經(jīng)由磁耦合的方法和充電平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及經(jīng)由磁耦合的方法和充電平臺(tái)。根據(jù)本發(fā)明的充電平臺(tái)(1)包括在疊置平面(P1，P2)內(nèi)部分重疊的三個(gè)線(xiàn)圈(Ba、Bb和Bc)。饋電線(xiàn)(10)使得能夠給線(xiàn)圈提供來(lái)自電源的AC電流。待充電的便攜式設(shè)備(5)被放置在該充電平臺(tái)的上側(cè)(3)上。該設(shè)備包括用于接收充電的繞組(6)和鐵氧體保護(hù)罩(7)。線(xiàn)圈之一(Bb)被選擇以向移動(dòng)電話(huà)(5)發(fā)射磁充電流(2)。該選擇通過(guò)由至少一個(gè)線(xiàn)圈(Ba、Bb、Bc)發(fā)射一系列脈沖并將返回信號(hào)與參考閾值進(jìn)行比較來(lái)執(zhí)行。該比較還使其它線(xiàn)圈(Ba，Bc)之一能夠被選擇或使這些其它兩個(gè)線(xiàn)圈(Ba，Bc)中的兩個(gè)都能夠被用于接收用于傳送源自待充電的便攜式設(shè)備(5)的信息的流(8)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】經(jīng)由磁耦合的方法和充電平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種通過(guò)磁耦合進(jìn)行充電的方法，具有充電和為控制充電而傳送源自便攜式設(shè)備的信息的功能。本發(fā)明還涉及一種能夠執(zhí)行這種方法的充電平臺(tái)(bench)。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域是通過(guò)被稱(chēng)作“初級(jí)”設(shè)備的任選的便攜式設(shè)備的感應(yīng)充電，該設(shè)備用于充電或再充電一個(gè)或多個(gè)便攜式電子設(shè)備，例如移動(dòng)電話(huà)、USB密鑰、MP3播放器、智能電話(huà)、GPS設(shè)備等，這些電子設(shè)備統(tǒng)稱(chēng)為“次級(jí)”設(shè)備。
[0003]初級(jí)感應(yīng)充電設(shè)備是最近的發(fā)展。感應(yīng)充電的使用變得更加廣泛，因?yàn)椴恍枰厥獾倪B接接口，其實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)充電并可適合于許多應(yīng)用，特別是包括“充電平臺(tái)”表面，其被用于同時(shí)地再充電多個(gè)便攜式設(shè)備。此外，其能夠?qū)⒊潆娕c用于所供應(yīng)電力的計(jì)費(fèi)的計(jì)費(fèi)功能相結(jié)合。感應(yīng)充電正成為通用充電標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]感應(yīng)充電利用兩個(gè)繞組之間磁耦合的電學(xué)現(xiàn)象，即初級(jí)設(shè)備的繞組和次級(jí)設(shè)備的繞組之間，其實(shí)現(xiàn)電壓的電磁傳輸。初級(jí)設(shè)備的繞組中的AC電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，其場(chǎng)線(xiàn)橫切次級(jí)設(shè)備的繞組。次級(jí)繞組被該強(qiáng)度變化的場(chǎng)線(xiàn)的這種橫切在該繞組中感生電流。由該電流產(chǎn)生的電壓則可被用于給次級(jí)設(shè)備供電或?yàn)槠潆姵爻潆?。轉(zhuǎn)換效率依賴(lài)于兩個(gè)繞組之間的耦合質(zhì)量。
[0005]感應(yīng)充電要求對(duì)于其而言特定的通信功能，以便由初級(jí)設(shè)備基于涉及充電水平、充電速率或供電計(jì)費(fèi)的信息的接收來(lái)控制充電。初級(jí)設(shè)備然后處理該信息以便由此推斷可能要進(jìn)行的動(dòng)作:停止充電、完全地還是臨時(shí)地、觸發(fā)計(jì)費(fèi)過(guò)程等。
[0006]近來(lái)提供了很多改進(jìn)感應(yīng)充電的方式，例如那些在專(zhuān)利文獻(xiàn)US2010/0066305、US2011/0025265 或 US2011/0285348 中公布的。
