無線供電中的電容性元件耦合的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開一般地設(shè)及用于無線充電的技術(shù)。具體地，本公開設(shè)及電容性元件到充電 不足的設(shè)備（deviceundercharge)的傳導(dǎo)元件的電容性禪合。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁諧振無線充電可采用發(fā)射（Tx)線圈與接收（Rx)線圈之間的磁禪合?？苫?諧振電感性禪合來禪合Tx線圈和Rx線圈，其中，由于每個(gè)線圈被調(diào)諧成在基本上類似的 頻率處諧振而由電感性禪合從Tx線圈向Rx線圈發(fā)射電能。在某些情形中，可在與Tx線 圈相關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)與接收設(shè)備的諸如金屬底盤之類的傳導(dǎo)部件相互作用時(shí)將Tx線圈解諧 (de化ne)。例如，如果充電不足的設(shè)備具有與Tx線圈的磁場(chǎng)相互作用的金屬部件，貝Ij可在 金屬部件上感應(yīng)禍流，其中，產(chǎn)生與Tx線圈的磁場(chǎng)相反方向的電抗性磁場(chǎng)。在該種情形中， 經(jīng)由電抗性磁場(chǎng)的方式，Tx線圈的解諧導(dǎo)致較低的功率傳遞效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本公開的第一方面，提供一種形成無線功率發(fā)射單元的方法，包括；形成將 被電感地禪合到充電不足設(shè)備（DUC)的接收線圈的發(fā)射線圈；W及形成將被電容地禪合到 DUC的傳導(dǎo)部件的發(fā)射線圈的電容性元件。
[0004] 根據(jù)本公開的第二方面，提供一種無線充電部件，包括：發(fā)射線圈，將被電感地禪 合到充電不足設(shè)備（DUC)的接收線圈；W及發(fā)射線圈的電容性元件，將被電容地禪合到DUC 的傳導(dǎo)部件。
[0005] 根據(jù)本公開的第S方面，提供一種充電不足設(shè)備（DUC)的無線功率接收單元，包 括：接收線圈，將被電感地禪合到功率發(fā)射單元的發(fā)射線圈；DUC的傳導(dǎo)部件，將被電容地 禪合到發(fā)射線圈的電容性元件，其中，所述發(fā)射線圈將被電感地禪合到接收線圈。
[0006] 根據(jù)本公開的第四方面，提供一種無線功率發(fā)射單元，包括發(fā)射線圈，將被電感地 禪合到充電不足設(shè)備（DUC)的接收線圈，并與DUC的傳導(dǎo)元件相互作用，其中，相互作用減 少發(fā)射線圈與接收線圈之間的電感性禪合；W及發(fā)射線圈的電容性元件，將被電容地禪合 至IJDUC的傳導(dǎo)部件，并補(bǔ)償與DUC的傳導(dǎo)部件相關(guān)聯(lián)的電感性禪合的減少。
【附圖說明】
[0007] 圖1A是圖示出與發(fā)射器線圈串聯(lián)的電容性元件的圖； 圖1B是圖示出被禪合到傳導(dǎo)元件的電容性元件的圖； 圖1C是圖示出與圖1B的圖等效的電路的圖； 圖2A是圖示出與發(fā)射器線圈并聯(lián)的電容性元件的圖； 圖2B是圖示出與發(fā)射器線圈并聯(lián)的被禪合到傳導(dǎo)元件的電容性元件的圖； 圖2C是圖示出與圖2B的圖等效的電路的圖； 圖3是圖示出具有電容性元件的示例功率發(fā)射單元的圖； 圖4A是具有W交叉指（interdigit)圖案形成的電容性元件的功率發(fā)射單元的頂視圖 的示例圖； 圖4B是具有W交叉指圖案形成的電容性元件的功率發(fā)射單元的截面圖； 圖5A圖示出功率發(fā)射單元和處于不同取向的充電不足設(shè)備的頂視圖； 圖5B圖示出功率發(fā)射單元和多個(gè)充電不足設(shè)備的頂視圖；W及 圖6是圖示出用于形成具有電容性元件的功率發(fā)射單元的方法的框圖。 圖7圖示出無線供電系統(tǒng)中的電容性禪合的方法。
