本發(fā)明涉及用于對具有可再充電電池和接收感應線圈的電子裝置感應充電的充電站。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年12月18日提交的美國專利申請no.14/575,504的優(yōu)先權(quán)，其完整公開通過引用并入本文。

背景技術(shù)：

感應充電(也稱作“無線充電”)使用電磁場來在兩個對象之間傳遞能量。這通常利用充電站進行。通過與電子裝置(通常為便攜式裝置)的感應耦合來發(fā)送能量，然后電子裝置可使用該能量來對電池進行充電(或者運行裝置)。

感應充電使用發(fā)送感應線圈以從充電站創(chuàng)建電磁場，電子裝置中的接收感應線圈從電磁場取得功率(power)并將它轉(zhuǎn)換回電流以對電池進行充電。鄰近的兩個感應線圈組合以形成電力變壓器。

諸如電話和配件(智能手環(huán)、手表、助聽器、小喇叭等)的電子裝置的感應充電是新興技術(shù)，如今存在3種標準，即，a4wp、powermat和qi。

所有標準共同的是它們使用通過扁平或傳統(tǒng)線圈生成的電磁場傳輸，然后在安裝有可再充電電池的裝置中通過相似的扁平線圈接收電磁場。這些系統(tǒng)的發(fā)送線圈和接收線圈需要對準以使得所發(fā)送的電磁場被接收線圈拾取，并且對于這樣的兩個扁平線圈，這意味著接收線圈需要被放在頂部并且平行于發(fā)送線圈以便于最大能量傳遞。如果接收線圈例如垂直于發(fā)送線圈放置，則無法傳遞能量。實際上，已證明對于25cm2尺寸的線圈面積，a4wp諧振系統(tǒng)可允許線圈之間最大至5cm的距離，以便于有效的功率傳遞。當發(fā)送線圈水平取向時垂直地轉(zhuǎn)動接收方線圈切斷充電，因為在這種情況下無法拾取磁通量。

因此，對于感應充電而言接收線圈和發(fā)送線圈的對準很重要。然而，這種對準可能難以實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上文，本發(fā)明的目的在于提供一種方便對準接收線圈和發(fā)送線圈的充電站、系統(tǒng)和方法。

根據(jù)第一方面，上述目的通過一種用于對具有可再充電電池和接收感應線圈的電子裝置的感應充電的充電站來實現(xiàn)。該充電站包括：殼體，其包括多個面板，所述多個面板形成被設置為容納(host)電子裝置的內(nèi)部容積(volume)；多個初級發(fā)送感應線圈；以及控制器，其被設置為利用充電電流激勵所述多個初級發(fā)送感應線圈；其中，所述多個初級發(fā)送感應線圈中的每一個被設置在殼體的獨立的面板處。

多個初級發(fā)送感應線圈在被充電電流激勵時將在不同的方向上呈現(xiàn)磁通量。因此，在殼體內(nèi)隨機地取向的電子裝置的接收感應線圈將拾取從至少一個初級發(fā)送感應線圈生成的足夠的通量。充電站可用于同時對多個電子裝置的可再充電電池進行充電。多個電子裝置中的每一個可拾取從不同的初級發(fā)送感應線圈生成的足夠的通量。

控制器可被設置為利用充電電流順序地激勵所述多個初級發(fā)送感應線圈。

所述多個面板可正交地取向。

所述多個初級發(fā)送感應線圈的數(shù)量可為三。

該充電站還可包括附加發(fā)送感應線圈，其中，所述附加發(fā)送感應線圈被設置在殼體的與初級發(fā)送感應線圈中的一個相反側(cè)的面板處。

該充電站還可包括多個附加發(fā)送感應線圈，其中，所述多個附加發(fā)送感應線圈中的每一個被設置在殼體的與初級發(fā)送感應線圈中的一個相反側(cè)的面板處。

控制器可被設置為利用充電電流同時激勵初級發(fā)送感應線圈和與該初級發(fā)送感應線圈相反的附加發(fā)送感應線圈。

該充電站還可包括無線通信接收器，該無線通信接收器被設置為從電子裝置接收信息，該信息包括與發(fā)送的充電功率有關(guān)的數(shù)據(jù)，其中，控制器被設置為基于來自電子裝置的所述信息限制或提高充電電流。

