用于检测、表征以及跟踪感应电力接收器的系统和方法技术方案

一种用于检测、表征以及跟踪接近于感应充电器的感应充电表面的感应电力接收器的系统和方法。一个或多个谐振器和一个或多个传感器提供能够被用来检测、表征以及跟踪感应电力接收器的信息。谐振器能够被配置成使用与谐振器相关联的传感器的量值或相位来确定远程设备的位置。另外，通过监视感应电力发射器和谐振器，充电器能够在如下情形之间进行区分：存在寄生金属、存在远程设备还是两者都存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
有时被称为感应充电器的感应电源可用来供应无线电力以对次级设备进行供电或充电。在某些已知感应电源中，通过将次级设备放置在充电表面上来对其进行供电或充电。某些感应电源由于要求远程设备相对于感应电源的特定放置和取向而限制了空间自由度。在某些已知感应电源系统中，将单个初级线圈嵌入充电设备的充电表面中并将单个次级线圈嵌入次级设备中。能够从干线输入端向有时被称为无线电源的充电设备提供电力。假设干线输入端提供AC电力，该电力能够在干线整流电路中被整流成DC电力，并且然后能够在DC/DC电源中被调整。逆变器能够以由控制器控制的频率对DC电力进行切换以便生成跨感应储能电路的AC信号以产生电磁场。储能电路能够包括初级线圈和初级电容器。次级设备能够包括次级线圈和可选谐振电容器以接收电磁能。一旦在次级设备上接收到AC信号，该AC信号就能够在整流电路中被整流成DC电力。从那里，DC电力能够直接对负载进行供电，或者在负载是电池的情况下，能够使用该电力来对电池进行充电。可利用控制器来控制如何向负载施加电力或控制用于对电池进行充电的充电算法。在此类系统中，当线圈被中心到中心对准时以及当初级和次级线圈之间的间距减小时，电力传输效率通常得以增加。然而，紧密地一对一对准以便有效地传送和发射电力这一要求限制了空间自由度并将充电器局限于每次一个次级设备情况下的操作。为了实现具有无线电力的表面，通常为用户提供关于设备需要位于哪里的信息。这能够用磁对准特征或者用迫使设备被置于某个位置上的不同机械引导件或用指导用户正确地放置设备的图形元素来完成。某些用户想要更多的自由度以在充电设备的表面上到处移动次级设备。一个感应充电器提供相邻地布置在单个层中的线圈阵列。在该技术方案中，在充电表面附近将许多初级线圈设置成阵列。其他感应充电器提供多层线圈阵列。通过使得两层或更多层线圈被布置成使得一层上的绕组图案的中心置于另一层上的相邻绕组图案之间的间隙上，能够提供附加空间自由度。某些感应充电器激励阵列中的所有线圈，使得无论设备被放置在阵列上的什么位置，其都能够从充电器接收能量。某些阵列技术方案尝试通过提供磁性吸引物以特别地将设备定位于充电表面上而使得能够利用单个线圈传输电力来绕过必须开启大量的线圈。然而，磁性吸引物增加成本、复杂性，并且能降低电力传输系统的效率。还提出了各种人机工程对准技术方案，但这些辅助手段能破坏表面的美感、增加表面设计的复杂性并能影响可用性，因为对准可能仍然得不到保证。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于检测、表征和跟踪接近于感应充电器的感应充电表面的感应电力接收器的系统和方法。感应充电器包括用于将电力传输至接近于感应充电表面定位的感应电力接收器的一个或多个感应电力发射器。感应充电器还包括一个或多个谐振器和一个或多个传感器，所述传感器提供能够用来检测、表征和跟踪感应电力接收器的信息。一个或多个谐振器能够被配置成使得I)在不存在感应电力接收器的情况下，驱动感应电力发射器不会在所述一个或多个谐振器中产生电流的显著变化；以及2)在存在感应电力接收器的情况下，驱动感应电力发射器会在所述一个或多个谐振器中产生电流的显著变化。在一个实施例中，使一个或多个谐振器偏移一个或多个感应电力发射器，以使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合比被大幅减小。在另一实施例中，将一个或多个谐振器远离一个或多个感应电力发射器定位，以使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合比被大幅减小。在另一实施例中，将一个或多个谐振器与一个或多个感应电力发射器屏蔽。在又一实施例中，感应充电器包括偏移谐振器、远程谐振器以及被屏蔽谐振器的组合。在每个实施例中，当驱动所述一个或多个感应电力发射器并将其耦合到感应电力接收器时，则感应电力接收器耦合到一个或多个谐振器以产生显著电流。在一个实施例中，通过监视一个或多个谐振器中的电力的特性，系统能够检测感应电力接收器何时已被接近于感应充电表面放置，因为感应电力接收器在被放置时耦合到一个或多个谐振器并在所述一个或多个谐振器中感生电流。然而，当一块金属被接近于感应充电表面放置时，金属中的感生电流不会使到谐振器的场永久存在。因此，在金属被接近于感应充电表面放置时，谐振器传感器能够在不产生假正电(false positive)的情况下通过监视谐振器中的电力的特性来检测何时感应电力接收器被接近于感应充电表面放置。