CN102318160B - 来自可再生能量的无线电力充电系统与方法 - Google Patents

Abstract

示范性实施例是针对无线充电。一种充电系统可包含至少一个电力产生系统，其经配置以将可再生能量转换成另一种形式的能量，且传送所述另一种形式的能量。所述充电系统可进一步包括至少一个发射天线，其耦合到所述至少一个电力产生系统且经配置以从所述至少一个电力产生系统接收所述另一种形式的能量。另外，所述至少一个发射天线经配置以将能量以无线方式发射到定位于相关联的耦合模式区内的至少一个其它天线。

Description

来自可再生能量的无线电力充电系统与方法

根据35U.S.C.§119(e)的优先权主张

本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张以下申请案的优先权：

2009年2月13日申请的题目为“使用太阳能供电的无线充电器(WIRELESSCHARGERPOWEREDUSINGSOLARENERGY)”的第61/152,664号美国临时专利申请案，且所述案已转让给本受让人且在此以引用的方式明确地并入本文中。

技术领域

本发明大体涉及无线充电，且更具体来说涉及与以无线方式对电子装置充电有关的装置、系统及方法。

背景技术

通常，每一电池供电装置需要其自身的充电器及电源，所述电源通常为AC电源插座。当许多装置需要充电时，此情形变得使用不便。

正在开发在发射器与待充电的装置之间使用空中电力发射的方法。大体上将这些方法分为两个种类。一类是基于在发射天线与待充电的装置上的接收天线之间的平面波辐射(也称作远场辐射)的耦合，待充电的装置收集所辐射的电力且将其整流以用于对电池充电。天线大体上具有谐振长度以便改善耦合效率。此方法的缺陷在于：电力耦合随着天线之间的距离增加而快速衰减。因此，在合理距离(例如，＞1到2米)上的充电变得困难。另外，由于系统辐射平面波，因此如果未经由滤波进行适当控制，则无意的辐射可干扰其它系统。

其它方法是基于嵌入于(例如)“充电”垫或表面中的发射天线与嵌入于待充电的主体装置中的接收天线加上整流电路之间的感应耦合。此方法具有发射天线与接收天线之间的间距必须非常靠近(例如，几毫米)的缺点。虽然此方法确实具有对同一区域中的多个装置同时充电的能力，但此区域通常较小，因此，用户必须将装置定位到特定区域中。因此，存在对提供适应发射天线及接收天线的灵活置放及定向的无线充电布置的需要。此外，需要具有经配置以利用可再生能量源对一个或一个以上电子装置充电的无线电力平台。

发明内容

本发明中描述的标的物的一个方面提供一种充电系统。所述充电系统包含电力产生系统，其经配置以将第一形式的能量转换为第二形式的能量。所述第一形式的能量是得自可再生能量源。所述充电系统进一步包含第一天线电路，其经配置以从所述电力产生系统接收所述第二形式的能量。所述充电系统进一步包含障壁，其定位于所述电力产生系统与所述第一天线电路之间。所述第一天线电路进一步经配置以在延伸远离所述障壁的方向上以无线方式发射电力。

本发明中描述的标的物的另一方面提供一种方法的实施。所述方法包含将第一形式的能量转换为第二形式的能量。所述第一形式的能量是得自可再生能量源。所述方法进一步包含通过障壁接收所述第二形式的能量。所述方法进一步包含在延伸远离所述障壁的方向上以无线方式发射电力。

本发明中描述的标的物的又一方面提供一种充电系统。所述充电系统包含用于将第一形式的能量转换为第二形式的能量的装置。所述第一形式的能量是得自可再生能量源。所述充电系统进一步包含用于通过障壁接收所述第二形式的能量的装置。所述充电系统进一步包含用于在延伸远离所述障壁的方向上以无线方式发射电力的装置。

附图说明

图1展示无线电力传送系统的简化框图。

图2展示无线电力传送系统的简化示意图。

图3展示供用于本发明的示范性实施例中的环形天线的示意图。

图4展示指示发射天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。

图5A及图5B展示根据本发明的示范性实施例的用于发射及接收天线的环形天线的布局。

图6展示指示与图5A及图5B中所说明的正方形及圆形发射天线的各种周长大小有关的发射天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。

图7展示指示与图5A及图5B中所说明的正方形及圆形发射天线的各种表面积有关的发射天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。

图8展示接收天线相对于发射天线的各种置放点以说明共平面置放及同轴置放中的耦合强度。

图9展示指示在发射天线与接收天线之间的各种距离处的同轴置放的耦合强度的模拟结果。

图10为根据本发明的一示范性实施例的发射器的简化框图。

图11为根据本发明的一示范性实施例的接收器的简化框图。

图12展示用于进行发射器与接收器之间的消息接发的发射电路的一部分的简化示意图。

图13A到图13C展示处于各种状态中的接收电路的一部分的简化示意图以说明接收器与发射器之间的消息接发。

图14A到图14C展示处于各种状态中的替代接收电路的一部分的简化示意图以说明接收器与发射器之间的消息接发。

图15A到图15D为说明用于在发射器与接收器之间发射电力的信标电力模式的简化框图。

图16A说明大发射天线，三个不同较小中继器天线经安置成与所述发射天线共平面且处于所述发射天线的周边内。

图16B说明大发射天线，较小中继器天线相对于所述发射天线成偏移同轴置放及偏移共平面置放。

图17展示指示发射天线、中继器天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。

图18A展示指示在不具有中继器天线的情况下发射天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。

图18B展示指示在具有中继器天线的情况下发射天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。

图19为根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的发射器的简化框图。

图20为根据本发明的一示范性实施例的放大区域无线充电设备的简化框图。

图21为根据本发明的另一示范性实施例的放大区域无线充电设备的简化框图。

图22为根据本发明的一示范性实施例的充电系统的框图，所述充电系统包括耦合到至少一个发射天线的电力产生系统，其中一障壁定位于所述至少一个发射天线与电力产生系统之间。

图23为根据本发明的一示范性实施例的充电系统的另一框图，所述充电系统包括耦合到至少一个发射天线的电力产生系统，其中一障壁定位于所述至少一个发射天线与电力产生系统之间。

图24为根据本发明的一示范性实施例的充电系统的又一框图，所述充电系统包括耦合到至少一个发射天线的电力产生系统，其中一障壁定位于所述至少一个发射天线与电力产生系统之间。

图25为根据本发明的一示范性实施例的充电系统的框图，所述充电系统包括耦合到接近一障壁定位的至少一个发射的电力产生系统。

图26为根据本发明的一示范性实施例的充电系统的另一框图，所述充电系统包括耦合到接近一障壁定位的至少一个发射的电力产生系统。

图27为根据本发明的一示范性实施例的充电系统的又一框图，所述充电系统包括耦合到接近一障壁定位的至少一个发射的电力产生系统。

图28说明根据本发明的一示范性实施例的充电系统的实例，所述充电系统包括附接到公共汽车的顶部外表面的太阳能电池。

图29说明根据本发明的一示范性实施例的充电系统的另一实例，所述充电系统包括附接到列车的顶部外表面的太阳能电池。

图30说明根据本发明的一示范性实施例的充电系统的又一实例，所述充电系统包括附接到建筑物的顶部外表面的太阳能电池。

图31为说明根据本发明的一示范性实施例的操作充电系统的方法的流程图。

图32为说明根据本发明的一示范性实施例的操作充电系统的另一方法的流程图。

具体实施方式

词语“示范性”在本文中用以意味着“充当一实例、例子或说明”。本文中经描述为“示范性”的任何实施例未必被解释为比其它实施例优选或有利。

下文结合随附图式所阐述的实施方式既定作为对本发明的示范性实施例的描述且既定不表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意味着“充当一实例、例子或说明”，且将未必被解释为比其它示范性实施例优选或有利。出于提供对本发明的示范性实施例的透彻理解的目的，实施方式包括特定细节。所属领域的技术人员将显而易见，可在不具有这些特定细节的情况下实践本发明的示范性实施例。在一些例子中，以框图的形式展示众所周知的结构及装置以便避免混淆本文中呈现的示范性实施例的新颖性。

词语“无线电力”在本文中用以意味着与电场、磁场、电磁场或在不使用物理电磁导体的情况下的从发射器发射到接收器的其它者相关联的任何形式的能量。

图1说明根据本发明的各种示范性实施例的无线发射或充电系统100。将输入电力102提供到发射器104以用于产生用于提供能量传送的辐射场106。接收器108耦合到辐射场106且产生输出电力110以用于由耦合到输出电力110的装置(图中未绘示)存储或消耗。发射器104与接收器108以距离112分离。在一个示范性实施例中，根据互谐振关系来配置发射器104与接收器108，且在接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率完全相同时，在接收器108位于辐射场106的“近场”中时，发射器104与接收器108之间的发射损耗最小。

发射器104进一步包括用于提供用于能量发射的装置的发射天线114，且接收器108进一步包括用于提供用于能量接收的装置的接收天线118。根据应用及与应用相关联的装置而设定发射及接收天线的大小。如所陈述，通过将发射天线的近场中的能量的一大部分耦合到接收天线(而非将电磁波中的大多数能量传播到远场)而发生有效率的能量传送。当在此近场中时，可在发射天线114与接收天线118之间产生耦合模式。可发生此近场耦合的在天线114与118周围的区域在本文中被称作耦合模式区。