該充電站還可包括無線通信接收器，該無線通信接收器被設置為從電子裝置接收信息，該信息包括與發(fā)送的充電功率有關(guān)的數(shù)據(jù)，其中，控制器被設置為基于來自電子裝置的所述信息利用充電電流激勵所述多個初級發(fā)送感應線圈的子集。

該充電站還可包括無線通信接收器，該無線通信接收器被設置為從電子裝置接收信息，該信息包括與發(fā)送的充電功率有關(guān)的數(shù)據(jù)，其中，控制器被設置為基于來自電子裝置的所述信息利用充電電流激勵所述多個初級發(fā)送感應線圈中的一個。

控制器可被設置為檢測所述多個初級發(fā)送感應線圈當中最好地向電子裝置的接收感應線圈發(fā)送充電功率的初級發(fā)送感應線圈。

根據(jù)第二方面，上述目的通過一種感應充電系統(tǒng)來實現(xiàn)。該感應充電系統(tǒng)包括電子裝置，該電子裝置包括：可再充電電池；和接收感應線圈。感應充電系統(tǒng)還包括充電站，該充電站包括：殼體，其包括多個面板，所述多個面板形成被設置為容納電子裝置的內(nèi)部容積；多個初級發(fā)送感應線圈；以及控制器，其被設置為利用充電電流激勵所述多個初級發(fā)送感應線圈。其中，所述多個初級發(fā)送感應線圈中的每一個被設置在殼體的獨立的面板處。

該電子裝置還可包括無線通信發(fā)送器，該無線通信發(fā)送器被設置為發(fā)送包括與充電傳輸功率有關(guān)的數(shù)據(jù)的信息，并且其中，充電站還包括無線通信接收器，該無線通信接收器被設置為接收從電子裝置發(fā)送來的所述信息。

當適用時，充電站的上述特征也應用于此第二方面。為了避免過度重復，參考上文。

根據(jù)第三方面，上述目的通過一種對包括可再充電電池和接收感應線圈的電子裝置進行充電的方法來實現(xiàn)，該方法包括以下步驟：從電子裝置的多個側(cè)面順序地使電子裝置經(jīng)受感應磁場。

當適用時，充電站和充電系統(tǒng)的上述特征也應用于此第三方面。為了避免過度重復，參考上文。

本發(fā)明的進一步的適用范圍將從下文給出的詳細描述而變得顯而易見。然而，應該理解，僅示意性地在指示本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的同時給出詳細描述和具體示例，因為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，通過該詳細描述，在本發(fā)明的范圍內(nèi)的各種改變和修改將變得顯而易見。

因此，將理解，本發(fā)明不限于所描述的裝置的特定組成部件，或者作為這種裝置和方法描述的方法步驟可變化。還將理解，本文所使用的術(shù)語僅是為了描述特定實施方式，并非旨在限制。必須指出的是，如在說明書和所附權(quán)利要求書中所用，除非上下文清楚地另外指示，否則冠詞和“所述”旨在意指存在一個或更多個元件。因此，例如，提及“單元”或“所述單元”可包括多個裝置等。另外，詞語“包括”、“包含”以及相似的措辭不排除其它元件或步驟。

附圖說明

[圖1]圖1是充電站和電子裝置的示意圖。

[圖2]圖2是充電站的殼體的實施方式的示意圖。

[圖3]圖3是對電子裝置進行充電的方法的框圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照示出本發(fā)明的實施方式的附圖來更詳細地描述本發(fā)明的以上和其它方面。附圖不應被理解為將本發(fā)明限于特定實施方式；相反，它們用于說明和理解本發(fā)明。

如圖中所示，為了例示性目的，層和區(qū)域的尺寸被夸大，因此，提供所述尺寸以例示本發(fā)明的實施方式的一般結(jié)構(gòu)。相似的標號始終指代相似的元件。

現(xiàn)在將在下文參照示出本發(fā)明的目前優(yōu)選的實施方式的附圖來更充分地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可按照許多不同的形式來具體實現(xiàn)，不應被解釋為限于本文所闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式是為了徹底和完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的范圍。

圖1示出具有可再充電電池52和接收感應線圈54的電子裝置50以及用于電子裝置50的感應充電的充電站10。充電站包括殼體12、多個初級發(fā)送感應線圈14和控制器16。

殼體12包括形成內(nèi)部容積20的多個面板18，所述內(nèi)部容積20被設置為容納電子裝置50。如圖1所示的實施方式中，面板18可被正交地取向。然而，根據(jù)其它實施方式，面板18可按照在135°-225°之間的角間距來取向。如圖1所示的實施方式中，面板18可以是一起形成盒的平坦的正方形面板。因此，殼體12可為盒形。然而，其它形式的面板也可用于形成殼體12。例如，面板可為拱形的，并且一起形成碗形殼體。殼體12具有開口22，裝置可通過該開口22進入內(nèi)部容積20中。殼體可包括用于關(guān)閉/打開開口22的蓋(未示出)。

多個初級發(fā)送感應線圈14中的每一個被設置在殼體12的獨立的面板16處。因此，充電站10包括多個空間內(nèi)取向的初級發(fā)送感應線圈14。然后，例如，充電站10可包括多個空間內(nèi)正交取向的初級發(fā)送感應線圈14。在圖1所示的實施方式中，三個初級發(fā)送感應線圈14被設置在殼體12的相應獨立的面板16處。一個初級發(fā)送感應線圈14在下面板16上，兩個初級發(fā)送感應線圈14在正交取向的側(cè)面板16上。

控制器18被設置為利用來自充電電流源24的充電電流激勵多個初級發(fā)送感應線圈14。充電電流可為ac電流。利用充電電流順序地激勵多個初級發(fā)送感應線圈14。控制器18被設置為利用充電電流激勵各個初發(fā)送感應器線圈14達適當時間量，然后激勵下一初級發(fā)送感應器線圈14，依此類推。定序(sequencing)速度(各個初級發(fā)送感應器線圈導通的時間)是電池性質(zhì)的一個問題。根據(jù)電池性質(zhì)，定序速度可以是各個發(fā)送線圈要被激勵的時間的在毫秒到小時之間的任何值。定序時間可利用控制器18的定序器26來調(diào)整。

由于多個初級發(fā)送感應線圈14在被充電電流順序地激勵時將一個接一個地在不同方向上呈現(xiàn)磁通量，在殼體12內(nèi)被隨機地取向的電子裝置的接收感應線圈將拾取從初級發(fā)送感應線圈14中的至少一個生成的足夠的通量。要被充電的電子裝置與充電站10之間不需要對準過程。通常，可將經(jīng)受充電的所有電子裝置完全隨機地放入殼體中。因此，包括可再充電電池和接收感應線圈并且在殼體內(nèi)部隨機地取向的電子裝置將因此被無線地進行電池充電，而與殼體內(nèi)的裝置取向無關(guān)。因此，附接至殼體12的面板16的多個初級發(fā)送感應線圈14將通過充電電流的順序激勵來確保電子裝置得以無線地充電。在多個初級發(fā)送感應線圈14正交地取向的情況下，多個初級發(fā)送感應線圈14在被充電電流順序地激勵時將一個接一個地在正交方向上呈現(xiàn)磁通量。

電子裝置50可包括無線通信發(fā)送器56，其被設置為發(fā)送包括與充電傳輸功率有關(guān)的數(shù)據(jù)的信息。充電站10還可包括無線通信接收器28，其被設置為從電子裝置50接收信息。無線通信發(fā)送器56和無線通信接收器28可被設置為經(jīng)由諸如藍牙或nfc的短距離無線電來無線地通信。另選地或者作為組合，可通過調(diào)制發(fā)送感應線圈與接收感應線圈之間建立的鏈路來設置用于例如發(fā)送包括與充電傳輸功率有關(guān)的數(shù)據(jù)的信息的無線通信。所述調(diào)制可以是幅度調(diào)制、頻移鍵控或脈寬調(diào)制中的任一種或組合。

控制器18可被設置為基于來自電子裝置50的信息來限制或提高充電電流。因此，電子裝置50與充電站之間的無線通信鏈路可用于優(yōu)化電子裝置的感應充電。

此外，另外地或作為組合，控制器18可被設置為基于來自電子裝置50的信息利用充電電流激勵多個初級發(fā)送感應線圈14的子集。另選地，控制器18可被設置為基于來自電子裝置50的信息利用充電電流激勵多個初級發(fā)送感應線圈14中的一個。另選地，控制器18可被設置為在比其它初級發(fā)送感應線圈14更長的時間期間激勵多個初級發(fā)送感應線圈14中的一個或子集。為了具體實現(xiàn)這些實施方式中的任一個，為了使控制器18激勵多個初級發(fā)送感應線圈14的子集至少超過其它，電子裝置50可包括電流供給傳感器(未示出)，其被設置為隨時間測量所接收的電流并將此信息作為包括與充電傳輸功率有關(guān)的數(shù)據(jù)的信息通信給充電站10。通過控制器18的這些實施方式中的任一個，可執(zhí)行電子裝置的更有效的感應充電。這是因為避免了利用充電電流激勵對電子裝置50的感應充電沒有貢獻的初級發(fā)送感應線圈14。

在圖2中示出了充電站的殼體12的實施方式。圖2中未示出充電站的控制器，但是將理解，根據(jù)所公開的任一個實施方式的控制器可與殼體12的此實施方式組合使用。根據(jù)此實施方式的殼體包括一個或多個附加發(fā)送感應線圈30。各個附加發(fā)送感應線圈30被設置在殼體12的與初級發(fā)送感應線圈14中的一個相反側(cè)的面板16處。控制器18被設置為利用充電電流同時激勵初級發(fā)送感應線圈14及其相反的附加發(fā)送感應線圈30。這將增強殼體內(nèi)的磁通量。

在圖3中示出了對包括可再充電電池和接收感應線圈的電子裝置進行充電的方法的框圖。該方法包括：從電子裝置的多個側(cè)面順序地使電子裝置經(jīng)受s302感應磁場。該方法還可包括：將電子裝置容納s300在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的充電站的殼體的內(nèi)部容積內(nèi)。例如，從電子裝置的多個側(cè)面順序地使電子裝置經(jīng)受s302感應磁場可從電子裝置的多個正交側(cè)面進行。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明并不限于上述優(yōu)選實施方式。相反，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可進行許多修改和變化。

例如，充電站10可用于無線地對具有相應可再充電電池和接收感應線圈的多個電子裝置進行充電。

此外，控制器18可被設置為檢測多個初級發(fā)送感應線圈14當中最好地向電子裝置的接收感應線圈發(fā)送充電功率的初級發(fā)送感應線圈14。例如，這可通過利用與各個發(fā)送感應器線圈串聯(lián)連接的定向耦合器感測發(fā)送感應器線圈發(fā)生器處的諧振特征或反射功率來進行。定向耦合器的輸出為兩個信號：前向發(fā)送功率的量和反射功率的量。這兩個信號之間的相位差與諧振的特征有關(guān)。通過此簽名，可確定多個初級發(fā)送感應線圈14當中的最好地向電子裝置50的接收感應線圈54發(fā)送充電功率的初級發(fā)送感應線圈14。通過檢測多個初級發(fā)送感應線圈14當中的最好地向電子裝置50的接收感應線圈54發(fā)送充電功率的初級發(fā)送感應線圈14，可利用充電電流僅激勵多個初級發(fā)送感應線圈14中的子集或一個。另選地，最好地向接收感應線圈54發(fā)送充電功率的初級發(fā)送感應線圈14可被激勵比其它初級發(fā)送感應線圈14更長的時段的持續(xù)時間。這將導致可執(zhí)行對電子裝置的更有效的感應充電。這是因為避免了利用充電電流激勵對電子裝置50的感應充電沒有貢獻的初級發(fā)送感應線圈14。

另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐要求保護的發(fā)明時通過研究附圖、公開和所附權(quán)利要求書可理解并實行對所公開的實施方式的變化。