[0007]文獻(xiàn)US2010/0066305特別描述了為了對(duì)次級(jí)設(shè)備進(jìn)行充電而必須執(zhí)行的各種操作，尤其是:使次級(jí)設(shè)備的繞組與初級(jí)設(shè)備的繞組相對(duì)放置；提供控制和無(wú)接觸通信功能以便監(jiān)視對(duì)次級(jí)設(shè)備的充電；以及一旦完成就停止充電。這種類(lèi)型設(shè)備的缺點(diǎn)之一在于為了執(zhí)行必需的通信步驟并特別是為了驗(yàn)證次級(jí)設(shè)備的充電水平而需要停止充電。充電被中斷以使通信能夠在沒(méi)有干擾或寄生噪聲的情況下被傳輸。
[0008]文獻(xiàn)US2011/0025265描述的初級(jí)設(shè)備除了提供用于充電的繞組之外，還裝備有用于與次級(jí)設(shè)備進(jìn)行近距離無(wú)線(xiàn)通信的第二天線(xiàn)，并且次級(jí)設(shè)備也裝備有第二天線(xiàn)。該第二天線(xiàn)主要是專(zhuān)用于初級(jí)設(shè)備和次級(jí)設(shè)備之間的通信。然而，在通信期間，充電被停止，否則該充電會(huì)通過(guò)諧波噪聲干擾通信。此外，強(qiáng)加于次級(jí)設(shè)備上的約束，即特定的第二天線(xiàn)的使用，剝奪了無(wú)線(xiàn)充電器的通用性。
[0009]對(duì)于文獻(xiàn)US2011/0285348，其涉及改進(jìn)次級(jí)設(shè)備的繞組的制造；其通過(guò)在次級(jí)設(shè)備的構(gòu)成層之一中模制(molding)而形成。以這種方式模制的繞組有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):耐久性和薄。
[0010]然而，這些設(shè)備不能在兩個(gè)設(shè)備之間通信的同時(shí)，使初級(jí)設(shè)備能夠狀況良好地對(duì)次級(jí)設(shè)備充電。這種同時(shí)性允許充電水平被實(shí)時(shí)監(jiān)視，并且次級(jí)設(shè)備一發(fā)出其已充滿(mǎn)電的信號(hào)時(shí)電力發(fā)射就會(huì)被降低或停止。
[0011]在這些現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中，充電流(charging flux)和通信流(communicationflux)結(jié)合在一起形成幅度調(diào)制。表示信息幅度與載波幅度之比的調(diào)制指數(shù)保持極小，大約1%，這是因?yàn)闉榱颂岣咚鼈兊钠焚|(zhì)因子，發(fā)射天線(xiàn)表現(xiàn)出強(qiáng)諧振并持續(xù)發(fā)射。這個(gè)小的調(diào)制指數(shù)使得解碼該通信變得困難且不確定。另外，通信會(huì)干擾充電流，降低兩個(gè)繞組之間的諧振，并由此降低它們之間能量傳輸?shù)男省?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是通過(guò)經(jīng)由在充電和通信模式之間的線(xiàn)圈的可逆切換使用于待充電的便攜式設(shè)備的兩種類(lèi)型的流分開(kāi)，即感應(yīng)充電磁流和與該充電相關(guān)的通信流，以克服這些缺點(diǎn)。
[0013]更確切地，本發(fā)明涉及一種經(jīng)由磁耦合的充電方法，執(zhí)行通過(guò)被稱(chēng)為初級(jí)設(shè)備的包括至少兩個(gè)線(xiàn)圈的充電設(shè)備或平臺(tái)對(duì)被稱(chēng)為次級(jí)設(shè)備的待充電的便攜式電子設(shè)備的充電、以及將源自次級(jí)設(shè)備的信息傳送到初級(jí)設(shè)備的功能。在該方法中，通過(guò)由初級(jí)設(shè)備的至少一個(gè)線(xiàn)圈發(fā)射測(cè)試信號(hào)、并由初級(jí)設(shè)備的至少一個(gè)線(xiàn)圈接收返回的攜帶信息數(shù)據(jù)的信號(hào)來(lái)對(duì)次級(jí)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)進(jìn)而定位。然后將接收到的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的幅度與至少一個(gè)參考閾值相比較以便確定，在選擇階段，最接近于次級(jí)設(shè)備的初級(jí)設(shè)備的線(xiàn)圈切換到充電模式，以及接近該充電線(xiàn)圈的初級(jí)設(shè)備的線(xiàn)圈切換到用于傳送信息數(shù)據(jù)的模式，以便啟動(dòng)包含在這些數(shù)據(jù)中的指令。
[0014]因此該方法使充電流和通信流在初級(jí)設(shè)備的至少兩個(gè)線(xiàn)圈上分離(decouple),從而使次級(jí)設(shè)備能夠在充電期間向充電器傳輸指令，而不會(huì)使充電干擾該通信。幅度調(diào)制的指數(shù)得以大大增加，變成約25%。
