用于无线充电的自适应电力控制制造技术

本申请涉及用于无线充电的自适应电力控制。示范性实施例是针对无线电力传送。发射器(202)通过发射天线产生在谐振频率下的电磁场，以在所述发射天线(204)的近场内产生耦合模式区。所述发射器在递归周期的同步部分期间通过开/关键控所述电磁场而界定所述递归周期的开始。在所述递归周期的电力发射部分期间，所述发射器将所述电磁场的部分耦合到所述耦合模式区内的各种接收器装置的不同接收天线。所述发射器还确定在所述递归周期内针对安置于所述耦合模式区内的所述各种接收器装置的电力分配，且响应于从所述接收器装置接收的电力要求而调整近场辐射的电力电平。

【技术实现步骤摘要】
用于无线充电的自适应电力控制本申请为专利技术名称为“用于无线充电的自适应电力控制”的原中国专利技术专利申请的分案申请。原申请的中国申请号为201080005299.X；原申请的申请日为2010年1月22日，其国际申请号为PCT/US2010/021873。根据35U.S.C.§119主张优先权本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张以下美国临时专利申请案的优先权：2009年1月22日申请的名为“用于无线电力装置的电力共享(POWERSHARINGFORWIRELESSPOWERDEVICES)”的美国临时专利申请案61/146,586。2009年2月9日申请的名为“用于无线充电的动态电力控制方法(DYNAMICPOWERCONTROLMETHODOLOGYFORWIRELESSCHARGING)”的美国临时专利申请案61/151,156。2009年6月3日申请的名为“用于无线充电装置的自适应电力控制(ADAPTIVEPOWERCONTROLFORWIRELESSLYCHARGINGDEVICES)”的美国临时专利申请案61/183,907。
本专利技术大体来说涉及无线充电，且更具体来说，涉及与将电力分配给可定位于无线电力系统中的接收器装置有关的装置、系统及方法。
技术介绍
通常，例如无线电子装置等每一电池供电装置需要其自己的充电器及电源，所述电源通常为交流电(AC)电力插座。当许多装置需要充电时，此种有线配置变为使用不便的。正开发在发射器与耦合到待充电的电子装置的接收器之间使用空中或无线电力发射的方法。这些方法大体上分成两类。一类是基于发射天线与待充电的装置上的接收天线之间的平面波辐射(也称为远场辐射)的耦合。接收天线收集辐射电力且将其整流以用于对电池充电。天线大体上具有谐振长度以便改善耦合效率。此方法遭遇以下事实：电力耦合随着天线之间的距离增加而迅速衰退，因此合理距离(例如，小于1到2米)上的充电变得困难。另外，因为发射系统辐射平面波，所以如果不经由滤波进行适当控制，则无意的辐射可能干扰其它系统。用于无线能量发射技术的其它方法是基于嵌入于(例如)“充电”垫子或表面中的发射天线与嵌入于待充电的电子装置中的接收天线(加上整流电路)之间的电感性耦合。此方法的缺点在于：发射天线与接收天线之间的间距必须非常接近(例如，在几毫米内)。但是此方法不具有同时对相同区域中的多个装置充电的能力，此区域通常非常小且需要用户准确地将装置定位到特定区域。对于许多无线充电系统来说，从源发射的电力固定到单一电平，因此大体上无法调整电力电平以适应具有不同的最大峰值电力电平的装置。这限制了可被充电的装置的类型。另一问题在于：无法依据装置的当前电池电平来调整固定的辐射电力电平。这浪费了电力，因为随着电池充电，其需要越来越少的电力来完成充电。来自发射器的未被装置吸收的辐射电力可增加比吸收率(SAR)电平。固定发射器电力规定：对于当被充电的装置具有到发射器的不良耦合时发生的最坏状况，必须满足SAR要求。因此，具有优良耦合的装置受限于由具有不良耦合的装置规定的电力电平，此可导致所述装置的增加的充电时间。当对多个装置充电时，固定发射电力暗示相同电力电平必须适用于所有装置，而不管对于每一装置来说何种充电电平是最佳的。如较早所叙述，此可导致浪费的辐射电力。在无线电力发射的情况下，存在对于用于以变化的电力电平及多路复用时间来发射及中继无线电力以增加电力发射效率的设备及方法的需要。附图说明图1展示无线电力传送系统的简化框图。图2展示无线电力传送系统的简化示意图。图3展示用于本专利技术的示范性实施例中的环形天线的示意图。图4为根据本专利技术的示范性实施例的发射器的简化框图。图5为根据本专利技术的示范性实施例的接收器的简化框图。图6展示发射电路的用于执行发射器与接收器之间的消息接发的一部分的简化示意图。图7展示发射电路的用于调整发射器的电力电平的一部分的简化示意图。图8为可用以为发射器供应电力的AC/DC电力供应器的简化框图。图9说明驱动两个N沟道晶体管以产生同步降压式转换器的脉宽调制器(PWM)控制器。图10说明使用微控制器的示范性同步降压式转换器。图11说明具有发射天线且包括放置于附近的接收器装置的主机装置。图12A及图12B为说明用于发射器与接收器之间的通信及用于电力发射的消息接发协议的简化时序图。图13A到图13C说明具有发射天线且包括放置于相对于所述发射天线的各种位置中的接收器装置的主机装置。图14A到图14G为说明用于将电力递送到多个接收器装置的自适应电力控制的简化时序图。具体实施方式词语“示范性”在本文中用以意谓“充当实例、例子或说明”。本文中经描述为“示范性”的任一实施例未必解释为比其它实施例优选或有利。下文结合附加图式所阐述的详细描述意在作为对本专利技术的示范性实施例的描述，且并不意在表示可实践本专利技术的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意谓“用作实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述出于提供对本专利技术的示范性实施例的透彻理解的目的而包括特定细节。对于所属领域的技术人员来说将显而易见，可在无这些特定细节的情况下实践本专利技术的示范性实施例。在一些例子中，以框图形式展示众所周知的结构及装置，以便避免混淆本文中所呈现的示范性实施例的新颖性。词语“无线电力”在本文中用以意谓在不使用物理电磁导体的情况下在从发射器到接收器之间发射的与电场、磁场、电磁场或其它者相关联的任何形式的能量。图1说明根据本专利技术的各种示范性实施例的无线发射或充电系统100。将输入电力102提供到发射器104以供产生用于提供能量传送的辐射场106。接收器108耦合到辐射场106，且产生输出电力110以供耦合到输出电力110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者隔开距离112。在一示范性实施例中，根据相互谐振关系来配置发射器104与接收器108，且当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率非常接近时，当接收器108定位于辐射场106的“近场”中时，发射器104与接收器108之间的发射损耗为最小的。发射器104进一步包括用于提供用于能量发射的装置的发射天线114，且接收器108进一步包括用于提供用于能量接收的装置的接收天线118。根据应用及待与其相关联的装置来设定发射天线及接收天线的大小。如所陈述，有性能量传送通过将发射天线的近场中的大部分能量耦合到接收天线而非以电磁波形式将大部分能量传播到远场而发生。当处于此近场中时，可在发射天线114与接收天线118之间产生耦合模式。天线114及118周围的可发生此近场耦合的区域在本文中称作耦合模式区。图2展示无线电力传送系统的简化示意图。发射器104包括振荡器122、功率放大器124及滤波器及匹配电路126。所述振荡器经配置以产生所要频率，所述所要频率可响应于调整信号123来调整。振荡器信号可由功率放大器124以响应于控制信号125的放大量来放大。可包括滤波器及匹配电路126以滤除谐波或其它非所要的频率且使发射器104的阻抗与发射天线114匹配。接收器108可包括匹配电路132及整流器及切换电路134以产生DC电力输出以对电池136(如图2中所展示)充电或对耦合到接收器的装置(未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电力发射器，其包含：发射天线，其经配置以将电力电感性地传递给多个接收器装置；及控制器，其可操作地耦合到所述发射天线，且所述控制器经配置以使得所述多个接收器装置中的第一接收器装置被启用以接收来自所述发射天线的电力，并使得当所述第一接收器装置被启用时余下的接收器装置中的至少一部分停用于接收电力。

