CN102934324A - 多个接收器之间的无线电力分布 - Google Patents

Abstract

示范性实施例是针对多个接收器之间的电力分布。一种方法可包含请求在发射器的充电区内的多个接收器中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻以实现所述多个接收器之间的所需电力分布。所述方法可进一步包含请求所述多个接收器中的每一接收器修改相关联的负载电阻以实现由所述发射器所看到的所需总阻抗同时维持所述多个接收器之间的所述所需电力分布。

Description

多个接收器之间的无线电力分布

根据35U.S.C.§119主张优先权

本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张以下申请案的优先权：

2010年4月23日申请的标题为“在充电期间多个接收器之间的电力分布(POWERDISTRIBUTION BETWEEN MULTIPLE RECEIVERS DURING CHARGING)”的第61/327,532号美国临时专利申请案，所述申请案的揭示内容在此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及无线电力，且更具体来说，涉及关于控制多个无线接收器之间的电力分布的系统、装置和方法。此外，本发明涉及关于通过实现归因于多个接收器的由发射器所看到的最佳总阻抗来增强无线电力传送的系统、装置和方法。

背景技术

正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。这些方法通常落入两个类别中。一个类别是基于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(还称作远场辐射)的耦合，所述待充电的装置收集所辐射电力且对其整流以用于对电池进行充电。天线通常具有谐振长度以便改进耦合效率。此方法遭受以下事实：电力耦合随着天线之间的距离增加而快速衰退。因此，越过合理距离(例如，>1米到2米)来充电变得困难。另外，由于系统辐射平面波，所以如果未经由滤波来进行适当控制，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机装置中的接收天线加上整流电路之间的电感性耦合。此方法具有以下缺点：发射天线与接收天线之间的间隔必须非常接近(例如，几毫米)。尽管此方法确实具有对相同区域中的多个装置同时进行充电的能力，但此区域通常较小，因此用户必须将所述装置定位到特定区域。

由于发射线圈与不同接收器的接收线圈之间的互感变化加上在发射线圈内的不同位置处所看到的互感的另外变化，对相应接收器的电力递送在同时的充电期间可显著不同。期望无线电力系统能够取决于接收器的电力要求和/或特性(蓝牙、电话、PDA)将电力引导到相应接收器，同时维持对每一个和全部接收器的充电过程的效率。

需要用于控制多个接收器之间的电力分布同时维持对所述多个接收器的电力传送效率的方法、系统和装置。

发明内容

附图说明

图1展示无线电力传递系统的简化方框图。

图2展示无线电力传递系统的简化示意图。

图3说明用于本发明的示范性实施例中的环形天线的示意图。

图4为根据本发明的示范性实施例的发射器的简化方框图。

图5为根据本发明的示范性实施例的接收器的简化方框图。

图6是根据本发明的示范性实施例的包含接收器和发射器的系统的说明。

图7是根据本发明的示范性实施例的包含发射器和多个接收器的系统。

图8是根据本发明的示范性实施例的包含无线电力装置和定位在无线电力装置的充电区内的多个电子装置的系统。

图9到11是说明根据本发明的示范性实施例的无线电力系统的各种阻抗的曲线图。

图12为说明根据本发明的示范性实施例的方法的流程图。

图13为说明根据本发明的示范性实施例的另一方法的流程图。

具体实施方式

下文结合附图所陈述的详细描述意欲作为对本发明的示范性实施例的描述，且无意表示可实践本发明的仅有实施例。在整个此描述中所使用的术语“示范性”是指“用作一实例、例子或说明”，且应没有必要被解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述出于提供对本发明的示范性实施例的彻底理解的目的而包含特定细节。所属领域的技术人员将容易明白，可在无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，以方框图形式展示众所周知的结构和装置，以便避免使本文中所呈现的示范性实施例的新颖性模糊不清。

在本文中使用术语“无线电力”以指在不使用物理电导体的情况下在发射器与接收器之间发射的与电场、磁场、电磁场或其它物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递的辐射场106。接收器108耦合到辐射场106，且产生输出电力110以供耦合到输出电力110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者相隔一距离112。在一个示范性实施例中，根据相互谐振关系来配置发射器104与接收器108，且当接收器108位于辐射场106的“近场”中时，当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率非常接近时，发射器104与接收器108之间的发射损耗为最小。

发射器104进一步包含用于提供用于能量发射的装置的发射天线114，且接收器108进一步包含用于提供用于能量接收的装置的接收天线118。根据应用和将与其相关联的装置来设计发射天线和接收天线的大小。如所陈述，通过将发射天线的近场中的大部分能量耦合到接收天线而非以电磁波形式将大部分能量传播到远场而进行有效能量传递。当处于此近场中时，可在发射天线114与接收天线118之间形成耦合模式。天线114和118周围的可发生此近场耦合的区域在本文中称作耦合模式区。

