具有电感成像的无线充电系统技术方案

本发明专利技术题为“具有电感成像的无线充电系统”。本公开涉及具有电感成像的无线充电系统。公开了无线功率传输系统，其具有位于充电表面上的无线功率接收设备。该无线功率传输设备具有与充电表面重叠的无线功率传输线圈阵列。无线功率传输设备使用耦合到线圈阵列的电感测量电路来测量无线功率传输线圈的线圈电感。该无线功率接收设备可包含通信集成电路、显示电路或其他敏感部件。通过分析线圈电感来确定无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向。该信息和关于敏感部件在无线功率接收设备内的位置的信息可用于选择无线功率传输线圈以将无线功率信号传输到无线功率接收设备而不使敏感部件暴露于过量的无线功率信号。

Wireless Charging System with Inductive Imaging

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电感成像的无线充电系统本申请要求2017年11月6日提交的美国专利申请15/804,596以及2017年2月10日提交的美国临时专利申请62/457,739的优先权，所述专利申请据此以引用方式全文并入本文。
本专利技术整体涉及无线系统，并且更具体地涉及在其中对设备无线地充电的系统。
技术介绍
在无线充电系统中，无线电力传输设备诸如具有充电表面的设备将功率无线地传输至便携式电子设备。该便携式电子设备接收无线传输的功率并使用该功率来对内部电池充电并向便携式电子设备中的部件供电。调节无线充电系统中的无线功率的传播可能是挑战性的。例如，在具有可调节操作设置的无线充电系统中，可能难以确定用于将无线功率有效地传输到电子设备的设置。
技术实现思路
无线功率传输设备具有与充电表面重叠的无线功率传输线圈阵列。充电表面被配置为接收无线功率接收设备。无线功率接收设备具有接收由无线功率传输设备所传输的无线功率信号的无线功率接收线圈。无线功率接收设备还可包含通信集成电路、显示电路或对射频干扰敏感的其他部件、在暴露于无线功率信号时可被加热的金属部件，或其他敏感部件。无线功率传输设备可选择无线功率传输线圈阵列中的给定一个无线功率传输线圈以将无线功率信号传输到无线功率接收设备，而不使无线功率接收设备中的敏感部件暴露于过量的无线功率信号。无线功率传输设备使用耦合到线圈阵列的电感测量电路来测量无线功率传输线圈的线圈电感。通过分析线圈电感来确定无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向。无线功率接收设备在充电表面上的位置和取向的信息和关于敏感部件在无线功率接收设备内的位置的信息可用于选择给定的无线功率传输线圈以将无线功率信号传输到无线功率接收设备而不使敏感部件暴露于过量的无线功率信号。附图说明图1为根据实施方案的例示性无线充电系统的示意图。图2为根据一个实施方案的例示性无线充电系统的电路图。图3是根据一个实施方案的对无线充电系统中所施加的脉冲信号的示例性脉冲响应的曲线图。图4是根据一个实施方案的例示性无线功率传输电路和无线功率接收电路的示意图。图5是根据一个实施方案的具有形成无线充电表面的线圈阵列的例示性无线功率传输设备的顶视图。图6为示出根据一个实施方案的在无线功率传输设备中的第一无线功率发射线圈和第二无线功率发射线圈中产生的作为无线功率接收设备线圈位置的函数的示例性电感的曲线图。图7是根据一个实施方案的操作无线功率传输系统所涉及的例示性操作的流程图。具体实施方式无线功率系统具有无线功率传输设备，该无线功率传输设备将功率以无线方式传输至无线功率接收设备。无线功率传输设备是一种诸如无线充电垫、无线充电盘、无线充电支架、无线充电台或其他无线功率传输设备之类的设备。无线功率传输设备具有用于将无线功率传输至无线功率接收设备中的一个或多个无线功率接收线圈的一个或多个线圈。该无线功率接收设备是一种诸如蜂窝电话、手表、媒体播放器、平板电脑、一对耳塞、遥控器、膝上型计算机、其他便携式电子设备或其他无线功率接收设备之类的设备。在操作期间，无线功率传输设备向线圈阵列中的一个或多个无线功率传输线圈提供交流驱动信号。这使得线圈将交流电磁信号(有时也称为无线功率信号)传输至无线功率接收设备中的一个或多个对应线圈。无线功率接收设备中的整流器电路可将所接收的无线功率信号转换成直流(DC)电力，以用于为无线功率接收设备供电。图1中示出了例示性无线功率系统(无线充电系统)。如图1所示，无线功率系统8包括无线功率传输设备12，以及一个或多个无线功率接收设备，诸如无线功率接收设备10。