图2展示无线电力传送系统的简化示意图。发射器104包括振荡器122、功率放大器124及滤波器及匹配电路126。振荡器经配置以在所要频率下产生，其可响应于调整信号123而加以调整。振荡器信号可由功率放大器124响应于控制信号125而放大一放大量。可包括滤波器及匹配电路126以滤除谐波或其它不需要的频率，且将发射器104的阻抗与发射天线114匹配。

接收器可包括匹配电路132及整流器及切换电路以产生DC电力输出以对如图2所示的电池136充电或向耦合到接收器的装置(图中未绘示)供电。可包括匹配电路132以将接收器108的阻抗与接收天线118匹配。

如图3中所说明，用于示范性实施例中的天线可经配置为“环形”天线150，其在本文中也可被称作“磁性”天线。环形天线可经配置以包括空心(aircore)或例如铁氧体磁心等物理磁心。空心环形天线对置放于磁心附近的外来物理装置可更具耐受性。此外，空心环形天线允许在磁心区域内置放其它组件。另外，空心环形可更容易地允许实现在发射天线114(图2)的平面内置放接收天线118(图2)，在所述平面中发射天线114(图2)的耦合模式区可为更强的。

如所陈述，在发射器104与接收器108之间的经匹配或几乎经匹配的谐振期间发生发射器104与接收器108之间的能量的有效传送。然而，甚至在发射器104与接收器108之间的谐振不匹配时，仍可以较低效率传送能量。通过将来自发射天线的近场的能量耦合到驻留于建立了此近场的邻域中的接收天线(而非将来自发射天线的能量传播到自由空间中)而发生能量的传送。

环形或磁性天线的谐振频率是基于电感及电容。环形天线中的电感大体上仅仅为由环形建立的电感，而大体上将电容添加到环形天线的电感以建立在所要谐振频率下的谐振结构。作为非限制实例，可将电容器152及电容器154添加到天线以建立产生谐振信号156的谐振电路。因此，对于较大直径的环形天线来说，随着环形的直径或电感增加，诱发谐振所需的电容的大小减小。此外，随着环形或磁性天线的直径增加，近场的有性能量传送区域增加。当然，其它谐振电路是可能的。作为另一非限制实例，可将电容器并联置于环形天线的两个端子之间。另外，一般所属领域的技术人员将认识到，对于发射天线来说，谐振信号156可为到环形天线150的输入。

本发明的示范性实施例包括在处于彼此的近场中的两个天线之间耦合电力。如所陈述，近场为在天线周围的区域，电磁场存在于其中但不可传播或辐射远离天线。其通常限于接近天线的物理体积的体积。在本发明的示范性实施例中，由于与电型天线(例如，小偶极)的电近场相比，磁型天线的磁性近场振幅倾向于较高，因此将例如单匝及多匝环形天线等磁型天线用于发射(Tx)与接收(Rx)天线系统两者。这允许所述对之间的潜在较高耦合。此外，也预期“电”天线(例如，偶极及单极)或磁性天线与电天线的组合。

与较早提及的远场及感应方法所允许者相比，可在足够低的频率下且用足够大的天线大小来操作Tx天线以实现与显著较大距离处的小Rx天线的良好耦合(例如，＞-4dB)。如果Tx天线被正确地设定大小，则当主机装置上的Rx天线被置于经驱动Tx环形天线的耦合模式区内(即，近场中)时，可实现高耦合电平(例如，-2到-4dB)。

图4展示指示发射天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。曲线170及172分别指示发射及接收天线的电力接受的测量。换句话说，在较大负数的情况下，存在极密切的阻抗匹配，且大多数电力被接受且(作为结果)由发射天线辐射。相反地，较小负数指示大量电力从天线反射回，因为在给定频率下不存在密切的阻抗匹配。在图4中，发射天线及接收天线经调谐成具有约13.56MHz的谐振频率。

曲线170说明在各种频率下从发射天线发射的电力量。因此，在对应于约13.528MHz及13.593MHz的点1a及3a处，大量电力经反射且未从发射天线发射出去。然而，在对应于约13.56MHz的点2a处，可看见大量电力被接受且从天线发射出去。

类似地，曲线172说明在各种频率下由接收天线接收的电力量。因此，在对应于约13.528MHz及13.593MHz的点1b及3b处，大量电力经反射且未传递通过接收天线及到接收器中。然而，在对应于约13.56MHz的点2b处，可看见，大量电力由接收天线接受且经传递到接收器中。

曲线174指示在经由发射天线从发射器发送、经由接收天线接收且经传递到接收器之后在接收器处所接收的电力量。因此，在对应于约13.528MHz及13.593MHz的点1c及3c处，从发射器发送出去的大量电力在接收器处不可用，因为(1)发射天线拒绝了从发射器发送到其的大量电力，及(2)随着频率移动远离谐振频率，发射天线与接收天线之间的耦合效率变差。然而，在对应于约13.56MHz的点2c处，可看见，从发射器发送的大量电力在接收器处可用，从而指示发射天线与接收天线之间的高度耦合。

图5A及图5B展示根据本发明的示范性实施例的用于发射及接收天线的环形天线的布局。可以众多不同方式通过具有多种多样大小的单环形或多环形来配置环形天线。另外，环形可具有众多不同形状，例如(仅举例来说)，圆形、椭圆形、正方形及矩形。图5A说明大正方形环形发射天线114S及置于与发射天线114S相同的平面中且在发射天线114S的中心附近的小正方形环形接收天线118。图5B说明大圆形环形发射天线114C及置于与发射天线114C相同的平面中且在发射天线114C的中心附近的小正方形环形接收天线118′。正方形环形发射天线114S具有为“a”的边长，而圆形环形发射天线114C具有为“.”的直径。对于正方形环形来说，可展示存在直径可经定义为Φ_eq＝4a/π的等效圆形环形。

图6展示指示与图4A及图4B中所说明的正方形及圆形发射天线的各种周长有关的发射天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。因此，曲线180展示在圆形环形发射天线114C具有各种周长大小时圆形环形发射天线114C与接收天线118之间的耦合强度。类似地，曲线182展示在发射环形发射天线114S具有各种等效周长大小时正方形环形发射天线114S与接收天线118′之间的耦合强度。

图7展示指示与图5A及图5B中所说明的正方形及圆形发射天线的各种表面积有关的发射天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。因此，曲线190展示在圆形环形发射天线114C具有各种表面积时圆形环形发射天线114C与接收天线118之间的耦合强度。类似地，曲线192展示在发射环形发射天线114S具有各种表面积时正方形环形发射天线114S与接收天线118′之间的耦合强度。

图8展示接收天线相对于发射天线的各种置放点以说明共平面置放及同轴置放中的耦合强度。如本文中所使用的“共平面”意味着发射天线与接收天线具有实质上对准的平面(即，具有指向实质上同一方向的表面法线)且在发射天线与接收天线的平面之间不具有距离(或具有小的距离)。如本文中所使用的“同轴”意味着发射天线与接收天线具有实质上对准的平面(即，具有指向实质上同一方向的表面法线)且两个平面之间的距离不可忽视，且此外，发射天线与接收天线的表面法线实质上沿着同一向量而延伸或两个法线成梯形。

作为实例，点p1、p2、p3及p7均为接收天线相对于发射天线的共平面置放点。作为另一实例，点p5及p6为接收天线相对于发射天线的同轴置放点。以下的表展示在图8中所说明的各种置放点(p1到p7)处的耦合强度(S21)及耦合效率(经表达为从发射天线发射的到达接收天线的电力的百分比)。

表1

如可见，共平面置放点p1、p2及p3均展示相对较高耦合效率。置放点p7也为共平面置放点，但处于发射环形天线外部。虽然置放点p7不具有高耦合效率，但清楚的是，存在某种耦合且耦合模式区延伸超出发射环形天线的周边。

置放点p5与发射天线同轴且展示相当大的耦合效率。置放点p5的耦合效率并不与共平面置放点的耦合效率一样高。然而，置放点p5的耦合效率足够高以使得可在处于同轴置放中的发射天线与接收天线之间传递相当大的电力。

置放点p4处于发射天线的周界内，但在发射天线的平面上方的微小距离处，处于可被称作偏移同轴置放(即，具有处于实质上同一方向的表面法线但处于不同位置处)或偏移共平面(即，具有处于实质上同一方向的表面法线但具有相对于彼此偏移的平面)的位置。从所述表可见，在具有2.5cm的偏移距离的情况下，置放点p4仍具有相对较好的耦合效率。

置放点p6说明在发射天线的周界外部且在发射天线的平面上方的相当大距离处的置放点。如从所述表可见，置放点p7展示发射天线与接收天线之间的很小耦合效率。

图9展示指示在发射天线与接收天线之间的各种距离处的同轴置放的耦合强度的模拟结果。图9的模拟是针对同轴置放中的正方形发射及接收天线，两者均具有为约1.2米的边且处于10MHz的发射频率。可见，耦合强度在小于约0.5米的距离处保持相当高且均匀。

图10为根据本发明的一示范性实施例的发射器的简化框图。发射器200包括发射电路202及发射天线204。大体上，发射电路202通过提供导致在发射天线204周围产生近场能量的振荡信号而将RF电力提供到发射天线204。举例来说，发射器200可在13.56MHzISM频带下操作。