[0015]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例: [0016].能量傳輸經(jīng)由在磁諧振條件下初級(jí)設(shè)備的線(xiàn)圈和次級(jí)設(shè)備的至少一個(gè)線(xiàn)圈之間的感應(yīng)耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)；
[0017]?初級(jí)充電設(shè)備的線(xiàn)圈是電異相的(electrically out ofphase)；
[0018]?測(cè)試信號(hào)由規(guī)則分布在初級(jí)設(shè)備的線(xiàn)圈陣列中的少量線(xiàn)圈發(fā)射的一系列簡(jiǎn)短脈沖構(gòu)成；
[0019].對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以便啟動(dòng)相應(yīng)的指令:充電速率的變化、充電的停止和/或充電花費(fèi)的計(jì)費(fèi)；
[0020].充電期間以規(guī)則的間隔發(fā)射測(cè)試信號(hào)，以便驗(yàn)證例如由線(xiàn)圈接收到的返回信號(hào)的幅度，并且當(dāng)由充電線(xiàn)圈接收到的信號(hào)幅度低于參考閾值時(shí)，根據(jù)次級(jí)設(shè)備的新位置切換線(xiàn)圈的操作模式；以及
[0021].當(dāng)存在多個(gè)待充電的次級(jí)設(shè)備時(shí)，對(duì)每個(gè)次級(jí)設(shè)備都執(zhí)行檢測(cè)、定位以及充電/通信選擇的操作。
[0022]本發(fā)明還涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)該方法的充電平臺(tái)。這種充電平臺(tái)包括用于提供電力的裝置、用于支持待充電的便攜式設(shè)備(次級(jí)設(shè)備)的表面、由至少兩個(gè)線(xiàn)圈構(gòu)成的線(xiàn)圈陣列、用于處理源自至少一個(gè)待充電設(shè)備(次級(jí)設(shè)備)的信息數(shù)據(jù)的至少一個(gè)微控制器、至少一個(gè)充電調(diào)節(jié)器、以及針對(duì)每個(gè)線(xiàn)圈在電路中連接到微控制器和調(diào)節(jié)器的模式選擇裝置。
[0023]根據(jù)某些優(yōu)選的實(shí)施例:
[0024].模式選擇裝置包含多路通信選擇器，其輸出被連接到每個(gè)線(xiàn)圈的一端且其輸入被連接到微控制器以便為其提供信息數(shù)據(jù)，以及包含多路充電選擇器，其輸出被連接到每個(gè)線(xiàn)圈的另一端且其輸入被連接到充電調(diào)節(jié)器以便能夠發(fā)射電能的流；
[0025].線(xiàn)圈在數(shù)量上至少為三個(gè)，并且被布置在彼此部分重疊的至少兩個(gè)疊置的平面內(nèi)；優(yōu)選地，線(xiàn)圈被布置為使得至少兩個(gè)相鄰的線(xiàn)圈之間存在部分重疊；
[0026].線(xiàn)圈以選自線(xiàn)狀或網(wǎng)狀布置的布置方式安裝，特別是矩陣、螺旋或圓形。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]本發(fā)明的其它詳情、特征和優(yōu)點(diǎn)在閱讀下述參考附圖給出的非限制性描述后將變得明顯，附圖分別示出:
[0028]?圖1，根據(jù)本發(fā)明原理操作的并且包括三個(gè)線(xiàn)圈的示例性充電平臺(tái)的示意性橫剖面圖，待充電的便攜式設(shè)備被相對(duì)放置；
[0029]?圖2a和2b，分別示出當(dāng)沒(méi)有便攜式設(shè)備就位時(shí)以及當(dāng)這種設(shè)備被放置在充電裝置上時(shí)的通信和充電區(qū)域的根據(jù)圖1的示例性充電平臺(tái)中的三個(gè)線(xiàn)圈的頂視圖；
[0030]?圖3a到3c，顯示了在沒(méi)有待充電設(shè)備的情況下以及待充電設(shè)備處于兩不同位置時(shí)，由根據(jù)圖2的平臺(tái)的兩個(gè)端部線(xiàn)圈接收到的通信的調(diào)制指數(shù)的信號(hào)幅度圖；
[0031].圖4，示出了在檢測(cè)和定位待充電設(shè)備期間，充電平臺(tái)的充電線(xiàn)圈的線(xiàn)性陣列的圖示；
[0032].圖5，用于充電裝置的線(xiàn)圈的通信/充電模式選擇器電路的示例；以及
