本公开涉及用于均匀无线充电的线圈集成的方法和装置。本公开涉及对设备进行无线充电的方法、装置和系统。具体地，所公开的实施例提供了改善的充电站，用于增加有效充电区域。在一个实施例中，本公开涉及用于功率接收单元(PRU)的补偿设备。该补偿设备包括导电层，该导电层支持孔，该孔与PRU的最内侧线圈回路对准；以及第一狭槽，该第一狭槽在导电层中形成，并且该第一狭槽从孔延伸至导电层的外边缘。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及对设备进行无线充电的方法、装置和系统。具体地，所公开的实施例提供了改善的接收线圈集成技术，以提高接收器和充电站之间的耦合均匀性，从而提高位置灵活性。
技术介绍
无线充电或感应充电使用磁场在两个设备之间传输能量。无线充电可在充电站实现。能量通过感应耦合从一个设备发送到另一设备。感应耦合被用于对电池充电或运行接收设备。成立无线电力联盟(A4WP)来创建用于通过无辐射、近场、磁共振来从功率发送单元(PTU)向功率接收单元(PRU)传递功率的工业标准。A4WP定义了五类PRU，这五类PRU由PRU共振器递送出的最大功率来参数化。类别1针对较低功率的应用(例如蓝牙耳机)。类别2针对具有大约3.5W的功率输出的设备，并且类别3针对具有大约6.5W的功率输出的设备。类别4和5针对更高功率的应用(例如，平板、上网本和膝上型计算机)。A4WP的PTU使用感应线圈来从充电基站内产生磁场，并且PRU(即便携式设备)中的第二感应线圈从磁场获取功率，并将功率转换回电流以对电池进行充电。通过这种方式，这两个邻近的感应线圈形成了电力变压器。当感应充电系统使用磁共振耦合时，可实现发送线圈和接收线圈之间的更大距离。磁共振耦合是被调谐到在同一频率处共振的两个线圈之间的电能的近场无线传输。无线充电实现方式对于底架尺寸大的设备(例如，平板和膝上型计算机)尤其具有挑战性。需要改善的无线充电系统来扩展位置灵活性以及提高耦合和充电均匀性。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，公开了一种用于功率接收单元PRU的电流补偿设备，包括：线圈回路，该线圈回路具有外部回路和内部回路；导电层，该导电层支持孔，该孔与内部线圈回路对准；以及第一狭槽，该第一狭槽在导电层中形成，并且该第一狭槽从孔延伸至导电层的外边缘。根据本公开的另一方面，公开了一种用于对移动设备进行充电的功率接收单元PRU，包括：PRU线圈，该PRU线圈被配置为接收磁场；金属板，该金属板覆盖PRU线圈；以及导电层，该导电层在其上具有图案，该图案被配置为将在PRU的第一区域上积累的多个涡流引导至PRU的第二区域。根据本公开的又一方面，公开了一种向功率接收单元PRU提供大体均匀的磁耦合的方法，该方法包括：在与PRU相关联的线圈处接收磁场，该磁场在PRU的第一区域处创建多个涡流；以及通过将涡流从PRU的第一区域重新引导至PRU的第二区域来补偿涡流。附图说明本公开的这些及其他实施例将参考以下示例性且非限制性图示进行讨论，其中相似元件标号相似，并且其中：图1(a)示出了具有均匀磁场的传统线圈；图1(b)示出了图1(a)中的传统线圈和接收线圈之间的不同相对位置处的耦合变化；图2(a)示意性地示出了具有金属板壳的共振器互操作性测试器(RIT)装配；图2(b)示出了由具有大体均匀磁场的PTU和RIT的相对位置引发的耦合变化；图3(a)示意性地示出了当PRU位于PTU的中心左侧时金属板上的涡流；图3(b)示意性地示出了当PRU位于PTU的中心时金属板上的涡流；图3(c)示意性地示出了当PRU位于PTU的中心右侧时金属板上的涡流；图4以图形方式示出了实施本公开的实施例所产生的结果；图5(a)示意性地示出了本公开的示例性实施例；图5(b)示出了在如图5(a)的实施例所示的经修改的PRU与PTU之间所测量到的耦合变化；图5(c)示出了图案化附加导电层的底视图及其与接收线圈的相对位置；图6(a)示意性地示出了当PRU和PTU具有部分重叠时，示例性实施例的涡流贡献；图6(b)示意性地示出了当PRU和PTU完全重叠时，示例性实施例的涡流贡献；图7(a)示意性地示出了针对部分重叠(无狭槽)，在所提出的导电层上的涡流；图7(b)示出了当示例性实施例位于跨PTU的不同位置处时的耦合变化；图8(a)示出了当示例性PRU位于PTU中心的左侧时的涡流贡献；图8(b)示出了当示例性PRU位于PTU中心时的涡流贡献；图8(c)示出了当示例性PRU位于PTU中心的右侧时的涡流贡献；图8(d)示出了如图8(a)-8(c)所示的跨水平和垂直偏移所测量到的耦合变化；图9(a)示出了具有4个狭槽且位于PTU中心的左侧的实施例的涡流贡献；图9(b)示出了具有4个狭槽且位于PTU中心的实施例的涡流贡献；图9(c)示出了具有4个狭槽且位于PTU中心的右侧的实施例的涡流贡献；图10示出了针对在如图9(a)-9(c)的重叠位置中所示的具有4狭槽导电层的设备所测量到的耦合变化；图11(