无线充电垫上的对象位置和取向的检测制造技术

本发明专利技术公开了一种无线充电垫及其操作方法。该无线充电垫包括检测系统，该检测系统被配置为确定电子设备在无线充电垫上的位置和取向。基于检测到的电子设备的一个或多个结构特征部的位置来确定该位置和取向。根据检测到的位置和取向操作无线充电垫。

Detection of Object Position and Orientation on Wireless Charging Pad

The invention discloses a wireless charging pad and its operation method. The wireless charging pad includes a detection system configured to determine the position and orientation of electronic devices on the wireless charging pad. The position and orientation are determined based on the position of one or more structural features of the detected electronic device. Operate the wireless charging pad according to the detected position and orientation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线充电垫上的对象位置和取向的检测本专利申请要求2016年9月21日提交的美国临时专利申请No.62/397,616的优先权，该美国临时专利申请据此全文以引用方式并入本文。
所述实施方案整体涉及电子设备的无线充电，具体地讲涉及用于检测设置在无线充电垫的充电表面上的电子设备相对于设置在充电表面下方的一个或多个发射线圈的位置和取向的系统和方法。
技术介绍
电子设备可诸如经由电磁感应无线接收电力。例如，电子设备可包括用于接收电力的线圈(“接收线圈”)，并且发射器设备可包括用于传输电力的线圈(“发射线圈”)。电子设备定位在发射器设备附近，使得发射线圈可经由互感将电力传输到接收线圈。除了别的之外，电力传输的效率受到接收线圈相对于发射线圈的接近度和对准的影响。更具体地讲，如果接收线圈未与发射线圈对准或未正确对准，则减少电子设备所接收的电量。为了补偿，发射器设备通常会增加其电力输出，从而降低系统的电力传输效率。
技术实现思路
本文所述的实施方案总体涉及被配置为检测电子设备在无线充电设备的充电表面上的位置和取向的无线充电设备(例如，无线充电垫)。在一些实施方案中，无线充电垫包括壳体、一组发射线圈和检测系统。通常，壳体具有其上可放置电子设备的上表面或充电表面。该一组发射线圈向电子设备无线传输电力。该电子设备包括外壳，并且检测系统检测外壳的一个或多个结构特征部相对于无线充电垫的上表面或充电表面的一个或多个位置。然后，检测系统可基于结构特征部的相对位置来确定电子设备相对于上表面或充电表面的位置和取向。在一些示例中，诸如本文所述的无线充电垫的检测系统向发射线圈中的一个或多个施加高频信号(例如，查验)。然后，检测系统监视发射线圈，以获得可与电子设备外壳的一个或多个金属特征部的存在相关联的任何电流或电压尖峰。之后，检测系统可基于在不同发射线圈处接收的电流或电压尖峰的一个或多个特性(例如，振幅、相位等)来确定、估计或近似电子设备的一个或多个结构特征部的位置和/或取向。然后，检测系统可确定、估计或近似接收线圈在电子设备内的位置。在一些示例中，检测系统包括设置在无线充电垫的上表面或充电表面之上或下方的一组电容电极。电容电极响应于附近的电子设备而经历电容的变化，并且可基于对不同电极的电容变化的比较来确定电子设备的位置和取向。在一些示例中，检测系统包括一组应变传感器，所述应变传感器响应于电子设备接触上表面或充电表面而检测上表面或充电表面的偏转。在一些示例中，检测系统包括压电传感器，该压电传感器被配置为响应于电子设备接触上表面而检测上表面的偏转。电子设备在上表面上的位置和取向可基于检测到的上表面的偏转来确定。本文所述的另外的实施方案涉及用于对无线充电垫上的电子设备进行充电的方法。此类方法通常包括以下操作：检测电子设备的两个或更多个非充电结构特征部相对于无线充电垫的充电表面的位置，然后确定、估计或近似电子设备相对于充电表面的位置和取向。在一些实施方案中，该方法还包括以下操作：确定电子设备内接收线圈相对于充电表面的位置，或者更具体地讲，确定接收线圈相对于与充电表面相关联的一个或多个发射线圈的位置。然后，可基于接收线圈的位置来选择发射线圈。附图说明本公开通过下面结合附图的具体描述将更易于理解，其中类似的附图标记表示类似的元件。图1A描绘了容纳便携式电子设备的无线充电垫。