[0033]?圖6，用于針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的包括根據(jù)圖4的充電平臺(tái)的充電裝置上的便攜式設(shè)備，根據(jù)檢測(cè)閾值選擇充電和通信線(xiàn)圈的步驟的示例性的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1中的示意圖圖示了充電平臺(tái)I (初級(jí)設(shè)備)的橫剖面，充電平臺(tái)I包括部分重疊的三個(gè)線(xiàn)圈Ba、Bb和Be，中心線(xiàn)圈Bb被放置在較高的平面Pl-即更接近于待充電的設(shè)備-位于兩個(gè)其它端部線(xiàn)圈Ba、Bc的平面P2之上。饋電線(xiàn)10使得能夠給線(xiàn)圈供應(yīng)來(lái)自電源的AC電流。
[0035]在該示例中待充電的便攜式設(shè)備5 (次級(jí)設(shè)備5)并更具體地移動(dòng)電話(huà)5被放置在該充電平臺(tái)的上側(cè)3上(為了清楚起見(jiàn)，所示移動(dòng)電話(huà)5離開(kāi)平臺(tái)一定距離)。這種移動(dòng)電話(huà)5包括用于接收充電的繞組6、以及用于保護(hù)其電子器件免受周?chē)艌?chǎng)影響的鐵氧體保護(hù)罩7。
[0036]線(xiàn)圈之一，圖示示例中的線(xiàn)圈Bb，被選擇用來(lái)向移動(dòng)電話(huà)5發(fā)射磁充電流2。根據(jù)本發(fā)明，該選擇通過(guò)由線(xiàn)圈之一發(fā)射一系列脈沖、并將返回信號(hào)與參考閾值相比較(見(jiàn)下文，參考圖4，選擇“η”個(gè)線(xiàn)圈的方法)來(lái)執(zhí)行。充電線(xiàn)圈Bb的相鄰線(xiàn)圈之一，即因此未被用于傳輸充電流2的-例如線(xiàn)圈Be-于是被用于接收用于傳送源自次級(jí)設(shè)備5即移動(dòng)電話(huà)5的信息8的流8。
[0037]如圖2a中充電平臺(tái)I的頂視圖所示，線(xiàn)圈的重疊有利地允許獲得連續(xù)的充電覆蓋:線(xiàn)圈Ba、Bb和Be的潛在充電區(qū)域al、bl和Cl分別重疊。此外，該部分重疊減少了干擾該流的磁耦合。為了進(jìn)一步降低該耦合，例如減小到低于1.5%，通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的合適的相移電路，使每個(gè)線(xiàn)圈的電力供應(yīng)有利地移為異相。
[0038]當(dāng)沒(méi)有設(shè)備出現(xiàn)在充電平臺(tái)I上時(shí)，每個(gè)線(xiàn)圈Ba、Bb和Be的通信區(qū)域a2、b2和c2小于充電區(qū)域al、bl和Cl。當(dāng)次級(jí)設(shè)備5放置在充電平臺(tái)I上并且裝備有鐵氧體時(shí)-例如移動(dòng)電話(huà)5(圖1)-通信區(qū)域a2、b2和c2擴(kuò)大。如圖2b所示，充電區(qū)域al、a2和a3于是幾乎完全被由此形成的通信區(qū)域20覆蓋。
[0039]更確切地，鐵氧體7增加了次級(jí)設(shè)備5和充電平臺(tái)I的線(xiàn)圈之間的耦合。因而它們優(yōu)選地重定向包含由次級(jí)設(shè)備5發(fā)射的數(shù)據(jù)的磁力線(xiàn)以朝向充電平臺(tái)I。有利地，本發(fā)明采用形成這種區(qū)域20以產(chǎn)生用于次級(jí)設(shè)備5和充電平臺(tái)I的任意線(xiàn)圈(特別是充電線(xiàn)圈之外的至少一個(gè)線(xiàn)圈)之間通信的流。
[0040]通信區(qū)域20的范圍的增加，導(dǎo)致當(dāng)通信流被傳輸?shù)剿龀潆娖脚_(tái)I時(shí)由所述充電平臺(tái)I產(chǎn)生的調(diào)制指數(shù)增加。圖3a到3c中的圖形圖示了在沒(méi)有次級(jí)設(shè)備5的情況下或當(dāng)次級(jí)設(shè)備5在不同位置時(shí)端部線(xiàn)圈Ba和Be的信號(hào)的該調(diào)制指數(shù)的幅度，中心線(xiàn)圈Bb保留，在該示例的各個(gè)及每種情況下，該線(xiàn)圈用于發(fā)射充電流。
[0041]當(dāng)沒(méi)有次級(jí)設(shè)備5被放置在充電平臺(tái)I上時(shí)(圖3a)，不會(huì)接收到通信流且線(xiàn)圈Ba和Be的接收信號(hào)51和52的變化非常小:它們的小幅度，等于大約500mV，幾乎為噪聲電平。