图2展示无线电力传递系统的简化示意图。发射器104包含振荡器122、功率放大器124以及滤波器和匹配电路126。所述振荡器经配置以在所需频率(例如，468.75KHz、6.78MHz或13.56)下产生，所述所需频率可响应于调整信号123来调整。振荡器信号可由功率放大器124以响应于控制信号125的放大量进行放大。可包含滤波器和匹配电路126以滤除谐波或其它非所需的频率且使发射器104的阻抗与发射天线114匹配。

接收器108可包含匹配电路132以及整流器和切换电路134以产生DC电力输出来对电池136(如图2中所展示)进行充电或向耦合到接收器的装置(未图示)供电。可包含匹配电路132以使接收器108的阻抗与接收天线118匹配。接收器108与发射器104可在单独通信信道119(例如，蓝牙、紫蜂(zigbee)、蜂窝式等)上通信。

如图3中所说明，示范性实施例中所使用的天线可经配置为“环形”天线150，其在本文中还可称作“磁性”天线。环形天线可经配置以包含空气芯或物理芯(例如，铁氧体芯)。空气芯环形天线可能更可容许放置于所述芯附近的外来物理装置。此外，空气芯环形天线允许将其它组件放置于芯区域内。另外，空气芯环可更容易实现接收天线118(图2)在发射天线114(图2)的平面内的放置，在所述平面中，发射天线114(图2)的耦合模式区可更强大。

如所陈述，在发射器104与接收器108之间的匹配或几乎匹配的谐振期间发生发射器104与接收器108之间的有效能量传递。然而，甚至当发射器104与接收器108之间的谐振不匹配时，也可传递能量，但效率可能受到影响。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能量从发射天线传播到自由空间中而发生能量的传递。

环形天线或磁性天线的谐振频率是基于电感和电容。环形天线中的电感一般仅为由所述环形产生的电感，而一般将电容添加到环形天线的电感以在所需谐振频率下产生谐振结构。作为非限制性实例，可将电容器152和电容器154添加到天线以产生产生谐振信号156的谐振电路。因此，对于较大直径的环形天线来说，诱发谐振所需的电容的大小随着环的直径或电感增加而减小。此外，随着环形天线或磁性天线的直径增加，近场的有效能量传递区域增加。当然，其它谐振电路是可能的。作为另一非限制性实例，电容器可并联地放置于环形天线的两个端子之间。另外，所属领域的技术人员将认识到，对于发射天线，谐振信号156可为到环形天线150的输入。

图4为根据本发明的示范性实施例的发射器200的简化方框图。发射器200包含发射电路202和发射天线204。通常，发射电路202通过提供振荡信号将RF电力提供到发射天线204，所述振荡信号导致在发射天线204周围产生近场能量。应注意，发射器200可在任何合适频率下操作。举例来说，发射器200可在13.56MHz ISM频带下操作。

示范性发射电路202包含：固定阻抗匹配电路206，其用于将发射电路202的阻抗(例如，50欧姆)与发射天线204匹配；以及低通滤波器(LPF)208，其经配置以将谐波发射减少到防止耦合到接收器108(图1)的装置的自干扰的水平。其它示范性实施例可包含不同滤波器拓扑(包含(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)，且可包含自适应阻抗匹配，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进一步包含功率放大器210，其经配置以驱动如由振荡器212确定的RF信号。发射电路可包含离散装置或电路，或者可包含集成组合件。来自发射天线204的示范性RF功率输出可为约2.5瓦。

发射电路202进一步包含控制器214，控制器214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，以用于调整所述振荡器的频率或相位，且用于调整输出电力水平来实施用于经由相邻装置所附接的接收器与相邻装置交互的通信协议。如此项技术中众所周知的，振荡器相位的调整以及发射路径中的相关电路允许减少带外发射，尤其在从一个频率转变到另一频率时。

发射电路202可进一步包含负载感测电路216，负载感测电路216用于检测在由发射天线204产生的近场附近的有效接收器的存在或不存在。举例来说，负载感测电路216监视流动到功率放大器210的电流，所述电流受在由发射天线204产生的近场附近的有效接收器的存在或不存在影响。由控制器214监视对功率放大器210上的载荷的改变的检测，以用于确定是否启用振荡器212来用于发射能量且与有效接收器通信。

发射天线204可用绞合线实施，或实施为具有经选择以使电阻性损耗保持较低的厚度、宽度和金属类型的天线带。在常规实施方案中，发射天线204可一般经配置以与较大结构(例如，桌子、垫子、灯或其它较不便携的配置)相关联。因此，发射天线204一般将不需要“若干匝”以便具有实用尺寸。发射天线204的示范性实施方案可为“电学上较小的”(即，波长的分数)且经调谐以通过使用电容器界定谐振频率而在较低的可用频率下谐振。在其中发射天线204相对于接收天线来说在直径上或边长上(如果为正方形环)可能较大(例如，0.50米)的示范性应用中，发射天线204将不一定需要大量匝来获得合理电容。

