自由定位充电板制造技术

公开了用于无线充电的系统、方法和装置。一种装置具有无线充电装置具有联接至充电电路的电池充电电源，配置为提供充电表面的多个充电单元以及控制器。控制器可以被配置为向充电电路提供脉冲，检测充电电路响应于该脉冲的振荡频率或充电电路的振荡的衰减速率，并且基于充电电路的特性的变化，确定可充电设备已经放置在充电电路的线圈附近。该脉冲的持续时间可以小于充电电路的标称谐振频率的周期的一半。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自由定位充电板优先权要求本申请要求于2019年2月22日在美国专利局提交的专利申请No.16/283,734、于2018年2月23日在美国专利局提交的临时专利申请No.62/634,799、于2018年12月24日在美国专利局提交的临时专利申请No.62/784,667以及在2019年1月18日向美国专利局提交的临时专利申请No.62/794,541的优先权和权益，这些专利申请的全部内容通过引用并入本文，如同在下面完整地出于所有适用目的进行了阐述一样。
本专利技术大体涉及电池(包括移动计算设备中的电池)的无线充电。
技术介绍
无线充电系统已经部署为使某些类型的设备能够在不使用物理充电连接的情况下为内部电池充电。可以利用无线充电的设备包括移动处理和/或通信设备。诸如由无线充电联盟定义的Qi标准之类的标准使第一供应商制造的设备能够使用第二供应商制造的充电器进行无线充电。无线充电的标准针对设备的相对简单配置进行了优化，并倾向于提供基本的充电能力。常规的无线充电系统通常使用“Ping”来确定用于无线充电的基站中的发送线圈上或附近是否存在接收设备。发送器线圈具有电感(L)，并且具有电容(C)的谐振电容器联接到发送线圈以获得谐振LC电路。通过向谐振LC电路供电来产生Ping。在发送器监听来自接收设备的响应的同时，持续通电一段时间(在一个示例中为90ms)。可以在使用幅移键控(ASK)调制编码的信号中提供响应。这种常规的基于Ping的方法由于90毫秒的持续时间而可能很慢，并且会耗散大量的能量，每次Ping可能总计80mJ。在一个示例中，典型的发送基站可以每秒ping12.5次(周期＝1/80ms)，而每秒的功耗(80mJ*12.5)＝1W。在大多数实践中，设计会通过降低ping速率来权衡响应性以降低静态功耗。例如，发送器每秒可ping5次，从而产生400mW的功耗。对于采用单个发送线圈的基站来说，通常可能会进行权衡，因为每秒5次的ping速率通常足以在设备放置在充电板上1秒钟内检测到该设备。然而，对于多线圈自由位置充电板，响应性和静态功耗特性可能会受损。例如，每秒将需要35次ping才能在7线圈自由位置充电板扫描的每个发送线圈上产生每秒5次ping。给定由设计规范定义的功率限制，7线圈自由位置充电板具有超过1.78秒的响应速率，这通常对于用户体验而言是不可接受的，并且可能会违反监管功率标准或电池供电设计的功率预算。需要无线充电能力的改进以支持不断增加的移动设备复杂性和不断变化的形状因子。例如，需要更快、更低功率的检测技术。
技术实现思路
本文公开的某些方面涉及改进的无线充电技术。在本公开的一个方面中，一种用于检测物体的方法包括：向充电电路提供脉冲；检测充电电路响应于该脉冲的振荡频率或充电电路的振荡的衰减速率；以及基于充电电路的特性的变化，确定可充电设备已经放置在充电电路的线圈附近。该脉冲的持续时间可以小于充电电路的标称谐振频率的周期的一半。在某些方面，充电电路的特性的改变引起充电电路的振荡的衰减速率的改变。充电电路的特性的改变可能导致充电电路的振荡频率相对于充电电路的谐振频率而变化。在某些方面，该方法包括：当充电电路的线圈感应地耦合到可充电设备中的接收线圈时，确定针对可充电设备的充电配置；以及根据充电配置向充电电路提供充电电流。确定针对可充电设备的充电配置可以包括选择基准充电配置作为充电配置。确定针对可充电设备的充电配置可以包括：根据对可充电设备进行充电的标准定义的规范来发送主动ping，以及根据从可充电设备接收的调制信号中编码的信息来识别可充电设备。确定针对可充电设备的充电配置可以包括与可充电设备协商充电配置，以提供在对可充电设备充电时使用的扩展功率配置文件。一方面，该方法包括：对多个充电线圈进行低功率搜索，以确定至少一个充电线圈的电气、机械或磁特性是否已受到放置在所述至少一个充电线圈附近的物体的影响；以及将所述充电电路配置为包括所述至少一个充电线圈。