[0042]在待充電的次級(jí)設(shè)備5被放置在充電平臺(tái)I的端部線(xiàn)圈之一的一側(cè)的情況下，在示例(圖3b)中即線(xiàn)圈Ba—側(cè)，由線(xiàn)圈Ba的接收信號(hào)51攜帶高幅度通信信號(hào)61。線(xiàn)圈Be未接收到通信信號(hào)。相對(duì)于先前的情形，在目前情況下當(dāng)次級(jí)設(shè)備5裝備有鐵氧體7時(shí)，載波接收信號(hào)51和52被放大。因此，載波信號(hào)51的幅度約為1.7V且載波信號(hào)52的幅度約為IV。由線(xiàn)圈Ba接收到的信號(hào)51的幅度高于線(xiàn)圈Be的信號(hào)52的幅度，這是因?yàn)橄啾染€(xiàn)圈Be,次級(jí)設(shè)備5更接近于線(xiàn)圈Ba。
[0043]如圖3b所示的示例，當(dāng)次級(jí)設(shè)備5包括鐵氧體7時(shí)，由于流的集中，線(xiàn)圈Ba的接收信號(hào)51的幅度增大約250%。此外，并且重要的是，因?yàn)槌潆娏骱蛿y帶通信幀的流在兩個(gè)不同線(xiàn)圈上得以分離，調(diào)制指數(shù)于是達(dá)到約25%，這對(duì)應(yīng)大約300-400%的信噪比(信號(hào)61與噪聲51之比):通信幀的解碼由此能夠無(wú)模糊地獲得。有利地，調(diào)制指數(shù)使得不需要預(yù)先校準(zhǔn)。
[0044]當(dāng)次級(jí)設(shè)備5被基本上放置在充電平臺(tái)I的中心時(shí)，換句話(huà)說(shuō)，與其它端部線(xiàn)圈相比更接近于中央線(xiàn)圈Bb時(shí)，這兩個(gè)端部線(xiàn)圈Ba和Be分別接收到相同數(shù)量級(jí)的通信信號(hào)61和62 (參見(jiàn)圖3c)。在這種情況下，通信幀的解碼的確定性和調(diào)制指數(shù)針對(duì)次級(jí)設(shè)備5相對(duì)于每個(gè)通信線(xiàn)圈Ba和Be的遠(yuǎn)距離位置進(jìn)行優(yōu)化，從而引起與充電流的最大分離，并有效獲取從形成通信幀的兩個(gè)信號(hào)61和62拉出的信息。在圖3c所示的示例中，載波信號(hào)51和52的不相等的幅度，分別為1.5V和2.3V，顯示出相比線(xiàn)圈Ba，次級(jí)設(shè)備5更接近于線(xiàn)圈Be。
[0045]在這些情況下，這樣看來(lái)在載波信號(hào)51和52的幅度之間、和/或在通信信號(hào)61和62之間的比較將提供次級(jí)設(shè)備5在端部線(xiàn)圈Ba和Be之間的位置的估計(jì)。因此本發(fā)明允許次級(jí)設(shè)備5在其經(jīng)載波信號(hào)51和52的放大而得以檢測(cè)之后被定位。圖4的示圖更特別地圖示了通過(guò)包括線(xiàn)狀布置的多個(gè)線(xiàn)圈B1、B2、B3、B4、B5、...、Bn的充電平臺(tái)I實(shí)現(xiàn)這些檢測(cè)和定位的步驟。如下面所解釋的，然后線(xiàn)圈之間的選擇性通信階段可以發(fā)生在次級(jí)設(shè)備5已經(jīng)被定位之后。
[0046]如上所述，由于分離的緣故，期望布置在兩個(gè)平行平面中的線(xiàn)圈B1、B2、B3.....Bn
部分重疊。在檢測(cè)期間，規(guī)則分布的線(xiàn)圈，圖示的示例中三個(gè)中的一個(gè)線(xiàn)圈，即圖4中的線(xiàn)圈B2和B5發(fā)射一系列簡(jiǎn)短脈沖80。測(cè)量接收到的返回信號(hào)的幅度并與參考閾值K0.Vi比較，Vi是每個(gè)線(xiàn)圈兩端的初始電壓，而KO是調(diào)制系數(shù)。
[0047]當(dāng)線(xiàn)圈，即圖示的示例中的線(xiàn)圈B3，接收到具有高于所述閾值的幅度的信號(hào)83時(shí)，檢測(cè)到待充電的次級(jí)設(shè)備5。如果多個(gè)線(xiàn)圈，例如B3和B4，接收到具有高于所述閾值的幅度的信號(hào)83和84，那么對(duì)這些幅度的比較允許直接推出待充電的次級(jí)設(shè)備5的位置。在該示例中，信號(hào)83的幅度高于信號(hào)84的幅度，并且與線(xiàn)圈B4相比，次級(jí)設(shè)備5更接近于線(xiàn)圈B3。
[0048]位于最接近次級(jí)設(shè)備5的線(xiàn)圈B3然后被切換到充電模式，并且相鄰的線(xiàn)圈B4然后被切換到通信模式。模式之間的切換通過(guò)通信/充電模式選擇器電路執(zhí)行，如下面參考圖5的示圖所描述的。
[0049]這樣的電路30包括用于處理源自至少一個(gè)次級(jí)設(shè)備5的信息數(shù)據(jù)的微控制器31 ；充電調(diào)節(jié)器32 ;多路通信選擇器33，其多個(gè)輸出33s連接到每個(gè)線(xiàn)圈B1、...、Bn的一端El、
