084]圖5示出了在圖3的環(huán)境中源電子裝置和目標電子裝置的操作。
[0085]參照圖5，第一無線電力接收器200a可通知無線電力發(fā)送器100:可能不再需要接收電力。例如，當電池的充電被完成時或者當不需要與負載的連接時，可能不需要接收電力。在操作520中，無線電力發(fā)送器100可廣播用于兩個無線電力接收器(例如，第二無線電力接收器200b和第三無線電力接收器200c)的同步信息。例如，相對于圖4a的時序段451，用于兩個無線電力接收器的同步信息可包括兩個時隙。在操作530中，第二無線電力接收器200b可將指示成功接收到同步信息的ACK消息發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。在操作540中，第三無線電力接收器200c可將指示成功接收到同步信息的ACK消息發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。在操作540之后，兩個無線電力接收器均可基于同步信息在相應的時隙中接通至負載的連接，因此可無線地接收電力。
[0086]在一個無線電力傳輸幀完成之后，在操作550中執(zhí)行:準備開始新的無線電力傳輸幀。在操作550中，無線電力發(fā)送器100可廣播喚醒請求信號。例如，假設第四無線電力接收器200d新出現(xiàn)在無線電力發(fā)送器100的無線電力發(fā)送覆蓋范圍內(nèi)。
[0087]多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器(例如，第二無線電力接收器200b、第三無線電力接收器200c及第四無線電力接收器200d)可將關于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。在操作570中，無線電力發(fā)送器100和所述多個無線電力接收器可以以與參照圖4a描述的方式相同的方式操作。
[0088]圖6示出了無線電力接收器200的無線電力接收控制方法。
[0089]無線電力接收控制方法可由無線電力接收器200執(zhí)行。
[0090]參照圖6，在操作610中，無線電力接收器200可從無線電力發(fā)送器100接收喚醒
請求信號。
[0091]在操作620中，無線電力接收器200可將關于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器100。
[0092]在操作630中，無線電力接收器200可從無線電力發(fā)送器100接收關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔ⅰ?br> [0093]在操作640中，無線電力接收器200可基于包括在同步信息中的時序信息來接通和斷開負載的連接或者目標諧振器的連接。當負載的連接或者目標諧振器的連接被接通時，目標諧振器220可與源諧振器形成磁耦合，因此可無線地接收電力。
[0094]無線電力接收器200可檢測反射波或負載的阻抗改變，并可控制諧振頻率或阻抗匹配。在本示例中，當檢測到反射波時，無線電力接收器200可將諧振頻率改變到預定頻率，或者可與無線電力發(fā)送器100交換消息以改變諧振頻率。當檢測到負載的阻抗改變時，無線電力接收器200可通過調(diào)節(jié)目標諧振器220的阻抗來執(zhí)行阻抗匹配。
[0095]在操作660中，無線電力接收器200可確定是否持續(xù)接收電力。當包括在負載280中的電池的充電被完成時，無線電力接收器200可確定不再需要接收電力。當需要持續(xù)接收電力時，無線電力接收器200可再次執(zhí)行操作640。在一些實施方式中，無線電力接收器200可基于圖4a的時序430中的操作時序而重復地執(zhí)行無線電力傳輸幀。
[0096]圖7示出了無線電力發(fā)送器100的無線電力發(fā)送控制方法。
[0097]圖7的無線電力發(fā)送控制方法可由無線電力發(fā)送器100執(zhí)行。
[0098]參照圖7，在操作710中，無線電力發(fā)送器100可廣播喚醒請求信號。
[0099]在操作720中，無線電力發(fā)送器100可分別從多個無線電力接收器(例如，第一無線電力接收器200a、第二無線電力接收器200b及第三無線電力接收器200c)接收關于喚醒請求信號的響應信號。
[0100]在操作730中，無線電力發(fā)送器100可產(chǎn)生同步信息，該同步信息用于將電力無線地發(fā)送到多個無線電力接收器。例如，無線電力發(fā)送器100可基于包括在每個響應信號中的識別信息來識別無線電力接收器的數(shù)量，并可基于無線電力接收器的數(shù)量來產(chǎn)生同步信息。例如，當無線電力接收器的數(shù)量是3時，可給三個無線電力接收器分配時隙。
