用于无线功率输送的方法和系统技术方案

一种用于无线功率输送的系统包括一个或更多个发射器和接收器。一种用于无线功率输送的方法优选地包括：确定发射器‑接收器接近度；确定发射参数值，优选地包括确定初始参数值、评估候选发射参数值、执行一个或更多个局部最优搜索和/或执行一个或更多个全局最优搜索；以及基于发射参数值来发射功率。

Method and system for wireless power transmission

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线功率输送的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2017年6月6日提交的美国临时申请序列号62/515,962和于2017年6月7日提交的美国临时申请序列号62/516,572的利益，其中每个临时申请通过这个引用被全部并入。
本专利技术大体上涉及无线功率输送领域，并且更特别地涉及在无线功率输送领域中的新的且有用的方法和系统。背景典型的无线功率输送系统将自身限制到波束成形配置，这可能不提供高性能结果。因此，在无线功率输送领域中存在对创建用于无线功率输送的新的且有用的方法和系统的需要。附图简述图1A是系统的第一实施例的示意性表示。图1B-1C分别是系统的发射器和接收器的例子的示意性表示。图1D是系统的第二实施例的示意性表示。图2A-2B是方法的和方法的一个元素的例子的示意性表示。图3是目标函数和目标函数的修改版本的例子的表示。图4A是天线的例子的透视图。图4B是天线的例子的交叉谐振器的平面图。图4C是开口环谐振器的例子的透视图。图5A-5D是电子-电感-电容谐振器的特定例子的平面图。优选实施例的描述本专利技术的优选实施例的下面的描述并不意欲将本专利技术限制于这些优选实施例，但更确切地使本领域中的任何技术人员能够制造并且使用本专利技术。1.概要。用于无线功率输送的系统可以包括一个或更多个发射器和接收器(例如，如图1A-1D所示)。用于无线功率输送的方法可以包括确定发射器-接收器接近度S100、确定发射参数值S200以及基于发射参数值来发射功率S300(例如，如图2A所示)。然而，系统和方法可以另外或可选地包括任何其他合适的元件。该方法优选地使用上面讨论的系统来执行，但是可以此外或可选地使用任何其他合适的系统来执行。使用典型的方法和系统来确定用于高效无线功率输送的功率输送设置可能是困难的和/或费时的。候选功率发射设置的评估可能是缓慢的过程(例如，需要1-100ms或更多)。此外，功率发射设置通常涉及大量参数，且因此搜索空间可能非常大，有效地阻止了它的完全探索。此外，系统的元件和周围的元件可以频繁地移动，潜在地使先前的解决方案无效并且需要新的搜索。考虑到这些问题，专利技术人已经发现，快速确定的解决方案(例如，导致在极限或最佳结果的阈值范围内的功率输送的解决方案)可以优于仅在长时间搜索之后找到的全局最佳解决方案。2.益处。该方法可以显著减少确定可接受和/或所希望的功率发射设置所需的时间。首先，该方法可以包括执行局部搜索或随机全局搜索，其通常可以在比确定性全局搜索少得多的时间内找到足够的解决方案。这个搜索时间减少常常产生非常优越的能量发射结果(例如，在具有改变的元件定向的系统中)。其次，例如由于对根据设置来配置发射器、(例如，在接收器处)测量使用设置功率发射的结果和/或在不同实体之间传递结果(例如，将结果从接收器传输到发射器)的需要，功率发射设置的评估(例如，在局部和/或全局搜索期间)可能是耗时的。为了减少这种时间消耗，该方法可以可选地包括估计和/或缓存评估和/或相关联的信息，从而允许所估计的和/或所缓存的值的快速查找来代替完全评估。第三，采用功率发射优化技术(例如，实时优化技术，诸如基于与参数相关联的测量结果的对发射参数的优化)可以实现在接收器和/或发射器天线中的超增益行为的激励和/或维持，而不管在环境和/或系统配置中的潜在变化。此外，用于功率发射的纯音(和/或实质上纯音)信号的使用可以使这种超增益天线的使用变得可行，尽管有通常与这种天线相关联的窄带宽(例如，部分阻抗带宽)(例如，由在这种天线中和/或周围通常生成的高能渐逝场产生)。超增益天线可以展示比典型天线高得多的增益，从而实现例如增加的功率发射速率和/或减小的接收器和/或发射器尺寸。然而，方法和系统可以此外或可选地给予任何其他合适的益处。3.系统。系统的发射器可以包括优选地定义可控(例如，自适应)天线阵列(例如，线性阵列、平面阵列、3-D阵列等)；相控阵列、电子可控阵列等)的一个或更多个天线(例如，被配置为发射电磁辐射，诸如RF和/或微波功率)。天线阵列优选地包括多个有源天线(例如，被配置为由馈电线(feeds)主动驱动的天线)，更优选地独立可控的有源天线(例如，其中每个有源天线可以独立于系统的所有其他有源天线而单独地被控制；其中有源天线组可以被一起控制，其中每组是独立于所有其他组可控制的；等等。)。在第一变形中，每个有源天线被驱动时的振幅和/或相位可以被独立地控制(例如，通过对于每个有源天线的单独的IQ调制器或移相器)。在第二变形中，有源天线被分成一个或更多个天线组，其中一个组的天线被一起控制(例如，通过对于每个组的单个IQ调制器或移相器)。例如，一个组的天线可以相对于彼此具有固定的相位偏移(例如，零偏移，例如其中该组的所有天线具有与彼此相同的相位；非零偏移；等等)(例如，其中固定的相位偏移由在IQ调制器或移相器与每个天线之间的迹线长度的差异定义)。