E2.....En，并且其輸入33e連接到微控制器31 ;以及多路充電選擇器34，其多個(gè)輸出34s
連接到每個(gè)線(xiàn)圈B1、...、Bn的另一端E’ 1、E’ 2、...、Ε’ η,并且其輸入34e連接到充電調(diào)節(jié)器32。線(xiàn)圈的末端E1、E2、...、En還經(jīng)由固定于直接連接L1、L2、...、Ln上的放大器Al、A2、...、An連接到微控制器31。這些末端E1、E2、...、En還通過(guò)電容器Cl、C2、...、Cn被接地“T”。這些放大器和電容器有助于電路30的平衡操作。
[0050]每個(gè)線(xiàn)圈都能夠通過(guò)經(jīng)由選擇器33連接到微控制器31的方式而工作于對(duì)源自待充電的次級(jí)設(shè)備5的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送的模式，或者通過(guò)經(jīng)由選擇器34連接到調(diào)節(jié)器32的方式而工作于能流(energy flux)傳輸?shù)母袘?yīng)充電模式。
[0051]圖6的流程圖圖示了在根據(jù)本發(fā)明的包括多個(gè)線(xiàn)圈的充電平臺(tái)I裝備有上述選擇電路時(shí)，對(duì)于至少一個(gè)次級(jí)設(shè)備5，基于多個(gè)檢測(cè)/定位閾值選擇充電和通信線(xiàn)圈的步驟的非限制性示例。
[0052]微控制器31 (圖5)包含存儲(chǔ)器和比較裝置(未示出)。用于各種電平處的返回信號(hào)的檢測(cè)閾值的集合91被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，每個(gè)線(xiàn)圈的初始電壓Vi由各種系數(shù)K1、K2、Κ3調(diào)制的功能:在其下不能進(jìn)行檢測(cè)的有效閾值K3.Vi，以及限定了次級(jí)設(shè)備5的檢測(cè)范圍的下檢測(cè)閾值K2.Vi和上檢測(cè)閾值Kl.Vi。在檢測(cè)階段(階段I)，微控制器31 (圖5)將線(xiàn)圈Β1、Β2、...、B(n+2)的電壓電平VB1、VB2、...、VB (n+2)與所述閾值比較。在該步驟100
中，由某些線(xiàn)圈例如線(xiàn)圈B2、B5.....和B(n+1)發(fā)射脈沖，并根據(jù)針對(duì)圖4描述的協(xié)議接收
從次級(jí)設(shè)備5返回的信號(hào)。
[0053]在檢測(cè)步驟100 中，電壓 VB1、VB3、VB4、VB6、...、VBn和 VB(n+2)與檢測(cè)閾值K3.Vi相比較。在示例中，線(xiàn)圈Bn和Β(η+2)的電壓高于閾值Κ3.Vi (結(jié)果100’)，從而指示檢測(cè)到次級(jí)設(shè)備5在這些線(xiàn)圈對(duì)面。在實(shí)踐中，依賴(lài)于待充電的次級(jí)設(shè)備5和線(xiàn)圈網(wǎng)絡(luò)的尺寸，每個(gè)檢測(cè)到的次級(jí)設(shè)備5涉及的線(xiàn)圈的數(shù)量一般限制于兩個(gè)或三個(gè)并列的線(xiàn)圈。如果沒(méi)有電壓VB3、VB4、VB6、VBn和VB (n+2)高于閾值K3.Vi，則檢測(cè)步驟100被重新初始化。
[0054]在定位待充電的次級(jí)設(shè)備5的階段(II)，將接收并測(cè)量到的作為電壓VBn和VB (n+2)的信號(hào)電平與檢測(cè)閾值Kl.Vi和K2.Vi相比較，以使待充電的設(shè)備5相對(duì)于線(xiàn)圈Bn、B(n+l)和B(n+2)被定位，并進(jìn)而(階段III)選擇操作模式，即對(duì)于這些線(xiàn)圈中的至少兩個(gè)選擇充電模式或通信模式。
[0055]為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，假定設(shè)備5經(jīng)由其電壓電平被定位為最接近線(xiàn)圈Bn (步驟“H1”)。為了驗(yàn)證該假定，在比較步驟101中將電壓VBn與上閾值Kl.Vi比較。如果電壓VBn高于上限Kl.Vi，其意味著相比任何其它線(xiàn)圈，次級(jí)設(shè)備5更接近于線(xiàn)圈Bn:線(xiàn)圈Bn被切換到次級(jí)設(shè)備5充電模式(步驟102)。此外，線(xiàn)圈B(n+1)切換到通信模式(步驟103)，該線(xiàn)圈B(n+1)因?yàn)槠涓咏诰€(xiàn)圈Bn而比線(xiàn)圈B(n+2)更接近次級(jí)設(shè)備5。如果通信流沒(méi)有被線(xiàn)圈Bn接收到(步驟104)，與有效閾值K3.Vi比較的步驟(步驟100)被重新初始化。
