一種基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，包括供電子系統(tǒng)和用電子系統(tǒng)，所述供電子系統(tǒng)包含一個無線發(fā)射裝置，用于將電能轉(zhuǎn)化為輻射磁場；所述用電子系統(tǒng)包含一個無線接收裝置，用于將所述輻射磁場上的無線信號轉(zhuǎn)換為電能，提供到用電子系統(tǒng)。本發(fā)明實施例提供的基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，通過電磁感應(yīng)的無線方式，實現(xiàn)了家庭用電的無線傳輸，提高了家庭用電安全，避免了電插頭不通用帶來的麻煩。
【專利說明】-種基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力傳輸領(lǐng)域，尤其是涉及到利用無線的方式進行電力輸送的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們生活水平的提高，家庭中的用電設(shè)施越來越多，如電視、電冰箱等等，這 些家電設(shè)備為人們帶來了便捷和高質(zhì)量的生活。傳統(tǒng)的家電供電方案是采用直接供電，即， 家用電器的插頭金屬片直接與家居布線的插頭節(jié)點（插座）進行導(dǎo)線接觸，以從家居電力線 中獲取工家用電器工作的電能。
[0003] 這是非常方便的，因此，這也是目前基本上所有家庭都采用的一種家電供電方案。 但是，這也是危險的。由于用電不慎，或者其他的一些因素，插頭節(jié)點外露在空氣中，有可 能會被空氣中的水分或者人為的方式產(chǎn)生漏電或者短路，這是有可能引發(fā)火災(zāi)的一個安全 隱患。還有一種情況，由于家中有兒童，那么這些插座會成為兒童觸電的一個非常嚴重的隱 患。另外，還有一種情況是，家用設(shè)備的插頭與插座之間并不匹配，這種不匹配可能是兩腳 和三腳之間的不匹配，也有可能是標準之間的不匹配，例如香港、歐洲的插頭與國內(nèi)的電插 座之間標準不一致，導(dǎo)致不能互通電流。當然，這個問題可以使用轉(zhuǎn)換插頭或者帶有轉(zhuǎn)換插 座的電插板來解決，但是，這無疑讓這個問題復(fù)雜化，不是一個優(yōu)選的解決方案。
[0004] 基于上述，無論是從用電安全方面，還是提高通用性和用戶體驗來說，都需要有一 種新的電力傳輸方案來解決所述問題。
[0005] 在本發(fā)明中，將披露的一種基于無線傳輸?shù)碾娏╇姺桨?。早在電流被發(fā)現(xiàn)后，就 有人發(fā)現(xiàn)了電磁之間的轉(zhuǎn)換，被稱之為電磁感應(yīng)，或者磁感應(yīng)。電磁感應(yīng)方式采用了 19世 紀上半期發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象。眾所周知，電流流過線圈時，周圍會產(chǎn)生磁場。1820年，丹麥物 理學(xué)家漢斯·奧斯特（Hns Oersted)發(fā)現(xiàn)了這種電磁效應(yīng)。即，用沒有通電的其他線圈接 近該磁場，線圈中就會產(chǎn)生電流，由此點亮燈泡。因此利用電磁感應(yīng)為無線電力傳輸提供了 一個切實解決思路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實施例提出一種基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，利用無線的方式進行 供電，從而避免使用插頭和插座，提高電力傳輸?shù)陌踩浴?br> [0007] 本發(fā)明實施例提供一種基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，包括供電子系統(tǒng)和用 電子系統(tǒng)，所述供電子系統(tǒng)包含一個無線發(fā)射裝置，用于將電能轉(zhuǎn)化為輻射磁場；所述用電 子系統(tǒng)包含一個無線接收裝置，用于將所述輻射磁場上的無線信號轉(zhuǎn)換為電能，提供到用 電子系統(tǒng)。
[0008] 更進一步，所述無線接收裝置緊鄰于所述無線接收裝置。
[0009] 更進一步，所述無線接收裝置設(shè)置于所述無線接收裝置表面。
[0010] 更進一步，所述供電子系統(tǒng)檢測所述無線發(fā)射裝置不具有負載時，所述無線發(fā)射 裝置停止產(chǎn)生無線信號。 toon] 更進一步，所述供電子系統(tǒng)檢測所述無線發(fā)射裝置表面沒有設(shè)置無線接收裝置 時，判定所述無線發(fā)射裝置不具有負載。
