公开了一种可再充电电池以及可再充电电池装置，该可再充电电池包括：被配置成从无线微波功率发射机接收功率传输信号以充电该电池的电路；无线微波功率发射机包括控制器和具有多个微波阵列收发信机的相控阵列天线用于传送微波功率传输信号，该收发信机由控制器自适应相控以各自所选择的相位传送功率传输信号；每个微波阵列收发信机还可操作用于从微波功率接收机接收多径校准信号并检测由收发信机接收每一个多径校准信号的相位；发射机被配置成向微波功率发射机传送多径校准信号；该电路还被配置成接收具有确定的相位的功率传输信号，该确定的相位大体上是所检测的校准信号的相位的复共轭；微波功率发射机和可再充电电池不需要在彼此的视线内。
【技术实现步骤摘要】
可再充电电池以及可再充电电池装置本申请是申请号为201180041117.9、申请日为2011年08月17日、名称为“无线功率传输系统”的中国专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2010年8月23日提交的美国临时申请No.12/861,526的权益，该临时申请是2007年6月14日提交的美国专利申请序列号为No.11/812,060的部分继续申请，它们的内容在这里都通过引用而被视为完全合并到本申请中。
本专利技术总体上涉及功率传输系统和电池充电器，尤其涉及通过微波传输向需要电力的设备供电的无线功率传输方法及系统。
技术介绍
许多便携式电子设备通过电池供电。常常使用可再充电电池来避免更换传统干电池的成本以及节约宝贵的资源。然而，用传统可再充电电池充电器对电池进行再充电需要接入交流(A.C.)电源插座，而交流电源插座有时不可用或不方便。因此，期望电池充电器通过电磁辐射获取功率。虽然太阳能电池充电器是已知的，但是太阳能电池昂贵，并且可能需要大的太阳能电池阵列为任意的大容量电池充电。另一种潜在的可以向位于远离交流输电干线的位置处的电池充电器供电的电磁能源是微波能，该微波能可以从太阳能供电的卫星获得并通过微波波束传送到地面，或者从来自蜂窝电话发射机等的周围射频能获得。然而，存在着与通过微波传输来有效传递功率相关联的许多问题，这排除了将专用陆地微波功率发射机用于该目的。假设电磁(EM)信号的单源功率传输，则EM信号的幅度在距离r上以1/r2因子衰减。因此，在距EM发射机很远处接收到的功率是所发射功率的一小部分。为了增加接收信号的功率，我们不得不增加传输功率。假设所发射的信号在距EM发射机3厘米处可以有效接收，则在3米的有效距离上接收相同的信号功率将必须使所发射的功率增加10,000倍。这样的功率传输是浪费的，因为绝大部分能量将被传送而没有被目的设备接收，它可能对活组织有害，它最可能干扰紧邻的大部分电子设备，并且它可以以热的形式被消耗掉。利用定向天线具有若干挑战，其中一些挑战是：知道将它指向何处；对其进行跟踪所需的机械设备将会很嘈杂并且不可靠；以及产生对传输视线内的设备的干扰。定向功率传输通常需要知道设备的位置，以能够将信号指向正确的方向来提高功率传输效率。然而，即使定位了设备，由于接收设备的路径上或附近的物体的反射和干扰，也不能保证有效的传输。因此，期望解决前述问题的无线功率传输系统。
技术实现思路
无线功率传输是一种经由微波能量向电子/电气设备提供无线充电和/或主功率的系统。响应于从信标设备接收信标信号，功率发射机将微波能量聚集于一位置，该功率发射机具有一个或多个自适应相控微波阵列发射器。将被充电的设备中的整流天线(rectennas)接收并整流微波能量，并将该微波能量用于电池充电和/或用于主功率。将被充电的设备经由侧信道(sidechannel)向电源报告整流天线处的接收波束信号强度。这个信息由该系统用来调整微波阵列发射器的发射相位，直到将被充电的设备报告了最大微波能量。可替换地，阵列元件可以被设置成从正被充电的设备接收校准信号。每个阵列元件可以根据接收到的校准信号来检测/报告相位信息。随后，每个阵列元件将针对那个元件的检测到的相位用作回到正在被充电的设备的发射相位的引导。由例如平坦、二维阵列导致的镜像焦点可以通过以实质上非均匀、非共面的方式来物理地配置微波阵列发射器而被最小化。本专利技术的这些以及其他特征将随着对以下说明书和附图的进一步评述而变得明显。附图说明图1A是根据本专利技术的无线功率传输系统的第一实施方式的环境、透视图。图1B是根据本专利技术的无线功率传输系统的第二实施方式的环境、透视图。图2A是根据本专利技术的无线功率传输系统中用于微波发射机的相控阵列网天线(phasedarraynetantenna)的透视图。图2B是根据本专利技术的无线功率传输系统中的功率传输节点的图解视图。图3A是根据本专利技术的无线功率传输系统的第一实施方式的框图。图3B是根据本专利技术的无线功率传输系统的第二实施方式的框图。图4是可替换的第一实施方式功率发射机的框图。图5是可替换的第二实施方式功率发射机的框图。图6是控制器的框图。图7是根据第一实施方式的可替换接收机的框图。图8是根据第二实施方式的可替换接收机的框图。图9是接收机电池系统的框图。图10是示例性电池系统功率线图。图11是根据第一实施方式的可替换接收机。图12是根据第二实施方式的可替换接收机。附图中类似的附图标记始终表示对应的特征。具体实施方式如图1A-图1B所示，本专利技术包括系统100a，或可替换地包括系统100b，以用于经由微波能量向电子/电气设备(例如笔记本电脑102等)提供无线充电和/或主功率。在系统100a或系统100b中，功率传输网101a或可替换的功率传输网101b可以经由插入电源插座O的电源线P从交流输电干线获得操作功率。微波传输频率优选具有合适波长的可用FCC未调节频率。