示范性发射电路202包括用于将发射电路202的阻抗(例如，50欧姆)与发射天线204匹配的固定阻抗匹配电路206，及经配置以将谐波发射减小到防止耦合到接收器108(图1)的装置的自干扰的电平的低通滤波器(LPF)208。其它示范性实施例可包括不同的滤波器拓扑，包括(但不限于)使特定频率衰减同时使其它频率通过的陷波滤波器，且可包括自适应阻抗匹配，其可基于可测量的发射度量(例如，到天线的输出电力或由功率放大器汲取的DC电流)而变化。发射电路202进一步包括功率放大器210，功率放大器210经配置以驱动如由振荡器212所确定的RF信号。所述发射电路可包含离散装置或电路，或者可包含集成组合件。从发射天线204输出的示范性RF电力可为大约2.5瓦特。

发射电路202进一步包括处理器214，其用于在针对特定接收器的发射阶段(或工作循环)期间启用振荡器212、用于调整振荡器的频率，及用于调整输出电力电平以用于实施用于经由相邻装置的附接的接收器而与相邻装置交互的通信协议。

发射电路202可进一步包括用于检测在由发射天线204产生的近场的附近区域中作用中的接收器的存在或不存在的负载感测电路216。举例来说，负载感测电路216监视流到功率放大器210的电流，其受由发射天线204产生的近场的附近区域中作用中的接收器的存在或不存在影响。由处理器214监视对功率放大器210上的负载的改变的检测以用于确定是否启用振荡器212以用于发射能量以与作用中的接收器通信。

发射天线204可经实施为带形天线(antennastrip)，其中厚度、宽度及金属类型经选择以将电阻性损耗保持较低。在常规实施中，发射天线204可大体上经配置以用于与例如台、垫、灯的较大结构或其它便携性较差的配置相关联。因此，为了具有实用的尺寸，发射天线204大体上将不需要“匝”。发射天线204的示范性实施可为“电学上小的”(即，波长的分数)，且通过使用电容器来定义谐振频率而经调谐以在较低可用频率下谐振。在发射天线204的直径或边的长度(如果为正方形环形)(例如，0.50米)相对于接收天线可能较大的示范性应用中，发射天线204将未必需要大量的匝来获得合理电容。

图11为根据本发明的示范性实施例的接收器的框图。接收器300包括接收电路302及接收天线304。接收器300进一步耦合到装置350以用于将所接收的电力提供到装置350。应注意，接收器300经说明为处于装置350外部，但可集成到装置350中。大体上，能量无线地传播到接收天线304且接着经由接收电路302耦合到装置350。

接收天线304经调谐以在与发射天线204(图10)的频率相同的频率下或在接近所述相同频率下谐振。接收天线304可与发射天线204类似地设定尺寸或可基于相关联装置350的尺寸而不同地设定大小。举例来说，装置350可为直径或长度尺寸小于发射天线204的直径或长度的便携式电子装置。在所述实例中，接收天线304可经实施为多匝天线以便减小调谐电容器(图中未绘示)的电容值且增加接收天线的阻抗。举例来说，可将接收天线304置于装置350的实质周界周围以便最大化天线直径且减小接收天线的环形匝(即，绕组)的数目及绕组间电容。

接收电路302向接收天线304提供阻抗匹配。接收电路302包括用于将所接收的RF能量源转换成供装置350使用的充电电力的电力转换电路306。电力转换电路306包括RF到DC转换器308且也可包括DC到DC转换器310。RF到DC转换器308将在接收天线304处接收的RF能量信号整流成非交流电力，而DC到DC转换器310将经整流的RF能量信号转换成与装置350兼容的能量电位(例如，电压)。预期包括部分及完全整流器、调节器、桥接器、倍压器(doubler)以及线性及切换转换器的各种RF到DC转换器。

接收电路302可进一步包括用于将接收天线304连接到电力转换电路306或替代地用于将电力转换电路306断开的切换电路312。将接收天线304从电力转换电路306断开不仅中止装置350的充电，而且改变如由发射器200(图2)“所见”的“负载”(如下文更充分解释)。如上文所揭示，发射器200包括检测经提供到发射器功率放大器210的偏置电流的波动的负载感测电路216。因此，发射器200具有用于确定何时接收器存在于发射器的近场中的机构。

在多个接收器300存在于发射器的近场中时，可需要对一个或一个以上接收器的加载及卸载进行时间多路复用，以使其它接收器能够更有效地耦合到发射器。也可掩盖(cloak)接收器以便消除与其它附近接收器的耦合或减小附近发射器上的负载。接收器的此“卸载”也在本文中称为“掩盖”。此外，由接收器300控制且由发射器200检测的卸载与加载之间的此切换提供从接收器300到发射器200的通信机制(如下文更充分解释)。另外，一协议可与所述切换相关联，其致使能够从接收器300发送消息到发射器200。举例来说，切换速度可为大约100微秒。

在一示范性实施例中，发射器与接收器之间的通信指代装置感测及充电控制机制而非常规双向通信。换句话说，发射器使用经发射信号的开/关键控(on/offkeying)以调整在近场中能量是否可用。接收器将这些能量改变解译为来自发射器的消息。从接收器侧，接收器使用接收天线的调谐及失谐(de-tuning)来调整正从近场接受多少电力。发射器可检测从近场所使用的电力的此差异且将这些改变解译为来自接收器的消息。

接收电路302可进一步包括用以识别所接收能量的波动的信令检测器及信标电路314，其可对应于从发射器到接收器的信息信令。此外，信令及信标电路314也可用以检测减小的RF信号能量(即，信标信号)的发射，且将减小的RF信号能量整流成标称电力以用于唤醒接收电路302内的未供电或电力耗尽的电路，以便配置接收电路302以进行无线充电。

接收电路302进一步包括用于协调本文中所描述的接收器300的处理(包括本文中所描述的切换电路312的控制)的处理器316。在发生包括检测到提供充电电力到装置350的外部有线充电源(例如，壁上/USB电力)的其它事件时，也可发生接收器300的掩盖。除了控制接收器的掩盖外，处理器316也可监视信标电路314以确定信标状态且提取从发射器发送的消息。处理器316也可调整DC到DC转换器310以实现改善的性能。

图12展示用于进行发射器与接收器之间的消息接发的发射电路的一部分的简化示意图。在本发明的一些示范性实施例中，可启用在发射器与接收器之间的用于通信的装置。在图12中，功率放大器210驱动发射天线204以产生辐射场。由在用于发射天线204的所要频率下振荡的载波信号220驱动功率放大器。发射调制信号224用以控制功率放大器210的输出。

发射电路可通过在功率放大器210上使用开/关键控过程而将信号发送到接收器。换句话说，在发射调制信号224经确证时，功率放大器210将在发射天线204上驱动出载波信号220的频率。在发射调制信号224经否定(negate)时，功率放大器将不在发射天线204上驱动出任何频率。

图12的发射电路还包括将电力供应到功率放大器210且产生接收信号235输出的负载感测电路216。在负载感测电路216中，在电力输入信号226与到功率放大器210的电力供应228之间产生跨越电阻器R_s的电压降。由功率放大器210消耗的电力的任何改变将引起将由差动放大器230放大的电压降改变。在发射天线处于与接收器(未在图12中展示)中的接收天线的耦合模式中时，由功率放大器210汲取的电流的量将改变。换句话说，如果对于发射天线210不存在耦合模式谐振，则驱动辐射场所需的电力将为第一量。如果耦合模式谐振存在，则由功率放大器210消耗的电力的量将增长，因为大量电力正耦合到接收天线中。因此，接收信号235可指示经耦合到发射天线的接收天线235的存在，且也可检测从接收天线发送的信号，如下文所解释。另外，接收器电流汲取的改变将可在发射器的功率放大器电流汲取中观测到，且此改变可用以检测来自接收天线的信号，如下文所解释。

图13A到图13C展示处于各种状态中的接收电路的一部分的简化示意图以说明接收器与发射器之间的消息接发。图13A到图13C均展示相同电路元件，不同之处在于各种开关的状态。接收天线304包括驱动节点350的特性电感L1。节点350经由开关S1A选择性地耦合到接地。节点350还经由开关S1B选择性地耦合到二极管D1及整流器318。整流器318将DC电力信号322供应到接收装置(图中未绘示)以向所述接收装置供电、对电池充电，或其组合。二极管D1耦合到发射信号320，所述信号通过电容器C3及电阻器R1而经滤波以移除谐波及不需要的频率。因此，D1、C3及R1的组合可基于发射信号320而产生仿真由上文参考图12中的发射器所论述的发射调制信号224所产生的发射调制的信号。

本发明的示范性实施例包括用以实现反向链路信令的接收装置的电流汲取的调制及接收天线的阻抗的调制。参考图13A及图12两者，随着接收装置的电力汲取改变，负载感测电路216检测发射天线上的所得电力改变，且从这些改变可产生接收信号235。

在图13A到图13C的示范性实施例中，可通过修改开关S1A及S2A的状态而改变经由发射器的电流汲取。在图13A中，开关S1A及开关S2A两者均断开，从而建立“DC断开状态”且基本上从发射天线204移除负载。这减小由发射器所见的电流。

在图13B中，开关S1A闭合且开关S2A断开，从而建立接收天线304的“DC短路状态”。因此，图13B中的状态可用以增加发射器中所见的电流。

在图13C中，开关S1A断开且开关S2A闭合，从而建立正常接收模式(也在本文中被称作“DC操作状态”)，其中可由DC输出信号322供应电力且可检测发射信号320。在图13C所示的状态中，接收器接收正常量的电力，因此与DC断开状态或DC短路状态相比消耗来自发射天线的更多或更少电力。