[0012] 更進一步，所述供電子系統(tǒng)發(fā)生短路時切斷所述無線發(fā)射裝置的工作。
[0013] 更進一步，所述無線發(fā)射裝置嵌入到家用設(shè)備中。
[0014] 本發(fā)明實施例提供的基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，通過電磁感應(yīng)的無線方 式，實現(xiàn)了家庭用電的無線傳輸，提高了家庭用電安全，避免了電插頭不通用帶來的麻煩。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1展示無線電力供電系統(tǒng)的簡化框圖； 圖2展示無線電力供電系統(tǒng)的簡化示意圖； 圖3說明用于本發(fā)明的例示性實施例中的回路天線的示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的例示性實施例的發(fā)射器的簡化框圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的例示性實施例的接收器的簡化框圖； 圖6展示用于在發(fā)射器與接收器之間進行消息傳遞的發(fā)射電路的部分的簡化示意圖； 圖7是本發(fā)明示例性實施例的基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖8是本發(fā)明示例性實施例的方法流程圖。

【具體實施方式】
[0016] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，本發(fā)明實例在附圖中示出，盡管將結(jié)合這些實施例來描述本發(fā)明，應(yīng)該理解其并 非要將本發(fā)明限制為這些實施例。相反，本發(fā)明意欲覆蓋可包括在所附權(quán)利要求所限定的 精神和范圍內(nèi)的替換、修改和等效形式。另外，在對本發(fā)明實施例的以下詳述中，提出了很 多具體細節(jié)以使本發(fā)明得到徹底理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，沒有這些具體 細節(jié)也可實施本發(fā)明。在其它實例中，為了不必要地模糊本發(fā)明的方面，未詳細描述公知的 方法、過程、部件和電路。 以下詳細描述的一些部分是按照過程、步驟、邏輯塊、處理及對可在計算機存儲器上執(zhí) 行的數(shù)據(jù)位的操作的其它符號表示來提出的。這些描述和表示是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員 所使用的、為了將其工作的實質(zhì)最有效地傳達給該領(lǐng)域其它技術(shù)人員的手段。這里，過程、 計算機執(zhí)行的步驟、邏輯塊、進程等通常設(shè)想為導(dǎo)致期望結(jié)果的步驟或指令的自洽序列。所 述步驟是需要對物理量的物理操縱的步驟。通常，盡管不必要，這些量采用能夠在計算機系 統(tǒng)中存儲、傳遞、組合、比較或另外操縱的電或磁信號的形式。已經(jīng)證明，主要是為了公共使 用的原因，將這些信號稱作位、值、元素、符號、字符、項目、數(shù)字等有時是方便的。 然而，應(yīng)牢記的是，所有這些和相似的術(shù)語應(yīng)與適當?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)并且僅僅是適用 于這些量的方便標記。除非特別指明，否則如以下描述中所顯而易見的，應(yīng)理解在整個本發(fā) 明中，討論所用的術(shù)語，如"關(guān)聯(lián)"或"識別"或"再現(xiàn)"或"需要"或"確定"或"重復(fù)"或"執(zhí) 行"或"檢測"或"引導(dǎo)"等，指的是電子系統(tǒng)或類似電子計算設(shè)備的動作和過程，其將電子 設(shè)備的寄存器和存儲器內(nèi)的表示為物理（電子）量的數(shù)據(jù)操縱和變換成電子設(shè)備存儲器或 寄存器或者其它這樣的信息存儲、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)的類似地表示為物理量的其它數(shù)據(jù)。
[0017] 詞語"無線電力"在本文中用以意指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、電磁場或其它者相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量。 圖1說明根據(jù)本發(fā)明的各種例示性實施例的無線發(fā)射或接收系統(tǒng)100。將輸入功率 102提供到發(fā)射器104以供產(chǎn)生用于提供能量轉(zhuǎn)移的輻射場106。接收器108耦合到輻射 場106,且產(chǎn)生輸出功率110以供耦合到輸出功率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。在一個例示性實施例中，根據(jù)相互諧振關(guān)系來配置 發(fā)射器104和接收器108,且當接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率極接近時， 發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損耗在接收器108位于輻射場106的"近場"中時是 最小的。
[0018] 發(fā)射器104進一步包含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進一步包含用于提供用于能量接收的裝置的接收天線118。根據(jù)應(yīng)用和待與其相關(guān)聯(lián) 的裝置而對發(fā)射天線和接收天線大小設(shè)計。如所敘述，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來發(fā)生有效能量轉(zhuǎn)移。當 處于此近場中時，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)域在本文中被稱為耦合模式區(qū)。
[0019] 圖2展示無線電力轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的簡化示意圖。發(fā)射器104包含振蕩器122、功率放大 器124,以及濾波器和匹配電路126。振蕩器經(jīng)配置以在所要頻率下產(chǎn)生信號，所述所要頻 率可響應(yīng)于調(diào)整信號123加以調(diào)整?？赏ㄟ^功率放大器124以響應(yīng)于控制信號125的放大 量來放大振蕩器信號?？砂瑸V波器和匹配電路126以濾出諧波或其它非想要頻率，且使 發(fā)射器104的阻抗匹配于發(fā)射天線114。
[0020] 接收器108可包含匹配電路132以及整流器和切換電路134,以產(chǎn)生DC功率輸出 以對電池136 (如圖2所示）進行充電或?qū)︸詈系剿鼋邮掌鞯难b置（未圖示）進行供電。 可包含匹配電路132以使接收器108的阻抗匹配于接收天線118。接收器108和發(fā)射器104 可在單獨通信信道119(例如，藍牙（Bluetooth)、紫蜂（zigbee)、蜂窩式，等等）上通信。
[0021] 如圖2所說明，例示性實施例中所使用的天線可經(jīng)配置為"回路"天線150,其在本 文中也可被稱為"磁性"天線?；芈诽炀€可經(jīng)配置以包含空心磁心或物理磁心（例如，鐵氧 體磁心）?？招拇判幕芈诽炀€可能更可容許將外來物理裝置放置于磁心附近。此外，空心磁 心回路天線允許將其它組件放置于磁心區(qū)域內(nèi)。另外，空心磁心回路可能更易于能夠?qū)⒔?收天線118 (圖2)放置于發(fā)射天線114 (圖2)的平面內(nèi)，在所述平面中，發(fā)射天線114 (圖 2)的耦合模式區(qū)的功率可能更大。
[0022] 如所敘述，發(fā)射器104與接收器108之間的有效能量轉(zhuǎn)移在發(fā)射器104與接收器 108之間的匹配諧振或近似匹配諧振期間發(fā)生。然而，即使當發(fā)射器104與接收器108之間 的諧振不匹配時，仍可以較低效率轉(zhuǎn)移能量。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發(fā)生 能量轉(zhuǎn)移。
[0023] 回路天線或磁性天線的諧振頻率是基于電感和電容?；芈诽炀€中的電感一般僅僅 為通過回路天線建立的電感，而一般將電容添加到回路天線的電感以在所要諧振頻率下建 立諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性實例，可將電容器152和電容器154添加到天線以建立產(chǎn)生諧 振信號156的諧振電路。因此，對于較大直徑的回路天線，誘發(fā)諧振所需要的電容的大小隨 著回路天線的直徑或電感增加而減小。此外，隨著回路天線或磁性天線的直徑增加，近場的 有效能量轉(zhuǎn)移區(qū)域增加。當然，其它諧振電路是可能的。作為另一非限制性實例，可將電容 器并行地放置于回路天線的兩個端子之間。另外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認識到，對于發(fā)射 天線，諧振信號156可為到回路天線150的輸入。