发射器200可搜集和追踪关于可与发射器200相关联的接收器装置的行踪和状态的信息。因此，发射器电路202可包含连接到控制器214(在本文中还称作处理器)的存在检测器280、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和封闭检测器290的存在信号而调整由放大器210递送的电力的量。发射器可经由许多电源接收电力，所述电源例如为用以转换存在于建筑物中的常规AC电力的AC-DC转换器(未图示)、用以将常规DC电源转换成适合于发射器200的电压的DC-DC转换器(未图示)，或发射器可直接从常规DC电源(未图示)接收电力。

如下文更完全地描述，发射器200可经配置以经由(例如)计时方法来确定因定位在发射器200的充电区内的多个接收器中的每一接收器而引起的发射器200上的阻抗。此外，响应于所需的电力分布情形，发射器200和(更具体来说)控制器214可经配置以确定是否应修改定位在充电区内的每一接收器的负载电阻，且修改到何种程度。另外，控制器214可经配置以请求发射器200的充电区内的多个接收器中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻，以实现多个接收器间的所需电力分布。控制器214还可经配置以请求多个接收器中的每一接收器修改相关联的负载电阻，以实现所需的总阻抗(如由发射器200所看到的)。

作为非限制性实例，存在检测器280可为运动检测器，其用于感测被插入到发射器的覆盖区域中的待充电的装置的初始存在。在检测到之后，可开启发射器且可使用由所述装置接收的RF电力来以预定方式双态切换Rx装置上的开关，其又导致发射器的驱动点阻抗的改变。

作为另一非限制性实例，存在检测器280可为能够(例如)通过红外检测、运动检测或其它合适的手段来检测人类的检测器。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功率量的规章。一些情况下，这些规章意在保护人类免受电磁辐射影响。然而，可能存在其中发射天线放置于人类未占用的或人类不经常占用的区域(例如，车库、厂区、车间，等)中的环境。如果这些环境没有人类，则可能可准许将发射天线的功率输出增加到正常功率约束规章以上。换句话说，控制器214可响应于人类存在而将发射天线204的功率输出调整到管制水平或更低水平，且当人类在距发射天线204的电磁场管制距离之外时，将发射天线204的功率输出调整到高于管制水平的水平。

作为一非限制性实例，封闭检测器290(在本文中还可称作封闭隔间检测器或封闭空间检测器)可为例如感测开关的装置，以用于确定外罩何时处于闭合或打开状态中。当发射器在处于封闭状态的外罩中时，可增加发射器的功率水平。

在示范性实施例中，可使用发射器200借以不会无限地保持开启的方法。在此情况下，发射器200可经编程以在用户确定的时间量后关闭。此特征防止发射器200(尤其是功率放大器210)在其周边的无线装置充满后长时间运行。此事件可能归因于用以检测从中继器或接收线圈发送的指示装置充满的信号的电路的故障。为了防止发射器200在另一装置放置于其周边时自动关闭，可仅在检测到其周边缺少运动的设定周期后启动发射器200自动关闭特征。用户可能够确定不活动时间间隔，且在需要时改变所述不活动时间间隔。作为一非限制性实例，所述时间间隔可比在假定特定类型的无线装置最初完全放电的情况下充满所述装置所需的时间间隔长。

图5为根据本发明的示范性实施例的接收器300的简化方框图。接收器300包含接收电路302和接收天线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，将接收器300说明为在装置350外部，但其可集成到装置350中。通常，能量无线地传播到接收天线304且接着经由接收电路302而耦合到装置350。

接收天线304经调谐以在与发射天线204(图4)的频率相同的频率或几乎相同的频率下谐振。接收天线304可与发射天线204类似地设计尺寸，或可基于相关联装置350的尺寸来不同地设计大小。举例来说，装置350可为直径或长度尺寸均比发射天线204的长度或直径小的便携式电子装置。在此实例中，可将接收天线304实施为多匝天线，以便减小调谐电容器(未图示)的电容值且增加接收天线的阻抗。举例来说，接收天线304可放置于装置350的实质性圆周周围，以便使天线直径最大化并减少接收天线的环匝(即，绕组)的数目和绕组间电容。

接收电路302提供与接收天线304的阻抗匹配。接收电路302包含电力转换电路306，其用于将所接收的RF能源转换成供装置350使用的充电电力。电力转换电路306包含RF-DC转换器308且还可包含DC-DC转换器310。RF-DC转换器308将在接收天线304处所接收的RF能量信号整流成非交变电力，而DC-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)。预期各种RF-DC转换器，包含部分和全整流器、调节器、桥接器、倍增器以及线性和切换转换器。

接收电路302可进一步包含切换电路312，以用于将接收天线304连接到电力转换电路306或者用于断开电力转换电路306。将接收天线304与电力转换电路306断开不仅中止对装置350的充电，而且还改变发射器200(图2)所“看到”的“负载”。

如上文所揭示，发射器200包含负载感测电路216，负载感测电路216检测提供到发射器功率放大器210的偏置电流的波动。因此，发射器200具有用于确定接收器何时存在于发射器的近场中的机制。