[0101]在操作740中，無線電力發(fā)送器100可廣播同步信息。
[0102]在操作750中，無線電力發(fā)送器100可基于包括在同步信息中的時序信息來與所述多個無線電力接收器中每個無線電力接收器的目標諧振器形成無線連接(例如，磁耦合)。在形成相應的無線連接(即，磁耦合)的時間段中，無線電力發(fā)送器100可將電力無線地發(fā)送到多個目標諧振器中的一個或多個目標諧振器。
[0103]在操作760中，無線電力發(fā)送器100可確定是否持續(xù)發(fā)送電力。當目標電子裝置不存在于無線電力發(fā)送器100的無線電力發(fā)送覆蓋范圍內(nèi)時，無線電力發(fā)送器100可確定不再需要電力發(fā)送。例如，當需要持續(xù)發(fā)送無線電力時，無線電力發(fā)送器100可重復執(zhí)行操作 710 至 750。
[0104]源諧振器和/或目標諧振器可被構造成螺旋線圈結(jié)構的諧振器、渦旋線圈結(jié)構的諧振器、元結(jié)構(meta-structured)的諧振器等。
[0105]在自然界中發(fā)現(xiàn)的許多材料的電磁特性在于它們具有唯一的磁導率或唯一的介電常數(shù)。大多數(shù)材料通常具有正磁導率或正介電常數(shù)。因此，對于這些材料，右手定則可應用于電場、磁場及指向矢量，因此，相應的材料可被稱為右手材料(RHM )。
[0106]另一方面，具有不是在自然界中通常發(fā)現(xiàn)的磁導率或介電常數(shù)的材料或者人工設計(或人造)的材料在此可被稱為“超材料”。基于相應的介電常數(shù)或磁導率的符號，超材料可被分類成ε負(ENG)材料、μ負(MNG)材料、雙負(DNG)材料、負折射率(NRI)材料、左手(LH)材料等。
[0107]在此公開的實施例的材料中的一種或多種材料可以是超材料。磁導率可指示在相應的材料中針對給定磁場產(chǎn)生的磁通密度與在真空狀態(tài)下針對所述給定磁場產(chǎn)生的磁通密度之間的比率。在一些實施例中，磁導率和介電常數(shù)可用于確定相應的材料在給定頻率或給定波長的傳播常數(shù)?？苫诖艑屎徒殡姵?shù)確定相應的材料的電磁特性。根據(jù)一方面，超材料可容易地置于諧振狀態(tài)，而沒有明顯的材料尺寸改變。例如，對于相對大的波長區(qū)域或相對低的頻率區(qū)域，這可以是實用的。
[0108]圖8至圖14示出了諧振器的各個實施例。但是，將認識到的是，其他源諧振器構造也是可行的。
[0109]圖8示出了具有二維(2D)結(jié)構的諧振器800。
[0110]如圖所示，具有2D結(jié)構的諧振器800可包括傳輸線、電容器820、匹配器830以及導體841和842。傳輸線可包括(例如)第一信號傳導部分811、第二信號傳導部分812及接地傳導部分813。
[0111]電容器820可串聯(lián)地插入或另外布置在第一信號傳導部分811和第二信號傳導部分812之間，從而電場可被限制在電容器820內(nèi)。在各種實施方式中，傳輸線可包括在傳輸線的上部的至少一個導體，并且還可包括在傳輸線的下部的至少一個導體。電流可流經(jīng)設置在傳輸線的上部的所述至少一個導體，并且設置在傳輸線的下部的所述至少一個導體可電接地。如圖8所示，諧振器800可被構造成具有通常的2D結(jié)構。傳輸線可包括在傳輸線的上部的第一信號傳導部分811和第二信號傳導部分812，并且可包括在傳輸線的下部的接地傳導部分813。如圖所示，第一信號傳導部分811和第二信號傳導部分812可被設置成面對接地傳導部分813，其中，電流流經(jīng)第一信號傳導部分811和第二信號傳導部分812。
[0112]在一些實施方式中，第一信號傳導部分811的一端可電連接(即，短接)到導體842,并且第一信號傳導部分811的另一端可連接到電容器820。第二信號傳導部分812的一端可通過導體841接地，并且第二信號傳導部分812的另一端可連接到電容器820。因此，第一信號傳導部分811、第二信號傳導部分812、接地傳導部分813以及導體841和842可彼此連接，從而諧振器800可具有電“閉合環(huán)路結(jié)構”。如在此使用的術語“閉合環(huán)路結(jié)構”可包括電閉合的多邊形結(jié)構，例如圓形結(jié)構、矩形結(jié)構等。電容器820可插入到傳輸線的中間部分中。例如，電容器820可插入到第一信號傳導部分811和第二信號傳導部分812之間的空間中。在一些示例中，電容器820可被構造成集總元件、分布式元件等。在一個實施方式中，分布式電容器可被構造成分布式元件，并可包括Z字形導線及在Z字形導線之間具有相對大的介電常數(shù)的介電材料。
[0113]當電容器820插入到傳輸線中時，諧振器800可具有如上討論的超材料的性質(zhì)。例如，由于電容器820的電容而使諧振器800可具有負磁導率。如果是這樣，則諧振器800可被稱為μ負(MNG)諧振器。可應用各種準則來確定電容器820的電容。例如，能夠使諧振器800具有超材料的特性的各種準則可包括以下準則中的一個或多個:能夠使諧振器800在目標頻率具有負磁導率的準則；能夠使諧振器800在目標頻率具有零階諧振特性的準則等。還被稱為MNG諧振器800的諧振器800還可具有零階諧振特性(B卩，具有當傳播常數(shù)是“O”時的頻率作為諧振頻率)。如果諧振器800具有零階諧振特性，則諧振頻率可獨立于MNG諧振器800的物理尺寸。此外，通過適當?shù)卦O計電容器820，MNG諧振器800可在基本上不改變MNG諧振器800的物理尺寸的情況下充分地改變諧振頻率。
[0114]例如，在近場中，電場可集中于插入到傳輸線中的電容器820上。因此，由于電容器820，使得磁場可在近場中變成主導。在一個或多個實施例中，MNG諧振器800可使用集總元件的電容器820而具有相對高的Q因子。因此，可提高電力傳輸效率。例如，Q因子指示在無線電力傳輸中歐姆損耗水平或電抗相對于電阻的比率。無線電力傳輸?shù)男士筛鶕?jù)Q因子的增加而增加。
[0115]MNG諧振器800可包括用于阻抗匹配的匹配器830。例如，匹配器830可被構造成適當?shù)卮_定并調(diào)節(jié)MNG諧振器800的磁場的強度。根據(jù)該構造，電流可經(jīng)由連接器流入MNG諧振器800，或者可經(jīng)由連接器從MNG諧振器800流出。連接器可連接到接地傳導部分813或匹配器830。在一些示例中，電力可通過耦合來傳送，而不使用連接器與接地傳導部分813或匹配器830之間的物理連接。
[0116]如圖8所示，匹配器830可布置在由諧振器800的環(huán)路結(jié)構形成的環(huán)路內(nèi)。匹配器830可通過改變匹配器830的物理形狀來調(diào)節(jié)諧振器800的阻抗。例如，匹配器830可包括布置在與接地傳導部分813分開距離h的位置的用于阻抗匹配的導體831。因此，可通過調(diào)節(jié)距離h來改變諧振器800的阻抗。
[0117]在一些示例中，可設置控制器來控制匹配器830，其中，控制器產(chǎn)生控制信號并將控制信號發(fā)送到匹配器830，使得匹配器改變其物理形狀，從而可調(diào)節(jié)諧振器的阻抗。例如，匹配器830的導體831和接地傳導部分813之間的距離h可基于控制信號而增加或減小?？刂破骺苫诟鞣N因素來產(chǎn)生控制信號。
[0118]例如，如圖8所示，匹配器830可被構造成無源元件(諸如導體831)。當然，在其他實施例中，匹配器830可被構造成有源元件(諸如二極管、晶體管等)。如果有源元件包括在匹配器830中，則可基于由控制器產(chǎn)生的控制信號驅(qū)動有源元件，并且可基于所述控制信號調(diào)節(jié)諧振器800的阻抗。例如，當有源元件是包括在匹配器830中的二極管時，可根據(jù)所述二極管是處于導通狀態(tài)還是處于截止狀態(tài)來調(diào)節(jié)諧振器800的阻抗。
[0119]在一些示例中，還可將磁芯設置成穿過MNG諧振器800。磁芯可執(zhí)行增加電力傳輸距離的功能。[0120]圖9示出了具有三維(3D)結(jié)構的諧振器900。
[0121]參照圖9，具有3D結(jié)構的諧振器900可包括傳輸線和電容器920。傳輸線可包括第一信號傳導部分911、第二信號傳導部分912及接地傳導部分913。例如，電容器920可串聯(lián)地插入在傳輸鏈路的第一信號傳導部分911和第二信號傳導部分912之間，從而電場可被限制在電容器920內(nèi)。
[0122]如圖9所示，諧振器900可具有通常的3D結(jié)構。傳輸線可包括在諧振器900的上部的第一信號傳導部分911和第二信號傳導部分912，并且可包括在諧振器900的下部的接地傳導部分913。第一信號傳導部分911和第二信號傳導部分912可被設置成面對接地傳導部分913。在該布置方式中，電流可沿X方向流過第一信號傳導部分911和第二信號傳導部分912。由于該電流，可沿_y方向形成磁場H (W)。然而，將認識到的是，在其他實施方式中，還可沿相反的方向(例如，+y方向)形成磁場H (W)。
[0123]在一個或多個實施例中，第一信號傳導部分911的一端可電連接(即，短接)到導體942,并且第一信號傳導部分911的另一端可連接到電容器920。第二信號傳導部分912的一端可通過導體941接地，并且第二信號傳導部分912的另一端可連接到電容器920。因此，第一信號傳導部分911、第二信號傳導部分912、接地傳導部分913以及導體941和942可彼此連接，由此使諧振器900可具有電閉合環(huán)路結(jié)構。如圖9所示，電容器920可插入或另外布置在第一信號傳導部分911和第二信號傳導部分912之間。例如，電容器920可插入在第一信號傳導部分911和第二信號傳導部分912之間的空間中。電容器920可包括(例如)集總元件、分布式元件等。在一個實施方式中，具有分布式元件的形狀的分布式電容器可包括Z字形導線及布置在Z字形導線之間的具有相對大的介電常數(shù)的介電材料。