[000引遍及本公開和附圖使用相同的標(biāo)號(hào)來指示類似的部件和特征。100系列中的標(biāo)號(hào) 表示最初在圖1中找到的特征；200系列中的標(biāo)號(hào)表示最初在圖2中找到的特征；W此類 推。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 本公開一般地設(shè)及用于針對(duì)無線充電系統(tǒng)中的電感的變化進(jìn)行調(diào)整的技術(shù)。如上 文所討論的那樣，磁諧振無線充電系統(tǒng)可采用發(fā)射（Tx)線圈與接收（Rx)線圈之間的電感 性禪合，其中，充電不足設(shè)備（DUC)可包括傳導(dǎo)部件，其在Tx線圈的磁場(chǎng)與傳導(dǎo)部件相互作 用時(shí)導(dǎo)致電感性禪合的變化。本文描述的技術(shù)包括被配置成電容地禪合到DUC的傳導(dǎo)元件 的電容性元件。在某些方面中，電容性元件與傳導(dǎo)部件之間的電容性禪合可至少部分地補(bǔ) 償電感性禪合的變化。
[0010] 圖1A是圖示出與發(fā)射器線圈串聯(lián)的電容性元件的圖。Tx電路102可包括Tx線 圈104、調(diào)諧電容器106W及電容性元件108。調(diào)諧電容器106可被配置成將Tx線圈調(diào)諧 成W與給定Rx線圈相關(guān)聯(lián)的期望頻率諧振。然而，與Rx線圈（未示出）具有電感"L"的Tx 線圈104可與DUC的傳導(dǎo)部件相互作用，如下面相對(duì)于圖1B所討論的。
[0011] 諧振頻率"f。"可由W下等式1定義：
等式1。
[001引在等式1中，L是引入任何傳導(dǎo)元件之前的電感，并且"C"是調(diào)諧電路的電容或如 圖1A中所指示的Cs。
[001引圖1B是圖示出被禪合到傳導(dǎo)元件的電容性元件的圖。傳導(dǎo)元件110可W是DUC的部件或一部分。在某些方面中，傳導(dǎo)元件110是金屬物體，諸如金屬底盤、電池等，如圖1B 中所指示的。作為Tx線圈104與傳導(dǎo)元件110之間的相互作用的結(jié)果而將Tx線圈104的 電感"L"減小了 "AL"。因此，電感"L"等于kAL。在金屬物體110與電容性元件108之 間形成的禪合電容(在圖1B中表示為C。）可至少部分地補(bǔ)償由于傳導(dǎo)部件110所引起的任 何電感減小AL而引起的諧振頻率改變。
[0014] 圖1C是示出與圖1B的圖等效的電路的圖。在圖1B中的電容性元件108與金屬 物體之間形成的電容等效于添加由W下等式2定義的圖1C中的電容器112,還表示為Cp:
等式2。
[0015] 在等式2中，C。是在金屬物體110與電容性元件108之間形成的禪合電容，如在圖 1B中所指示的。圖1B中和圖1C中所示的等效電路中所得的諧振頻率f2由W下等式3定 義：
等式3。
[0016] 因此，如上文所討論的，可通過引入電容性元件108來至少部分地調(diào)整Tx線圈104 的諧振頻率的任何改變。
[0017] 除圖1A、1B和1C中所述的電容性元件的串聯(lián)連接W及如下面參考圖3所討論的 之外，還可WW并聯(lián)配置將電容性元件連接到Tx線圈，如下面參考圖2A2B、2C和圖4A和 4B所討論的。
[001引圖2A是圖示出與發(fā)射器線圈并聯(lián)的電容性元件的圖。Tx電路202可包括Tx線 圈204、調(diào)諧電容器206W及電容性元件208。如上文參考圖1A-1C所討論的，調(diào)諧電容器 206可W被配置成調(diào)諧Tx線圈204W在由等式1定義的期望頻率、諸如頻率f。處諧振。在 該情形中，相對(duì)于Tx線圈204并聯(lián)地設(shè)置電容性元件，如下面更詳細(xì)地討論的那樣。
[0019]圖2B是圖示出被禪合到與發(fā)射線圈并聯(lián)的傳導(dǎo)元件的電容性元件的圖。在本示 例中，在圖2B中指示電容C。，并且由W下等式4來定義鑒于金屬物體210的電容性元件208 的所得的電感L":
等式4。
[0020] 圖2C是圖示出與圖2B的圖等效的電路的圖。如在圖2C中用短劃線方框212所 示，等效電容性元件208與Tx線圈204并聯(lián)。
[0021] 在任一并聯(lián)配置中，諸如在圖2A-2C中或者在串聯(lián)配置中，諸如在圖1A-1C中， 在電容性元件與金屬物體之間形成的電容可導(dǎo)致對(duì)Tx線圈的調(diào)諧的調(diào)整，其又影響發(fā)射 線圈與接收線圈之間的功率傳遞效率，然而，并聯(lián)配置可由于并聯(lián)連接的阻抗變換特性而 提供略微較低的效率。此特性可W對(duì)連接到線圈的功率放大器有幫助，因?yàn)樘砑恿烁嗟?充電不足設(shè)備，該產(chǎn)生了呈現(xiàn)給功率放大器的相對(duì)較高的阻抗。