此夕卜，通过监视感应电力发射器中的电力的特性和谐振器中的电力的特性，感应充电器能够区分如下情况的检测:存在感应电力接收器、存在金属或者存在感应电力接收器和金属两者。在另一实施例中，通过测量一个或多个谐振器中的电力的一个或多个特性，能够表征感应电力接收器。表征感应电力接收器能够包括确定感应电力接收器的位置、确定感应电力接收器的边界、确定感应电力接收器的形状、确定感应电力接收器的尺寸、确定感应电力接收器的维度、确定感应电力接收器的取向以及确定关于感应电力接收器的其他特性。另外，能够在表征中测量和利用一个或多个感应电力发射器中的电力的一个或多个特性。能够通过分析一个或多个谐振器中的电力的特性的量值(magnitude)来确定感应电力接收器的位置。电力的特性的量值表示从感应电力接收器穿透谐振器的通量的量。因此，感应电力接收器距离给定谐振器越近，则量值越高。在某些情况下，可能难以确定感应电力接收器是大体上邻近于谐振器还是基本上与之重叠。通过收集关于一个或多个谐振器相对于一个或多个感应电力发射器的电力的特性的相位信息，系统能够确定感应电力接收器是大体上邻近于谐振器还是基本上与之重叠。该信息能够用来帮助表征感应电力接收器。电力的特性的相位表示从感应电力接收器穿透谐振器的大多数通量的方向。因此，在谐振器与一个或多个感应电力发射器同相的情况下，大多数感应电力接收器与谐振器重叠。在谐振器与一个或多个感应电力发射器不同相的情况下，大多数感应电力接收器与谐振器不重叠。感应充电器能够动态地配置布置在阵列中的多个电感器，所述电感器有时被称为线圈。取决于系统是如何配置的，某些电感器能够是感应电力发射器，某些能够是谐振器，并且某些能够是开路。在某些实施例中，某些电感器能够被永久地配置为谐振器或感应电力发射器，而其他电感器能够是可动态配置的。通过动态地配置电感器阵列，能够快速地检测、表征或跟踪感应电力接收器。在一个实施例中，复用器将电感器连接到驱动器、基准电压或将其保持作为开路而断开连接的状态。当电感器被连接到基准电压时，其变成谐振器，而当电感器被连接到驱动器时，其变成感应电力发射器。备选地，感应充电器可具有专用电力传输线圈，并且使用谐振线圈来感测远程设备是否适当地与电力传输线圈对准。可使用诸如单导体线绕式线圈、表面安装电感器或由PCB材料制成的印刷电感器之类的低成本线圈来构造谐振线圈。感应充电器可使用设备位置信息来调整电力传输特性，比如当设备未被对准时减小最大可允许电力。感应充电器还可向用户显示关于诸如OLED显示器或简单的LED阵列之类的远程设备的当前对准的信息。感应充电器还可向远程设备提供对准信息且远程设备可确定在远程设备的显示系统上向用户显示该对准信息。该信息可通过线圈作为已调制电力信号来传送，或者可通过诸如蓝牙或W本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应充电器，用于检测接近于感应充电表面的感应电力接收器的位置，所述感应充电器包括：一个或多个谐振器；一个或多个可驱动感应电力发射器，用于向接近于所述感应充电表面定位的感应电力接收器传输电力，其中，所述感应充电器被配置成使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合被大幅减小；以及一个或多个谐振器传感器，每个谐振器传感器产生指示所述一个或多个谐振器中的电力的特性的传感器输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.10 US 61/495,5581.一种感应充电器，用于检测接近于感应充电表面的感应电力接收器的位置，所述感应充电器包括: 一个或多个谐振器； 一个或多个可驱动感应电力发射器，用于向接近于所述感应充电表面定位的感应电力接收器传输电力，其中，所述感应充电器被配置成使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合被大幅减小；以及 一个或多个谐振器传感器，每个谐振器传感器产生指示所述一个或多个谐振器中的电力的特性的传感器输出。2.根据权利要求1所述的感应充电器，其中 所述一个或多个谐振器中的每个被配置成使得 在存在感应电力接收器的情况下驱动所述一个或多个感应电力发射器与通过在不存在感应电力接收器的情况下驱动所述一个或多个感应电力发射器而产生的基准相比，在所述一个或多个传感器中的至少一个中产生传感器输出变化。3.根据权利要求1所述的感应充电器，其中，通过使所述一个或多个谐振器偏移所述一个或多个感应电力发射器以使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合比低于预定耦合比阈值，从而所述耦合被大幅减小。4.根据权利要求1所述的感应充电器，其中，通过使所述一个或多个谐振器远离所述一个或多个感应电力发射器定位以使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合比低于预定耦合比阈值，从而所述耦合被大幅减小。5.