[0124]在一些示例中，當電容器920插入到傳輸線中時，諧振器900可具有如上討論的超材料的性質(zhì)。
[0125]例如，當插入的電容器是集總元件時，諧振器900可具有超材料的特性。當諧振器900通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)電容器920的電容而具有負磁導率時，諧振器900還可被稱為MNG諧振器?？蓱酶鞣N準則來確定電容器920的電容。例如，所述各種準則可包括以下準則中的一個或多個:能夠使諧振器900具有超材料的特性的準則；能夠使諧振器900在目標頻率具有負磁導率的準則；能夠使諧振器900在目標頻率具有零階諧振特性的準則等?；谏鲜鰷蕜t中的至少一個準則，可確定電容器920的電容。
[0126]還被稱為MNG諧振器900的諧振器900可具有零階諧振特性(即，具有當傳播常數(shù)是“O”時的頻率作為諧振頻率)。如果諧振器900具有零階諧振特性，則諧振頻率可獨立于MNG諧振器900的物理尺寸。因此，通過適當?shù)卦O計電容器920，MNG諧振器900可在基本上不改變MNG諧振器900的物理尺寸的情況下充分地改變諧振頻率。
[0127]參照圖9的MNG諧振器900，在近場中，電場可集中于插入到傳輸線中的電容器920上。因此，由于電容器920而使得磁場可在近場中變成主導。并且，由于具有零階諧振特性的MNG諧振器900可具有類似于磁偶極子的特性，因此磁場可在近場中變成主導。由于電容器920的插入而形成的相對小量的電場可集中于電容器920上，因此，磁場可變得進一步主導。
[0128]此外，MNG諧振器900可包括用于阻抗匹配的匹配器930。匹配器930可被構造成適當?shù)卣{(diào)節(jié)MNG諧振器900的磁場的強度。可通過匹配器930確定MNG諧振器900的阻抗。在一個或多個實施例中，電流可經(jīng)由連接器940流入MNG諧振器900，或可經(jīng)由連接器940從MNG諧振器900流出。連接器940可連接到接地傳導部分913或匹配器930。
[0129]如圖9所示，匹配器930可布置在由諧振器900的環(huán)路結(jié)構形成的環(huán)路內(nèi)。匹配器930可被構造成通過改變匹配器930的物理形狀來調(diào)節(jié)諧振器900的阻抗。例如，匹配器930可包括位于與接地傳導部分913分開距離h的位置的用于阻抗匹配的導體931?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)距離h來改變諧振器900的阻抗。
[0130]在一些實施方式中，可設置控制器來控制匹配器930。在這種情況下，匹配器930可基于由控制器產(chǎn)生的控制信號來改變匹配器930的物理形狀。例如，匹配器930的導體931和接地傳導部分913之間的距離h可基于控制信號而增加或減小。因此，可改變匹配器930的物理形狀，從而可調(diào)節(jié)諧振器900的阻抗?？墒褂酶鞣N方案來調(diào)節(jié)匹配器930的導體931和接地傳導部分913之間的距離h。例如，多個導體可包括在匹配器930中，并且可通過適應性地激活所述多個導體中的一個導體來調(diào)節(jié)距離h?？蛇x地或另外地，可通過上下調(diào)節(jié)導體931的物理位置來調(diào)節(jié)距離h。例如，可基于控制器的控制信號來控制距離h。控制器可使用各種因素產(chǎn)生控制信號。如圖9所示，匹配器930可被構造成無源元件(例如，諸如導體931)。當然，在其他實施例中，匹配器930可被構造成有源元件(諸如二極管、晶體管等)。當有源元件包括在匹配器930中時，可基于由控制器產(chǎn)生的控制信號驅(qū)動有源元件，并且可基于所述控制信號調(diào)節(jié)諧振器900的阻抗。例如，如果有源元件是包括在匹配器930中的二極管，則可根據(jù)所述二極管是處于導通狀態(tài)還是處于截止狀態(tài)來調(diào)節(jié)諧振器900的阻抗。
[0131 ] 在一些實施方式中，還可將磁芯設置成穿過被構造成MNG諧振器的諧振器900。磁芯可執(zhí)行增加電力傳輸距離的功能。
[0132]圖10示出了被構造成大型(bulky type)的用于無線電力傳輸?shù)闹C振器1000。
[0133]如在此使用的，術語“大型”可表示以整體形式連接至少兩個部件的無縫連接。