[0022] 可用任何適當(dāng)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)如在圖1A和1B的108處所示的串聯(lián)或者如在圖2A和 2B中的204處所示的并聯(lián)的電容性元件的各方面。下面討論某些示例設(shè)計(jì)。
[0023] 圖3是圖示出具有電容性元件的示例功率發(fā)射單元的圖。在302處圖示出功率發(fā) 射單元300的底部側(cè)視圖，在304處圖示出功率發(fā)射單元300的頂側(cè)視圖，并且在306處圖 示出功率發(fā)射單元的截面圖。功率發(fā)射單元300包括電容性元件，其包括如底視圖302和 截面圖306中所示的兩個(gè)傳導(dǎo)電極板308。在某些方面中，傳導(dǎo)電極板308可W是銅或任何 其他適當(dāng)?shù)膫鲗?dǎo)材料。電極板308可被通信地禪合到被配置成調(diào)諧功率發(fā)射單元300的Tx 調(diào)諧電路。在其他方面中，可W將傳導(dǎo)電極板308圖案化，使得無論充電不足設(shè)備的放置如 何都實(shí)現(xiàn)相等的重疊面積。在電極板與線圈之間還使用鐵氧體材料310W減少添加的金屬 電極板對(duì)線圈的影響，然而，可通過在電極上采用某些圖案使得其不影響Tx線圈的性能來 消除鐵氧體材料310。此外，電介質(zhì)覆蓋物310可使得傳導(dǎo)電極板308能夠電容性地補(bǔ)償由 充電不足設(shè)備的傳導(dǎo)部件引起的電感中的偏移的至少一部分。例如，可將具有接收線圈的 設(shè)備放置在功率發(fā)射單元300的頂部上W電感地禪合到Tx線圈312,如圖3的頂視圖304 和截面圖306中所示。
[0024] 在某些情形中，傳導(dǎo)電極板308的禪合電容可取決于傳導(dǎo)電極板308與充電不足 設(shè)備的傳導(dǎo)部件之間的距離。此外，在某些方面中，傳導(dǎo)電極板308的禪合電容可取決于充 電不足設(shè)備的大型。在本文所述的方面中，可針對(duì)多個(gè)類型的充電不足設(shè)備、針對(duì)多個(gè)型 號(hào)的充電不足設(shè)備等基于充電不足設(shè)備的傳導(dǎo)部件的平均距離來選擇策略性距離、電極大 小、電介質(zhì)覆蓋材料等。此外，在某些其他方面中，可選擇策略性距離、電極大小、電介質(zhì)覆 蓋材料等，使得可將多個(gè)充電不足設(shè)備禪合到Tx線圈312,如參考圖6B更詳細(xì)地討論的那 樣。
[0025] 圖4A是具有W交叉指圖案形成的電容性元件的功率發(fā)射單元的頂視圖的示例 圖。如圖4中所示，在功率發(fā)射單元400A中包括多個(gè)電容性元件，諸如電容性禪合板402、 404?？蓪㈦娙菪远U合板402、404設(shè)置在電介質(zhì)覆蓋材料下面，類似于圖3的電介質(zhì)覆蓋物 310。在本示例中，將電容性禪合板402、404設(shè)置在功率發(fā)射單元400A的Tx線圈406的頂 部上。如圖4A中所示，使用間隔的交叉指圖案來減少對(duì)由在其下面的Tx線圈406產(chǎn)生的 磁場(chǎng)的干擾。電容性禪合板402包括被連接在一起的多個(gè)臂，并且該些臂與具有類似結(jié)構(gòu) 的電容性禪合板404交織。如下面更詳細(xì)地討論的，當(dāng)將方框410所指示的充電不足設(shè)備 放置在功率發(fā)射單元400上時(shí)，電容性禪合板402、404的電容可取決于充電不足設(shè)備410 的長(zhǎng)度412W及電容性禪合板402、404之間的間距414。
[0026] 圖4B是具有W交叉指圖案形成的電容性元件的功率發(fā)射單元的截面圖。在圖4B 中圖示出電容性禪合板402、404W及Tx線圈406的應(yīng)。在鄰近電容禪合板404、406之間 形成共面條狀電容Ccs，如圖4B中的416所指示的。當(dāng)將充電不足設(shè)備410放置在功率發(fā) 射單元400B的頂部上時(shí)，在充電不足設(shè)備410中的傳導(dǎo)部件與被充電不足設(shè)備410覆蓋的 電容性禪合板402、404之間形成418處的平行板電容（Cpp)。電容性禪合板402、404的電容 可由W下等式5、6和7確定。
[0027] 在W上等式中，K是第一種完整楠圓積分，"1"是短劃線箭頭412所指示的充電不 足設(shè)備的長(zhǎng)度，是