a)示出了与传统平板计算设备集成的传统PRU；图11(b)示出了与传统平板计算设备集成的本公开的实施例；图11(c)示出了在图11(a)和11(b)的实现方式之间所测量到的耦合变化；图12(a)示出了根据本公开的实施例，与PRU设备集成的、具有两个狭槽的导电层；图12(b)示出了与传统设备相比，所测量到的图12(a)的设备的耦合变化；图13(a)示出了根据本公开的实施例，具有四个狭槽及铁氧体和线圈布置的导电层的前视图和后视图；图13(b)示出了包括iPad和图13(a)的导电层的测试配置；图13(c)示出了与传统设备相比，所测量到的图13(b)的设备的耦合变化；图14示出了本公开的替换实施方式；以及图15示出了在添加如图14所描述的本公开的替换实施例之前和之后的相对电流流动的对比。具体实施方式位置灵活性和多设备充电是基于A4WP的无线充电系统的区别特征。PRU和PTU之间的耦合均匀性在实现这两个特征中是关键的。对于PRU共振器接近整个设备的尺寸的小型设备(例如，可穿戴设备/智能手机)而言，可通过创建在充电区域内提供均匀磁场的PTU共振器来实现均匀耦合。然而，对于诸如平板和笔记本之类的大型设备而言，PRU线圈仅覆盖设备的一部分。设备内的设备底架和金属组件对PTU和PRU线圈之间的耦合进行调制。因此，磁耦合基于PTU和PRU的相对位置(即重叠)而变化显著。即使在PTU线圈提供大体均匀的磁场时也是如此。图1(a)示出了在线圈区域内提供大体均匀的磁场的PTU线圈设计。当接收线圈扫描通过PTU线圈的表面时，如图1(b)所示，耦合是均匀的。应当注意，本公开中耦合以互阻抗Z21进行测量。图2(a)示出了PRU的平板集成的传统共振器互操作性测试器(RIT)。图2(a)的RIT包括线圈、铁氧体和固体金属块(模拟用于传统平板设备(例如iPad)中的金属底架)。随着RIT跨越均匀场PTU的有效区域移动，耦合基于PTU和PRU共振器之间的重叠而变化剧烈。这一关系示于图2(b)中。如图2(b)所示，当RIT与PTU线圈部分重叠时，互阻抗达到其最大点。当金属板与PTU线圈的中心对准并完全覆盖整个有效区域时(中间的图)，互阻抗达到最小点。不均匀的耦合在针对互操作性的PRU集成解决方案和PTU设计的认证方面带来极大挑战。申请人发现，大的耦合变化是由金属板(见图2(a))上所产生的涡流引起的，这响应于被施加到PRU的磁场而发生。如图3(a)和3(c)所示，当RIT/PRU与PTU线圈部分重叠时，所产生的涡流很小，并且不影响PRU/PTU耦合。当PTU和RIT/PRU完全重叠时，如图3(b)所示，沿RIT的金属板的边缘、环绕PRU线圈产生较强的涡流。强涡流消除了PTU产生的磁场的很大一部分，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于功率接收单元PRU的电流补偿设备，包括：线圈回路，该线圈回路具有外部回路和内部回路；导电层，该导电层支持孔，所述孔与内部线圈回路对准；以及第一狭槽，该第一狭槽在所述导电层中形成，并且该第一狭槽从所述孔延伸至所述导电层的外边缘。
【技术特征摘要】
2015.04.24 US 62/152,755;2015.09.24 US 14/864,4521.一种用于功率接收单元PRU的电流补偿设备，包括：线圈回路，该线圈回路具有外部回路和内部回路；导电层，该导电层支持孔，所述孔与内部线圈回路对准；以及第一狭槽，该第一狭槽在所述导电层中形成，并且该第一狭槽从所述孔延伸至所述导电层的外边缘。2.如权利要求1所述的电流补偿设备，其中所述第一狭槽针对所述导电层不对称地放置。3.如权利要求1所述的电流补偿设备，还包括第二狭槽，该第二狭槽针对所述第一狭槽对称放置。4.如权利要求1所述的电流补偿设备，包括位于所述导电层的四条边和中央开口之间的多个狭槽。5.如权利要求1所述的电流补偿设备，其中所述导电层与所述PRU的表面的尺寸基本相同。6.如权利要求1所述的电流补偿设备，其中所示孔与所示PRU的最内侧线圈回路同中心对准。7.一种用于对移动设备进行充电的功率接收单元PRU，包括：PRU线圈，该PRU线圈被配置为接收磁场；金属板，该金属板覆盖所述PRU线圈；以及导电层，该导电层在其上具有图案，该图案被配置为将在所述PRU的第一区域上积累的多个涡流引导至所述PRU的第二区域。8.如权利要求7所述的PRU，其中所述第一区域包括所述PRU线圈的外围区域。9.如权利要求7所述的PRU，其中在所述PRU线圈的外围区域积累的涡流被引导至所述PRU的中央区域。...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨松楠，贾纳丹·卡塔蒂科尔·纳瑞亚，南桑德·C·阿泽优，阿玛德·霍什内维斯，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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