当多个接收器300存在于发射器的近场中时，可能需要对一个或一个以上接收器的加载和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。还可遮盖一接收器以便消除到其它附近接收器的耦合或减少附近发射器上的加载。接收器的此“卸载”在本文中还称为“遮盖”。此外，如下文更完全地解释，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。另外，一协议可与所述切换相关联，所述协议使得能够将消息从接收器300发送到发射器200。举例来说，切换速度可为约100微秒。

在一示范性实施例中，发射器与接收器之间的通信涉及装置感测和充电控制机制而非常规双向通信。换句话说，发射器使用所发射信号的开/关键控，以调整近场中的能量是否可用。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，接收器可使用接收天线的调谐与解谐来调整正从近场接受多少电力。发射器可检测来自近场的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。应注意，可利用对发射电力和负载特性的其它形式的调制。

接收电路302可进一步包含用以识别所接收的能量波动的信令检测器和信标电路314，所述能量波动可对应于从发射器到接收器的信息性信令。此外，信令和信标电路314还可用以检测减少的RF信号能量(即，信标信号)的发射并将所述减少的RF信号能量整流成标称电力，以用于唤醒接收电路302内的未被供电或电力耗尽的电路，以便配置接收电路302来用于无线充电。

接收电路302进一步包含处理器316，以用于协调本文中所描述的接收器300的处理(包含对本文中所描述的切换电路312的控制)。还可在其它事件(包含检测到将充电电力提供到装置350的外部有线充电源(例如，壁式/USB电力))发生后即刻发生对接收器300的遮盖。除了控制对接收器的遮盖外，处理器316还可监视信标电路314以确定信标状态并提取从发射器发送的消息。处理器316还可调整DC-DC转换器310以获得改进的性能。

接收电路302可进一步包含负载调整电路319，以用于调整接收器300的负载电阻。如下文更完全地描述，接收器300可经配置以从发射器(例如，发射器200)接收请求改变负载电阻且将负载电阻改变到何种程度的信号。响应于其，接收器300可调整相关联的负载电阻。

如本文中所描述的本发明的各种示范性实施例涉及用于控制定位在无线电力发射器的充电区内的多个接收器间的电力分布的系统、装置和方法。此外，如本文中所描述的本发明的各种示范性实施例涉及用于在如由发射天线看到的归因于多个接收器而引起的阻抗处于最佳水平时将电力发射到所述多个接收器的系统、装置和方法。

图6说明系统600，系统600包含包括发射器线圈604的发射器602的部分以及包括接收器线圈612的接收器610的一部分。接收器610进一步包含虚负载X_rx和实负载R_rx。如由发射器602看到且与接收器610相关联的阻抗Z_tx(其由箭头620说明)可通过下式给出：

$\left(1\right),Z_{\mathrm{tx}}=\frac{w^2{M}_{12}^2{R}_{\mathrm{rx}}}{R_{\mathrm{rx}}^2+{(w{M}_{22}+X_{\mathrm{rx}})}^2}+j[w{M}_{11}-\frac{w^2{M}_{12}^2(w{M}_{22}+X_{\mathrm{rx}})}{R_{\mathrm{rx}}^2+{(w{M}_{22}+X_{\mathrm{rx}})}^2}]$

其中Z_tx是如由发射线圈604看到的阻抗，ω是以弧度计的频率，M₁₁是发射线圈604的自感，M₂₂是接收线圈612的自感，M₁₂是发射线圈604与接收线圈612之间的互感，R_rx是接收器的实负载，且X_rx是接收器的虚负载。

此外，如果发射器线圈604和接收器线圈612被串联调谐，如所属领域的技术人员将了解，则如由发射器602看到且与接收器610相关联的阻抗Z_tx可通过下式给出：

$\left(2\right),Z_{\mathrm{tx}}=\frac{{\mathrm{\ω}}^2{M}_{12}^2}{R_{\mathrm{rx}}+R_{\mathrm{rx}\_\mathrm{parasitic}}}$

其中R_{rx_parasitic}是接收器线圈612的电阻。

图7说明包含无线电力发射器702和多个无线电力接收器710A、710B和710C的无线电力系统700。发射器702包含发射线圈704。另外，接收器710A包含接收器线圈712A、接收器710B包含接收器线圈712B，且接收器710C包含接收器线圈712C。接收器710A、710B和710C各自位于无线电力发射器702的充电区内。应注意，无线电力发射器702可经配置以经由相应的通信链路713A、713B和713C来与接收器710A、710B和710C通信。如所属领域的技术人员将理解，可通过下式给出在发射器(例如，发射器702)的充电区内的多个接收器(例如，接收器710A、710B和710C)的阻抗变换等式，其中每一接收器的接收器线圈与发射器的发射线圈一起被串联调谐：