可通过在DC操作状态(图13C)与DC短路状态(图13B)之间切换来实现反向链路信令。也可通过在DC操作状态(图13C)与DC断开状态(图13A)之间切换来实现反向链路信令。

图14A到图14C展示处于各种状态中的替代接收电路的一部分的简化示意图以说明接收器与发射器之间的消息接发。

图14A到图14C均展示相同电路元件，不同之处在于各种开关的状态。接收天线304包括驱动节点350的特性电感L1。节点350经由电容器C1及开关S1B选择性地耦合到接地。节点350还经由电容器C2以AC方式耦合到二极管D1及整流器318。二极管D1耦合到发射信号320，所述信号通过电容器C3及电阻器R1而经滤波以移除谐波及不需要的频率。因此，D1、C3及R1的组合可基于发射信号320产生仿真由上文参考图12中的发射器所论述的发射调制信号224所产生的发射调制的信号。

整流器318连接到与电阻器R2及接地串联连接的开关S2B。整流器318还连接到开关S3B。开关S3B的另一侧将DC电力信号322供应到接收装置(图中未绘示)以向所述接收装置供电、对电池充电，或其组合。

在图13A到图13C中，通过经由开关S1B将接收天线选择性地耦合到接地而改变接收天线304的DC阻抗。相对照地，在图14A到图14C的示范性实施例中，可通过修改开关S1B、S2B及S3B的状态而改变接收天线304的AC阻抗来修改天线的阻抗以产生反向链路信令。在图14A到图14C中，可通过电容器C2调谐接收天线304的谐振频率。因此，可通过使用开关S1B经由电容器C1选择性地耦合接收天线304而改变接收天线304的AC阻抗，从而基本上将谐振电路改变到将处于一将最佳地与发射天线耦合的范围外的不同频率。如果接收天线304的谐振频率接近发射天线的谐振频率，且接收天线304处于发射天线的近场中，则可产生耦合模式，在所述模式中接收器可从辐射场106汲取大量电力。

在图14A中，开关S1B闭合，其使天线失谐且建立“AC掩盖状态”，从而基本上“掩盖”接收天线304而不被发射天线204检测到，因为接收天线不在发射天线的频率下谐振。由于接收天线将不处于耦合模式中，因此开关S2B及S3B的状态对于本发明的论述来说并不特别重要。

在图14B中，开关S1B断开、开关S2B闭合且开关S3B断开，从而建立接收天线304的“经调谐虚拟负载状态”。由于开关S1B断开，电容器C1对谐振电路无影响，且与电容器C2组合的接收天线304将处于可与发射天线的谐振频率匹配的谐振频率下。开关S3B断开与开关S2B闭合的组合对于整流器建立相对较高电流虚拟负载，所述整流器将经由接收天线304汲取更多电力，其可由发射天线感测到。另外，由于接收天线处于接收来自发射天线的电力的状态中，因此可检测发射信号320。

在图14C中，开关S1B断开、开关S2B断开且开关S3B闭合，从而建立接收天线304的“经调谐操作状态”。由于开关S1B断开，电容器C1对谐振电路无影响，且与电容器C2组合的接收天线304将处于可与发射天线的谐振频率匹配的谐振频率下。开关S2B断开与开关S3B闭合的组合建立正常操作状态，其中可由DC输出信号322供应电力且可检测发射信号320。

可通过在经调谐的操作状态(图14C)与AC掩盖状态(图14A)之间切换来实现反向链路信令。也可通过在经调谐的虚拟负载状态(图14B)与AC掩盖状态(图14A)之间切换来实现反向链路信令。也可通过在经调谐的操作状态(图14C)与经调谐的虚拟负载状态(图14B)之间切换来实现反向链路信令，因为将存在由接收器所消耗的电力量的差异，其可由发射器中的负载感测电路检测到。

当然，一般所属领域的技术人员将认识到，开关S1B、S2B及S3B的其它组合可用以建立掩盖、产生反向链路信令且将电力供应到接收装置。另外，可将开关S1A及S1B添加到图14A到图14C的电路以建立用于掩盖、反向链路信令及将电力供应到接收装置的其它可能的组合。

因此，当在耦合模式中时，可将信号从发射器发送到接收器，如上文参考图12所论述。另外，当在耦合模式中时，可将信号从接收器发送到发射器，如上文参考图13A到图13C及图14A到图14C所论述。

图15A到图15D为说明用于在发射器与一个或一个以上接收器之间发射电力的信标电力模式的简化框图。图15A说明发射器520，其当在信标耦合模式区510中不存在接收装置时具有低电力“信标”信号525。信标信号525可(作为非限制实例)例如处于～10到～20mWRF的范围内。在待充电的装置经置于耦合模式区中时，此信号可足够用以将初始电力提供到待充电的装置。

图15B说明置于发射信标信号525的发射器520的信标耦合模式区510内的接收装置530。如果接收装置530开启且产生与发射器的耦合，则接收装置530将产生反向链路耦合535，其实际上仅为接收器从信标信号525接受电力。可由发射器的负载感测电路216(图12)感测此额外电力。因此，发射器可进入高电力模式。

图15C说明发射器520，其产生导致高电力耦合模式区510′的高电力信号525′。只要接收装置530正接受电力且因此产生反向链路耦合535，发射器就将保持处于高电力状态。虽然仅说明一个接收装置530，但多个接收装置530可存在于耦合模式区510中。如果存在多个接收装置530，则所述多个接收装置530将基于每一接收装置530耦合的良好程度而共享由发射器发射的电力量。举例来说，取决于装置置于耦合模式区510内何处，耦合效率可针对每一接收装置530有所不同，如上文参考图8及图9所解释。

图15D说明发射器520，其甚至当接收装置530处于信标耦合模式区510中时也产生信标信号525。可在接收装置530被关断或装置掩盖自身(可能因为其不再需要电力)时发生此状态。

接收器与发射器可在单独通信信道(例如，蓝牙、zigbee等等)上通信。通过单独通信信道，发射器可基于耦合模式区510中的接收装置的数目及其相应电力要求而确定何时在信标模式与高电力模式之间切换，或建立多个电力电平。

本发明的示范性实施例包括在相对较大发射天线与较小接收天线之间的近场电力传送中经由将额外天线(其将充当中继器且将增强从发射天线朝向接收天线的电力流动)引入到耦合天线的系统中而增强所述两个天线之间的耦合。

在示范性实施例中，使用耦合到系统中的发射天线与接收天线的一个或一个以上额外天线。这些额外天线包含中继器天线，例如有源或无源天线。无源天线可仅仅包括天线环形及用于调谐天线的谐振频率的电容性元件。有源元件可包括(除了天线环形及一个或一个以上调谐电容器外)用于增加经中继的近场辐射的强度的放大器。

电力传送系统中的发射天线与中继器天线的组合可经最佳化，以使得基于例如端接负载、调谐分量、谐振频率及中继器天线相对于发射天线的置放等因素而增强到极小接收天线的电力耦合。

单一发射天线展现有限的近场耦合模式区。因此，经由在发射天线的近场耦合模式区中的接收器进行充电的装置的用户可能需要大量的用户接近空间，这将是难以办到的或至少不方便的。此外，随着接收天线移动远离发射天线，耦合模式区可迅速缩减。

中继器天线可从发射天线重新聚焦及重新成形耦合模式区以在所述中继器天线周围建立第二耦合模式区，这可更适于将能量耦合到接收天线。下文在图16A到图18B中论述包括中继器天线的实施例的一些非限制实例。

图16A说明大发射天线610C，三个较小中继器天线620C经安置成与所述发射天线610C共平面且处于所述发射天线610C的周边内。发射天线610C及中继器天线620C形成于台640上。包括接收天线630C的各种装置置于发射天线610C与中继器天线620C内的各种位置处。图16A的示范性实施例可能能够将由发射天线610C产生的耦合模式区重新聚焦到在中继器天线620C中的每一者周围的更小且更强的经中继耦合模式区中。因此，接收天线630C可获得相对较强的经中继近场辐射。接收天线中的一些被置于任何中继器天线620C外部。应记得，耦合模式区可在天线的周边外稍微扩展。因此，接收天线630C可能能够接收来自发射天线610C以及任何附近中继器天线620C的近场辐射的电力。因此，置于任何中继器天线620C外部的接收天线可能仍能够接收来自发射天线610C以及任何附近中继器天线620C的近场辐射的电力。

图16B说明大发射天线610D，较小中继器天线620D相对于所述发射天线610D成偏移同轴置放及偏移共平面置放。包括接收天线630D的装置经置于中继器天线620D中的一者的周边内。作为一非限制实例，发射天线610D可安置于天花板646上，而中继器天线620D可安置于台640上。处于偏移同轴置放中的中继器天线620D可能能够将来自发射器天线610D的近场辐射重新成形且增强为在中继器天线620D周围的经中继的近场辐射。因此，经置放成与中继器天线620D共平面的接收天线630D可获得相对较强的经中继近场辐射。

图17展示指示发射天线、中继器天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。发射天线、中继器天线及接收天线经调谐成具有约13.56MHz的谐振频率。

曲线662说明在各种频率下在经馈入到发射天线的总电力中从发射天线所发射的电力量的测量。类似地，曲线664说明在各种频率下在中继器天线的端子的附近区域中可用的总电力中由接收天线经由中继器天线所接收的电力量的测量。最后，曲线668说明在各种频率下经由中继器天线在发射天线与接收天线之间实际上耦合的电力量。