一方面，该方法包括：检测到与至少一个充电线圈相关联的电容的变化指示物体放置在所述至少一个充电线圈附近；以及将所述充电电路配置为包括所述至少一个充电线圈。在本公开的一个方面，一种无线充电装置具有：联接到充电电路的电池充电电源，被配置为提供充电表面多个充电单元，以及控制器。控制器可以被配置为：向充电电路提供脉冲；检测充电电路响应于该脉冲的振荡频率或充电电路的振荡的衰减速率；以及基于充电电路的特性的变化，确定可充电设备已经放置在充电电路的线圈附近。该脉冲的持续时间可以小于充电电路的标称谐振频率的周期的一半。附图说明图1例示了根据本文公开的某些方面的可用于提供充电表面的充电单元的示例。图2例示了可以根据本文公开的某些方面适配的设置在充电表面的区段的单层上的充电单元的布置的示例。图3例示了可以根据本文公开的某些方面适配的当多个层覆盖在充电表面的区段内时的充电单元的布置的示例。图4例示了根据本文公开的某些方面配置的由采用多个充电单元层的充电表面提供的功率传递区域的布置。图5例示了根据本文公开的某些方面的使用差分电容式感测来检测移动通信设备的位置和/或取向。图6例示了根据本文公开的某些方面的当每个充电单元包括多个线圈时进行的搜索的某些方面。图7例示了具有多个充电单元的充电表面，包括根据本文公开的某些方面进行的搜索中涉及的三个示出的充电单元。图8是例示根据本文公开的某些方面的可由充电设备进行的搜索处理的流程图。图9例示了根据本文公开的某些方面的可以在充电器基站中提供的无线发送器。图10例示了根据本文公开的某些方面的对被动ping的响应的第一示例。图11例示了根据本文公开的某些方面的对被动ping的响应的第二示例。图12例示了根据本文公开的某些方面的观察到的对被动ping的响应的差异的示例。图13是例示在根据本文公开的某些方面适配的无线充电设备中实现的涉及被动ping的方法的流程图。图14是例示可以由根据本文公开的某些方面实现的无线充电设备采用的功率传递管理过程的流程图。图15例示了支持在根据本文公开的某些方面适配的无线充电器中使用的矩阵多路复用切换的第一拓扑。图16例示了在根据本文公开的某些方面适配的无线充电器中支持直流驱动的第二拓扑。图17例示了RC充电放电周期，其表征了根据本文公开的某些方面适配的某些充电设备。图18例示了根据本文公开的某些方面的可以被充电的接收设备中的电池组件。图19是例示根据本文公开的某些方面的无线充电器的操作的框图。图20例示了根据本文公开的某些方面制造的PCB的示例。图21例示了根据本文公开的某些方面制造的充电设备的示例。图22是例示由在根据本文公开的某些方面适配的无线充电设备中提供的控制器执行的、用于检测物体的方法的示例的流程图。图23例示了采用可以根据本文公开的某些方面进行适配的处理电路的设备的一个示例。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测物体的方法，所述方法包括以下步骤：/n向充电电路提供脉冲，其中，所述脉冲的持续时间小于所述充电电路的标称谐振频率的周期的一半，并且所述脉冲被配置为使所述充电电路振荡；/n检测所述充电电路的所述振荡的衰减速率或所述充电电路的所述振荡的频率；以及/n基于所述充电电路的特性的变化，确定可充电设备已放置在所述充电电路的线圈附近。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180223 US 62/634,799;20181224 US 62/784,667;20191.一种用于检测物体的方法，所述方法包括以下步骤：
向充电电路提供脉冲，其中，所述脉冲的持续时间小于所述充电电路的标称谐振频率的周期的一半，并且所述脉冲被配置为使所述充电电路振荡；
检测所述充电电路的所述振荡的衰减速率或所述充电电路的所述振荡的频率；以及
基于所述充电电路的特性的变化，确定可充电设备已放置在所述充电电路的线圈附近。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述充电电路的所述特性的变化引起所述充电电路的所述振荡的衰减速率的变化。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述充电电路的所述特性的变化引起所述充电电路的所述振荡的频率相对于所述充电电路的标称谐振频率而变化。


