用于无线传输电功率至目标设备的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及用于无线传输电功率至目标设备的系统及方法。操作包括生成扩频序列；基于所述扩频序列产生扩频交流电功率；将所述扩频交流功率耦合至发射部件，以通过非辐射磁场进行无线功率发射；依照所述扩频序列动态地调整所述无线功率发射；将所述扩频序列传送至目标设备。所述扩频序列包括跳频序列和／或相位跳变序列。将扩频序列传送至目标设备可以使用ＲＦ通信，并用于交换目标设备识别符、目标设备计费信息、目标设备功率接收水平、目标设备电池电量状态、来自目标设备的功率传输请求和／或认证信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对由电池供电的设备进行无线充电，更具体地说，涉及一种对 目标设备进行近场无线谐振功率传输的技术。
技术介绍
电子设备进行操作需要电功率的支持。移动设备诸如笔记本电脑和蜂窝电 话通常都使用可充电电池供电，当设备插上电源时即可对可充电电池进行充 电。为了维持电池使用寿命，必需经常通过电源插座为可充电电池充电，这是 因为即使在未使用的情况下可充电电池也会放电。移动设备的用户经常会遭遇 找不到可为电池充电的电源座。这种情况下，用户可能会携带多个电池以维持 移动设备的连续操作。用户携带备用电池不仅需要额外的电池费用，而且还会 占用存放空间并增加运输费用。移动设备的用户 一般都会携带电源线以便为其移动设备进行充电。这些电 源线常常被放错地方或丢失，为用户带来不便。电源线通常是与设备配套专用 的，不同设备之间无法替代使用。再者，即使手中有电源线，也可能出现找不 到电源插座的情况。在移动设备用户频繁出现的机场或其它公共场所，这一问 题特别突出。在某些关键应用中，如军事应用和医疗应用，当正在运行/通信 的移动装置仅仅是受到装置电池再次充电的干扰，即时不是损失惨重，那也将是非常危险的。近场功率传输技术许多年前就己提出。多年前Nikola Tesla首 次试验了这种功率传输方式，然而由于各种原因他的方案未能成功。近场功率 传输通常使用磁耦合谐振，其允许在同一频率上谐振的两个物体以适当的效率 交换能量。这类近场谐振的频率远低于无线通信频率，例如与无线通信的2 GHz相比，近场谐振的频率为10MHz。因此，虽然近场功率传输迄今尚未得 以商业应用，但其已展示出良好的应用前景。4本专利技术的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细 节，将在以下的说明书(描述)和附图中进行详细介绍。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种扩频功率传输系统，用于无线传输电功率 至目标设备，所述扩频功率传输系统包括 扩频功率源，其包括功率源，用于提供扩频交流电功率；发射谐振耦合部件，用于将所述扩频交流电功率耦合至发射部件，以通过非辐射磁场(non-radiated)进行无线功率发射； 所述扩频功率源依照扩频序列动态地调整所述无线功率发射；及 通信模块，其连接于所述扩频功率源，用于将所述扩频序列传送至目标设备。作为优选，所述发射谐振耦合部件包括线圈，用于产生非辐射磁场。 作为优选，所述发射谐振耦合部件产生全向(omni-directionally)非辐射磁场。作为优选，所述发射谐振耦合部件产生定向非辐射磁场。 作为优选，所述扩频序列包括跳频序列。 作为优选，所述扩频序列包括相位跳变序列。 作为优选，所述通信模块包括射频(RF)接口 。作为优选，所述RF接口用于从所述目标设备接收数据，所述数据至少包 括以下之一目标设备识别符(ID);目标设备计费信息(billing information);目标设备功率接收水平；及 目标设备电池电量状态。作为优选，所述RF接口用于接收来自目标设备的功率传输请求。 作为优选，所述RF接口用于接收来自目标设备的认证信息。作为优选，所述扩频功率源进一步包括 伪随机序列生成器，用于产生伪随机序列；及合成振荡器(synthesizer oscillator,),用于产生频率信号输入至所述功率源， 以产生所述扩频交流电功率。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于无线传输电功率至目标设备的方法，包括生成扩频序列；基于所述扩频序列产生扩频交流电功率；将所述扩频交流功率耦合至发射部件，以通过非辐射磁场进行无线功率发射；依照所述扩频序列动态地调整所述无线功率发射； 将所述扩频序列传送至目标设备。作为优选，所述方法进一步包括产生全向非辐射磁场。 作为优选，所述方法进一步包括产生定向非辐射磁场。作为优选，所述扩频序列包括跳频序列。 作为优选，所述扩频序列包括相位跳变序列。作为优选，使用射频(RF)通信将所述扩频序列传送至所述目标设备。