在曲线668的对应于约13.56MHz的峰值处，可见，从发射器所发送的大量电力在接收器处可用，从而指示在发射天线、中继器天线与接收天线的组合之间的高度耦合。

图18A展示指示在不具有中继器天线的情况下在发射天线与经安置成相对于发射天线同轴置放的接收天线之间的耦合强度的模拟结果。发射天线及接收天线经调谐成具有约10MHz的谐振频率。此仿真中的发射天线在一边上为约1.3米，且接收天线为在一边上为约30毫米的多环形天线。将接收天线置于距发射天线的平面约2米处。曲线682A说明在各种频率下在馈入到发射天线端子的总电力中从发射天线所发射的电力量的测量。类似地，曲线684A说明在各种频率下在接收天线端子的附近区域中可用的总电力中由接收天线接收的电力量的测量。最后，曲线686A说明在各种频率下在发射天线与接收天线之间实际耦合的电力量。

图18B展示指示在中继器天线经包括于系统中时图18A的发射天线与接收天线之间的耦合强度的模拟结果。发射天线及接收天线具有与图18A相同的大小及置放。中继器天线在一边上为约28厘米且经置放成与接收天线共平面(即，距发射天线的平面约0.1米)。在图18B中，曲线682B说明在各种频率下在馈入到发射天线端子的总电力中从发射天线所发射的电力量的测量。曲线684B说明在各种频率下在中继器天线端子的附近区域中可用的总电力中由接收天线经由中继器天线所接收的电力量。最后，曲线686B说明在各种频率下经由中继器天线在发射天线与接收天线之间实际上耦合的电力量。

在比较来自图18A与图18B的经耦合电力(686A与686B)时，可见，在不具有中继器天线的情况下，经耦合电力686A在约-36dB处达到峰值。而在具有中继器天线的情况下，经耦合电力686B在约-5dB处达到峰值。因此，归因于包括中继器天线，在谐振频率附近，存在可用于接收天线的电力量的显著增加。

本发明的示范性实施例包括适当管理发射器辐射到单一及多个装置及装置类型的方式以便最佳化发射器将充电电力传递到个别装置的效率的低成本、不引人注目的方法。

图19为包括存在检测器280的发射器200的简化框图。所述发射器类似于图10的发射器，且因此无需再次解释。然而，在图19中，发射器200可包括连接到控制器214(也在本文中被称作处理器)的存在检测器280及封闭检测器290或其组合。控制器214可响应于来自存在检测器280的存在信号及封闭检测器290而调整由放大器210递送的电力的量。发射器可经由用以转换常规AC电力299的AC-DC转换器(图中未绘示)来接收电力。

作为一非限制实例，存在检测器280可为用以感测经插入到发射器的覆盖区域中的待充电的装置的初始存在的运动检测器。在检测之后，发射器经接通，且由装置接收的RF电力用来以预定方式双态触发Rx装置上的开关，这又导致发射器的驱动点阻抗的改变。

作为另一非限制实例，存在检测器280可为能够(例如)通过红外线检测、运动检测或其它合适方法来检测人的检测器。在一些示范性实施例中，可能存在限制发射天线可在特定频率下发射的电力量的法规。在一些状况下，这些法规意在保护人不受电磁辐射。然而，可能存在发射天线被置于无人区域或偶尔有人的区域(例如，车库、厂房、商店及其类似者)中的环境。如果这些环境没有人，则增加发射天线的电力输出而超出一般电力限制法规可为可允许的。换句话说，控制器214可响应于人的存在而将发射天线204的电力输出调整到法规电平或更低，且在人处于距发射天线204的电磁场的法规距离外时将发射天线204的电力输出调整到超出法规电平的电平。

在以下实例的许多者中，仅一个客体装置被展示成正被充电。在实际中，可从由每一主体产生的近场对许多装置充电。

在示范性实施例中，可使用Tx电路并不无限期保持开启的方法。在此状况下，Tx电路可经编程以在用户确定的时间量之后关断。此特征防止Tx电路(特别是功率放大器)在处于其周边中的无线装置经充分充电之后长时间运作。此事件可能归因于电路未能检测到从中继器或Rx线圈发送的指示装置经充分充电的信号。为了防止在另一装置经置于Tx电路的周边中时Tx电路自动关闭，可仅在Tx电路的周边中在经设定时段中未检测到运动之后启动Tx电路的自动关断特征。用户可能能够确定不活动性时间间隔，且按需要改变所述时间间隔。作为一非限制实例，所述时间间隔可能长于在假定特定类型的无线装置初始地被充分放电的情况下对所述装置进行充分充电所需的时间间隔。

本发明的示范性实施例包括使用表面作为完全或部分地收容将电力无线传送到其它常常较小装置、设备或机器(被称作“客体”)所必需的发射天线及其它电路的充电台或“主体”。作为非限制实例，这些充电台或主体可为窗、墙壁，等等。可至少部分地嵌入前述实例中的充电系统可为对现存设备的改装或作为其初始设计及制造的一部分而制作。

电学上小的天线具有低效率，常常仅仅几个百分比，如由小型天线的理论所解释。天线的电学大小越小，其效率越低。如果可在有意义的距离上将电力发送到处于电力传送系统的接收端的装置，则所述无线电力传送可变成在工业、商业及家庭应用中取代到电力网的有线连接的可行技术。虽然此距离取决于应用，但对于大多数应用来说数十厘米到几米可被认为合适范围。大体上，此范围减小了在5MHz到100MHz的间隔中的电力的有效频率。

图20及图21为根据示范性实施例的放大区域无线充电设备的框图的平面图。如所陈述，由于需要将接收器精确定位在发射天线的近场耦合模式区中，因此将接收器定位于发射器的近场耦合模式区中以使接收器进行无线充电可为过度麻烦的。此外，将接收器定位于固定位置发射天线的近场耦合模式区中也可能无法由耦合到接收器的装置的用户达到(尤其在多个接收器分别耦合到多个用户可存取装置(例如，膝上型计算机、PDA、无线装置)时，其中用户需要对装置的同时物理存取)。举例来说，单一发射天线展现有限的近场耦合模式区。因此，经由在发射天线的近场耦合模式区中的接收器进行充电的装置的用户可能需要大量的用户接近空间，这将对也在相同发射天线的近场耦合模式区内进行无线地充电的另一装置的且也需要单独用户接近空间的另一用户来说为难以办到的或至少不方便的。举例来说，就座于配置有单一发射天线的会议桌旁的两个邻近的无线可充电装置用户可归因于发射器近场耦合模式区的局部本质及与相应装置交互所需的大量用户接近空间而不便于或难以存取其相应装置。另外，要求特定无线充电装置及其用户进行特定定位也会使装置的用户感到不方便。

参看图20，放大区域无线充电设备700的一示范性实施例提供置放多个经邻近定位的发射天线电路702A到702D以定义放大的无线充电区域708。举例来说(且非限制)，发射天线电路包括具有例如约30到40厘米的直径或边尺寸的发射天线710以用于提供到与电子装置(例如，无线装置、手持机、PDA、膝上型计算机等等)相关联或装设于电子装置(例如，无线装置、手持机、PDA、膝上型计算机等等)中的接收天线(未图示)的均匀耦合。通过将发射天线电路702视为放大区域无线充电设备700的单元或小区，将这些发射天线电路702A到702D彼此相邻地堆叠或邻近地平铺于实质上单平面表面704(例如，在桌顶部)上会允许增加或放大充电区域。放大的无线充电区域708导致用于一个或一个以上装置的增加的充电区。

放大区域无线充电设备700进一步包括用于将驱动信号提供到发射天线710的发射功率放大器720。在一个发射天线710的近场耦合模式区干扰其它发射天线710的近场耦合模式区的配置中，所述干扰的邻近发射天线710经“掩盖”以允许经启动的发射天线710的改善的无线充电效率。

可根据基于时域的序列而进行放大区域无线充电设备700中的发射天线710的启动的定序。发射功率放大器720的输出耦合到多路复用器722，所述多路复用器722根据来自发射器处理器的控制信号724将来自发射功率放大器720的输出信号时间多路复用到发射天线710中的每一者。

为了在功率放大器720正驱动作用中的发射天线时抑制在邻近不在作用中的发射天线710中诱发谐振，可通过(例如)启动掩盖电路714来变更不在作用中的天线的谐振频率而“掩盖”所述发射天线。就实施方案来说，对直接邻近或几乎邻近的发射天线电路702的同时操作可导致被同时启动的且物理上靠近或邻近的其它发射天线电路702之间的干扰效应。因此，发射天线电路702可进一步包括用于变更发射天线710的谐振频率的发射器掩盖电路714。

所述发射器掩盖电路可经配置为用于使发射天线710的电抗性元件(例如，电容器716)短路或变更其值的切换装置(例如，开关)。可由来自发射器的处理器的控制信号721控制所述切换装置。在操作中，发射天线710中的一者经启动且被允许谐振，而发射天线710中的其它者被抑制而不进行谐振，且因此被抑制而不会邻近地干扰经启动的发射天线710。因此，通过使发射天线710的电容短路或变更发射天线710的电容，发射天线710的谐振频率经变更以防止来自其它发射天线710的谐振耦合。还预期用于变更谐振频率的其它技术。