[0134]參照圖10,第一信號傳導部分1011和導體1042可一體地形成,而不是被單獨制造從而彼此連接。類似地，第二信號傳導部分1012和導體1041也可一體地制造。
[0135]當?shù)诙盘杺鲗Р糠?012和導體1041被單獨制造然后彼此連接時，由于接縫1050而可產(chǎn)生傳導損耗。因此，在一些實施方式中，第二信號傳導部分1012和導體1041可不使用單獨的接縫來彼此連接(即，彼此無縫連接)。因此，可減少由接縫1050導致的傳導損耗。例如，第二信號傳導部分1012和接地傳導部分1013可被無縫且一體地制造。類似地，第一信號傳導部分1011、導體1042及接地傳導部分1013可被無縫且一體地制造。
[0136]可提供如這里在一個或多個實施例中所描述的類似構造的匹配器1030。
[0137]圖11示出了被構造成中空型的用于無線電力傳輸?shù)闹C振器1100。
[0138]參照圖11，諧振器1100的第一信號傳導部分im、第二信號傳導部分1112、接地傳導部分1113以及導體1141和1142中的每一個被構造成中空型結(jié)構。如在此使用的術語“中空型”指的是可包括內(nèi)部空間為空的構造。
[0139]對于給定的諧振頻率，有效電流可被建模成:僅流入第一信號傳導部分1111的一部分(而非第一信號傳導部分1111的全部)、第二信號傳導部分1112的一部分(而非第二信號傳導部分1112的全部)、接地傳導部分1113的一部分(而非接地傳導部分1113的全部)以及導體1141和1142的一部分(而非導體1041和1042的全部)。當?shù)谝恍盘杺鲗Р糠?111、第二信號傳導部分1112、接地傳導部分1113以及導體1141和1142中的每一個的深度明顯比在給定的諧振頻率的相應趨膚深度更深時，其可能是無效的。然而，在一些示例中，明顯更深的深度可能增加諧振器1100的重量或制造成本。
[0140]因此，對于給定的諧振頻率，可基于第一信號傳導部分1111、第二信號傳導部分
1112、接地傳導部分1113以及導體1141和1142中的每一個的相應趨膚深度，來適當?shù)卮_定第一信號傳導部分1111、第二信號傳導部分1112、接地傳導部分1113以及導體1141和1142中的每一個的深度。當?shù)谝恍盘杺鲗Р糠謎m、第二信號傳導部分1112、接地傳導部分1113以及導體1141和1142中的每一個具有比相應趨膚深度更深的適當深度時，諧振器1100可變輕，并且還可降低諧振器1100的制造成本。
[0141]例如，如圖11所示，第二信號傳導部分1112的深度(如在由圓指示的放大視圖區(qū)
域1160中所進一步示出的)可被確定為“d”mm，并且d可根據(jù)d =來確定。這里，
f表不頻率，μ表不磁導率，σ表$導體常數(shù)。在一個實施方式中，當?shù)谝恍盘杺鲗Р糠?111、第二信號傳導部分1112、接地傳導部分1113以及導體1141和1142由銅制成且它們可具有5.8 X IO7西門子/米(Sm1)的傳導率時，針對IOkHz的諧振頻率，趨膚深度可以是大約0.6mm,并且針對IOOMHz的諧振頻率，趨膚深度可以是大約0.006mm。
[0142]可提供如這里在一個或多個實施例中所描述的類似構造的電容器1120和匹配器1130。
[0143]圖12示出了使用平行薄片的用于無線電力傳輸?shù)闹C振器1200。
[0144]參照圖12，平行薄片可應用于包括在諧振器1200中的第一信號傳導部分1211和第二信號傳導部分1212中的每個信號傳導部分。
[0145]第一信號傳導部分1211和第二信號傳導部分1212中的每個信號傳導部分可能不是理想導體，因此可能具有固有電阻。由于該電阻導致可能產(chǎn)生歐姆損耗。歐姆損耗可減小Q因子并且還可降低耦合效應。
[0146]通過將平行薄片應用于第一信號傳導部分1211和第二信號傳導部分1212中的每個信號傳導部分，可減少歐姆損耗，并且可增加Q因子和耦合效應。參照由圓指示的放大視圖部分1270，當應用平行薄片時，第一信號傳導部分1211和第二信號傳導部分1212中的每個信號傳導部分可包括多條導線。所述多條導線可平行地設置，并且可在第一信號傳導部分1211和第二信號傳導部分1212中的每個信號傳導部分的端部被電連接(即，被短接)。
[0147]當平行薄片應用于第一信號傳導部分1211和第二信號傳導部分1212中的每個信號傳導部分時，所述多條導線可平行地設置。因此，導線上的電阻之和可減小。因此，可減小電阻損耗，并且可增加Q因子和耦合效應。
[0148]可提供如這里在一個或多個實施例中所描述的類似構造的布置在接地傳導部分1213之上的電容器1220和匹配器1230。
[0149]圖13示出了包括分布式電容器的用于無線電力傳輸?shù)闹C振器1300。