设备12可为独立设备诸如无线充电垫，可内置到家具中，或者可为其他无线充电设备。设备10为便携式电子设备，诸如腕表、蜂窝电话、平板电脑或其他电子设备。在本文中，设备12为垫或形成无线充电表面的其他设备，并且其中设备10为在无线功率传输操作期间放置在无线充电表面上的便携式电子设备的例示性配置在本文中有时作为示例进行描述。在系统8的操作期间，用户将一个或多个设备10放置在设备12的充电表面上。功率传输设备12耦合到交流电压源，诸如交流电源50(例如，提供线路功率或其他干线供电电源的壁装电源插座)，具有用于供电的电池诸如电池38，和/或耦合到另一个电源。功率转换器诸如交流到直流(AC-DC)功率转换器40可将功率从干线电源或其他交流(AC)电源转换为用于功率控制电路42和设备12中的其他电路的直流(DC)功率。在操作期间，控制电路42使用无线功率传输电路34和与电路34耦合的一个或多个线圈36，以将交流电磁信号48传输至设备10，从而将无线功率输送至设备10的无线功率接收电路46。功率传输电路34具有在无线功率传输操作期间向一个或多个线圈36提供AC信号(驱动信号)的切换电路(反相器电路)。一次可使用一个或多个线圈36进行无线功率传输。例如，单个线圈36可向与该线圈重叠的单个接收设备供电，两个线圈36(例如，相邻线圈)可向与这两个线圈重叠的单个设备或向与这些线圈重叠的一对设备供电，三个或更多个线圈可被驱动以向单个重叠的接收设备或向多个重叠的接收设备供电。彼此不相邻的两个或更多个线圈或者三个或更多个线圈可被同时驱动以向位于线圈阵列中不同相应位置处的两个或更多个设备或者三个或更多个设备供电，等等。向线圈36提供驱动信号的逆变器电路可包括通过复用器电路耦合到多个线圈36的一对晶体管或其他逆变器电路(例如，以允许这些晶体管在多个线圈之间共享)，可包括与每个线圈相关联的一对晶体管或其他逆变器电路，并且/或者可包括允许将交流驱动信号提供至一个或多个所选择的线圈36的其他逆变器电路布置。在功率传输操作期间，基于由控制电路42提供的控制信号来接通和关断逆变器电路中的晶体管。在其中多个线圈具有多个相应逆变器电路的配置中，有效线圈(选择用于无线功率传输的线圈)中的晶体管可在不接通和关断无效线圈中的晶体管的情况下接通和关断。在其中使用多路复用电路将逆变器电路耦合到所选择的线圈的配置中，多路复用电路被适当地配置为将AC信号从逆变器电路路由至所选择的线圈。当AC信号通过已被选择用于提供无线功率的一个或多个线圈36时，产生由耦合到接收设备10中的无线功率接收电路46的对应线圈14接收的交流电磁场(无线功率信号48)。当交流电磁场被线圈14接收时，在线圈14中感生出对应的交流电流和电压。电路46中的整流器电路16将从线圈14所接收的AC信号(所接收的与无线功率信号相关联的交流电流和电压)转换为DC电压信号用以给设备10供电。DC电压用于为设备10中的部件供电，这些部件诸如显示器52、触摸传感器部件和其他传感器54(例如，加速度计、力传感器、温度传感器、光传感器、压力传感器、气体传感器、湿度传感器、磁传感器等)、用于与无线功率传输设备12和/或其他设备的控制电路42中对应的无线通信电路58进行无线通信的无线通信电路56、音频部件和其他部件(例如，输入输出设备22和/或控制电路20)，并且用于对设备10中的内部电池诸如电池18进行充电。设备12和设备10包括控制电路42和控制电路20。控制电路42和20包括存储和处理电路，诸如微处理器、电源管理单元、基带处理器、数字信号处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路。控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线功率传输设备，所述无线功率传输设备具有被配置为接收无线功率接收设备的充电表面，其中所述无线功率接收设备具有敏感部件，所述敏感部件对暴露于无线功率信号敏感并具有无线功率接收线圈，所述无线功率接收线圈被配置为在所述敏感部件位于所述充电表面上的位置时接收来自所述无线功率传输设备的无线功率信号，所述无线功率传输设备包括：无线功率传输线圈阵列；逆变器电路，所述逆变器电路耦合到所述无线功率传输线圈阵列，其中所述逆变器电路被配置为向所述无线功率传输线圈阵列提供驱动信号以产生所述无线功率信号；电感测量电路，所述电感测量电路耦合到所述无线功率传输线圈阵列；和控制电路，所述控制电路被配置为：利用所述电感测量电路从所述无线功率传输线圈阵列采集线圈电感测量值；以及基于所述敏感部件的所述位置并且基于所述线圈电感测量值，从所述无线功率传输线圈阵列中选择至少给定的无线功率传输线圈，以将所述无线功率信号传输至所述无线功率接收线圈，而不使所述敏感部件暴露于过量的无线功率信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.10 US 62/457,739;2017.11.06 US 15/804,5961.