作为优选，所述方法进一步包括从所述目标设备RF传送信息，所述信 息至少包括以下之一目标设备识别符(ID);目标设备计费信息(billing information);目标设备功率接收水平；及 目标设备电池电量状态。作为优选，所述方法进一步包括从所述目标设备RF传送信息，所述信 息包括来自所述目标设备的功率传输请求。作为优选，所述方法进一步包括从所述目标设备RF传送信息，所述信 息包括来自所述目标设备的认证信息。作为优选，产生扩频序列包括生成伪随机序列；及基于所述伪随机序列产生所述扩频交流电功率。本专利技术的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细 节，将在以下的说明书和附图中进行详细介绍。 附图说明图1是根据本专利技术实施例，扩频功率源与多个目标设备无线连接以进行无 线功率传输的示意图2是根据本专利技术实施例，可无线接收扩频功率的目标设备的示意图3是根据本专利技术实施例，从扩频功率源向目标设备谐振功率传输的过程 中，图l所示系统执行的操作的流程图4是根据本专利技术实施例，向目标设备无线传输功率的直接序列扩频功率 源的示意图5是根据本专利技术实施例，向目标设备无线传输功率的伪随机序列扩频功 率源的示意图6是根据本专利技术实施例构建的无线功率传输系统的示意图，其中使用了 基于SIM(用户识别模块)卡认证的目标设备；图7是根据本专利技术的一个或多个实施例构建和操作的扩频谐振功率充 电模块的示意框图8是根据本专利技术的一个或多个实施例构建和操作的扩频功率充电电 路的示意框图9是根据本专利技术实施例，在谐振功率充电操作过程中，图4-6中的扩频 功率管理器执行的操作的流程图。具体实施例方式本专利技术涉及使用辐射式/磁功率或非辐射磁场就地无线地接收远程功率源 (站)对电池进行充电。这种对远程设备中的电池进行充电的方案可用于功率源 与目标设备(即带有可充电电池的便携式目标设备)之间相距适当距离的情况。 在本专利技术的一些实施例中，功率传输是通过功率源与目标设备之间的相对较高频率谐振磁耦合来实现的，该目标设备由安装在其中的可充电电池供电工作。在一些实施例中所述高频耦合是磁耦合，而在另一些实施例中是射频(RF)耦 合。这种耦合在本文中可描述为无线功率传输、波束成形(beam forming)、 RF 波束(RF beaming)或其它波束/功率传输。在本专利技术有关无线功率传输的典型实 施例中，功率源和目标设备调谐到相同频率。以空气为功率传输媒介，功率源 发射的功率在目标设备中引发磁谐振。根据本专利技术的各个方面，无线耦合充电 信号的频率(即目标频率)是以扩频方式随时间而变化。供电磁场的扩频变 化包括频率在时间上的跳变和/或供电磁/RF场相位的移动，例如以正负180 度变化和/或以正负90度变化。这种频率和/或相位的变化减少了对邻近的寄生 电路无意地耦合充电的风险，这种无意耦合将会损坏寄生电路。另外，这种频 率和/或相位的变化有助于防止非法接收者(即偷电者)得到磁/RF场的充电。根据本专利技术的一些实施例，扩频功率源与目标设备之间的磁耦合能够实现 功率的传输。通过对用于产生磁场的线圈(由扩频功率源供电)进行适当整形， 可将其产生的磁场对准目标设备。该系统以变压器原理进行工作，但是采用空 气芯且跨距离耦合。例如，本专利技术的系统可使用安装在房间地板或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩频功率传输系统，用于无线传输电功率至目标设备，其特征在于，所述扩频功率传输系统包括：　扩频功率源，其包括：　功率源，用于提供扩频交流电功率；　发射谐振耦合部件，用于将所述扩频交流电功率耦合至发射部件，以通过非辐射磁场 进行无线功率发射；　所述扩频功率源依照扩频序列动态地调整所述无线功率发射；及　通信模块，其连接于所述扩频功率源，用于将所述扩频序列传送至目标设备。

【技术特征摘要】
US 2008-8-5 61/086,384;US 2008-9-30 12/241,2681、一种扩频功率传输系统，用于无线传输电功率至目标设备，其特征在于，所述扩频功率传输系统包括扩频功率源，其包括功率源，用于提供扩频交流电功率；发射谐振耦合部件，用于将所述扩频交流电功率耦合至发射部件，以通过非辐射磁场进行无线功率发射；所述扩频功率源依照扩频序列动态地调整所述无线功率发射；及通信模块，其连接于所述扩频功率源，用于将所述扩频序列传送至目标设备。2、 根据权利要求1所述的扩频功率传输系统，其特征在于，所述发射谐 振耦合部件包括线圈，用于产生非辐射磁场。 j3、 根据权利要求1所述的扩频功率传输系统，其特征在于，所述发射谐 振耦合部件产生全向非辐射磁场。4、 根...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士D贝内特，
申请(专利权)人：美国博通公司，
类型：发明
国别省市：US[]