[0024] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的例示性實施例的發(fā)射器200的簡化框圖。發(fā)射器200包含發(fā) 射電路202和發(fā)射天線204。一般地，發(fā)射電路202通過提供振蕩信號將RF功率提供到發(fā) 射天線204,所述振蕩信號導(dǎo)致在發(fā)射天線204周圍產(chǎn)生近場能量。舉例來說，發(fā)射器200 可在13. 56MHz ISM帶下操作。
[0025] 例示性發(fā)射電路202包含：固定阻抗匹配電路206,其用于使發(fā)射電路202的阻抗 (例如，50歐姆）匹配到發(fā)射天線204;和低通濾波器（LPF) 208,其經(jīng)配置以將諧波發(fā)射減 少到防止耦合到接收器1〇8(圖1)的裝置的自干擾的電平。其它例示性實施例可包含不同 濾波器拓撲，包含（但不限于）使特定頻率衰減同時使其它頻率通過的陷波濾波器，且可包 含自適應(yīng)阻抗匹配，其可基于可測量發(fā)射度量（例如，到天線的輸出功率或通過功率放大 器汲取的DC電流）而變化。發(fā)射電路202進一步包含經(jīng)配置以驅(qū)動如通過振蕩器212確 定的RF信號的功率放大器210。發(fā)射電路可包括離散裝置或電路，或者，可包括集成組合 件。從發(fā)射天線204所輸出的例示性RF功率可為約2. 5瓦特。
[0026] 發(fā)射電路202進一步包含控制器214,控制器214用于在針對特定接收器的發(fā)射階 段（或工作周期）期間啟用振蕩器212、用于調(diào)整所述振蕩器的頻率，以及用于調(diào)整輸出功 率電平以實施用于經(jīng)由相鄰裝置所附接的接收器而與相鄰裝置交互的通信協(xié)議。
[0027] 發(fā)射電路202可進一步包含負載感測電路216,負載感測電路216用于檢測主動接 收器是否存在于由發(fā)射天線204產(chǎn)生的近場附近。舉例來說，負載感測電路216監(jiān)視流動 到功率放大器210的電流，所述電流受主動接收器是否存在于由發(fā)射天線204產(chǎn)生的近場 附近影響。通過控制器214監(jiān)視對功率放大器210上的加載的改變的檢測，以確定是否啟 用振蕩器212以發(fā)射能量來與主動接收器通信。
[0028] 可將發(fā)射天線204實施為天線條帶，其厚度、寬度和金屬類型經(jīng)選擇以使電阻性 損耗保持較低。在常規(guī)實施中，發(fā)射天線204可一般經(jīng)配置以與較大結(jié)構(gòu)（例如，桌子、墊 子、燈具或其它不便攜帶的配置）相關(guān)聯(lián)。因此，發(fā)射天線204 -般將不需要"匝"，以便具 有實用尺寸。發(fā)射天線204的例示性實施可為"電學(xué)上小的"（即，波長的分率），且經(jīng)調(diào)諧 以通過使用電容器來界定諧振頻率而在較低的可用頻率下諧振。在發(fā)射天線204的直徑或 邊長（如果是方形回路）相對于接收天線可能較大（例如，0.50米）的例示性應(yīng)用中，發(fā)射 天線204將未必需要大量匝來獲得合理電容。
[0029] 發(fā)射器200可聚集和追蹤關(guān)于可與發(fā)射器200相關(guān)聯(lián)的接收器裝置的行蹤和狀態(tài) 的信息。因此，發(fā)射器電路202可包含連接到控制器214 (在本文中也被稱為處理器）的存 在檢測器280、封閉式檢測器290或其組合?？刂破?14可響應(yīng)于來自存在檢測器280和封 閉式檢測器290的存在信號而調(diào)整由放大器210遞送的電力的量。發(fā)射器可接收通過許多 電源（例如，C/DC轉(zhuǎn)換器（未圖示），其用以轉(zhuǎn)換存在于建筑物中的常規(guī)C電力；DC/DC轉(zhuǎn) 換器（未圖示），其用以將常規(guī)DC電源轉(zhuǎn)換成適于發(fā)射器200的電壓）的電力，或可接收直 接來自常規(guī)DC電源（未圖示）的電力。
[0030] 作為非限制性實例，存在檢測器280可為運動檢測器，其用以感測插入到發(fā)射器 的覆蓋區(qū)域中的待充電裝置的初始存在。在檢測之后，可開啟所述發(fā)射器，且可使用由所述 裝置接收的RF功率來以預(yù)定方式雙態(tài)觸發(fā)Rx裝置上的開關(guān)，此情形又導(dǎo)致所述發(fā)射器的 驅(qū)動點阻抗的改變。