[0056]如果電壓VBn低于上閾值Kl.Vi，則對(duì)于電壓B (n+2)執(zhí)行與閾值Kl.Vi的相同比較(步驟101’)。在電壓VB(n+2)高于閾值Kl.Vi的情況下，由此推斷出相比其它線(xiàn)圈，待充電的次級(jí)設(shè)備5更接近于線(xiàn)圈B(n+2):線(xiàn)圈B(n+2)切換到充電模式(步驟102’)，且線(xiàn)圈B(n+1)_因?yàn)槠涓咏诰€(xiàn)圈B (n+2)而比線(xiàn)圈Bn更接近待充電的次級(jí)設(shè)備5-被切換到通信模式(步驟103’)。如果通信流沒(méi)有被線(xiàn)圈B(n+1)接收到(步驟104’)，與有效閾值K3.Vi比較的步驟(步驟100)被重新初始化。
[0057]相反，在電壓VB (n+2)低于閾值Kl.Vi的情況下，執(zhí)行與下檢測(cè)閾值K2.Vi的雙重比較(步驟101”)，以確定電壓VB(n+2)或VBn中的一個(gè)是否高于閾值K2.Vi。在電壓VB (n+2)或VBn中的一個(gè)高于閾值K2.Vi而另一個(gè)不高于的情況下，則認(rèn)為線(xiàn)圈B (n+1)更接近于待充電的次級(jí)設(shè)備5并切換到充電模式(步驟102”)。相鄰線(xiàn)圈中的一個(gè)或兩個(gè)，即Bn和/或B (n+2)被切換到通信模式(步驟103”)。
[0058]本發(fā)明并非限制于所描述和展示的實(shí)施例。因此:
[0059].待充電的次級(jí)設(shè)備5和充電平臺(tái)I (或初級(jí)設(shè)備I)之間的通信可以由另一個(gè)充電平臺(tái)I或由兩個(gè)其它的充電平臺(tái)I確保；
[0060].線(xiàn)圈可平行于充電平臺(tái)I的頂面以二維陣列方式放置；
[0061].線(xiàn)圈可由微控制器之外的控制單元控制:例如處理器的數(shù)字處理單元、耦合到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬控制單元等；
[0062].本發(fā)明允許對(duì)任何類(lèi)型的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行高效充電，例如:移動(dòng)電話(huà)、任意類(lèi)型的智能電話(huà)、MP3播放器、USB密鑰、GPS，同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備和充電平臺(tái)之間的優(yōu)化通信；
[0063].充電可經(jīng)由不是感應(yīng)f禹合的f禹合完成,例如經(jīng)由微波,或經(jīng)由“witricity (無(wú)線(xiàn)電力)”系統(tǒng)(包括調(diào)諧到相同頻率的磁回路天線(xiàn)的系統(tǒng))。
【權(quán)利要求】
1.一種經(jīng)由磁耦合的充電方法，執(zhí)行通過(guò)被稱(chēng)為初級(jí)設(shè)備(I)的包括至少兩個(gè)線(xiàn)圈(Ba,Bb,Be ;B1，B2，...,Bn)的充電設(shè)備或平臺(tái)(I)對(duì)被稱(chēng)為次級(jí)設(shè)備(5)的待充電的便攜式電子設(shè)備(5)的充電、以及將源自次級(jí)設(shè)備(5)的信息(8 ；83 ；84)傳送到初級(jí)設(shè)備(I)的功能， ?通過(guò)由初級(jí)設(shè)備(I)的至少一個(gè)線(xiàn)圈(Bb ；B2,B5)發(fā)射測(cè)試信號(hào)(80)、并由至少一個(gè)線(xiàn)圈(Be ；B(n+l),B(n+2))接收返回的攜帶信息數(shù)據(jù)(61，62)的信號(hào)(51，52)來(lái)對(duì)次級(jí)設(shè)備(5)進(jìn)行檢測(cè)⑴進(jìn)而定位(II)， ?將接收到的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的幅度(VBn，VB(n+l), VB(n+2))與至少一個(gè)參考閾值(K0.Vi ；K1.Vi, Κ2.Vi, Κ3.Vi)相比較， 該方法的特征在于: ?在選擇階段(III)，通過(guò)模式選擇裝置(33，34)對(duì)最接近于次級(jí)設(shè)備(5)的初級(jí)設(shè)備(I)的線(xiàn)圈(Bb ；Β(η+1), Β(η+2))進(jìn)行選擇并然后將其切換到用于經(jīng)由能流(2)的傳輸來(lái)充電的模式，以及 ?在選擇階段(III)，通過(guò)模式選擇裝置(33，34)對(duì)接近該充電線(xiàn)圈(Bb ；Β(η+1),Β(η+2))的初級(jí)設(shè)備(I)的線(xiàn)圈(Be ；Βη, Β(η+1))進(jìn)行選擇并將其切換到用于傳送信息數(shù)據(jù)(61，62)的模式，以便啟動(dòng)包含在這些數(shù)據(jù)中的指令， 每個(gè)線(xiàn)圈(Be ;Bb，Bn，B(n+l)，B(n+2))都能夠工作于用于傳送信息數(shù)據(jù)的模式或者用于經(jīng)由能流的傳輸來(lái)充電的模式。