图1B描绘了图1A的无线充电垫和便携式电子设备，具体地示出了与无线充电垫的发射线圈对准的电子设备的接收线圈。图1C描绘了图1B的无线充电垫和便携式电子设备，具体地示出了未与无线充电垫的任何发射线圈对准的电子设备的接收线圈。图2A描绘了被配置为经由感应式感测来检测附近电子设备的无线充电垫的示例。图2B描绘了被配置为经由感应式感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。图2C描绘了具有可通过无线充电垫检测的谐振结构的示例性电子设备。图2D描绘了具有可通过无线充电垫检测的谐振结构的另一种示例性电子设备。图2E描绘了具有可通过无线充电垫检测的谐振结构模式的又一种示例性电子设备。图2F描绘了经由感应式感测来检测具有谐振结构的电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。图2G描绘了在无线充电垫中包括电流感测的示例性电力传输电路。图3A描绘了被配置为经由电容式感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。图3B描绘了被配置为经由电容式感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的另一个示例。图3C描绘了被配置为使用发射线圈经由电容式感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。图3D描绘了具有可通过无线充电垫检测的电容结构的示例性电子设备。图3E描绘了具有可通过无线充电垫检测的电容结构的另一种示例性电子设备。图3F描绘了具有可通过无线充电垫检测的电容结构模式的又一种示例性电子设备。图3G描绘了经由电容式感测来检测具有电容结构的电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。图4A描绘了被配置为经由压力感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。图4B描绘了被配置为经由压力感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的简化剖视图。图4C描绘了呈应变仪形式的压力传感器的示例。图4D描绘了呈压电元件形式的压力传感器的示例。图5描绘了诸如本文所述的无线充电垫的某些示例性部件的简化系统图。图6描绘了用于对无线充电垫上的电子设备进行充电的示例性过程。图7描绘了用于将电力传输至无线充电垫上的电子设备的接收线圈的示例性过程。附图中的交叉影线或阴影的用途通常被提供以阐明相邻元件之间的边界并还有利于附图的易读性。因此，存在或不存在无交叉影线或阴影均不表示或指示对特定材料、材料属性、元件比例、元件尺寸、类似图示元件的共同性或在附图中所示的任何元件的任何其他特性、性质、或属性的任何偏好或要求。此外，应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中被提供，以仅用于促进对本文所述的各个实施方案的理解，并因此可不必要地被呈现或示出以进行缩放并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。具体实施方式现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将实施方案限制于一个优选具体实施。相反，所述实施方案旨在涵盖可被包括在本公开以及由所附权利要求限定的实质和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。以下公开涉及用于操作无线充电设备(例如，无线充电垫)以检测靠近或接触无线充电设备的对象(例如，电子设备)的位置和取向的系统和方法。无线充电垫可用于向任何固定或移动电子设备提供电力，该固定或移动电子设备包括台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、蜂窝电话、外围设备、附件设备、可穿戴设备、车辆或航空控制系统、工业控制系统、器具等。无线充电垫可呈现多种形状和尺寸。在一些实施方案中，无线充电垫可同时为多个电子设备提供电力。一般来讲，诸如本文所述的无线充电垫被配置为在未于无线充电垫与电子设备之间使用电线的情况下将电力传输到电子设备。无线充电垫可结合被配置为例如通过生成磁场或电场来无线传输电力的发射线圈、电容充电板或类似发射元件，以分别在电子设备的对应接收线圈中感生电压或电流。