[0031] 作為另一非限制性實例，存在檢測器280可為能夠（例如）通過紅外線檢測、運動 檢測或其它合適方式來檢測人類的檢測器。在一些例示性實施例中，可能存在限制發(fā)射天 線可在特定頻率下發(fā)射的功率的量的法規(guī)。在一些狀況下，這些法規(guī)希望保護人類免受電 磁輻射。然而，可能存在發(fā)射天線放置于人類未占據(jù)或人類很少占據(jù)的區(qū)域（例如，車庫、 廠區(qū)、車間及其類似者）中的環(huán)境。如果這些環(huán)境無人類，那么可能可準許將發(fā)射天線的功 率輸出增加到高于正常功率限制法規(guī)。換句話說，控制器214可響應(yīng)于人類存在而將發(fā)射 天線204的功率輸出調(diào)整到法規(guī)電平或較低電平，且當人類與發(fā)射天線204的電磁場相距 的距離超出法規(guī)距離時，將發(fā)射天線204的功率輸出調(diào)整到高于法規(guī)電平的電平。
[0032] 作為非限制性實例，封閉式檢測器290 (在本文中也可被稱為封閉式隔間檢測器 或封閉式空間檢測器）可為例如讀出開關(guān)的裝置，其用于確定外罩何時處于閉合狀態(tài)或打 開狀態(tài)。當發(fā)射器是在處于封閉狀態(tài)的外罩中時，可增加發(fā)射器的功率電平。
[0033] 在例示性實施例中，可使用發(fā)射器200不會無限期地保持開啟的方法。在此狀況 下，發(fā)射器200可經(jīng)編程以在用戶確定的時間量之后切斷。此特征防止發(fā)射器200 (尤其是 功率放大器210)在其外圍的無線裝置被完全充電之后長時間運作。此事件可歸因于用以 檢測從中繼器或接收線圈所發(fā)送的指示裝置被完全充電的信號的電路的故障。為了防止發(fā) 射器200在另一裝置放置于其外圍時自動地關(guān)機，可僅在其外圍檢測到缺乏運動的設(shè)置時 段之后才啟動發(fā)射器200的自動切斷特征。用戶可能能夠確定不活動時間間隔，且根據(jù)需 要來改變所述不活動時間間隔。作為非限制性實例，所述時間間隔可長于在假定特定類型 的無線裝置最初被完全放電的情況下對所述裝置完全充電所需要的時間間隔。
[0034] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的例示性實施例的接收器300的簡化框圖。接收器300包含接 收電路302和接收天線304。接收器300進一步耦合到裝置350以用于將接收功率提供到 裝置350。應(yīng)注意，接收器300被說明為在裝置350外部，但其可集成到裝置350中。一般， 以無線方式將能量傳播到接收天線304且接著經(jīng)由接收電路302而耦合到裝置350。
[0035] 接收天線304經(jīng)調(diào)諧以在與發(fā)射天線204 (圖4)的諧振頻率相同的頻率下或接近 相同的頻率下諧振。接收天線304可與發(fā)射天線204類似地經(jīng)尺寸設(shè)計，或可基于關(guān)聯(lián)裝 置350的尺寸而被不同地大小設(shè)計。舉例來說，裝置350可為直徑尺寸或長度尺寸小于發(fā) 射天線204的長度的直徑的便攜式電子裝置。在此實例中，接收天線304可實施為多匝天 線，以便減小調(diào)諧電容器（未圖示）的電容值且增加接收天線的阻抗。舉例來說，接收天線 304可放置于裝置350的實質(zhì)圓周周圍，以便最大化天線直徑且減小所述接收天線的回路 匝（即，繞組）的數(shù)目和繞組間電容。
[0036] 接收電路302提供與接收天線304的阻抗匹配。接收電路302包含電力轉(zhuǎn)換電路 306,其用于將所接收的RF能源轉(zhuǎn)換成充電電力以供裝置350使用。電力轉(zhuǎn)換電路306包 含RF至DC轉(zhuǎn)換器308,且也可包含DC至DC轉(zhuǎn)換器310。RF至DC轉(zhuǎn)換器308將在接收天 線304處所接收的RF能量信號整流成非交流電力，而DC至DC轉(zhuǎn)換器310將所整流的RF 能量信號轉(zhuǎn)換成可與裝置350相容的能量電位（例如，電壓）。預(yù)期各種RF至DC轉(zhuǎn)換器， 包含部分和完全整流器、調(diào)節(jié)器、橋接器、倍加器，以及線性和切換轉(zhuǎn)換器。
[0037] 接收電路302可進一步包含切換電路312,其用于將接收天線304連接到電力轉(zhuǎn)換 電路306,或者，用于斷開電力轉(zhuǎn)換電路306。使接收天線304從電力轉(zhuǎn)換電路306斷開不 僅會暫時中止裝置350充電，而且也會改變發(fā)射器200 (圖2)所"看到"的"負載"。