由于波长可以限制相控阵列101a或可替换的相控阵列101b的分辨能力，所以优选频率尽管没有限制系统对可以在其上进行操作的其他频率的选择，但是仍然已经被确定为5.8GHz(5.17cm波长)，该频率适合于在房间、礼堂等规模的距离上向诸如膝上型计算机、蜂窝电话、PDA等设备传输功率。如图1A-图3B所示，微波能量被聚集到将被电源300充电的设备上，该电源300连接到一个或多个自适应相控微波阵列发射器204(即天线或辐射器)。根据本专利技术，来自自适应相控微波阵列发射器204的微波能量可以被聚集到设备上而无需知道该设备的位置。如图1A、图1B以及图3A-图3B所示，优选地，将被充电的设备102中的高效整流天线340(整流天线是将微波能量直接转换成直流(D.C.)电的用于整流的天线，这样的设备是本领域中公知的，在此将不做进一步的描述)接收并整流微波能量，并由控制逻辑350确定将该微波能量通过充电用于对电池370进行充电和/或用作给设备102的主功率。在第一实施方式中，在不是用来传递功率的频率上，在无线电源100a和将被充电的设备102中的功率接收机330b之间开通通信信道。经由来自功率接收机330b中通信设备360的发射机部分的信号，将被充电的设备102在通信信道110a上将在整流天线340处接收到的波束信号强度中继至系统100a的功率发射机330a中通信设备320的接收机部分。这个信息由系统100a的控制逻辑310用来增加功率、减小功率、以及调整微波阵列发射器节点204的发射相位，直到阵列101a辐射最大微波能量波束301，如由将被充电的设备102所报告的那样。连接到期望传输频率的单个源的每个发射器204可以传送具有特定相位差的信号，该相位差是π/2的倍数。π/2相位增量仅作为示例，其他相位增量，例如π/4、π/8、π/16等是可能的。优选地，除了发射器204可以被关闭或者导通至期望相位之外，不调整功率。如图2A-图2B最清楚地显示，垂直和水平电缆在每个阵列节点204处交叉。这个配置应用到阵列101a或阵列101b。在垂直电缆202中，导线210是零相位馈线。导线212是π/2相位馈线，并且导线209是垂直控制线。类似地，在水平电缆200中，导线214是π相位馈线。导线216是3π/2相位馈线本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可再充电电池，该可再充电电池包括：被配置成从无线微波功率发射机接收功率传输信号以充电所述可再充电电池的电路；其中所述无线微波功率发射机包括：控制器和具有多个微波阵列收发信机的相控阵列天线，所述多个微波阵列收发信机用于传送所述微波功率传输信号，所述微波阵列收发信机由所述控制器自适应地相控来以各自所选择的相位传送所述功率传输信号；每个微波阵列收发信机还可操作地用于从所述微波功率接收机接收多径校准信号并检测由所述收发信机接收所述多径校准信号中的每一个多径校准信号的相位；发射机，被配置成向所述微波功率发射机传送所述多径校准信号；以及其中所述被配置成接收功率传输信号的电路还被配置成接收具有确定的相位的功率传输信号，在所述微波功率发射机的所述控制器的控制下生成的所述功率传输信号的确定的相位大体上是所检测的所述校准信号的相位的复共轭；以及其中所述微波功率发射机和可再充电电池不需要在彼此的视线内。
【技术特征摘要】
2010.08.23 US 12/861,5261.一种可再充电电池，该可再充电电池包括：被配置成从无线微波功率发射机接收功率传输信号以充电所述可再充电电池的电路；其中所述无线微波功率发射机包括：控制器和具有多个微波阵列收发信机的相控阵列天线，所述多个微波阵列收发信机用于传送所述微波功率传输信号，所述微波阵列收发信机由所述控制器自适应地相控来以各自所选择的相位传送所述功率传输信号；每个微波阵列收发信机还可操作地用于从所述微波功率接收机接收多径校准信号并检测由所述收发信机接收所述多径校准信号中的每一个多径校准信号的相位；发射机，被配置成向所述微波功率发射机传送所述多径校准信号；以及其中所述被配置成接收功率传输信号的电路还被配置成接收具有确定的相位的功率传输信号，在所述微波功率发射机的所述控制器的控制下生成的所述功率传输信号的确定的相位大体上是所检测的所述校准信号的相位的复共轭；以及其中所述微波功率发射机和可再充电电池不需要在彼此的视线内。2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述确定的相位是位于偏离所检测的所述校准信号的相位的复共轭的容限内的相位角。3.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中所述确定的相位是位于所检测的所述校准信号的相位的复共轭加上或减去36度内的相位角。4.根据权利要求1所述的可再充电电池，该可再充电电池还包括：功率电容器，被配置成输出功率；控制电路，被配置成控制所述输出功率的功率水平；以及电压控制振荡器，被配置成针对所述功率电容器的功率输出控制振荡频率。5.根据权利要求4所述的可再充电电池，其中所述控制电路被配置成检测连接到所述可再充电电池的额外电池的存在并且基于该检测控制所述功率水平输出。6.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述控制电路包括用于手动输入额外电池的数量的滑块。7.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·I·泽内，
申请(专利权)人：欧希亚有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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