$\left(3\right),Z_{\mathrm{tx}}=\underset{i=m}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\ω}}^2{M}_{{12}_i}^2}{R_{{\mathrm{rx}}_i}}=\frac{{\mathrm{\ω}}^2{M}_{{12}_1}^2}{R_{{\mathrm{rx}}_1}}+\frac{{\mathrm{\ω}}^2{M}_{{12}_2}^2}{R_{{\mathrm{rx}}_2}}+\frac{{\mathrm{\ω}}^2{M}_{{12}_3}^2}{R_{{\mathrm{rx}}_3}}+...+\frac{{\mathrm{\ω}}^2{M}_{{12}_n}^2}{R_{{\mathrm{rx}}_n}}$

其中n是接收器的总数，M_12i是发射线圈与接收器i之间的互感，R_rxi是接收器i的实负载，且R_{tx_parasitic}是发射线圈的寄生电阻。

参考等式(3)，应注意，接收器之间的电力分布与由个别接收器呈现给发射器的阻抗成比例。因此，随着接收器的负载增加，接收器可接收更少电力，且随着接收器的负载减小，接收器可接收更多电力。

图8是对无线电力系统800的描绘。如图8中所说明，无线电力系统800包含无线电力装置802，无线电力装置802包含无线电力发射器(图8中未展示，参看图7的无线电力发射器702)。另外，无线电力系统800包含多个电子装置810A、810B和810C，其中每一电子装置810A、810B和810C包含无线电力接收器(图8中未展示，参看图7的无线电力接收器710A、710B和710C)。应注意，无线电力装置802可包括图7的无线电力发射器702，且电子装置810A、810B和810C可分别包括图7的无线电力接收器710A、710B和710C。

参考等式(3)，如所属领域的技术人员将理解，归因于多个接收器而引起的阻抗上的变化(其可控制到接收器的电力的分布)可源自M_12n和负载R_rxn上的变化。此外，发射线圈与接收器之间的互感可根据接收器的放置、接收器的大小和发射线圈的绕组而变化。举例来说，参考图8，如果无线电力装置802的发射线圈是沿着装置802的充电平台的周边而缠绕，则互感将根据接收器810A、810B和810C的放置而变化。另外，如果线圈对于所有匝都是以共同半径缠绕，则与发射线圈具有最高互感M_12i的接收器可为接收器810A和接收器810C，且与发射线圈具有最低互感M_12i的装置可为接收器810B。另一方面，如果线圈是以均等间隔的螺旋形式缠绕，则具有最低互感M_12i的接收器将为接收器810A和810C，且接收器810B可具有最高互感M_12i。如果线圈经缠绕以实现均匀的磁场分布，则所有接收器810A、810B和810C的互感M_12i可大体上相同。

应注意，与发射器具有低互感的接收器可降低其负载电阻R_rxi以通过其低互感M_12i进行弥补，且仍向发射器呈现实质量的阻抗。另一方面，如果将接收器放置得太靠近发射器的边缘，且呈现过高的阻抗，则其可增加其负载电阻R_rxi以将呈现给发射的阻抗降低到合理水平。

根据本发明的一个示范性实施例，在一个阶段(例如，设计阶段)期间，可选择每一接收线圈(例如，接收线圈712A、接收线圈712B和接收线圈712C)的匝数以及匝之间的间距，以在给定特定发射线圈(例如，发射线圈704)的情况下提供无线电力传送的最佳效率。此外，可针对每一接收线圈确定随着位置而变的与发射线圈的互感的变化。另外，可确定可包括接收器与发射线圈之间的所需最小距离的“保持在外(keep out)”距离以确保每一接收器的互感变化小于2比1(即，2:1)的比率。

根据本发明的一个示范性实施例，在另一阶段(例如，操作阶段)的一个时期期间，可改变每一接收器的负载电阻以根据每一接收器的需要或根据装置之间的所需电力分布情形而将电力分布到每一接收装置。仅举例来说，在此实例中可位于咖啡店内的发射器702可能希望将比接收器710A和710B多的电力发送到接收器710C，因为接收器710C的用户购买了一杯咖啡且接收器710A和710B的用户未购买。因此，在此实例中，接收器710C的负载电阻减小，接收器710A和710B的负载电阻可增加，或其组合。作为另一实例，电力分布情形可取决于位于充电区内的装置的类型或装置在充电区内的位置。举例来说，用户可能希望移动电话接收两倍于媒体播放器的电力。作为另一实例，位于充电区的中间(即，远离发射天线)的装置可接收到比位于充电区的边缘附近(即，发射天线附近)的装置多的电力。

如上所述，发射器702可经配置以经由例如计时方法来测量因每一接收器710A、710B和710C而由发射器702所看到的阻抗。此外，响应于所需电力分布情形(例如，每一接收器710A、710B和710C将接收到相等的电力，或者接收器710C将接收到接收器710A和接收器710B的一半的电力)，发射器702且更特定来说发射器702的控制器(例如，图4的控制器214)可经配置以确定是否应修改且应在何种程度上修改接收器710A、710B和710C中的每一者的初始负载电阻。而且，控制器可经配置以经由相应的通信链路713A、713B或713C请求接收器710A、710B和710C中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻，以实现接收器710A、710B和710C之间的所需电力分布。响应于来自发射器702的请求，接收器710A、710B和710C可经配置以适当地调整相关联的负载电阻，如上所述。