[0038] 如上文所揭示，發(fā)射器200包含負載感測電路216,其檢測提供到發(fā)射器功率放大 器210的偏壓電流的波動。因此，發(fā)射器200具有用于確定接收器何時存在于所述發(fā)射器 的近場中的機制。
[0039] 當多個接收器300存在于發(fā)射器的近場中時，可能需要對一個或一個以上接收器 的加載和卸載進行時分多路復(fù)用以使其它接收器能夠較有效地耦合到發(fā)射器。也可遮蔽接 收器，以便消除到其它附近接收器的耦合或減少附近發(fā)射器上的加載。接收器的此"卸載" 在本文中也被稱為"遮蔽"（cloking)。此外，如下文更充分地所解釋，通過接收器300控制 且通過發(fā)射器200檢測的卸載與加載之間的此切換提供從接收器300到發(fā)射器200的通信 機制。另外，協(xié)議可與所述切換相關(guān)聯(lián)，所述協(xié)議使能夠?qū)⑾慕邮掌?00發(fā)送到發(fā)射器 200。舉例來說，切換速度可為約100微秒。
[0040] 在例示性實施例中，發(fā)射器與接收器之間的通信指代裝置感測和充電控制機制， 而非常規(guī)雙向通信。換句話說，發(fā)射器使用所發(fā)射信號的開啟/切斷鍵控來調(diào)整近場中的 能量是否可用。接收器將這些能量改變解譯為來自發(fā)射器的消息。從接收器側(cè)，接收器使 用接收天線的調(diào)諧和解調(diào)諧來調(diào)整正從近場所接受的電力的量。發(fā)射器可檢測從近場所使 用的此電力差，且將這些改變解譯為來自接收器的消息。
[0041] 接收電路302可進一步包含用以識別所接收的能量波動的發(fā)信檢測器和信標電 路314,所述能量波動可對應(yīng)于從發(fā)射器到接收器的信息發(fā)信。此外，發(fā)信和信標電路314 也可用以檢測減少的RF信號能量（即，信標信號）的發(fā)射，且將減少的RF信號能量整流成 標稱電力以用于喚醒接收電路302內(nèi)的未供電或電力耗盡的電路，以便配置接收電路302 以用于無線充電。
[0042] 接收電路302進一步包含處理器316,其用于協(xié)調(diào)本文中所描述的接收器300的過 程，包含本文中所描述的切換電路312的控制。接收器300的遮蔽也可在其它事件發(fā)生后 隨即發(fā)生，所述其它事件包含檢測將充電電力提供到裝置350的外部有線充電源（例如，壁 式/USB電源）。除了控制接收器的遮蔽以外，處理器316也可監(jiān)視信標電路314以確定信 標狀態(tài)且提取從發(fā)射器所發(fā)送的消息。處理器316也可調(diào)整DC至DC轉(zhuǎn)換器310以獲得改 進性能。
[0043] 圖6展示用于在發(fā)射器與接收器之間進行消息傳遞的發(fā)射電路的部分的簡化示 意圖。在本發(fā)明的一些例示性實施例中，在發(fā)射器與接收器之間可啟用用于通信的裝置。在 圖6中，功率放大器210驅(qū)動發(fā)射天線204以產(chǎn)生輻射場。所述功率放大器是通過載波信 號220驅(qū)動，載波信號220在發(fā)射天線204的所要頻率下振蕩。使用發(fā)射調(diào)制信號224來 控制功率放大器210的輸出。
[0044] 發(fā)射電路可通過對功率放大器210使用開啟/切斷鍵控過程來將信號發(fā)送到接收 器。換句話說，當確證發(fā)射調(diào)制信號224時，功率放大器210將在發(fā)射天線204上驅(qū)動出載 波信號220的頻率。當否定發(fā)射調(diào)制信號224時，所述功率放大器將不在發(fā)射天線204上 驅(qū)動出任何頻率。
[0045] 圖6的發(fā)射電路也包含負載感測電路216,其將電力供應(yīng)到功率放大器210且產(chǎn)生 接收信號235的輸出。在負載感測電路216中，電阻器Rs上的電壓降形成于到功率放大器 210的功率輸入信號226與電源供應(yīng)器228之間。功率放大器210所消耗的功率的任何改 變將引起將通過差動放大器230放大的電壓降的改變。當發(fā)射天線處于與接收器（圖6中 未圖示）中的接收天線的耦合模式中時，功率放大器210所汲取的電流量將改變。換句話 說，如果發(fā)射天線204不存在耦合模式諧振，那么驅(qū)動輻射場所需要的功率將為第一量。如 果存在耦合模式諧振，那么功率放大器210所消耗的功率量將上升，因為大部分功率耦合 到接收天線中。因此，接收信號235可指示耦合到發(fā)射天線235的接收天線的存在，且也可 檢測從接收天線所發(fā)送的信號。另外，將可在發(fā)射器的功率放大器電流汲取中觀察到接收 器電流汲取的改變，且可使用此改變來檢測來自接收天線的信號。
