无线充电设备以及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种无线充电设备，该无线充电设备具有集成在所述无线充电设备的发射单元内的脉宽调制(PWM)单元并且被配置成用于根据充电过程的实时分析对发射至正在充电的设备的RF能量进行调制，所述PWM单元连接至充电追踪模块并连接至控制器，其中，所述充电追踪模块被适配以便提供反映所述充电过程的进度的数据，并且所述控制器被适配以便从所述充电追踪模块接收所述数据并根据所获得的该数据调节所述PWM单元的占空比，从而调节至该无线充电过程的发射功率，并且因此，在所述无线充电过程期间具有最小的能量损耗。本发明专利技术进一步涉及一种包括根据以上所述的无线充电设备和正在充电的设备的无线充电系统，其中，在该无线充电过程期间，由该发射单元进行的RF能量发射根据按照充电过程的进度发生改变的该PWM的占空比被使能，从而向正在充电的该设备中的接收单元提供期望的平均功率水平，同时保持用于维持高功率转换效率而发射的峰值功率水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术总体上涉及无线充电设备，并且具体地涉及一种具有用于根据待充电设备的充电过程进度对所发射的RF功率进行调制的脉宽调制的无线充电设备。专利技术背景充电电池是具有独特曲线(unique profile)的过程，该独特曲线从一种类型的电池到另一种类型的电池发生改变，并且因此其有时需要高容量，并且其有时需要低容量。此外，在其自身的充电过程期间，容量可以根据电池单元的功率需求和充电电池的充电水平而改变。当经由收获过程进行充电时，获得低容量而无需将转换效率从RF递减至DC电压存在着困难。一般地，为了获得高转换效率，需要在收获电路之间协调至所期望的RF功率水平。这通常由阻抗匹配单元获得，该阻抗匹配单元在到达预定义的功率值时使包括在收获电路内的二极管进入操作点。然而，当需要低容量时，需要将收获电路中的二极管维持在操作模式下，而无需降低转换效率。当前的解决方案通常使用一般为需要大体积的大单元的电流调节器。当涉及小设备时，每一个部件的体积至关重要。另外，当将电流调节器用作解决方案时，丢失了在特定过程中不需要的转换电流的一部分(通常转移到热量中)，因此存在大量的能量浪费。本专利技术提供一种有效的解决方案，该方案最小化甚至防止通常发生在无线充电过程中的大量能量损耗，并且如下文将要描述的，进一步允许通过最小化其中的部件体积来减小正在充电的设备尺寸。专利技术概述在此披露的主题涉及一种无线充电设备，该无线充电设备具有集成在所述无线充电设备的发射单元内的脉宽调制(PWM)单元并且被配置成用于根据充电过程进度的实时分析对发射至正在充电的设备的RF能量进行调制，所述PWM单元连接至充电追踪模块以及至控制器，其中，所述充电追踪模块被适配以便提供反映所述充电过程的进度的数据，并且所述控制器被适配以便从所述充电追踪模块接收所述数据并根据所获得的该数据调节所述PWM单元的占空比，从而调节至该无线充电过程的发射功率。通过调节至该充电过程进度的RF发射功率，该无线充电过程期间的能量损耗是最小的。根据本专利技术的实施例，该无线充电过程根据由该充电追踪模块接收的数据正在被调节，所述数据指示以下各项之一：(a)所述无线充电设备内创建的充电区域内的RF能量水平的实时变化；(b)所发射的RF能量与所反射的RF能量之间的比率，所述数据由所述控制器进一步分析，从而确定该PWM单元的期望占空比，需要该占空比用于获得针对充电过程的所期望的发射的RF功率。该数据可以通过本领域已知的用于数据传送的任何通信技术来获得。如在此使用的术语“充电区域”指代在其中将发生充电过程且待充电设备所处的无线充电设备内的体积/空间。在我们的发表为WO 2013/179284的PCT申请中以及在我们的PCT申请PCT/IL 2014/050729中详细地描述了该充电设备，其内容通过引用结合在此。该PWM单元功能性地操作以便使能所述发射单元的发射器以用于获得用于充电的期望平均发射功率。应当强调的是，所提出的使用PWM单元对用于无线充电的所发射的RF功率进行调制其自身是新颖的，因为现有技术的系统利用PWM单元以用于数据传输的目的。在无线充电过程期间，PWM的占空比被改变以便维持由发射单元发射的固定峰值功率水平，从而保持所发射的RF能量的高转换效率，同时通过改变所发射的平均功率水平(通过改变功能性地使能发射器的PWM单元的占空比来改变该平均水平)来满足整流单元的功率需求上的变化，这将在以下进行详细解释并从附图来更好的理解。根据本专利技术的变型，该充电追踪模块是传感器或反射系数监测器(S11)中的任一个。在本专利技术的一些其他实施例中，该充电追踪模块可以是允许指示充电过程的数据传输的另一个通信技术。在第一变型中，追踪模块优选地是对RF能量水平中的变化进行采样的传感器，而在第二变型中，该追踪模块是对所发射的RF能量与所反射的RF能量之间的比率进行测量的S11监测器，该比率指示了传输系数，即此监测器提供了有关发射单元在发射信号或功率时的整个回波损耗的数据。控制器对此数据进行分析，并且根据所获得的基于所发射的RF能量与所反射的RF能量之间的比率指示最佳充电的最佳值对RF能量发射进行调节。