此外，在此阶段的另一时期期间，可改变所有接收器的负载电阻以实现因所有接收器而由TX线圈检测到(需要TX与RX之间的通信链路)的所需总阻抗(即，最佳阻抗)。应注意，术语“最佳”大体上意味着系统正在实现最大的端到端效率。应注意，发射器702的控制器(例如，图4的控制器214)还可经配置以经由相应通信链路713A、713B或713C请求接收器710A、710B和710C中的每一者修改相关联的负载电阻以实现发射器720所看到的所需总阻抗。响应于来自发射器702的请求，接收器710A、710B和710C可经配置以适当地调整相关联的负载电阻，如上所述。

应注意，其中可改变每一接收器的负载电阻以根据每一接收器的需要或根据装置之间的所需电力分布情形而将电力分布到每一接收装置的阶段以及其中可改变所有接收器的负载电阻以实现所需总阻抗的阶段可大体上同时发生。

参见图9到11中说明的曲线图，现在将描述根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的无线电力系统的各种实例操作。图9说明描绘归因于在无线电力发射器的充电区内的多个接收器中的每一接收器的由无线电力发射器所看到的阻抗的曲线图900。具体来说，曲线图900描绘在无线电力发射器的充电区内包含三(3)个接收器的无线电力系统的阻抗，其中所需电力分布情形包括将相等量的电力传递到三个接收器中的每一者。曲线图900进一步描绘归因于所述多个接收器中的所有接收器的由发射器检测到的总阻抗。应注意，曲线图900说明随着时间且在操作阶段的各时期期间所描绘阻抗的变化。参见图7和9，接收器710A的阻抗由信号902描绘，接收器710B的阻抗由信号904描绘，且接收器710C的阻抗由信号906描绘。由发射器702所看到的总阻抗由信号908表示。根据本发明的一个示范性实施例，在由参考标号910描绘的一个阶段期间，可改变接收器710A、710B和710C中的一者或一者以上的负载电阻以将相等量的电力分布到接收器710A、710B和710C中的每一者。举例来说，可增加接收器710A的负载电阻以减小归因于接收器710A的由发射器702所看到的阻抗。另外，可减小接收器710C的负载电阻以增加归因于接收器710C的由发射器702所看到的阻抗。如图9中说明，在阶段910的末尾，信号902、904和906各自相等，且因此接收器710A、710B和710C正在接收相等量的电力。

根据本发明的另一示范性实施例，在由参考标号912描绘的一个阶段期间，可调整接收器710A、710B和710C中的每一者的负载电阻以实现归因于接收器710A、710B和710C的由发射器702检测到的所需总阻抗(即，最佳阻抗)。如图9中说明，在阶段912的末尾，信号908处于约50欧姆，其在此实例中是所需的最佳总阻抗。

图10说明描绘归因于在无线电力发射器的充电区内的多个接收器中的每一接收器的由无线电力发射器检测到的阻抗的曲线图920。具体来说，曲线图920描绘在无线电力发射器的充电区内包含三(3)个接收器的无线电力系统的阻抗，其中所需电力分布情形包括将相等的电力发射到两个接收器且将由所述两个接收器接收的电力量的一半发射到另一接收器。曲线图920进一步描绘归因于所述多个接收器中的所有接收器的由发射器检测到的总阻抗。应注意，曲线图920说明随着时间且在操作阶段的各时期期间所描绘阻抗的变化。参见图7和10，接收器710A的阻抗由信号922描绘，接收器710B的阻抗由信号924描绘，且接收器710C的阻抗由信号926描绘。由发射器702所看到的总阻抗由信号928表示。根据本发明的一个示范性实施例，在由参考标号930描绘的一个阶段期间，可改变接收器710A、710B和710C中的一者或一者以上的负载电阻以将相等量的电力分布到接收器710A和710C，且将较少量(即，由710A和710C接收的电力量的一半)分布到接收器710B。举例来说，可增加接收器710A的负载电阻以减小归因于接收器710A的由发射器702所看到的阻抗。此外，可增加接收器710C的负载电阻以减小归因于接收器710C的由发射器702所看到的阻抗。另外，可减小接收器710C的负载电阻以增加归因于接收器710C的由发射器702所看到的阻抗。如图10中说明，在阶段930的末尾，信号922和926各自相等，且因此接收器710A和710C正在接收相等量的电力。此外，在阶段930的末尾，信号924是信号922和926的值的一半，且因此，接收器710B正在接收由接收器710A和接收器710C接收的电力量的一半。应注意，图10展示由发射器所看到的阻抗，因此较低阻抗表示递送到接收器的较低电平的电力。

根据本发明的另一示范性实施例，在由参考标号932描绘的一个阶段期间，可调整接收器710A、710B和710C中的每一者的负载电阻以实现归因于接收器710A、710B和710C的由发射器702检测到的所需总阻抗(即，最佳阻抗)。如图10中说明，在阶段932的末尾，信号928处于约50欧姆，其在此实例中是所需的最佳总阻抗。