2.如權(quán)利要求1所述的充電方法，其特征在于能量傳輸(2)經(jīng)由在磁諧振條件下初級(jí)設(shè)備(I)的線(xiàn)圈(Ba, Bb, Be ；B1, B2，…，Bn)和次級(jí)設(shè)備(5)的至少一個(gè)線(xiàn)圈(6)之間的感應(yīng)耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.如前述權(quán)利要求之一所述的充電方法，其中初級(jí)設(shè)備(I)的線(xiàn)圈(Ba，Bb,Be ；B1,B2，...，Bn)是電異相的。
4.如前述權(quán)利要求之一所述的充電方法，其中測(cè)試信號(hào)(80)由規(guī)則分布在初級(jí)設(shè)備(I)的線(xiàn)圈陣列(BI，B2，...，Bn)中的少量線(xiàn)圈(B2，B5)發(fā)射的一系列簡(jiǎn)短脈沖構(gòu)成。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的檢測(cè)方法，其中在充電期間以規(guī)則的間隔發(fā)射測(cè)試信號(hào)(80)以便驗(yàn)證例如由線(xiàn)圈(Be ；B3, B5)接收到的返回信號(hào)(83，85)的幅度，并且當(dāng)充電線(xiàn)圈接收到的信號(hào)的幅度與參考閾值(K0.Vi ；Kl.Vi ；K2.Vi ；K3.Vi)比較時(shí)，根據(jù)次級(jí)設(shè)備(5)的新位置來(lái)切換線(xiàn)圈的操作模式。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的檢測(cè)方法，其中當(dāng)存在多個(gè)待充電的次級(jí)設(shè)備(5)時(shí)，對(duì)每個(gè)次級(jí)設(shè)備(5)執(zhí)行檢測(cè)(I)、定位(II)和充電/通信選擇(III)的操作。
7.—種能夠?qū)崿F(xiàn)如前述權(quán)利要求之一所述的方法的充電平臺(tái)(I)，特征在于其包括: ?用于提供電力的裝置(10)， ?用于支持待充電的次級(jí)設(shè)備(5)的表面(3)， ?由至少兩個(gè)線(xiàn)圈(Ba, Bb, Be ；B1, B2，…，Bn)構(gòu)成的線(xiàn)圈陣列， ?用于處理源自至少一個(gè)次級(jí)設(shè)備(5)的信息數(shù)據(jù)的至少一個(gè)微控制器(31)， ?至少一個(gè)充電調(diào)節(jié)器(32)，以及 ?針對(duì)每個(gè)線(xiàn)圈(Ba, Bb, Be ；B1, B2，…，Bn)在電路(30)中連接到微控制器和調(diào)節(jié)器的模式選擇裝置(33，34)，所述裝置包含多路通信選擇器(33)，其輸出被連接到每個(gè)線(xiàn)圈(Ba，Bb, Be ；B1,B2,...，Bn)的一端且其輸入被連接到微控制器(31)以便為其提供信息數(shù)據(jù)，以及包含多路充電選擇器(34)，其輸出被連接到每個(gè)線(xiàn)圈(Ba, Bb, Be ；B1, B2，…，Bn)的另一端且其輸入被連接到充電調(diào)節(jié)器(32)以便能夠發(fā)射電能的流(2)。
8.如權(quán)利要求7所述的充電平臺(tái)(I)，其中線(xiàn)圈(Ba,Bb, Be ;B1，B2，...，Bn)在數(shù)量上至少為三個(gè)，并且被布置在彼此部分重疊的至少兩個(gè)疊置的平面(P1，P2)內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7到8之一所述的充電平臺(tái)(I)，其中線(xiàn)圈(Ba,Bb, Be ;Β1，Β2，...，Βη)以選自線(xiàn)狀或網(wǎng)狀布置的 布置方式安裝，特別是矩陣、螺旋或圓形。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK103427455SQ201310201667
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月12日
【發(fā)明者】M·凱克, Y·瓦西利夫 申請(qǐng)人:法國(guó)大陸汽車(chē)公司, 大陸汽車(chē)有限公司