在此描述的主题还涉及无线充电系统，该无线充电系统包括具有如以上描述的PWM单元的无线充电设备、以及正在充电的设备，其中，在无线充电过程期间，由发射单元进行的RF能量发射根据PWM单元的占空比被使能，这根据充电过程的进度发生改变，从而向正在充电的设备中的接收单元提供期望的功率水平。因此，从正在充电的设备中的整流器接收的平均DC功率水平根据无线充电设备的发射单元中的PWM的占空比被功能性地确定，所述占空比由控制器根据充电过程进度的实时读取以及由充电追踪模块获得的相应信号来进行调制。总之，充电追踪模块可以提供指示以下各项之一的数据：(a)无线充电设备内创建的充电区域内的RF能量水平的实时变化；(b)所发射的RF能量与所反射的RF能量(S11)之间的比率，其中，所述数据由控制器进一步分析，从而确定PWM单元的占空比，需要该占空比以获得所期望的发射的RF功率水平以用于对正在充电的设备进行充电。附图描述结合在本说明书内并且构成其一部分的附图示出了在此披露的主题的某些方面，并且与详细描述一起帮助解释与披露的实现方式相关联的一些原理。在附图中，图1A是具有发射单元、以及包括电流调节器元件的接收单元的充电系统的示意性图示，展示了公知的现有技术。图1B是图1A的电流调节器元件的全貌图。图1C是图1A中展示的发射单元的发射器输出的图解图示。图1D是图1A中展示的发射单元的发射功率的图解图示。图1E是由图1A中展示的接收单元接收的功率的图解图示。图1F是从图1A中展示的接收单元接收的整流DC功率的图解图示。图1G是从图1A中展示的接收单元接收的整流DC电流的图解图示。图1H是使能图1A中展示的电流调节器中的切换单元的PWM信号的图解图示。图1I是从图1A中展示的接收单元中的电流调节器接收的调节电流的图解图示。图2A是根据本专利技术的变型的具有发射单元的新型充电系统的示意性图示，该新型充电系统包括连接至从传感器接收有关待充电设备的充电过程进度的信号的控制器的PWM单元、以及接收单元。图2B是根据本专利技术的变型的具有发射单元的新型充电系统的示意性图示，该新型充电系统包括如图2A中展示的PWM单元以及接收单元，其中，控制器从S11监测器获得有关正在充电的设备的充电过程的指示。图2C是图2A和图2B中展示的发射单元的发射器输出的图解图示。图2D是作为使能图2A和图2B中展示的发射器的开关而功能性地操作的PWM信号的图解图示。图2E是图2A和图2B中展示的发射单元的发射功率的图解图示。图2F是由图2A和图2B中展示的接收单元接收功率的图解图示。图2G是从图2A和图2B中展示的接收单元的整流器接收的整流DC功率的图解图示。图2H是从图2A和图2B中展示的接收单元的整流器接收的整流DC电流的图解图示。实施方案的详细描述在以下描述中，描述了用于增加正在充电的设备的无线充电过程的能量传递效率的新型无线充电设备和系统的各个方面。出于解释的目的，特定配置和细节被阐述以便提供对系统的详尽理解。尽管本披露的各个特征可以在单一实施例的背景下进行描述，但这些特征还可以单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线充电设备，所述无线充电设备具有集成在所述无线充电设备的发射单元内的脉宽调制单元即PWM单元并且被配置为根据充电过程进度的实时分析对发射至正在充电的设备的RF能量进行调制，所述PWM单元连接至充电追踪模块并连接至控制器，其中，所述充电追踪模块被适配以便提供反映所述充电过程的进度的数据，并且所述控制器被适配以便从所述充电追踪模块接收所述数据并根据所获得的所述数据调节所述PWM单元的占空比，从而调节至所述无线充电过程的发射功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.22 US 61/943,3411.一种无线充电设备，所述无线充电设备具有集成在所述无线充电设备的发射单元内的脉宽调制单元即PWM单元并且被配置为根据充电过程进度的实时分析对发射至正在充电的设备的RF能量进行调制，所述PWM单元连接至充电追踪模块并连接至控制器，其中，所述充电追踪模块被适配以便提供反映所述充电过程的进度的数据，并且所述控制器被适配以便从所述充电追踪模块接收所述数据并根据所获得的所述数据调节所述PWM单元的占空比，从而调节至所述无线充电过程的发射功率。2.根据权利要求1所述的无线充电设备，其中，所述无线充电过程根据由所述充电追踪模块接收的数据正在被调节，所述数据指示以下各项之一：(a)所述无线充电设备内创建的充电区域内的RF能量水平的实时变化；(b)所发射的RF能量与所反射的RF能量之间的比率，所述数据由所述控制器进一步分析，从而确定允许所期望的发射的RF功率用于充电所需的所述PWM的期望占空比。3.根据权利要求1和2所述的无线充电设备，其中，所述PWM单元功能性地操作以使能所述发射单元的发射器用于获得用于充电的期望平均发射功率。4.根据权利要求1至3所述的无线充电设备，其中，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·马诺瓦依希伯尼，
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