图11说明描绘归因于在无线电力发射器的充电区内的多个接收器中的每一接收器的由无线电力发射器检测到的阻抗的曲线图940。具体来说，曲线图940描绘在无线电力发射器的充电区内起初包含两(2)个接收器且随后包含三(3)个接收器的无线电力系统的阻抗，其中所需电力分布情形包括起初将相等量的电力发射到所述两个接收器且随后将相等量的电力发射到所述三个接收器。此外，曲线图940说明第三接收器的阻抗，所述第三接收器在另两个接收器已开始接收电力之后位于无线电力发射器的充电区内。曲线图940进一步描绘归因于所述多个接收器中的所有接收器的由发射器检测到的总阻抗。应注意，曲线图940说明随着时间且在操作阶段的各时期期间所描绘阻抗的变化。参见图7和11，接收器710A的阻抗由信号942描绘，接收器710B的阻抗由信号944描绘，且接收器710C的阻抗由信号946描绘。由发射器702所看到的总阻抗由信号948表示。根据本发明的一个示范性实施例，在由参考标号950描绘的一个阶段期间，可改变接收器710A和710B中的一者或一者以上的负载电阻以将相等量的电力分布到接收器710A和710B。举例来说，可增加接收器710A的负载电阻以减小归因于接收器710A的由发射器702所看到的阻抗。如图11中说明，在阶段950的末尾，信号942和944各自相等，且因此接收器710A和710B正在接收相等量的电力。应注意，在引入接收器710C之前的阶段952期间，由发射器702所看到的总阻抗(即，信号948)处于最佳值(即，50欧姆)。在阶段952期间，接收器710C位于发射器702的充电区内。在阶段954期间，可改变接收器710A、710B和710C中的一者或一者以上的负载电阻以将相等量的电力分布到接收器710A、710B和710C中的每一者。举例来说，可减小接收器710C的负载电阻以增加归因于接收器710C的由发射器702所看到的阻抗。如图11中说明，在阶段954的末尾，信号942、944和946各自相等，且因此接收器710A、710B和710C正在接收相等量的电力。

根据本发明的另一示范性实施例，在由参考标号956描绘的一个阶段期间，可调整接收器710A、710B和710C中的每一者的负载电阻以实现归因于接收器710A、710B和710C的由发射器702检测到的所需总阻抗(即，最佳阻抗)。如图11中说明，在阶段956的末尾，信号948处于约50欧姆，其在此实例中是所需的最佳总阻抗。

图12是说明根据一个或一个以上示范性实施例的方法960的流程图。方法960可包含请求发射器的充电区内的多个接收器中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻以实现所述多个接收器之间的所需电力分布(由标号962描绘)。方法960可进一步包含请求所述多个接收器中的每一接收器修改相关联的负载电阻以实现由发射器所看到的所需总阻抗(由标号964描绘)。

图13是说明根据一个或一个以上示范性实施例的另一方法970的流程图。方法970可包含响应于发射器请求而修改接收器的负载电阻以实现多个接收器之间的所需电力分布(由标号972描绘)。方法970可进一步包含响应于另一发射器请求而修改所述负载电阻以实现由发射器所看到的所需总阻抗同时维持所述多个接收器之间的所需电力分布(由标号974描绘)。

所属领域的技术人员应理解，可使用多种不同技术和技艺中的任一者来表示信息和信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子或其任何组合来表示可在整个上述描述中所参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。

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、电路和算法步骤可实施为电子硬件、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互换性，上文已大体上在其功能性方面描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。将此功能性实施为硬件还是软件视特定应用和强加于整个系统的设计约束而定。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但此些实施决策不应被解释为会导致偏离本发明的示范性实施例的范围。

可用通用处理器、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、模块和电路。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。还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核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此类配置。

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可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块，或以所述两者的组合来体现。软件模块可驻留于随机存取存储器(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。将示范性存储媒体耦合到处理器，以使得所述处理器可从所述存储媒体读取信息，并可将信息写入到所述存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代方案中，处理器和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。如果以软件来实施，则可将所述功能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进行传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体与通信媒体两者，通信媒体包括促进将计算机程序从一处传递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。以实例且非限制的方式，此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，或可用于以指令或数据结构的形式载运或存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，适当地将任何连接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、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包括在媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。上述各者的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。

提供对所揭示的示范性实施例的先前描述以使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将明白对这些示范性实施例的各种修改，且可在不偏离本发明的精神或范围的情况下将本文中所界定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文中所展示的示范性实施例，而将赋予本发明与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (25)

1.一种方法，其包括：

请求在发射器的充电区内的多个接收器中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻以实现所述多个接收器之间的所需电力分布；以及