[0046] 圖7給出了本發(fā)明示例性實施例的一個結(jié)構(gòu)示意圖，包括供電子系統(tǒng)701和用電 子系統(tǒng)702,其中，供電子系統(tǒng)701是指從房子外面電源主干線接入到房屋的供電子干線， 以及家庭供電的基本設(shè)施，傳統(tǒng)的包括插座和開關(guān)等。而用電子系統(tǒng)702則指家庭用電 設(shè)施，如家用電器等。供電子系統(tǒng)中包含至少一個家用電源703和至少一個無線發(fā)射裝置 704,無線發(fā)射裝置704負責將家用電源所提供的標準電力轉(zhuǎn)化為無線信號705。在本實施 例中，這中轉(zhuǎn)換方式可以采用電磁感應(yīng)原理，也可以采用磁共振原理。無線信號705經(jīng)過空 氣傳遞到用電子系統(tǒng)702中的無線接收裝置706,無線接收裝置706應(yīng)與無線發(fā)射裝置704 的無線信號調(diào)制方式一致，即，如果采用無線發(fā)射裝置704電磁感應(yīng)原理調(diào)制，則無線接收 裝置706也采用電磁感應(yīng)原理解調(diào)出電信號，磁共振原理亦然。無線接收裝置706獲得到 的電力提供到家用電器707中工作。
[0047] 因為無線信號具有無定向性，在一定距離上的接收會浪費一部分的電能，而采用 電磁感應(yīng)原理的調(diào)制，更是不能具體太遠，否則無法解調(diào)，因此，為了提高電力的輸送效率， 減少在電能的輸送損耗，在本發(fā)明實施例中，無線發(fā)射裝置704緊鄰地貼在無線接收裝置 706表面中，兩者之間的距離越短越好。為了讓兩者之間的相對位置能夠固定，可以采用扣 式鏈接將兩者面對面地緊貼固定下來。當然，無線發(fā)射裝置704由于其電力的不外露特性， 因此可以設(shè)置在家用設(shè)備當中，例如電視柜、沙發(fā)、椅子等，當然，也可以鑲嵌在墻體中。
[0048] 圖8是本發(fā)明實施例的流程圖。供電子系統(tǒng)獲取外部電力信號，提供電力到無線 發(fā)射裝置704,將其轉(zhuǎn)換為無線信號705,無線信號705經(jīng)過空氣傳遞到無線接收裝置706 中，再將其轉(zhuǎn)換成電信號，無線接收裝置706將獲得的電力提供到家用電器中供其使用。 [0049] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為 本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，包括供電子系統(tǒng)和用電子系統(tǒng)，其特征在 于，所述供電子系統(tǒng)包含一個無線發(fā)射裝置，用于將電能轉(zhuǎn)化為輻射磁場；所述用電子系統(tǒng) 包含一個無線接收裝置，用于將所述輻射磁場上的無線信號轉(zhuǎn)換為電能，提供到用電子系 統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，其特征在于，所述無線接 收裝置緊鄰于所述無線接收裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，其特征在于，所述無線接 收裝置設(shè)置于所述無線接收裝置表面。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，其特征在于，所述供電子 系統(tǒng)檢測所述無線發(fā)射裝置不具有負載時，所述無線發(fā)射裝置停止產(chǎn)生無線信號。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，其特征在于，所述供電子 系統(tǒng)檢測所述無線發(fā)射裝置表面沒有設(shè)置無線接收裝置時，判定所述無線發(fā)射裝置不具有 負載。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，其特征在于，所述供電子 系統(tǒng)發(fā)生短路時切斷所述無線發(fā)射裝置的工作。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的基于無線電力傳輸?shù)募译姽╇娤到y(tǒng)，其特征在于， 所述無線發(fā)射裝置嵌入到家用設(shè)備中。
【文檔編號】H02J17/00GK104158299SQ201310176839
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月14日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:廣州杰賽科技股份有限公司