感生的电压或电流可被电子设备用于为部件供电，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被配置为将电力无线传输到电子设备的无线充电垫，所述电子设备包括具有非充电结构特征部的外壳，所述无线充电垫包括：壳体，所述壳体具有被配置成接收所述电子设备的上表面；一组发射线圈，所述发射线圈被配置为将电力无线传输到所述上表面上的所述电子设备；和检测系统，所述检测系统被配置为：检测所述电子设备的所述外壳的所述非充电结构特征部相对于所述上表面的位置；以及基于所检测到的位置来确定所述电子设备相对于所述上表面的位置和取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.21 US 62/397,6161.一种被配置为将电力无线传输到电子设备的无线充电垫，所述电子设备包括具有非充电结构特征部的外壳，所述无线充电垫包括：壳体，所述壳体具有被配置成接收所述电子设备的上表面；一组发射线圈，所述发射线圈被配置为将电力无线传输到所述上表面上的所述电子设备；和检测系统，所述检测系统被配置为：检测所述电子设备的所述外壳的所述非充电结构特征部相对于所述上表面的位置；以及基于所检测到的位置来确定所述电子设备相对于所述上表面的位置和取向。2.根据权利要求1所述的无线充电垫，还包括控制电路，所述控制电路可操作地耦接到所述检测系统并且被配置为基于所确定的位置和所确定的取向来激活所述一组发射线圈的子组以传输所述无线电力。3.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统被配置为激励所述发射线圈，以使用感应式感测来检测所述非充电结构特征部的位置。4.根据权利要求3所述的无线充电垫，其中所述电子设备具有接收线圈，所述接收线圈被配置为接收所述无线传输的电力，其中所述非结构特征部包括被配置为分别在第一不同频率和第二不同频率下谐振的第一谐振结构和第二谐振结构，并且其中所述检测系统被配置为：使用所述一组发射线圈组来发射信号；响应于所述信号，检测所述第一谐振结构在所述第一频率下的第一谐振响应；以及响应于所述信号，检测所述第二谐振结构在所述第二频率下的第二谐振响应。5.根据权利要求4所述的无线充电垫，其中所述检测系统被配置为使用检测到的所述第一谐振响应和所述第二谐振响应来检测所述第一谐振结构和所述第二谐振结构的位置。6.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统包括设置在所述上表面之上或下方的一组电容电极。7.根据权利要求6所述的无线充电垫，其中所述检测系统被配置为：通过检测所述非充电结构特征部的不同电容响应来检测所述电子设备的所述外壳的所述非充电结构特征部相对于所述上表面的位置。8.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统包括一组应变传感器。9.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统包括压电传感器，所述压电传感器被配置为响应于所述电子设备接触所述上表面而检测所述上表面的偏转。10.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统被进一步配置为确定所述电子设备的类型。11.根据权利要求10所述的无线充电垫，其中所述检测系统被配置为：检测所述电子设备的所述外壳的识别结构；以及基于所检测到的识别结构来确定所述电子设备的类型。12.一种用于对具有检测系统的无线充电垫上的电子设备进行充电的方法，包括：利用所述检测系统，检测所述电子设备的外壳的第一结构特征部相对于所述无线充电垫的充电表面的第一位置；利用所述检测系统，检测所述电子设备的所述外壳的第二结构特征部相对于所述无线充电垫的所述充电表面的第二位置；基于所检测到的第一位置和所检测到的第二位置来确定所述电子设备在所述无线充电垫上的位置和取向；基于所确定的位置和所确定的取向来选择所述无线充电垫中的发射线圈；以及使用所述发射线圈将电力无线传输到所述电子设备。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发射线圈是第一发射线圈，所述方法还包括：利用脉冲信号周期性地激励第二发射线圈；检测对所述脉冲信号的响应；以及基于对所述脉冲信号的所述响应的特性来确定所述电子设备的所述位置和所述取向。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述响应包括：由与所述电子设备的第一结构相互作用的所述脉冲信号引起的第一谐振频率；和由与所述电子设备的第二结构相互作用的所述脉冲信号引起的第二谐振频率。15.根据权利要求12所述的方法，其中所述发射线圈是第一发射线圈，所述方法还包括：利用信号周期性地激励第二发射线圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·博塞蒂，C·S·格拉汉姆，D·W·里特尔，T·K·莫耶，S·G·赫布斯特，S·埃科阿姆，N·J·沙，S·C·特里，Z·穆萨欧，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US