请求所述多个接收器中的每一接收器修改相关联的负载电阻以实现由所述发射器所看到的所需总阻抗同时维持所述多个接收器之间的所述所需电力分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括测量所述多个接收器中的每一接收器的初始负载电阻。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括确定所述多个接收器的所述所需电力分布。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括确定是否应修改所述多个接收器中的每一接收器的负载电阻以及应将每一接收器的所述负载电阻修改多少以实现所述多个接收器的所述所需电力分布。

5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括大体上同时地请求在发射器的充电区内的多个接收器中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻以实现所需电力分布且请求所述多个接收器中的每一接收器修改相关联的负载电阻以实现所需最佳总阻抗。

6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述充电区内无线地发射电力。

7.根据权利要求1所述的方法，所述请求多个接收器中的至少一个接收器包括请求所述多个接收器中的一接收器减小相关联的负载电阻以增加递送到所述接收器的电力量。

8.根据权利要求1所述的方法，所述请求多个接收器中的至少一个接收器包括请求所述多个接收器中的一接收器增加相关联的负载电阻以减小递送到所述接收器的电力量。

9.根据权利要求1所述的方法，所述请求多个接收器中的至少一个接收器包括请求所述多个接收器中的一接收器减小相关联的负载电阻以减小递送到所述多个接收器中的至少一个其它接收器的电力量。

10.一种发射器，其包括：

控制器，其经配置以：

请求在所述发射器的充电区内的多个接收器中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻以实现所述多个接收器之间的所需电力分布；以及

请求所述多个接收器中的每一接收器修改相关联的负载电阻以实现由所述发射器所看到的所需总阻抗同时维持所述多个接收器之间的所述所需电力分布。

11.根据权利要求10所述的发射器，所述控制器进一步经配置以测量所述多个接收器中的每一接收器的初始负载电阻。

12.根据权利要求10所述的发射器，所述控制器进一步经配置以确定所述多个接收器的所述所需电力分布。

13.根据权利要求10所述的发射器，所述控制器进一步经配置以确定是否应修改所述多个接收器中的每一接收器的负载电阻以及应将每一接收器的所述负载电阻修改多少以实现所述多个接收器的所述所需电力分布。

14.根据权利要求10所述的发射器，所述控制器进一步经配置以大体上同时地请求在发射器的充电区内的多个接收器中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻以实现所需电力分布且请求所述多个接收器中的每一接收器修改相关联的负载电阻以实现所需最佳总阻抗。

15.根据权利要求10所述的发射器，其进一步包括经配置以在所述充电区内无线地发射电力的发射天线。

16.根据权利要求10所述的发射器，所述控制器进一步经配置以请求所述多个接收器中的一接收器减小相关联的负载电阻以增加递送到所述接收器的电力量。

17.根据权利要求10所述的发射器，所述控制器进一步经配置以请求所述多个接收器中的一接收器增加相关联的负载电阻以减小递送到所述接收器的电力量。

18.一种装置，其包括：

用于请求在发射器的充电区内的多个接收器中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻以实现所述多个接收器之间的所需电力分布的装置；以及

用于请求所述多个接收器中的每一接收器修改相关联的负载电阻以实现由所述发射器所看到的所需总阻抗同时维持所述多个接收器之间的所述所需电力分布的装置。

19.根据权利要求18所述的装置，其进一步包括用于确定是否应修改所述多个接收器中的每一接收器的负载电阻以及应将每一接收器的所述负载电阻修改多少以实现所述多个接收器的所述所需电力分布的装置。

20.根据权利要求18所述的装置，其进一步包括用于大体上同时地请求在发射器的充电区内的多个接收器中的至少一个接收器修改相关联的负载电阻以实现所需电力分布且请求所述多个接收器中的每一接收器修改相关联的负载电阻以实现所需最佳总阻抗的装置。

21.一种方法，其包括：

响应于发射器请求而修改接收器的负载电阻以实现多个接收器之间的所需电力分布；以及

响应于另一发射器请求而修改所述负载电阻以实现由发射器所看到的所需总阻抗同时维持所述多个接收器之间的所述所需电力分布。

22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括大体上同时地响应于发射器请求而修改接收器的负载电阻以实现多个接收器之间的所需电力分布且响应于另一发射器请求而修改所述负载电阻以实现由发射器所看到的所需总阻抗同时维持所述多个接收器之间的所述所需电力分布。

23.一种接收器，其包括：

负载；以及

控制器，其经配置以：

响应于发射器请求而修改所述负载的电阻以实现多个接收器之间的所需电力分布；

响应于另一发射器请求而修改所述负载的所述电阻以实现由发射器所看到的所需总阻抗同时维持所述多个接收器之间的所述所需电力分布。

24.根据权利要求23所述的接收器，所述控制器进一步经配置以减小所述负载的所述电阻以增加从所述发射器接收的电力量。

25.一种装置，其包括：

用于响应于发射器请求而修改接收器的负载电阻以实现多个接收器之间的所需电力分布的装置；以及

用于响应于另一发射器请求而修改所述负载电阻以实现由发射器所看到的所需总阻抗同时维持所述多个接收器之间的所述所需电力分布的装置。

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