在另一示范性实施例中，发射天线电路702中的每一者可确定在其相应近场耦合模式区内接收器的存在或不存在，其中发射器处理器当接收器存在且准备用于无线充电时选择启动发射天线电路702中的发射天线电路，或当在相应近场耦合模式区中接收器不存在或未准备用于无线充电时选择放弃启动发射天线电路702中的发射天线电路。可根据本文中所描述的接收器检测信令协议进行对存在或预备好的接收器的检测，或可根据对接收器的物理感测(例如，运动感测、压力感测、图像感测或用于确定在发射天线的近场耦合模式区内接收器的存在的其它感测技术)进行对存在或预备好的接收器的检测。此外，通过向多个天线电路中的至少一者提供增强的成比例工作循环而实现一个或一个以上发射天线电路的优先启动也被预期处于本发明的范围内。

参看图21，放大区域无线充电设备800的一示范性实施例提供将多个经邻近定位的中继器天线电路802A到802D置放于发射天线801内部，从而界定放大的无线充电区域808。发射天线801在由发射功率放大器820驱动时，诱发与中继器天线810A到810D中的每一者的谐振耦合。举例来说且非限制，具有例如约30到40厘米的直径或边尺寸的中继器天线810提供到与电子装置相关联或附着到电子装置的接收天线(图中未绘示)的均匀耦合。通过将中继器天线电路802视为放大区域无线充电设备800的单元或小区，将这些中继器天线电路802A到802D彼此相邻地堆叠或邻近地平铺于实质上单平面表面804(例如，在桌顶部)上会允许增加或放大充电区域。放大的无线充电区域808导致用于一个或一个以上装置的增加的充电空间。

放大区域无线充电设备800包括用于将驱动信号提供到发射天线801的发射功率放大器820。在一个中继器天线810的近场耦合模式区干扰其它中继器天线810的近场耦合模式区的配置中，所述干扰的邻近中继器天线810经“掩盖”以允许经启动的中继器天线810的改善的无线充电效率。

可根据基于时域的序列而进行放大区域无线充电设备800中的中继器天线810的启动的定序。发射功率放大器820的输出大体上恒定地耦合(除了在如本文中所描述的接收器信令期间)到发射天线801。在本示范性实施例中，根据来自发射器处理器的控制信号821将中继器天线810时间多路复用。就实施来说，对直接邻近或几乎邻近的中继器天线电路802的同时操作可导致经同时启动且物理上靠近或邻近的其它中继器天线电路802之间的干扰效应。因此，中继器天线电路802可进一步包括用于变更中继器天线810的谐振频率的中继器掩盖电路814。

所述中继器掩盖电路可经配置为用于使中继器天线810的电抗性元件(例如，电容器816)短路或变更其值的切换装置(例如，开关)。可由来自发射器的处理器的控制信号821控制所述切换装置。在操作中，中继器天线810中的一者经启动且被允许谐振，而中继器天线810中的其它者被抑制而不进行谐振，且因此不会邻近地干扰经启动的中继器天线810。因此，通过使中继器天线810的电容短路或变更中继器天线810的电容，中继器天线810的谐振频率经变更以防止来自其它中继器天线810的谐振耦合。还预期用于变更谐振频率的其它技术。

在另一示范性实施例中，中继器天线电路802中的每一者可确定在其相应近场耦合模式区内接收器的存在或不存在，其中发射器处理器当接收器存在且准备好用于无线充电时选择启动中继器天线电路802中的中继器天线电路，或当在相应近场耦合模式区中接收器不存在或未准备好用于无线充电时选择放弃启动中继器天线电路802中的中继器天线电路。可根据本文中所描述的接收器检测信令协议进行对存在或预备好的接收器的检测，或可根据对接收器的物理感测(例如，运动感测、压力感测、图像感测或用于确定接收器处于中继器天线的近场耦合模式区内的其它感测技术)进行对存在或预备好的接收器的检测。

放大区域无线充电设备700及800的各种示范性实施例可进一步包括基于(基于例如特定接收器的充电优先级、在不同天线的近场耦合模式区中接收器的变化的数量、耦合到接收器的特定装置的电力要求等因素以及其它因素)将启动时隙非对称地分配到发射/中继器天线而对耦合到发射天线710/中继器天线810的输入信号进行时域多路复用。

已知电学上小的天线具有低效率，常常仅仅几个百分比，如由小型天线的理论所解释(所属领域的技术人员已知)。大体上，天线的电学大小越小，其效率越低。因此，如果可在有意义的距离上将电力发送到处于此种电力传送系统的接收端的装置，则无线电力传送可变成在工业、商业及家庭应用中取代到电力网的有线连接的可行技术。虽然此距离取决于应用，但对于大多数应用来说(例如)数十厘米到几米可被认为合适范围。大体上，此范围减小了在(例如)5MHz到100MHz之间的间隔中的电力的有效频率。

如所陈述，在发射器与接收器之间发生匹配或几乎匹配的谐振期间发生发射器与接收器之间的能量的有效传送。然而，甚至在发射器与接收器之间的谐振不匹配时，也可以较低效率传送能量。通过将来自发射天线的近场的能量耦合到驻留于建立了此近场的邻域中的接收天线(而非将来自发射天线的能量传播到自由空间中)而发生能量的传送。

本发明的示范性实施例包括在处于彼此的近场中的两个天线之间耦合电力。如所陈述，近场为在天线周围的区域，电磁场存在于其中但不可传播或辐射远离天线。其通常限于接近天线的物理体积的体积。在本发明的示范性实施例中，由于与电型天线(例如，小偶极)的电近场相比，磁型天线的磁性近场振幅倾向于较高，因此将例如单匝及多匝环形天线等磁型天线用于发射(Tx)与接收(Rx)天线系统两者。这允许所述对之间的潜在较高耦合。此外，也预期“电”天线(例如，偶极及单极)或磁性天线与电天线的组合。

与较早提及的远场及感应方法所允许者相比，可在足够低的频率下且用足够大的天线大小来操作Tx天线以实现与显著较大距离处的小Rx天线的良好耦合(例如，＞-4dB)。如果Tx天线被正确地设定大小，则当主机装置上的Rx天线被置于经驱动Tx环形天线的耦合模式区内(即，近场中)时，可实现高耦合电平(例如，-2到-4dB)。

图20及图21说明在实质上为平面的充电区域中的多个环形。然而，本发明的示范性实施例不限于此。可使用具有多个天线的三维空间。

图22为根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的充电系统400的框图，所述充电系统400包括经由发射电路202(见图10)耦合到至少一个发射天线404的电力产生系统402。电力产生系统402可相对于障壁408定位于外部或“室外”位置，且作为非限制性实例，电力产生系统402可包含太阳能电池、风力涡轮机、水力涡轮机或经配置以将一种形式的能量(即，可再生能量)转换为另一种形式的能量的任何其它装置。此外，发射天线404可定位于(例如)建筑物(例如，房屋或办公楼)内部、汽车(例如，小汽车或公共汽车)内部或列车内部。作为更特定的非限制性实例，且如下文更充分地描述，可将发射天线404紧固到窗的内表面、墙壁的内表面或定位于室内位置的一件家具(例如，架子或桌子)。

另外，充电系统400可包括接收天线410，所述接收天线410定位成与发射天线404同轴、与发射天线404共平面、定位于发射天线404的周边内，或其任一组合。此外，如在图23的充电系统400′中所说明，可将接收天线410定位成与发射天线404同轴且在发射天线404外部、与发射天线404共平面且在发射天线404外部，或其任一组合。此外，如在图24的充电系统400″中所说明，可将发射天线404定位成与接收天线410同轴、与接收天线410共平面、定位于接收天线410的周边内，或其任一组合。

电力产生系统402可经由延伸穿过障壁408的有线连接406耦合到发射电路202(图10)及发射天线404。障壁408可包含(仅举例来说)墙壁或窗。如一般所属领域的技术人员将理解，电力产生系统402可经配置以俘获可再生能量，且将可再生能量转换成另一种形式的能量。此外，电力产生系统402可经配置以通过相关联的发射电路202经由有线连接406将能量传送到发射天线404。在接收到能量后，发射天线404可即刻经配置在相关联的近场内以无线方式发射电力。

由发射天线404以无线方式发射的电力可由在相关联的耦合模式区内的接收天线接收。举例来说，从发射天线404发射的电力可由接收天线410及接收器(例如，图2的接收器108)接收，所述接收器耦合到相关联的可充电装置412的电池(例如，图2的电池136)。在接收天线410及接收器处接收到所发射的电力后，可即刻将电力提供到可充电装置412。作为非限制性实例，可充电装置412可包含任何已知且合适的可充电装置，例如，蜂窝式电话、便携式媒体播放器、相机或其任一组合。应注意，发射天线404可经配置以用无线方式将电力同时发射到定位于发射天线404的近场内的一个或一个以上接收天线。另外，根据一个示范性实施例，发射天线404可经配置以仅在至少一个可充电装置处于其近场内且所述至少一个可充电装置需要充电的情况下，在所述近场内以无线方式发射电力。

虽然充电系统400仅包括耦合到一个发射天线的一个电力产生系统，但本发明的示范性实施例不受如此限制。举例来说，充电系统400可包括耦合到多个发射天线的一个电力产生系统、耦合到一个发射天线的多个电力产生系统或耦合到一个或一个以上发射天线的一个或一个以上电力产生系统。

图25为根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的另一充电系统420的框图，所述充电系统420包括经由发射电路202(见图10)以可操作方式耦合到接近障壁418定位的至少一个发射天线424的电力产生系统402。电力产生系统402、发射电路202及发射天线424可各自相对于障壁418定位于外部或“室外”位置，且电力产生系统402可经由有线连接428耦合到发射电路202及发射天线424。此外，根据本发明的各种示范性实施例，可将发射天线424紧固到障壁418的外表面，障壁418可包含(仅举例来说)墙壁或窗。如上所描述，电力产生系统402可经配置以俘获可再生能量，且将可再生能量转换成另一种形式的能量。