根据权利要求1所`述的感应充电器，其中，通过使所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器屏蔽以使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合比低于预定耦合比阈值，从而所述耦合被大幅减小。6.根据权利要求1所述的感应充电器，其中，所述一个或多个谐振器中的每个是偏移所述一个或多个电力发射器、远离所述一个或多个电力发射器定位以及与所述一个或多个电力发射器屏蔽中的至少之一，以使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合比低于预定耦合比阈值。7.根据权利要求1所述的感应充电器，包括一个或多个电力发射器传感器，每个电力发射器传感器产生指示所述一个或多个电力发射器中的电力的特性的电力发射器传感器输出， 其中，在存在传导对象的情况下驱动所述一个或多个感应电力发射器在所述一个或多个电力发射器传感器中的至少一个中产生高于阈值的电力发射器传感器输出变化，并在所述一个或多个谐振器传感器中的每个中产生低于阈值的稳定传感器输出， 由此，所述电力发射器传感器输出和所述谐振器传感器输出的组合指示如下情形中的至少之一:存在感应电力接收器、存在金属以及同时存在感应电力接收器和金属。8.根据权利要求1所述的感应充电器，其中，所述一个或多个传感器中的每个产生指示所述谐振器中的电力的特性的量值的传感器输出，其指示感应电力接收器的位置。9.根据权利要求1所述的感应充电器，其中，所述一个或多个传感器中的每个产生指示所述谐振器中的电力的特性的相位的传感器输出，其指示感应电力接收器的位置。10.根据权利要求8所述的感应充电器，其中，所述电力的特性的所述相位指示感应电力接收器是否是如下情形中的至少之一:与所述一个或多个谐振器相邻和与所述一个或多个谐振器重叠。11.根据权利要求1所述的感应充电器，包括多个选择性可配置电感器，其中，所述选择性可配置电感器中的每个选择性地能配置为至少所述一个或多个电力发射器中的之一、所述一个或多个谐振器中的之一和开路。12.根据权利要求11所述的感应充电器，响应于确定感应电力接收器的位置，在所述感应电力接收器的位置附近的所述多个选择性可配置电感器中的之一被配置为电力发射器。13.根据权利要求1所述的感应充电器，包括多个电感器，其中，所述电感器中的每个被固定为所述一个或多个电力发射器中的之一或所述一个或多个谐振器中的之一。14.根据权利要求1所述的感应充电器，包括在所述感应充电器上用来向用户显示对准信息的显示器。15.根据权利要求1所述的感应充电器，包括用于向远程设备提供要在所述远程设备上显示的对准信息的通信信道。16.一种用于检测接近于感应充电器的感应电力接收器的位置的感应充电系统，所述感应充电系统包括: 感应电力接收器，包括: 第一可驱动感应电力发射器，用于从所述感应电力接收器向所述感应充电器发射电力； 感应电力接收器，用于从感应充电器接收电力； 感应充电器，包括: 一个或多个谐振器； 第二可驱动感应电力发射器，用于向接近于所述感应充电表面定位的所述感应电力接收器传输电力，其中，所述感应充电器被配置成使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合被大幅减小；以及 一个或多个传感器，每个传感器产生指示所述一个或多个谐振器中的电力的特性的传感器输出。17.根据权利要求16所述的感应充电系统，其中，所述一个或多个谐振器中的每个被配置成使得从所述感应电力接收器接收到的电力与阈值相比在所述一个或多个传感器中的至少一个中产生传感器输出变化。18.根据权利要求16所述的感应充电系统，其中，通过使所述一个或多个谐振器偏移所述第二可驱动感应电力发射器以使得所述一个或多个谐振器与所述第二感应电力发射器之间的耦合比低于预定耦合比阈值，从而所述耦合被大幅减小。 18.根据权利要求16所述的感应充电系统，其中，通过使所述一个或多个谐振器远离所述第二可驱动感应电力发射器定位以使得所述一个或多个谐振器与所述第二感应电力发射器之间的耦合比低于预定耦合比阈值，从而所述耦合被大幅减小。19.根据权利要求16所述的感应充电系统，其中，通过使所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应充电器感应电力发射器屏蔽以使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合比低于预定耦合比阈值，从而所述耦合被大幅减小。20.根据权利要求16所述的感应充电系统，其中，所述一个或多个谐振器中的每个是偏移所述一个或多个感应充电器电力发射器、远离所述一个或多个感应充电器电力发射器定位以及与所述一个或多个感应充电器电力发射器屏蔽中的至少之一，以使得所述一个或多个谐振器与所述一个或多个感应电力发射器之间的耦合比低于预定耦合比阈值。21.根据权利要求16所述的感应充电系统，其中，所述一个或多个传感器中的每个产生指示所述谐振器中的电力的特性的量值的传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：BC梅斯，DW巴曼，
申请(专利权)人：捷通国际有限公司，
类型：
国别省市：