然而，可以此外或可选地以任何其他合适的方式来配置有源天线。天线阵列可以此外或可选地包括一个或更多个无源天线(例如，被配置成电气地和/或谐振地耦合到一个或更多个有源天线，从而改变天线阵列发射特性)。在一个例子中，系统被配置成控制(例如，经由开关，例如软件控制的开关；经由具有可变电气性质的元件，诸如可变电容器；等等)一个或更多个无源天线到一个或更多个电气部件(例如，无源部件，例如电阻器、电容器和/或电感器；天线，例如一个或更多个有源天线和/或其他无源天线；等等)的电耦合(例如，连接、谐振耦合等)和/或去耦。在第一例子中，多个无源天线可以彼此电连接和/或断开(例如，通过可操作来电连接两个或更多个这样的天线的开关)。在第二例子中，可变电容器(例如变抗器)和/或其他可变(例如连续可变)元件电耦合(例如电连接)到一个或更多个无源天线，实现无源天线的加载和/或它们到阵列中的其他天线(例如其他无源天线、有源天线等)和/或它们的馈电线(例如，其中改变耦合到天线的一个或更多个可变元件的性质可以起作用来控制阵列的网图样(netpattern))的耦合的控制。在该第二例子的特定例子中，自适应天线阵列包括单个有源天线和多个无源天线，其中一个或更多个无源天线电耦合到一个或更多个可变部件。然而，发射器可以此外或可选地包括任何其他合适的元件。系统的接收器可以包括一个或更多个天线(例如，被配置为接收由发射器发射的电磁辐射)。接收器可以可选地包括和/或电耦合到一个或更多个客户端设备(例如，电池和/或包含电池的设备，诸如智能电话和/或其他电气和/或电子用户设备)(例如，被配置成向一个或更多个客户端设备输送电功率)。接收器可以可选地包括一个或更多个缓冲能量存储器(例如，电池)，例如电耦合在天线和客户端设备之间(例如，在天线和被配置为连接到客户端设备的电输出之间)的电池，其可以用作在天线(其可以提供在不均匀的速率下和/或具有不均匀的特性的功率)和客户端设备(其可能需要和/或受益于在实质上恒定的速率下和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线功率发射的方法，包括：/n·在包括自适应天线阵列的发射器处，确定接收器在所述发射器的发射范围内；/n·响应于确定所述接收器在发射范围内，基于目标函数在与所述自适应天线阵列相关联的发射参数空间上执行随机全局搜索；/n·基于所述随机全局搜索，确定优化参数值集，所述优化参数值集包括对于所述发射参数空间的每个参数的相应值；以及/n·在所述发射器处，通过基于所述优化参数值集进行发射来向所述接收器无线地发射功率；/n其中，执行所述随机全局搜索包括，对于在所述发射参数空间内的一系列参数值集的每个参数值集：/n·确定所述目标函数的与相应参数值集相关联的相应值；/n·基于所述相应参数值集和所述相应值，确定相应的后续参数值集；以及/n·响应于确定所述相应的后续参数值集，如果搜索收敛标准没有被满足，则将所述相应的后续参数值集添加到所述系列；/n其中，确定所述目标函数的所述相应值包括：/n·在所述发射器处，在整个相应时间间隔内基于所述相应的参数值集来发射功率；/n·在所述接收器处，在所述相应时间间隔期间接收由所述发射器发射的功率；/n·确定在所述相应时间间隔期间在所述接收器处接收的功率的相应量；以及/n·基于功率的所述相应量来确定所述相应值。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170606 US 62/515,962;20170607 US 62/516,5721.一种用于无线功率发射的方法，包括：
·在包括自适应天线阵列的发射器处，确定接收器在所述发射器的发射范围内；
·响应于确定所述接收器在发射范围内，基于目标函数在与所述自适应天线阵列相关联的发射参数空间上执行随机全局搜索；
·基于所述随机全局搜索，确定优化参数值集，所述优化参数值集包括对于所述发射参数空间的每个参数的相应值；以及
·在所述发射器处，通过基于所述优化参数值集进行发射来向所述接收器无线地发射功率；
其中，执行所述随机全局搜索包括，对于在所述发射参数空间内的一系列参数值集的每个参数值集：
·确定所述目标函数的与相应参数值集相关联的相应值；
·基于所述相应参数值集和所述相应值，确定相应的后续参数值集；以及
·响应于确定所述相应的后续参数值集，如果搜索收敛标准没有被满足，则将所述相应的后续参数值集添加到所述系列；
其中，确定所述目标函数的所述相应值包括：
·在所述发射器处，在整个相应时间间隔内基于所述相应的参数值集来发射功率；
·在所述接收器处，在所述相应时间间隔期间接收由所述发射器发射的功率；
·确定在所述相应时间间隔期间在所述接收器处接收的功率的相应量；以及
·基于功率的所述相应量来确定所述相应值。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括在执行所述随机全局搜索之前：
·响应于确定所述接收器在发射范围内，基于所述目标函数在所述发射参数空间上执行局部搜索；
·基于所述局部搜索，确定局部优化的参数值集，所述局部优化的参数值集包括对于所述发射参数空间的每个参数的相应值；以及
·确定所述局部优化的参数值集没有超过阈值目标函数值，其中响应于确定所述局部优化的参数值集没有超过所述阈值目标函数值而执行所述随机全局搜索。