一种无线功率传输设备，所述无线功率传输设备具有被配置为接收无线功率接收设备的充电表面，其中所述无线功率接收设备具有敏感部件，所述敏感部件对暴露于无线功率信号敏感并具有无线功率接收线圈，所述无线功率接收线圈被配置为在所述敏感部件位于所述充电表面上的位置时接收来自所述无线功率传输设备的无线功率信号，所述无线功率传输设备包括：无线功率传输线圈阵列；逆变器电路，所述逆变器电路耦合到所述无线功率传输线圈阵列，其中所述逆变器电路被配置为向所述无线功率传输线圈阵列提供驱动信号以产生所述无线功率信号；电感测量电路，所述电感测量电路耦合到所述无线功率传输线圈阵列；和控制电路，所述控制电路被配置为：利用所述电感测量电路从所述无线功率传输线圈阵列采集线圈电感测量值；以及基于所述敏感部件的所述位置并且基于所述线圈电感测量值，从所述无线功率传输线圈阵列中选择至少给定的无线功率传输线圈，以将所述无线功率信号传输至所述无线功率接收线圈，而不使所述敏感部件暴露于过量的无线功率信号。2.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为通过分析所述线圈电感测量值来识别所述无线功率接收设备中对无线功率信号曝光敏感的区域，以确定所述敏感部件在所述充电表面上的所述位置。3.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为分析所述线圈阻抗测量值，以确定所述无线功率接收设备在所述充电表面上的位置和取向。4.根据权利要求3所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为使用所述无线功率接收设备在所述充电表面上的所述位置和取向并且使用关于所述敏感部件在所述无线功率接收设备内的位置的信息来确定所述敏感部件在所述充电表面上的所述位置。5.根据权利要求4所述的无线功率传输设备，还包括存储装置，其中所述控制电路被配置为通过从所述存储装置中检索关于所述敏感部件在所述无线功率接收设备内的位置的信息来确定所述敏感部件在所述无线功率接收设备内的位置。6.根据权利要求5所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为基于识别所述无线功率接收设备的信息来检索关于所述敏感部件在所述无线功率接收设备内的所述位置的信息。7.根据权利要求6所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为通过分析所述线圈电感测量值来产生识别所述无线功率接收设备的所述信息。8.根据权利要求6所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为通过无线通信链路从所述无线功率接收设备获得识别所述无线功率接收设备的所述信息。9.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述电感测量电路包括脉冲响应测量电路。10.根据权利要求9所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为使用所述脉冲响应测量电路来检测所述无线功率接收设备是否存在于所述充电表面上。11.根据权利要求10所述的无线功率传输设备，其中所述控制电路被配置为：响应于检测到所述无线功率接收设备存在于所述充电表面上而与所述无线功率接收设备建立无线通信链路；以及通过所述通信链路从所述无线功率接收设备获得识别所述敏感部件在所述无线功率接收设备内的位置的信息。12.一种无线功率传输设备，所述无线功率传输设备具有被配置为接收无线功率接收设备的充电表面，其中所述无线功率接收设备具有敏感部件，所述敏感部件包括在暴露于无线功率信号时对射频干扰敏感的电路的，并且具有无线功率接收线圈，所述无线功率接收线圈被配置为在所述敏感部件位于所述充电表面上的位置时接收来自所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恒，裘卫红，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