4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
当所述充电电路的所述线圈感应耦合到所述可充电设备中的接收线圈时，确定针对所述可充电设备的充电配置；以及
根据所述充电配置向所述充电电路提供充电电流。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定针对所述可充电设备的充电配置的步骤包括：
选择基准充电配置作为所述充电配置。


6.根据权利要求4所述的方法，其中，确定针对所述可充电设备的充电配置的步骤包括：
根据对所述可充电设备充电的标准定义的规范来发送主动ping；以及
根据从所述可充电设备接收到的调制信号中编码的信息来识别所述可充电设备。


7.根据权利要求4所述的方法，其中，确定针对所述可充电设备的充电配置的步骤包括：
与所述可充电设备协商所述充电配置，以提供在对所述可充电设备充电时使用的扩展功率配置文件。


8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
对多个充电线圈进行低功率搜索，以确定至少一个充电线圈的电气、机械或磁特性是否已受到放置在所述至少一个充电线圈附近的物体的影响；以及
将所述充电电路配置为包括所述至少一个充电线圈。


9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
检测到与至少一个充电线圈相关联的电容的变化指示物体放置在所述至少一个充电线圈附近；以及
将所述充电电路配置为包括所述至少一个充电线圈。


10.一种无线充电装置，所述无线充电装置包括：
电池充电电源，其联接到充电电路；
多个充电单元，其被配置为提供充电表面，其中，至少一个线圈被配置为引导电磁场穿过每个充电单元的电荷传递区域；以及
控制器，其被配置为：
向充电电路提供脉冲，其中，所述脉冲的持续时间小于所述充电电路的标称谐振频率的周期的一半，并且所述脉冲被配置为使所述充电电路振荡；
检测所述充电电路的所述振荡的衰减速率或所述充电电路的所述振荡的频率；以及
基于所述充电电路的特性的变化，确定可充电设备已放置在所述充电电路的线圈附近。


11.根据权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述充电电路的所述特性的变化引起所述充电电路的所述振荡的衰减速率的变化。


12.根据权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述充电电路的所述特性的变化引起所述充电电路的所述振荡的频率相对于所述充电电路的标称谐振频率而变化。


13.根据权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述控制器被配置为：
当所述充电电路的线圈感应耦合到所述可充电设备中的接收线圈时，确定针对所述可充电设备的充电配置；以及
根据所述充电配置向所述充电电路提供充电电流。


14.根据权利要求13所述的无线充电装置，其中，所述控制器被配置为：
选择基准充电配置作为所述充电配置。


15.根据权利要求13所述的无线充电装置，其中，所述控制器被配置为：
根据对所述可充电设备进行充电的标准定义的规范来发送主动ping；以及
根据从所述可充电设备接收到的调制信号中编码的信息来识别所述可充电设备。


16.根据权利要求13所述的无线充电装置，其中，所述控制器被配置为：
与所述可充电设备协商所述充电配置，以提供在对所述可充电设备充电时使用的扩展功率配置文件。


17.根据权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述控制器被配置为：
对所述充电表面进行低功率搜索，以确定至少一个充电单元的电气、机械或磁特性是否已受到放置在所述至少一个充电单元附近的物体的影响；以及
将所述充电电路配置为包括所述至少一个充电单元。


18.根据权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述控制器被配置为：
检测到与至少一个充电单元相关联的电容的变化指示物体放置在所述至少一个充电单元附近；以及
将所述充电电路配置为包括所述至少一个充电单元。


19.根据权利要求10所述的无线充电装置，所述无线充电装置还包括：
第一印刷电路板，其具有顶部金属层和底部金属层，其中，所述多个充电单元的第一部分设置在所述第一印刷电路板的顶部金属层上，并且所述多个充电单元的第二部分设置在所述第一印刷电路板的底部金属层上；
第二印刷电路板，其具有顶部金属层和底部金属层，其中，所述多个充电单元的第三部分设置在所述第二印刷电路板的顶部金属层上，并且所述多个充电单元的第四部分设置在所述第二印刷电路板的底部金属层上；以及
粘合剂层，其按以下方式接合所述第一印刷电路板和...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·古德柴尔德，J·斯拉特尼克，
申请(专利权)人：艾拉公司，
类型：发明
国别省市：美国;US