3.根据权利要求1所述的方法，其中：
·执行所述随机全局搜索还包括确定在包括所述系列的第一参数值集的所述发射参数空间的区域中的目标函数值的局部近似；以及
·对于所述第一参数值集，所述相应的后续参数值集进一步基于所述局部近似来被确定。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述局部近似包括：
·基于所述目标函数在所述区域上执行局部搜索；以及
·基于所述局部搜索，确定与所述目标函数相关联的局部最优值；其中，在所述区域中的目标函数值的所述局部近似在所述区域上实质上是恒定的，并且实质上等于所述局部最优值。


5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
·当所述接收器在所述发射器的发射范围内时，在所述发射器处确定第二接收器在所述发射器的发射范围内；以及
·当向所述接收器无线发射功率时，通过基于所述优化参数值集进行发射来向所述第二接收器无线地发射功率；
其中：
·确定所述目标函数的所述相应值还包括：
ο在所述第二接收器处，在所述相应时间间隔期间接收由所述发射器发射的功率；以及
ο确定在所述相应时间间隔期间在所述第二接收器处接收的功率的相应的第二量；以及
·确定所述相应值进一步基于功率的所述相应的第二量。


6.根据权利要求5所述的方法，其中：
·确定所述目标函数的所述相应值还包括：
ο在所述接收器处，向所述发射器传递指示功率的所述相应量的第一数据集；以及
ο在所述第二接收器处，向所述发射器传递指示功率的所述相应的第二量的第二数据集；以及
·确定所述相应值由所述发射器基于所述第一数据集和第二数据集来执行。


7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
·对于所述系列的每个参数值集，在所述发射器处，响应于接收到所述第一数据集，存储与所述第一数据集相关联的信息；
·当向所述接收器无线地发射功率时，确定所述第二接收器不在所述发射器的发射范围内；
·响应于确定所述第二接收器不在所述发射器的发射范围内，在所述发射器处基于所述信息来确定修改后的参数值集；以及
·响应于确定所述修改后的参数值集，在所述发射器处通过基于所述修改后的参数值集进行发射来向所述接收器无线地发射功率。


8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述目标函数等于其中，w1是与所述接收器相关联的接收器权重，f1是功率的所述量，是预期可输送到所述接收器的功率的最大量，P1是与所述接收器相关联的罚函数，w2是与所述第二接收器相关联的第二接收器权重，f2是功率的所述第二量，是预期可输送到所述第二接收器的功率的第二最大量，以及P2是与所述第二接收器相关联的第二罚函数。


9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
·当基于所述优化参...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳瓦罗·古斯塔沃，瓦伦·拉马斯瓦米，克里斯多福·约瑟夫·达夫兰特斯，
申请(专利权)人：供应公司，
类型：发明
国别省市：美国;US