充电系统420还可包括天线426，其定位于建筑物(例如，房屋或办公楼)内部、汽车(例如，小汽车或公共汽车)内部或列车内部。作为更特定的非限制性实例，且如下文更充分地描述，可将天线426紧固到窗(例如，障壁418)的内表面、墙壁(例如，障壁418)的内表面或定位于室内位置的一件家具(例如，架子或桌子)。

根据本发明的一个示范性实施例，天线426可经配置为中继器天线，且充电系统420可包括接收天线410，所述接收天线410定位成与天线426同轴、与天线426共平面、定位于天线426的周边内，或其任一组合。此外，如在图26的充电系统420′中所说明，可将接收天线410定位成与天线426同轴且在天线426外部、与天线426共平面且在天线426外部，或其任一组合。此外，如在图27的充电系统420″中所说明，可将天线426定位成与接收天线410同轴、与接收天线410共平面、定位于接收天线410的周边内，或其任一组合。

在此示范性实施例中，电力产生系统402可经配置以通过有线连接428经由发射电路202(见图10)将能量发射到发射天线424。在接收到能量后，发射天线424可即刻经配置以经由障壁418且在相关联的近场内以无线方式发射电力。另外，由发射天线424发射的电力可由在相关联的耦合模式区内的天线接收。作为一实例，从发射天线424以无线方式发射的电力可由天线426接收，且在接收到电力后，天线426可即刻经由相关联的电路通过相关联的近场以无线方式发射电力。由天线426发射的电力可由在相关联的耦合模式区内的接收天线接收。举例来说，由天线426发射的电力可由接收天线410及接收器(例如，图2的接收器108)接收，所述接收器耦合到相关联的可充电装置412的电池(例如，图2的电池136)。在接收天线410及接收器处接收到所发射的电力后，可即刻将电力提供到可充电装置412。

应注意，发射天线424可经配置以将电力同时发射到相应近场内的一个或一个以上中继器天线。另外，天线426可经配置以将电力同时发射到相应近场内的一个或一个以上接收天线。另外，根据一个示范性实施例，天线426可经配置以仅在至少一个可充电装置处于其近场内且所述至少一个可充电装置需要充电的情况下，在所述近场内发射电力。

根据本发明的另一示范性实施例，天线426可经配置为接收天线，且可经由有线连接耦合到电力分配系统(未图示)。仅举例来说，电力分配系统可包含实施于建筑物或交通工具内的电力分配系统。因此，电力分配系统可包含经配置以用于耦合到可充电装置的电力线的一个或一个以上电端口(例如，电力插口)。在此示范性实施例中，从发射天线424以无线方式发射的电力可由天线426接收，且在接收到电力后，天线426可即刻经由有线连接将电力发射到电力分配系统。此外，经由电端口及电力线耦合到电力分配系统的可充电装置可从电力分配系统接收电力。

图28到图30各自说明本发明的一个或一个以上示范性实施例的示范性实施方案，如本文中所描述。参看图28，充电系统450包括附接到交通工具(例如，小汽车、公共汽车、列车)454的顶部外表面的太阳能电池452。虽然将太阳能电池452说明为单一太阳能电池结构，但太阳能电池452可包含多个太阳能电池。充电系统450进一步包括一个或一个以上发射天线458，其中可将每一发射天线458紧固到交通工具454的障壁(例如，窗)。在此实例中，充电系统450可类似于如图22到图24中所说明的充电系统400，且因此可将每一发射天线458定位于交通工具454内部。作为一实例，可将每一发射天线458紧固到公共汽车454的相关联的窗的内表面。此外，在此实例中，太阳能电池452可借助于延伸穿过交通工具454的一个或一个以上窗的有线连接456，经由发射电路202(见图10)耦合到每一发射天线458。因此，交通工具454的窗可表示障壁408，如上文参看图22到图24所描述。

如所属领域的技术人员将理解，太阳能电池452可经配置以俘获太阳能，且将太阳能转换成另一种形式的能量。此外，太阳能电池452可经配置以经由有线连接456将能量发射到发射电路202及发射天线458，且在接收到能量后，发射天线458可即刻经配置以在相关联的近场内发射电力。由发射天线458发射的电力可由在相关联的耦合模式区内的接收天线接收。更具体来说，例如，从发射天线458发射的电力可由接收天线及接收器(例如，图2的接收器108)接收，所述接收器耦合到定位于公共汽车454内部且在发射天线458的近场内的相关联可充电装置的电池(例如，图2的电池136)。在接收天线及接收器处接收到所发射的电力后，可即刻将电力提供到可充电装置。

图29说明另一充电系统466，其包括附接到交通工具(例如，小汽车、公共汽车、列车)470的顶部外表面的太阳能电池468。虽然将太阳能电池468说明为单一太阳能电池结构，但太阳能电池468可包含多个太阳能电池。在此实例中，充电系统466可类似于如图25到图27中所说明的充电系统420，且因此，可将每一发射天线478定位于交通工具470的外部。作为一实例，可将每一发射天线478紧固到相关联的窗的外表面。此外，在此实例中，太阳能电池468可经由有线连接476经由发射电路202(见图10)耦合到发射天线458。因此，交通工具470的窗可表示障壁418，如上文参看图25到图27所描述。

如一般所属领域的技术人员将理解，太阳能电池468可经配置以俘获太阳能，且将太阳能转换成另一种形式的能量。此外，太阳能电池468可经配置以经由有线连接476将能量发射到发射电路202及发射天线478。在接收到能量后，发射天线478可即刻经配置以在相关联的近场内发射电力。由发射天线478发射的电力可由定位于交通工具470内部且在相关联的耦合模式区内的中继器天线(未图示)接收。更具体来说，例如，从发射天线478(例如，紧固到相关联的窗的外表面的发射天线)发射的电力可由相关联的中继器天线(未图示)(例如，紧固到相关联的窗的内表面的中继器天线)接收。在接收到电力后，中继器天线可即刻经由相关联的电路通过相关联的近场发射电力。由中继器天线发射的电力可由在相关联的耦合模式区内的接收天线接收。举例来说，从中继器天线发射的电力可由接收天线及相关联的接收器(例如，图2的接收器108)接收，所述相关联的接收器耦合到定位于交通工具470内部且在中继器天线的近场内的相关联可充电装置的电池(例如，图2的电池136)。在接收天线及接收器处接收到所发射的电力后，可即刻将电力提供到可充电装置。

虽然图28说明在公共汽车内实施的类似于充电系统400(见图23到图25)的充电系统，且图30说明在列车内实施的类似于充电系统450(见图25到图27)的充电系统，但充电系统400可类似地实施于任何交通工具(例如，列车或小汽车)或建筑物内，且充电系统450可类似地实施于任何交通工具(例如，公共汽车或小汽车)或建筑物内。

图30说明充电系统580的又一实例，所述充电系统580包括附接到建筑物599的顶部外表面的太阳能电池582。虽然将建筑物599说明为房屋，但建筑物599可包含任何合适的建筑物，例如，办公楼、图书馆或学校。此外，虽然将太阳能电池582说明为单一太阳能电池结构，但太阳能电池582可包含多个太阳能电池。充电系统580进一步包括附接到建筑物599的表面的发射天线584。在实施图22到图24的示范性实施例的一个实例中，可将发射天线584定位于建筑物599内部。此外，在此实例中，太阳能电池582可经由延伸穿过建筑物599的表面(例如，墙壁)的有线连接586，经由发射电路202(见图10)耦合到发射天线584。因此，在此实例中，建筑物599的表面表示障壁408，如上文参看图22到图24所描述。

太阳能电池582可经配置以经由有线连接586将能量发射到发射电路202及发射天线584，且在接收到能量后，发射天线584可经配置以在相关联的近场内发射电力。由发射天线584发射的电力可由在相关联的耦合模式区内的接收天线接收。更具体来说，例如，从发射天线584发射的电力可由接收天线及接收器接收，所述接收器耦合到定位于建筑物599的内部且在发射天线584的近场内的相关联可充电装置的电池。在接收天线及接收器处接收到所发射的电力后，可即刻将电力提供到可充电装置。

在实施图25到图27的示范性实施例的另一单独实例中，可将发射天线584紧固到建筑物599的外表面。在此实例中，在接收到能量后，发射天线584可即刻经配置以经由建筑物599的表面以无线方式发射电力。所发射的电力可接着由定位于建筑物599内部且在相关联的耦合模式区内的中继器天线(未图示)接收。更具体来说，例如，经由建筑物599的表面从发射天线584(例如，紧固到窗的外表面的发射天线)以无线方式发射的电力可由相关联的中继器天线(未图示)(例如，紧固到窗的内表面的中继器天线)接收。在接收到电力后，中继器天线可即刻经由相关联的电路发射电力，其可由在相关联的耦合模式区内的接收天线接收。举例来说，从中继器天线发射的电力可由接收天线及接收器接收，所述接收器耦合到定位于建筑物599内部且在中继器天线的近场内的相关联可充电装置(未图示)的电池。在接收天线及接收器处接收到所发射的电力后，可即刻将电力提供到可充电装置。

充电系统580可进一步包括涡轮机588，其可包含(例如)风力涡轮机或水力涡轮机。在实施图25到图27的示范性实施例的一个实例中，涡轮机588可经由电线连接596连接到各自定位于建筑物599外部的发射电路202(见图10)及发射天线592。更具体来说，可将发射天线592紧固到窗594的外表面。涡轮机588可经配置以经由有线连接596将能量传送到发射电路202及发射天线592，且在接收到能量后，发射天线592可即刻经配置以在相关联的近场内以无线方式发射电力。由发射天线592以无线方式发射的电力可由定位于建筑物599内部且在相关联的耦合模式区内的中继器天线590接收。举例来说，由发射天线592以无线方式发射的电力可由紧固到窗594的内表面且在相关联的耦合模式区内的中继器天线590接收。在接收到电力后，中继器天线590可即刻经由相关联的电路通过相关联的近场以无线方式发射电力。由中继器天线590发射的电力可由在相关联的耦合模式区内的接收天线接收。举例来说，从中继器天线590以无线方式发射的电力可由接收天线及接收器接收，所述接收器耦合到定位于建筑物599内部且在中继器天线590的近场内的相关联可充电装置(未图示)的电池。在接收天线及接收器处接收到所发射的电力后，可即刻将电力提供到可充电装置。

应注意，虽然根据上文参看图25到图27所描述的示范性实施例将涡轮机588及建筑物599描述为一起实施，但包括根据上文参看图22到图24所描述的示范性实施例一起实施的涡轮机及建筑物的系统也处于本发明的范围内。

图31为说明根据一个或一个以上示范性实施例的操作充电系统的方法600的流程图。方法600可包括将可再生能量转换成另一种形式的能量(由数字602描绘)。方法600可进一步包括将另一种形式的能量传送到至少一个发射天线(由数字604描绘)。另外，方法600可包括将能量从所述至少一个发射天线以无线方式发射到定位于所述至少一个发射天线的近场内的至少一个其它天线(由数字605描绘)。

图32为说明根据一个或一个以上示范性实施例的操作充电系统的另一方法690的流程图。方法690可包括俘获可再生能量且传送另一种形式的能量(由数字692描绘)。此外，方法690可包括以至少一个发射天线接收所传送的另一种形式的能量(由数字694描绘)。方法690可进一步包括将电力从所述至少一个发射天线以无线方式发射到定位于相关联的耦合模式区内的至少一个其它天线(由数字695描绘)。

如本文中所描述的本发明的各种示范性实施例可使一个或一个以上无线充电器能够独立于装置(例如，小汽车、列车或公共汽车)或建筑物(例如，房屋、图书馆、办公楼)的电力系统而操作，所述一个或一个以上无线充电器定位于所述装置或所述建筑物中或接近所述装置或所述建筑物而定位。因此，所述一个或一个以上无线充电器可操作，而不管相关联的装置或建筑物的电力系统是否经配置以提供电力。此外，与常规充电系统相比，本发明的各种示范性实施例可通过利用可再生能量对电子装置充电来减少成本。

所属领域的技术人员应理解，可使用多种不同技艺及技术中的任一者来表示信息及信号。举例来说，可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光学场或光学粒子或其任何组合来表示可贯穿以上描述而参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。

所属领域的技术人员应进一步了解，结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤可经实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此可互换性，各种说明性组件、块、模块、电路及步骤已在上文大体按其功能性加以描述。所述功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统上的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以变化的方式来实施所描述的功能性，但所述实施决策不应被解释为引起脱离本发明的示范性实施例的范围。

可通过通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合来实施或执行结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块及电路。通用处理器可为微处理器，但在替代例中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。也可将处理器实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP磁心的一个或一个以上微处理器，或任何其它所述配置。

可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以两者的组合体现结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的方法或算法的步骤。软件模块可驻存于随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸式磁盘、CD-ROM，或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代例中，存储媒体可与处理器成一体。处理器及存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代例中，处理器及存储媒体可作为离散组件而驻留于用户终端中。

在一个或一个以上示范性实施例中，可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施所描述的功能。如果以软件实施，则功能可作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体而传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体及通信媒体两者，通信媒体包括促进将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。举例来说且非限制，所述计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以载运或存储呈指令或数据结构的形式的所要代码且可由计算机存取的任何其它媒体。又，任何连接被适当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波等无线技术而从网站、服务器或其它远程源发射软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电及微波等无线技术包括于媒体的定义中。如本文中所使用的磁盘及光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘及蓝光(blu-ray)光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘通过激光以光学方式再生数据。上述各者的组合也应包括于计算机可读媒体的范围内。

提供所揭示的示范性实施例的先前描述以使任何所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。对于所属领域的技术人员来说，对这些示范性实施例的各种修改将为容易显而易见的，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下将本文中所定义的一般原理应用于其它实施例中。因此，本发明既定不限于本文中所展示的示范性实施例，而应被赋予与本文中所揭示的原理及新颖特征一致的最广范围。

Claims (26)

1.一种充电系统，其包含：

电力产生系统，其经配置以将第一形式的能量转换为第二形式的能量，所述第一形式的能量是得自可再生能量源；

第一天线电路，其经配置以从所述电力产生系统接收所述第二形式的能量；

障壁，其划分并接触交通工具的内部区域和外部区域，所述电力产生系统和所述第一天线电路定位在所述外部区域中，所述第一天线电路定位在所述障壁的外表面上；以及

第二天线电路，其定位在所述障壁的所述内部区域中及所述障壁的外表面上，并且经配置以无线方式通过所述障壁从所述外部区域中的所述第一天线电路接收电力，并且从所述障壁的内表面将以无线方式接收的能量以无线方式发射到定位在所述内部区域中的第三天线电路。

2.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述电力产生系统包含太阳能电池、风力涡轮机及水力涡轮机中的一者。

3.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述电力产生系统定位于所述外表面上。

4.根据权利要求1所述的充电系统，其进一步包含第二障壁，所述第二障壁定位于所述第二天线电路与所述第三天线电路之间。

5.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述第三天线电路电耦合到可充电装置。

6.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述障壁包含墙壁或窗中的一者。

7.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述第一天线电路定位于公共汽车及列车中的一者内。

8.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述电力产生系统定位于公共汽车及列车中的一者的外表面上。

9.一种操作充电系统的方法，其包含：

将第一形式的能量转换为第二形式的能量，所述第一形式的能量是得自可再生能量源；

在第一天线电路处接收所述第二形式的能量，所述第一天线电路定位在障壁的外部区域中及所述障壁的外表面上，所述障壁划分并接触交通工具的内部区域和所述外部区域；

以无线方式通过所述障壁发射来自所述第一天线电路的所述第二形式的能量；

以无线方式通过所述障壁在第二天线电路处接收来自所述外部区域中的所述第一天线电路的电力，所述第二天线电路定位于所述障壁的所述内部区域中及所述障壁的外表面上；及

从所述障壁的内表面以无线方式将以无线方式从所述第二天线电路接收的电力发射到第三天线电路。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述可再生能量源包含太阳能量源、风能量源和水能量源中的一者。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第三天线电路电耦合到可充电装置。

12.根据权利要求9所述的方法，其中将电力以无线方式从所述第二天线电路发射到所述第三天线电路包含通过第二障壁以无线方式发射电力。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述障壁包含墙壁或窗中的一者。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述障壁包含于公共汽车及列车中的一者中。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一形式的能量是得自定位于公共汽车及列车中的一者的外表面上的电力产生系统处的可再生能量源。

16.一种充电系统，其包含：

用于将第一形式的能量转换为第二形式的能量的装置，所述第一形式的能量是得自可再生能量源；

用于以无线方式发射能量的装置，其经配置以从所述转换装置接收所述第二形式的能量并且以无线方式通过障壁发射基于所述第二形式的能量的电力，所述障壁划分并接触交通工具的内部区域和外部区域，所述能量转换装置和所述用于以无线方式发射能量的装置定位在所述外部区域中所述用于以无线方式发射能量的装置定位在所述障壁的外表面上；以及

用于以无线方式发射和接收电力的装置，其定位在所述障壁的所述内部区域中及所述障壁的外表面上，并且经配置以无线方式通过所述障壁从所述用于以无线方式发射能量的装置接收电力，并且以无线方式从所述障壁的内表面发射所接收的电力。

17.根据权利要求16所述的充电系统，其中所述用于将第一形式的能量转换为第二形式的能量的装置包含电力产生系统。

18.根据权利要求17所述的充电系统，其中所述电力产生系统包含太阳能电池、风力涡轮机及水力涡轮机中的一者。

19.根据权利要求16所述的充电系统，其中所述用于以无线方式发射能量的装置包含第一天线电路。

20.根据权利要求16所述的充电系统，其中所述用于以无线方式发射和接收电力的装置包含第二天线电路。

21.根据权利要求16所述的充电系统，其中所述可再生能量源包含太阳能量源、风能量源和水能量源中的一者。

22.根据权利要求16所述的充电系统，其中所述用于以无线方式发射和接收电力的装置经配置以将电力发射到电耦合到可充电装置的第三天线电路。

23.根据权利要求22所述的充电系统，其中所述用于以无线方式发射和接收电力的装置经配置以通过第二障壁将电力发射到所述第三天线电路。

24.根据权利要求16所述的充电系统，其中所述障壁包含墙壁或窗中的一者。

25.根据权利要求16所述的充电系统，其中所述障壁包含于公共汽车及列车中的一者中。

26.根据权利要求16所述的充电系统，其中所述第一形式的能量是得自定位于所述障壁的所述外表面上的电力产生系统处的可再生能量源。