[0150]參照圖13，包括在諧振器1300中的電容器1320被構造成用于無線電力傳輸。用作集總元件的電容器可具有相對大的等效串聯(lián)電阻(ESR)。已提出各種方案來減小包含在集總元件的電容器中的ESR。根據(jù)實施例，通過使用作為分布式元件的電容器1320，可減小ESR0如將認識到的，由ESR導致的損耗可降低Q因子和耦合效應。[0151]如圖13所示，電容器1320可被構造成具有Z字形結(jié)構的導線。
[0152]通過采用作為分布式元件的電容器1320，在一些示例中可減小由于ESR而導致的損耗。另外，通過設置作為集總元件的多個電容器，可減小由于ESR而導致的損耗。由于作為集總元件的所述多個電容器中每個電容器的電阻通過并聯(lián)連接而減小，因此作為集總元件的并聯(lián)連接的電容器的有效電阻也可減小，由此可減小由于ESR而導致的損耗。例如，在一些示例中，通過采用均為IpF的10個電容器而不是使用IOpF的單個電容器，可減小由于ESR而導致的損耗。 [0153]圖14a示出了在以圖8的2D結(jié)構設置的諧振器800中使用的匹配器830，圖14b示出了在以圖9的3D結(jié)構設置的諧振器900中使用的匹配器930的一個示例。
[0154]圖14a示出了包括匹配器830的2D諧振器的一部分，圖14b示出了包括匹配器930的圖9的3D諧振器的一部分。
[0155]參照圖14a，匹配器830可包括導體831、導體832及導體833。導體832和導體833可連接到接地傳導部分813和導體831?？苫趯w831和接地傳導部分813之間的距離h來確定2D諧振器的阻抗。可通過控制器控制導體831和接地傳導部分813之間的距離h?？墒褂酶鞣N方案來調(diào)節(jié)導體831和接地傳導部分813之間的距離h。例如，所述各種方案可包括以下方案中的一個或多個:通過適應性地激活導體831、導體832及導體833中的一個導體來調(diào)節(jié)距離h的方案；上下調(diào)節(jié)導體831的物理位置的方案等。
[0156]參照圖14b，匹配器930可包括導體931、導體932、導體933以及導體941和942。導體932和導體933可連接到接地傳導部分913和導體931。此外，導體941和942可連接到接地傳導部分913?？苫趯w931和接地傳導部分913之間的距離h來確定3D諧振器的阻抗。例如，可通過控制器控制導體931和接地傳導部分913之間的距離h。與包括在2D結(jié)構的諧振器中的匹配器830類似，在包括在3D結(jié)構的諧振器中的匹配器930中，可使用各種方案來調(diào)節(jié)導體931和接地傳導部分913之間的距離h。例如，所述各種方案可包括以下方案中的一個或多個:通過適應性地激活導體931、導體932及導體933中的一個導體來調(diào)節(jié)距離h的方案；上下調(diào)節(jié)導體931的物理位置的方案等。
[0157]在一些實施方式中，匹配器可包括有源元件。因此，使用有源元件調(diào)節(jié)諧振器的阻抗的方案可與以上描述的方案類似。例如，可通過使用有源元件改變流過匹配器的電流的路徑而調(diào)節(jié)諧振器的阻抗。
[0158]圖15示出了圖8的用于無線電力傳輸?shù)闹C振器800的一個等效電路。
[0159]圖8的用于無線電力傳輸?shù)闹C振器800可被建模成圖15的等效電路。在圖15中描繪的等效電路中，Lk表示電力傳輸線的電感，Q表示以集總元件的形式插入到電力傳輸線的中間的電容器820的電容，Ce表示圖8的電力傳輸和/或接地之間的電容。
[0160]在一些示例中，諧振器800可具有零階諧振特性。例如，當傳播常數(shù)是“O”時，諧振器800可被假設成具有諧振頻率ωΜΖΚ。諧振頻率ωκκ可由等式I表示。
[0161][等式I]


I
[0162]c0Mzr = I
V及I
[0163]在等式I中，MZR表示μ零諧振器。
[0164]參照等式I，諧振器800的諧振頻率ωκκ可通過LK/Q來確定。諧振器800的物理尺寸和諧振頻率ωκκ可彼此獨立。由于物理尺寸彼此獨立，所以諧振器800的物理尺寸可充分減小。
[0165]示例性實施例可基于時間劃分方案執(zhí)行無線電力傳輸，以將電力有效地發(fā)送到多個電子裝置。
[0166]當將電力無線地發(fā)送到多個電子裝置時，示例性實施例可提供恒定的電力，而不管負載的改變?nèi)绾巍?br> [0167]在將電力無線地發(fā)送到多個電子裝置期間，示例性實施例可最小化電力損耗。