【技术特征摘要】
2009.01.22 US 61/146,586;2009.02.09 US 61/151,156;1.一种无线电力发射器，其包含：单一发射天线，其经配置以经由磁场将电力电感性地传递给多个接收器装置；及控制器，其可操作地耦合到所述单一发射天线，且所述控制器经配置以：确定所述多个接收器装置中的第一接收器装置和第二接收器装置将从所述单一发射天线接收的电力分配，基于所确定的电力分配，使得所述第一接收器装置和所述第二接收器装置启用其自身以接收来自所述单一发射天线的电力分配，及使得当所述第一接收器装置或所述第二接收器装置被启用时余下的接收器装置中的至少一部分将其自身停用于接收电力。2.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中所述控制器经配置以基于发送到所述多个接收器装置的消息使得所述第一接收器装置启用其自身以及使得所述余下的接收器中的所述至少一部分将其自身停用。3.根据权利要求2所述的无线电力发射器，其中所述控制器进一步经配置以经由磁场使用开/关键控通信协议或经由单独通信信道将所述消息发送到所述多个接收器装置。4.根据权利要求3所述的无线电力发射器，其中所述单独通信信道包含蓝牙、紫蜂、或蜂窝网络。5.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中所述控制器进一步经配置以基于所述第一接收器装置的充电电平来调整所述第一接收器装置被启用的时间量。6.根据权利要求5所述的无线电力发射器，其中所述控制器进一步经配置以使得当所述第一接收器装置使用所接收到的电力被实质上完全充好电时所述第一接收器装置将其自身停用于接收所述电力。7.根据权利要求6所述的无线电力发射器，其中所述控制器进一步经配置以使得所述多个接收器装置中的第二接收器装置启用其自身以接收来自所述发射天线的电力，并使得当所述第二接收器装置被启用时余下的接收器装置中的至少一部分将其自身停用于接收所述电力。8.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中所述控制器进一步经配置以顺序地使得所述多个接收器装置启用其自身以接收所述电力且实质上相等地分配所述接收器装置中的每一者被启用的时间量。9.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中所述控制器进一步经配置以顺序地使得所述多个接收器装置启用其自身以接收所述电力且不相等地分配所述接收器装置中的每一者被启用的时间量。10.根据权利要求1所述的无线电力发射器，其中，所述控制器经配置以使得所述第一接收器装置对自身的启用与所述第二接收器装置对自身的启用不同以使得所述第一接收器装置接收的电力分配量与所述第二接收器装置接收的电力分配量不同。11.一种用于无线地传递电力的方法，其包含：将电力电感性地从单一发射器经由磁场传递给多个接收器装置；确定待由所述多个接收器装置中的第一接收器装置和第二接收器装置从所述单一发射器接收的电力分配；基于所确定的电力分配，使得所述第一接收器装置和所述第二接收器装...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·H·冯诺瓦克，斯坦利·S·通丘，斯坦顿·C·布雷登，伊恩·J·费夫里耶，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US