无线充电装置制造方法及图纸

无线充电装置包括耦合到至少一个发送天线并可操作的引起该至少一个发送天线发射电磁辐射的发射器；适于把电磁辐射限制在充电区的导电结构；以及用来探测在发射器和至少一个发送天线之间阻抗失配度的探测器。还公开了与无线充电装置和无线充电系统使用的接收器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本PCT申请要求于2013年8月15日提交的美国临时专利申请61/866337，题为“基于电磁参数分析的高效充电系统和使用方法”和于2014年6月1日提交的美国临时专利申请62/006209，题为“在无线充电装置中有效传送RF能量的方法和装置”的申请的优先权，其申请日和全部公开的内容在此通过引用全文并入本文。
本专利技术总体涉及一种无线充电装置，且更具体地，涉及利用从发送装置到接收装置的无线频率信号被充电而有效传送能量。它还涉及一种与无线充电装置一起使用的，以及用于包括无线充电装置和接收器的无线充电系统的接收器。
技术介绍
无线充电系统利用发送单元和接收单元之间的无线电频率电磁场能量的传播，其可以被嵌入在充电装置中或当需要给它充电时耦合到这样的装置。接收单元不得不应对变化的电磁场功率水平，以及到发送单元不同的距离。通常接收单元的阻抗是变化的，以补偿由接收和发送单元之间变化的距离引起的接收天线中改变的功率水平和/或阻抗的变化。另一种可能性是，该接收装置包括用于在整个充电过程控制充电电流和电压的充电管理单元。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种无线充电装置，其包括可耦合到至少一个发送天线，并且可操作的引起所述至少一个发送天线发射电磁辐射的发射器；适于将电磁辐射限制到充电区的导电结构；和用于探测发射器和至少一个发送天线之间的阻抗失配度的探测器。通过测量发射器和所述至少一个发送天线之间的阻抗失配度，发射器可在整个无线充电系统中探测阻抗失配。这允许它考虑接收器中发生的变化，例如由于在电池充电状态中的变化，而不需要接收器本身的任何情报。因此，如果需要的话，接收器可以是完全无源的。对于“限制”，我们指的是电磁辐射不是像在自由空间那样传播而是限制传播超过充电区。这并不意味着没有电磁辐射传播超出充电区，尽管可能有这种情况，例如，其中所述导电结构是法拉第笼。在一个实施例中，导电结构是一个射频屏蔽结构，在其内设置至少一个发送天线，充电区位于所述射频屏蔽结构的内部容积内。射频屏蔽结构可以具有一个可移动的部分，以允许引入的装置在充电区被充电。射频结构可能是一个法拉第笼。充电区可以占据整个内部容积或仅其一部分。被充电的装置通常被耦合到接收器，用于在被引入射频屏蔽结构的内部容积之前接收电磁辐射。在另一个实施例中，导电结构限定了部分封闭的容积，在其内设置至少一个发送天线，并且其具有开放区域允许将被充电装置引入到部分封闭容积中，充电容积占据部分封闭容积的至少一部分。充电容积(以下也表示为“充电区”)可以位于完全部分封闭容积内，或者它可以延伸超出部分封闭容积，例如在开放区域的附近。在又一实施例中，导电结构是平面结构，至少一个发送天线位于其上，从而充电区占据围绕所述至少一个发送天线的体积。待充电装置可放置在充电区中的平面结构上。充电区可以完全在平面结构上。或者，它可能延伸到平面结构的边缘或超过它。该充电区优选包括其中电磁辐射相对于充电区的剩余部分集中的区域。我们指的该区域是最大能量体积(MEV)，稍后其在本文件中和我们PCT申请的详细描述中描述，我们的PCT申请作为WO2013/179284公开，其内容通过引用并入本文。该至少一个天线可包括天线的阵列，其每一个可被选作用于发射电磁辐射以修改充电区。所述阵列中的每个天线可以耦合到发射器中的专用功率放大器。可替代地，阵列中的每个天线可切换地耦合到单个功率放大器。充电区的修改可以涉及充电区的位置和/或形状的修改。至少一个天线可以是自适应阻抗发送天线，其阻抗是可变的以修改充电区。充电区的修改可以涉及充电区位置和/或形状的修改。如上面提到的充电区的修改影响发送天线和接收器之间的耦合度。因此，该装置可以提高发射器和接收器之间的耦合强度，而不需要相对于发送天线确切设置接收器，也不需要考虑其他因素，如环境温度的变化或充电区寄生(即不可充电的)负荷的出现。探测器通常监控发送到所述至少一个发送天线的入射功率和从所述至少一个发送天线接收的反射功率，这些比率表示发射器和至少一个发送天线之间的阻抗失配。反射功率与入射功率的比率与反射系数S11是相同的。该比率可以由控制器来计算，或者可以由探测器本身导出，并且可以通过幅度和/或相位，或两者来表示。无线充电装置通常还包括耦合到所述探测器以便接收来自探测器的指示阻抗失配度的信号的控制器。该控制器可适于响应以计算来自阻抗失配程度的反射系数S11并且如果反射系数S11上升超过阈值，使该装置显示充电区不存在被充电装置。随着阻抗失配下降，S11的值上升并倾向朝向零分贝。这是因为，它是反射能量与传输能量比率的对数。由于这两个量接近，所以S11的值趋于零分贝。通过改变发射器使所述至少一个发送天线发射超过频率范围的电磁辐射的传输频率，控制器适于响应低于阈值的阻抗失配度，并测量在整个频率范围内的多个频率的阻抗失配度。阈值是一个预定的值，该值可以是充电装置的设置的一部分。可替代地，阈值可以由控制器根据充电部分条件设置。