[0168]上述實施例中的一個或多個實施例可記錄在包括用于實現(xiàn)由計算機實施的各種操作的程序指令的非易失性計算機可讀介質(zhì)中。該介質(zhì)還可單獨地或者與程序指令相結(jié)合地包括數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié)構等。非易失性計算機可讀介質(zhì)的示例包括:磁介質(zhì)，例如硬盤、軟盤及磁帶；光學介質(zhì)，例如CD ROM盤和DVD ;磁光介質(zhì)，例如光盤；硬件裝置，被特別地構造成存儲和執(zhí)行程序指令，例如只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、閃速存儲器等。程序指令的示例包括諸如由編譯器產(chǎn)生的機器代碼以及可由使用解釋器(interpreter)的計算機執(zhí)行的包括更高級別代碼的文件。描述的硬件裝置可被構造成作為一個或多個軟件模塊起作用，以執(zhí)行上述示例性實施例的操作，或者反之亦然。另外，非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)可分布在通過網(wǎng)絡連接的計算機系統(tǒng)中，非易失性計算機可讀代碼或程序指令可以以分散的方式存儲和執(zhí)行。
[0169]已經(jīng)在上面描述了多個示例性實施例。然而，應該理解的是，可進行各種修改。例如，如果按不同的順序執(zhí)行所描述的技術和/或如果在描述的系統(tǒng)、架構、裝置或電路中的組件以不同的方式組合和/或被其他組件或它們的等同物替代或補充，則可實現(xiàn)合適的結(jié)果。因此，其他實施方式在權利要求的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種無線電力接收器，包括: 目標通信單元，被構造成從無線電力發(fā)送器接收關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔⒑蛦拘颜埱笮盘枺㈥P于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器； 負載路徑開關，被構造成基于包括在同步信息中的時序信息而激活； 目標諧振器，被構造成當負載路徑開關被激活時，從無線電力發(fā)送器的源諧振器接收無線電力。
2.根據(jù)權利要求1所述的無線電力接收器，其中，響應信號包括與無線電力接收器相關的識別息和與電荷水平相關的信息。
3.根據(jù)權利要求1所述的無線電力接收器，所述無線電力接收器還包括: 匹配控制器，被構造成執(zhí)行目標諧振器和負載之間的阻抗匹配或者源諧振器和目標諧振器之間的阻抗匹配。
4.根據(jù)權利要求1所述的無線電力接收器，所述無線電力接收器還包括: 諧振開關，包括在電源和目標諧振器之間，并被構造成基于包括在同步信息中的時序信息而激活。
5.根據(jù)權利要求1所述的無線電力接收器，所述無線電力接收器還包括: 控制器，被構造成計算從無線電力發(fā)送器無線地接收的電力的電力傳輸效率，并通過目標通信單元將電力傳輸效率發(fā)送到無線電力發(fā)送器。
6.根據(jù)權利要求1所述的無線電力接收器，其中: 包括在同步信息中的時序信息包括與分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的時序段相關的信息； 基于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電荷水平或者基于關于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電力傳輸效率來動態(tài)地分配時序段。
7.一種無線電力發(fā)送器，包括: 源通信單元，被構造成將關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔⒑蛦拘颜埱笮盘柊l(fā)送到多個無線電力接收器，并從多個無線電力接收器接收關于喚醒請求信號的響應信號； 電力產(chǎn)生單元，被構造成產(chǎn)生將被發(fā)送到無線電力接收器的電力； 源諧振器，被構造成將產(chǎn)生的電力無線地發(fā)送到多個目標諧振器中的每個目標諧振器。
8.根據(jù)權利要求7所述的無線電力發(fā)送器，所述無線電力發(fā)送器還包括: 控制器，被構造成基于包括在每個響應信號中的識別信息來識別無線電力接收器的數(shù)量，并基于無線電力接收器的數(shù)量產(chǎn)生同步信息。
9.根據(jù)權利要求8所述的無線電力發(fā)送器，其中，控制器被構造成監(jiān)視無線地發(fā)送的電力的電力傳輸效率，并基于監(jiān)視的電力傳輸效率的結(jié)果來調(diào)節(jié)源諧振器的諧振頻率。
10.根據(jù)權利要求7所述的無線電力發(fā)送器，所述無線電力發(fā)送器還包括: 匹配控制器，被構造成執(zhí)行源諧振器和電力產(chǎn)生單元之間的阻抗匹配。
11.根據(jù)權利要求7所述的無線電力發(fā)送器，其中: 包括在同步信息中的時序信息包括與分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的時序段相關的信息； 基于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電荷水平或者基于關于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電力傳輸效率來動態(tài)地分配時序段。
12.一種無線電力接收器的無線電力接收控制方法，所述方法包括: 從無線電力發(fā)送器接收喚醒請求信號； 將關于喚醒請求信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器； 從無線電力發(fā)送器接收關于無線電力傳輸?shù)耐叫畔ⅲ? 基于包括在同步信息中的時序信息切換至負載或目標諧振器的連接。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，響應信號包括無線電力接收器的識別信息和與電荷水平相關的信息。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，所述方法還包括: 檢測反射波或負載的阻抗改變； 控制諧振頻率或阻抗匹配。
15.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中: 包括在同步信息時序段中的時序信息分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器； 基于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電荷水平或者基于關于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電力傳輸效率來動態(tài)地分配時序段。
16.根據(jù)權利要求12所述的 方法，其中，當切換負載或目標諧振器的連接時，目標諧振器與源諧振器形成磁耦合。
17.一種無線電力發(fā)送器的無線電力發(fā)送控制方法，所述方法包括: 廣播喚醒請求信號； 從多個無線電力接收器接收關于廣播的喚醒請求信號的響應信號； 產(chǎn)生同步信息，所述同步信息用于將電力無線地發(fā)送到多個無線電力接收器； 廣播同步信息； 基于包括在同步信息中的時序信息，與多個無線電力接收器中每個無線電力接收器的目標諧振器形成無線連接，并將電力無線地發(fā)送到多個目標諧振器中的每個目標諧振器。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中，產(chǎn)生同步信息的步驟包括: 基于包括在每個響應信號中的識別信息來確定無線電力接收器的數(shù)量； 基于無線電力接收器的數(shù)量產(chǎn)生同步信息。
19.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中: 包括在同步信息中的時序信息包括與分配給多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的時序段相關的信息； 基于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電荷水平或者基于關于多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器的電力傳輸效率來動態(tài)地分配時序段。
20.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中，基于占空比時間，使包括在同步信息中的時序信息發(fā)送到多個無線電力接收器中的每個無線電力接收器。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，占空比時間包括電力占空比、相位占空比或頻率占空比。
22.一種無線電力接收方法，包括: 從無線電力發(fā)送器接收信號；將關于接收到的信號的響應信號發(fā)送到無線電力發(fā)送器； 從無線電力發(fā)送器接收用于無線電力接收的同步信息。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，所述方法還包括: 基于同步信息切換至負載或目標諧振器的無線連接。
24.根據(jù)權利要求22所述的方法，其中，響應信號包括無線電力接收器的識別信息、與電荷水平相關的信息、或者 這兩個信息。
【文檔編號】H02J17/00GK103477536SQ201280016841
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年2月7日 優(yōu)先權日:2011年2月7日
【發(fā)明者】金南倫, 權相旭, 樸允權, 樸垠錫, 洪榮澤, 金起永, 柳榮顥, 金東照, 崔真誠 申請人:三星電子株式會社