S11参数在文献中以各种方式描述。根据本专利技术，S11表示反射功率和入射功率之间的对数比。因此，该阈值也表示为对数值，并且低于或超出该阈值的参数也表示相同的对数值。因此，反射系数S11通常被用作阻抗失配度的量度。通过使装置指示在充电区不可充电的，寄生负载的存在，控制器适于响应低于多个频率中至少一些频率的阈值的阻抗失配度。因此，控制器可适于以这种方式响应低于所述多个频率的每个频率的阈值的阻抗失配度。控制器适于响应低于在窄于由开始充电过程的频率范围的频率范围的每组多频率阈值的阻抗失配度。频率区域限定频率范围内的频率的连续扩展。在这种情况下，控制器可进一步适于开始充电过程，以修改发射器引起所述至少一个发送天线发射的电磁辐射的功率电平，同时监控阻抗失配的程度来确定阻抗失配度呈现峰值的功率电平，然后设置功率电平到该值。此外，该控制器可适用于在充电过程监控阻抗失配的程度，并以下列方式至少一个响应阻抗失配的程度的变化：a)通过改变发射器引起所述至少一个发送天线发射电磁辐射的功率电平；b)通过改变该发射器引起所述至少一个发送天线发射电磁辐射的频率；c)通过控制耦合到所述发射器和发送天线以匹配发射器和发送天线阻抗的自适应阻抗匹配单元；以及d)通过将天线阵列的至少一个天线耦合到发射器和/或通过适应自适应阻抗天线的阻抗。举例来说，随着连接到电磁耦合到无线充电装置的接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线充电装置，包括：发射器，其耦合到至少一个发送天线并可操作的引起所述至少一个发送天线发射电磁辐射；导电结构，其适合于把所述电磁辐射限制在充电区；和探测器，其用来在所述发射器和所述至少一个发送天线之间探测阻抗失配度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.15 US 61/866,337;2014.06.01 US 62/006,2091.一种无线充电装置，包括：
发射器，其耦合到至少一个发送天线并可操作的引起所述至少一个发送天线发射电磁
辐射；
导电结构，其适合于把所述电磁辐射限制在充电区；和
探测器，其用来在所述发射器和所述至少一个发送天线之间探测阻抗失配度。
2.如权利要求1所述的无线充电装置，其中所述导电结构是射频屏蔽结构，所述至少一
个发送天线位于其中，所述充电区位于所述射频屏蔽结构的内部容积内。
3.如权利要求1所述的无线充电装置，其中所述导电结构限定部分封闭容积，所述至少
一个发送天线位于其中，其具有允许被充电装置进入所述部分封闭容积的开放区域，充电
容量占用至少部分所述部分封闭容积。
4.如权利要求1所述的无线充电装置，其中所述导电结构是平面结构，所述至少一个发
送天线位于其上，由此所述充电区占用环绕所述至少一个发送天线的容积。
5.如权利要求1所述的无线充电装置，其中所述至少一个天线包括天线阵列，其每个可
选择用于发射电磁辐射以修改所述充电区。
6.根据任一在前权利要求的无线充电装置，其中所述至少一个天线是自适应阻抗发送
天线，其阻抗是可变的以修改所述充电区。
7.根据任一在前权利要求的无线充电装置，其中所述探测器监控传输给所述至少一个
发送天线的入射功率和从所述至少一个发送天线接收的反射功率，这些的比率表示在所述
发射器和所述至少一个发送天线之间的阻抗失配。
8.根据任一在前权利要求的无线充电装置，其中所述无线充电装置进一步包括耦合到
所述探测器的控制器以便接受至少一个表示来自探测器的阻抗失配度的信号。
9.如权利要求8所述的无线充电装置，其中所述控制器适合于响应来自阻抗失配度的
反射系数S11，并且如果反射系数S11高出阈值，引发装置指示在所述充电区中没有被充电
装置。
10.如权利要求8或权利要求9所述的无线充电装置，其中通过改变发射器引起所述至
少一个发送天线在频率范围内发射电磁辐射的传输频率，并测量横跨所述频率范围的多个
频率的阻抗失配度，所述控制器适合于响应低于阈值的阻抗失配度。
11.如权利要求10所述的无线充电装置，其中在至少一些所述多个频率上，通过引发装
置显示在充电区存在不可充电的寄生负载，所述控制器适合于响应低于阈值的阻抗失配
度。
12.如权利要求10或权利要求11所述的无线充电装置，其中所述控制器适合于响应低
于所述多个频率的组中每个的阈值的阻抗失配度，该多个频率的组在比开始充电过程的频
率范围窄的频率范围内。
13.如权利要求12所述的无线充电装置，其中所述控制器还适应充电过程的开始进而
修改发射器引起所述至少一个发送天线发射电磁辐射的功率电平，同时监控阻抗失配度以
确定阻抗失配度呈现峰值的功率电平，然后将该功率电平设置到该值。
14.如权利要求12或权利要求13所述的无线充电装置，其中所述控制器在充电过程期
间被调适以监控阻抗失配度并以下列方法中至少一种响应阻抗失配度的变化：
a)通过改变发射器引起所述至少一个发送天线发射电磁辐射的功率电平；
b)通过改变发射器引起所述至少一个发送天线发射电磁辐射的频率；
c)通过控制耦合到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·玛侬瓦埃里斯邦伊，
申请(专利权)人：胡玛沃克斯公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL