CN104396117B - 无线充电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于充电电子设备(一个或更多个)的无线充电技术和设备，该电子设备在天线装置由基本上中空的外壳限定的封闭空间内，该外壳包含天线装置并被配置为限定用于传播来自天线装置的电磁辐射的内腔。外壳具有包围内腔的内表面，选择内表面的几何形状和材料成分，以限定来自天线装置的预定电磁辐射朝向充电区域的一般传播路径。外壳的内腔充当波导，用于定向引导电磁辐射到充电区域，并在充电区域内提供基本上最大强度的电磁辐射。

Description

无线充电设备
技术领域
本发明涉及用于对各种类型设备(通常手持式设备)充电的无线充电技术和设备。
背景技术
有很多设备，它们使用电能作为能量来源，但是由于它们的移动性需要使用电池作为它们的能量供应。这种能源消耗者呈多样化并可以包括但不限于医疗设备/器械(例如，助听器设备)、计算机外围设备(例如，鼠标、键盘等)、远程控制器(例如，对于电视机、机顶盒、空调设备，以及类似物)、剃须设备等。通常地，这种消耗设备需要不断地更换/再充电它们的电池。
普通电池不可重复使用，它们的不当处置是污染源，而它们的更换令人厌倦。因此如今的很多消耗者设备使用再充电电池，其中，通过把电池连接到特定充电设备实施再充电，该特定充电设备通常地具有用于连接和充电特定电池/设备或者特定类型的电池/设备的专门设计。尽管这种方法减少了普通非重复使用的电池的使用，但它导致了这样的情形，其中每个可再充电消耗者设备需要专用充电器以用于对其电池充电。
一种消除各种可再充电消耗者设备对于多个专用充电器需求的可能方法基于无线充电技术。例如，待充电的电子设备周围环境中可用的RF射频辐射能量(例如，来自蜂窝网络和电话，以及其他源的RF)，通常可以用于给电子设备的小型电池再充电。这种RF无线充电技术被称为RF能量采集。通常地，利用周围RF能量采集，没有足够的能量可用于对电池有效再充电，以用于它们持续不间断的使用。
另一个已知的方法作为例子在下面的出版物中进行描述：US6,967,462描述了通过微波功率传输(power beaming)对设备充电。这种技术目的在于向电子/电气设备提供无线充电功率和/或主要功率，从而使用微波功率。微波能量通过包括一个或更多个自适应相控微波阵列发射器的功率发射器被聚焦到待充电的设备上。待充电的设备内的整流天线接收并整流微波能量，并使用其用于电池充电和/或用于主要功率。通过系统分析由待充电的设备产生的定位器信号，以确定待充电的设备相对于微波阵列发射器的位置，从而允许将微波能量直接指向待充电的设备。反向散射检测器响应于待充电的设备与微波阵列发射器之间的任何障碍物反射的反向散射能量。减少到任何被阻塞的微波阵列的功率，直到在移除阻塞。可选地，数据能够被调制到阵列发射器产生的微波能量波束上，并被该设备解调，从而提供了从功率发射器到该设备的数据通信手段。类似地，数据能够被调制到定位器信号上，并在功率发射器中被解调，从而提供从该设备到功率发射器的数据通信手段。
US 6,127,799描述了用于无线供电和再充电的方法和设备。根据该技术，提供了一种通过将电荷存储设备放置在RF或微波辐射场内对电荷存储设备充电的装置。接收辐射的RF电磁场的一个或更多个天线被放置到电荷存储设备上。连接到天线的整流器整流接收到的RF电磁场，并产生DC输出电流，该电流用于对电荷存储设备充电。电荷存储设备可能是电池或电容器，并且可以形成电子设备的组成部分。对电荷存储设备充电的相同的RF场也能够被用于向可以与计算设备关联的应答器传达数据。
发明内容
在本领域内，需要能够从环境中采集能量以能够对不同类型的可充电设备高效和快速充电的无线充电技术。
本发明提供了一种新颖的充电设备，该设备被配置为，通过高效地传递电磁辐射到充电区域(例如，基本上平面或弯曲的)，用于对具有各种设计和使用各种电池类型的电子设备充电，以及用于对多个设备同时充电。本文使用的术语“充电区域”指的是充电过程在其中发生以及待充电的设备被定位在其中的封闭外壳内的体积/或空间。来自位于外壳中的辐射发生器装置的电磁辐射的传递被配置为在外壳内某个位置，即，在其中电磁辐射基本上最大强度的体积，产生最大辐射体积，下文有时称为最大能量体积(MEV)。本发明的充电设备被配置为并可操作以便提供MEV和充电区域之间的至少部分重叠，其中充电区域可能由内腔内的位置/地点(例如，用于定位待充电的一个或多个设备的支撑表面)限定，从而实现对位于充电区域的一个或更多个设备高效和快速充电。
本发明的发明人已经发现，通过在具有限定内腔的内表面的封闭结构/外壳(例如，静电屏蔽外壳，诸如法拉第笼)内实施充电过程，无线充电过程的效率和安全性可以得到很大改善，其中内腔被配置为将在封闭的外壳内产生的充电电磁辐射引导和聚集到被充电的设备(一个或更多个)放置在其中的所述内腔内的充电区域。特别是，发明人已经发现，通过适当选择限定所述内腔的基本中空外壳的内表面的材料和几何形状(尺寸和还可能形状)，以及在其内产生的并且用于充电的电磁辐射的一个或更多个参数(至少频率)，能够在限定的充电区域内最大化电磁辐射强度并且还能够均匀分布电磁辐射强度。例如，根据打算使用的频带选择限定内腔的参数(宽、高等)的外壳的内表面的参数，以及可以进一步调谐辐射的频率，从而进一步调整辐射的基本上最大强度的体积与充电区域至少部分重叠。本申请目的在于提供一种在充电设备(充电区域)内的期望位置产生由传输的电磁波产生的最大能量体积(密度)的设备和方法，以便提供在相同的通用充电设备内对具有不同形状和大小的各种设备进行具有最大效率充电过程的充电。
通过合理选择外壳的内表面的几何形状(尺寸和还可能形状)和材料成分，从而限定在外壳内产生的预定电磁辐射穿过内腔朝向充电区域的一般传播路径，来实现上述目的。根据本发明，外壳充当波导，用于定向引导预定电磁辐射到充电区域。本发明的系统进一步被配置为，调整充电区域附近的外壳内的最大能量体积(MEV)，从而通过改变MEV的高度和/或在外壳的横向平面移动/旋转它，通过合理选择(例如，控制和调整)产生的辐射的一个或更多个参数，最大化到被充电的设备的电磁能量的传递。
本文提供的充电设备允许在被充电的电子设备的任何方向对电子设备(一个或更多个)高效充电，只要所述电子设备位于MEV内。对位于MEV内的电子设备充电在充电过程独立于充电设备内(例如，充电设备的外壳限定的内腔内)的电子设备的方向时是最佳的。
在一些实施例中，外壳内的MEV的位置被动(例如，使用反射器、漫射器和/或吸收器)和/或主动(例如，通过调整发射的辐射的各种参数)调整，以便部分或全部重叠限定在外壳内的待充电的设备待放置的充电区域。应当注意的是，当MEV被集中/能量聚集时，它可能在大小上比充电区域小，并且因此将仅部分重叠/覆盖充电区域。相应地，可以使用MEV的位置的主动调整(位移)。因此，本文描述的技术和装置保证在充电区域内最大化能量传递。
本申请还涉及新颖的传感器单元，用于提供与正被执行的充电过程相关联的指示。例如，在一些实施例中，传感器单元用于指示充电过程的效率。本发明的发明人还发现，传感器单元还可以用于在正被充电的设备和充电设备的控制单元之间通信。
在本发明的一个方面中，提供了用于对包含天线装置的外壳内的至少一个可充电设备(例如，电子设备)无线充电的充电设备。外壳被配置为限定内腔，其用于从天线装置朝向外壳内的充电区域的电磁辐射传播。外壳可以包含支撑表面，用于支撑在充电过程期间的内腔内(例如，在充电区域)的至少一个电子设备。
还提供了可移动密封件(即，封闭盖)，其被配置为允许将可充电设备放置在外壳内，例如，支撑表面上。在一些实施例中，密封件作为外壳的组成部分被提供，其被配置为允许通过外壳中提供的开口进入外壳的内腔，以用于将可充电设备放置在其内，并密封开口以防止/最小化从外壳到外壳外部环境的电磁辐射的泄露，并进一步允许充电设备的充电功能。
外壳包括被配置为限定内腔的内表面。外壳的内表面的几何形状(尺寸和形状)和材料成分(例如，电导材料，诸如但不限于，铜和铝)根据从天线装置发射的预定电磁辐射(所述辐射的频带)选择，使得内腔充当波导，用于定向引导预定电磁辐射到充电区域，并且在基本上阻止辐射从外壳逸出到外壳外部环境时，能够产生在充电区域的至少一部分内的电磁辐射的基本上最大强度的体积。外壳的内表面的几何形状和配置也可以提供充电区域内的电磁辐射的基本上均匀分布。
优选地，外壳是电磁和/或静电屏蔽的。例如，外壳可以以法拉第笼的形式实施。
在一些实施例中，外壳的内表面基本上相对于预定电磁辐射反射。外壳的内表面可以被配置为限定内腔的基本上圆柱形或矩形几何形状(例如，通过限定具有基本上圆形或多边形横截面的结构)。可替代地，外壳的内表面可以被配置为限定基本上尖端细的内腔结构(例如，限定圆锥形或多面棱锥形几何形状)。
在一些实施例中，外壳的内表面在限定基本上圆形、圆锥形或多边形内腔时，还进一步包括从此向内突出的至少一个辐射引导元件(朝向辐射传播路径)。所述至少一个辐射引导元件可以被配置为朝向充电区域定向反射(或偏转)电磁辐射和/或分散电磁辐射，以进一步引起从内表面朝向充电区域的辐射的多重反射。
在一些实施例中，外壳的内表面具有表面起伏，用于限定体积的充电区域的几何形状。
外壳的密封件可以被配置作为相对于在外壳内发射的预定辐射的反射器、漫射器或吸收器。
天线装置包括至少一个辐射天线或这种天线的阵列，其被配置为朝向充电区域发射电磁辐射。例如，天线装置可以包括以间隔开的关系沿着基本上线性或闭环路径布置的辐射天线阵列。在一些应用中，天线装置包括至少两个偶极天线。
外壳(它的内表面)和天线装置可以被配置为并可操作用于产生传播的辐射的预定干涉图样，从而提供充电区域内的基本上最大强度。额外地或可替代地，天线装置包括被配置为提供充电区域内的基本上最大强度的相移天线。在一些实施例中，天线装置可操作用于产生由天线发射的辐射的预定相位图样，以提供充电区域的基本上最大强度。
在一些实施例中，天线与开关单元关联(可连接到)，所述开关单元被配置为根据预定时序图样操控天线，从而提供由天线发射的辐射的预定相位图样，目的在于提供充电区域内的基本上最大强度。例如，相位图样可以被设置，以便由天线发射的辐射的相位沿着基本上垂直于一般辐射传播路径的平面中的至少一个轴变化。此外，天线装置可以与频率控制器关联，频率控制器能够可控改变充电区域内的电磁辐射的频率。
在一些实施例中，外壳包含被配置为并可操作用于测量传感器单元附近的辐射强度的传感器单元，从而能够控制充电区域内的辐射的强度分布。传感器单元可以包括位于离充电区域已知距离的至少一个感测天线，从而能够控制充电区域内的辐射的强度分布。传感器还可以被配置为并可操作用于检测其附近的辐射的一个或更多个参数的变化，从而识别来自可充电设备的信号，以及生成指示该信号的数据。
在一些实施例中，传感器单元被配置为与控制工具通信，从而能够操作天线装置执行下面的至少一个：(a)天线装置的至少一个天线的选择性去激活；(b)辐射的频率的可控变化，(c)从天线装置的天线的辐射的波之间的相移的可控变化。
充电设备可以包括控制器，其位于外壳外部，可连接到外壳内的一个或更多个元件，以及被配置为并可操作用于执行下面的至少一个：(1)提供天线之间的相移；(2)可控地改变所述辐射的频率，以提供充电区域内的辐射的最优频率；(3)选择性去激活天线装置的至少一个天线。
在本发明的另一个方面中，提供了一种用于使用根据上文和下文描述的任一实施例配置的充电设备，对至少一个可充电设备无线被充电使用的方法。所述方法可以包含：操作天线装置以生成具有根据充电区域的至少位置选择的频率和相位的电磁辐射，从而产生在充电区域的至少一部分内的辐射的最大强度的体积；以及监控充电区域的附近的辐射，从而执行下面的至少一个：(1)提供天线装置的天线之间的相移；(2)可控地改变辐射的频率，以提供充电区域内的辐射的最优频率；(3)选择性去激活天线装置的至少一个天线。
在本发明的另一个方面中，提供了一种配置用于一个或更多个电子设备的封闭空间RF充电的充电设备的方法。所述方法可以包括：选择封闭中空外壳的内表面的几何形状和材料成分，以及选择位于内腔内的天线装置的位置和配置，所述内腔由根据天线装置发射的某些电磁辐射的所述选择的内表面的几何形状和材料成分限定，以便提供从天线装置朝向内腔内的充电区域的预定电磁辐射的一般传播路径。根据天线装置发射的辐射选择内表面的几何形状和材料成分，以提供充电区域的至少一部分内的预定电磁辐射的基本上最大强度，从而允许独立于电子设备相对于外壳的方向对电子设备高效充电。
在另一个方面提供了一种用于对至少一个电子设备无线充电的充电设备，所述充电设备包括包含天线装置的外壳，其中所述外壳基本上中空，其限定用于传播来自天线装置的预定电磁辐射的内腔；外壳包括内表面，其被配置为限定内腔，选择内表面的几何形状和材料成分，以限定从天线装置朝向外壳内的充电区域的预定电磁辐射的一般传播路径，使得内腔充当波导，定向引导预定电磁辐射到充电区域，并且产生在充电区域的至少一部分内的电磁辐射的基本上最大且均匀分布强度的体积，从而能够高效充电位于充电区域内的电子设备，所述高效充电独立于电子设备相对于外壳的方向。
附图说明
为了更好地理解本文公开的主题和举例说明怎样在实践中实施它，现在将要参考附图仅通过非限制性例子描述实施例。图中示出的组件的尺寸和特征一般是为了方便和清楚呈现而选择的，而且不一定是按照比例示出的。呈现的附图是示意图的形式，并且如此，为了说明清楚，某些组件可以极大简化或不按比例画出。附图并非意在生产图纸。
在下面列出的附图中，相同的标记用来表示相同或相似的组件，并且其中：
图1A和1B示意性地说明根据一些可能的实施例的基于RF能量采集的充电设备，其中图1A举例说明充电设备可能的结构和内部布置，以及图1B示出位于充电位置的可充电设备的可能结构和内部布置；
图2A-2D示意性地说明根据一些其他可能实施例的充电设备，其中图2A显示了从定位在充电设备的外壳内的天线装置传输的RF辐射的标准分布，图2B-2C显示了机械元件的示例，其能够在外壳内部使用，以协助发射的辐射的定向传输，从而将传输的RF辐射的最大能量体积(密度)集中在充电设备内的预定形状和位置，以及图2D显示了具有图2B-2C的元件的外壳，该外壳在充电设备内使用，用于获得定位在充电设备内的预定位置中的限定的最大能量体积(密度)；
图3A-3E示意性地说明了充电设备的各种实施例，该充电设备被配置为允许在外壳内期望的位置中定位最大能量体积(密度)，其中图3A举例说明了用于将MEV定位到外壳内的相对于横向平面的期望位置的天线开关技术的使用，图3B举例说明了用于将MEV定位到外壳内的期望高度的扫频/频率扫描技术；图3C举例说明了组合频率扫描和天线开关技术，用于将MEV定位到外壳的体积内的期望位置，图3D举例说明了用于将MEV定位到外壳内的横向平面中的期望位置的相移调整技术的使用，以及图3E举例说明了组合频率扫描和相移调整技术，用于将MEV定位到外壳的体积内的期望位置；
图4A和图4B示意性地说明了根据一些实施例的充电设备，其中图4A显示了充电设备内的传感器单元的使用，以及图4B显示了可用于将控制信号与被充电的设备通信的采集配置；
图5是显示根据一些可能的实施例的充电会话(charging seesion)的流程图；
图6A和6B示出执行外壳的内腔的基本上圆柱形配置的模拟，其中图6A示意性地说明了模拟设置，以及图6B是示出该设置获得的模拟结果的曲线图；
图7A和7B示出执行外壳的内腔的基本上圆锥形配置的模拟，其中图7A示意性地说明了模拟设置，以及图7B是示出该设置获得的模拟结果的曲线图；以及
图8A和8B示出执行外壳的内腔的基本上矩形配置的模拟，其中图8A示意性地说明了模拟设置，以及图8B是示出该设置获得的模拟结果的曲线图。
具体实施方式
如上面所示，需要合适的方案用于加快基于RF能量采集技术的电子设备的电池的充电会话，优选地在非使用时间段期间(即，当设备没有使用时)。通常情况下，由于这种非使用时间段是有限的，需要在充电会话期间使用强辐射辐射可充电设备的采集单元。这种辐射的水平往往超出了辐射的监管限制。因此，需要一种受限的充电设备设计，其被配置为最小化/防止辐射泄漏到外部环境。
本公开提供了新颖的充电设备，其被配置为允许基于RF能量采集技术对可充电设备(例如，使用可再充电电池工作)无线充电。充电设备包括封闭的外壳和定位在其内的天线装置。外壳被配置为限定用于辐射传播的内腔和外壳内的充电区域，其中从天线装置发射的RF辐射的强度是最大的和基本上均匀的。因此，特别地，本发明作为基于RF采集的可充电设备的无线通用充电设备使用。一般来说，基本上中空外壳的内部限定用于天线装置和充电区域之间的辐射传播的内腔，使得外壳充当波导，用于定向引导发射的辐射朝向充电区域，以及提供充电区域的最大辐射。
外壳可以被设计为静电屏蔽外壳(例如，金属套)，其被配置为保证RF辐射从外壳最小泄露到外壳外部环境(例如，通过实施法拉第笼)，并用于使用谐振和反射现象，将辐射的RF能量集中到预定义的区域(充电区域)。此外，外壳限定了用于支撑被充电的设备(一个或更多个)的支撑表面(平面的或曲面的)。这个支撑表面位于充电区域内或最接近的临近区域内。RF辐射源(天线装置)被配置为并可操作用于以预配置的适合于被充电的设备(一个或更多)RF采集的频率和强度发射RF辐射。
下面的是本发明的充电设备的一些具体但非限制性的示例。应当注意的是，尽管在这些示例中，充电设备的外壳被示为具有一般圆柱形内腔，本发明并非限定于这个具体示例，并且根据本发明的原理，外壳(被实施为密闭腔室RF辐射波导)可以具有在其中的不同的形状和尺寸的内腔(例如，具有圆锥形、多边形横截面形状，和/或3、4、5、6或多棱锥形，诸如三角、四方、六边等)，这些全部都在本发明的范围内。
还应当注意的是，尽管没有具体地示出，本发明的设备被配置用于对不同的设备进行有效充电，该设备具有相同外壳内的不同形状和大小和电池类型。
下面参考附图描述的示例涉及用于执行无线RF充电过程的使用封闭的静电屏蔽外壳配置的充电装置。然而，应当清楚的是，本发明并非限制于这种配置，可以应用其他的封闭空间结构形式(例如，中空波导结构，如天线波导)。相应地，术语外壳、腔室和“封闭空间”在下面的描述中可以互换使用。
图1A和1B示意性地说明了根据一些可能的实施例的充电设备101，充电设备101包含外壳100，外壳100被配置为提供可充电设备(图1B中的190)的加速RF无线采集充电过程。设备101包括天线装置120(与RF源/发射器相关联)，天线装置120位于外壳100内，并被配置和可操作用于在外壳内发射RF辐射。发射器110被配置为并可操作用于将从电功率源(未示出)接收到的能量转换为RF辐射，该RF辐射通过天线装置120在外壳100内发射。
天线装置一般可以通过单一天线单元形成。在这个具体但非限制性的示例中，天线装置120包括天线阵列(在图中看到三个这种天线)，以及可能还有额外的天线单元140，如将下面进一步的描述的。
外壳100被配置为限定内腔102，其用于将发射的电磁辐射朝向外壳内的充电区域133传播，其中，提供支撑表面134用于在其中放置一个或更多个待充电的设备。限定被充电的设备(一个或更多个)的体积支持架的支撑表面可以是平面的或可以是弯曲的。内腔102的几何形状(例如，尺寸)由外壳的内表面136的几何形状限定。在这个具体但非限制性的示例中，外壳的内表面限定了基本上圆柱形/管状的辐射内腔102。还提供的是密封件170(例如，金属盖)，其可以整个移动，或包括在其中的可移动零件，以提供进入外壳100的内部。出于安全要求，密封件170，以及外壳的其他零件，由金属材料(一种或更多种)或任何其他合适材料(一种或更多种)制成，基本上阻止了RF借此传输，例如，以形成静电场(例如，法拉第笼)，用于最小化辐射到外壳100外部环境的RF能量。
在这个例子中，天线装置120位于外壳100的底部，而充电区域133被限定在外壳的上部。由于波导配置(外壳100的内表面136的形状/尺寸/材料)，从天线装置120发射的RF辐射的大部分沿着一般辐射传播路径通过外壳100的内腔102朝向充电区域133向上传播。
例如，外壳100的内部形状/尺寸可以被配置为形成圆柱形或多边形横截面形状。可选地，可以选择外壳100的内表面的几何形状(例如，内腔102的几何形状)，以提供尖端细的配置，其中外壳100的内部空间102的横截面区域朝着充电区域133位于其中的外壳的上部逐渐减少。
内表面136的反射特性提供的内腔102的波导配置和根据天线发射的RF辐射的频率选择的外壳100的内表面136的几何形状(尺寸和形状)，提供了从发射天线装置120到达充电区域的最大量的能量，并由此设备190被充电。最大能量体积(MEV)的位置由发射的辐射(频率和相位)和波导内腔102的配置限定，并且它被设计以完全地(重叠)或部分地覆盖充电区域133。
在一些实施例中，位于外壳100内的支撑表面134上的设备190的位置可以由登记/定位机构(例如，包括引导/滑动设备190到表面134上的期望位置的引导元件135(例如，包含至少一个滑动引导元件))适当调整，以便保证待充电的设备关于MEV 133的最优定位。
如上面所示，在一些实施例中，除了发射天线装置120之外，天线装置还包括接收天线单元(一个或更多个天线单元140(例如，设备的内置外壳100))，其可以用于放大采集效率，这通常只使用待充电的设备的内部接收天线(采集天线)。接收天线装置140在下面情况下可以变得特别有用，即其中在被充电的设备包括小的采集天线(例如，由于设计限制，诸如在一些医疗设备的情况下，例如助听器设备)。出于这个目的，在充电区域133中(支撑表面134上)可以提供接触元件150，用于将接收天线装置140与被充电的设备190的内部采集接收天线耦合。接触元件150可以被设计为建立与待充电的设备中提供的各自连接的快速连接。例如，接触元件150可以以圆盘或线路或任何其他合适形式的形式成形。
在一些实施例中，将具体的可充电设备插入到外壳100，激活了识别传感器(未示出)，该识别传感器被配置为并可操作用于识别插入的可充电设备，并生成指示其的数据。识别传感器生成的数据可以由可充电设备101的控制单元(图4A中的540)接收和使用，以确定充电会话所需要的参数(例如，可能的充电速率、充电功率、充电会话的持续时间等)。
在一些实施例中，根据可充电设备的控制单元(540)提供给发射器110的预设参数，发射器110向天线装置120供应RF功率。例如，根据从同一传感器接收的信息，可以确定控制单元限定的用于操作发射器110的参数。对于不同的可充电设备可以是不同的传输参数(例如频率和强度)可以根据识别传感器获得的待充电的设备的识别数据被选择性调整。可选地，在一些实施例中，发射器110生成的到达天线装置120的RF功率的频率和强度可以是固定的和预定。
在一些实施例中，被充电的设备被配置为与充电设备101数据通信，并给它提供关于它的充电特性(例如，能量水平)的信息，并且从而使待充电设备能够规定充电会话的持续时间(和其他参数)，如对设备充分充电可能所需要的。可替代地，在一些可能的实施例中，不管被充电的设备的类型和特性，充电会话的持续时间可以是固定的和预设的。
在一些实施例中，发射器110可以向天线装置120同时提供若干频率，以增加采集效率，并减少充电会话的持续时间。
在示例性实施例中，被充电的设备可以被配置为生成指示(经由其内部天线和/或经由接触元件150)以通知充电设备101充电会话完成。充电设备可以包括外壳100外部的相应的指示器(未示出)，其被配置为并可操作用于响应于被充电的设备生成的指示，生成听觉的/视觉的指示。
外壳100可以由具有开口171和可移动密封件170的金属密封件160封闭，可移动密封件170被配置为提供经由开口171进入外壳100的内部。可移动密封件170可以由金属材料或形成金属密封件(例如外壳100的金属密封件160)任何其他合适，的材料制成。
出于安全要求，金属密封件160和可移动密封件170被配置为用于静电屏蔽(例如，法拉第笼)，以用于最小化辐射到外壳100外部环境的RF能量。安全传感器177可以被提供到外壳100的内部或外部表面，用于指示由可移动密封件170对开口171的适当封闭。安全传感器177可以被配置为并可操作用于确定/测量开口171的封闭，并生成指示其的数据。安全传感器生成的数据在开口171没有不透气地封闭时可以用于阻止激活发射器110，从而避免传输RF辐射到外壳100外部环境的不期望的情形。例如，安全传感器177生成的数据可以由控制单元(540)使用，用于确定开口171的适当封闭，并只有当开口171被适当关闭时才能够传输RF。在可能的实施方式中，可以产生视觉的和/或声音的警报，以指示外壳100打开或没有适当关闭。
在一些可能的实施例中，辐射引导/向导元件180可以位于充电区域133的附近，以将RF辐射引导到充电区域133，并因此最大化被充电的设备的内部接收天线接收的RF能量。例如，辐射引导元件180可以是介电材料类型，其被配置为将RF能量集中到期望的充电区域133。
外壳100可以由包括，举例但非限于，铜或任何其他合适金属的导电材料制造。外壳100的高度和它的直径可以根据在外壳内发射的RF辐射的频率确定。提供在外壳100上方的密封件160可以由与外壳的内表面相同的材料制成。天线阵列120可以包含一个或更多个定向和/或全向天线，或这种天线的阵列，被配置为并可操作用于将发射器110产生的RF信号朝向充电区域133传输。
图1B示意性地说明了根据可能的实施例的图1A中所示的具有插入到外壳100的可充电设备190的充电设备101。
图2A显示了根据一些可能的实施例的从定位在充电设备20的外壳100内的天线装置210传输的RF辐射波211的标准分布。图2A进一步显示了外壳100内的MEV 231的产生。通过外壳的内表面的几何形状和材料成分固定地(不可调整的)确定这种配置中的MEV 231的几何形状、准确定位和能量密度，并且因此，尽管充电可能发生，但是充电过程将难以控制，并且大部分可能不会是最优的。因此，充电区域可能不会被很好地限定。
图2B和2C示意性地说明了被配置为协助发射的辐射定向传输的机械元件200的前视图(图2B)和后视图(图2C)。当机械元件200被定位在充电设备20的外壳100内时，被配置为并可操作用于路由RF辐射波(在图2C中示出)，以便允许以期望形状和在外壳100内的期望位置产生MEV。机械元件200的数量和每个元件在外壳100内的定位可以改变，并且随着在外壳内定位更多机械元件200，MEV的位置和形状也会相应地改变。此外，每个机械元件200的大小和形状也会改变，并影响产生的MEV的形状和大小。
产生的MEV的体积根据与机械元件200相关的各种参数(例如，它们的数量、它们的形式和它们在外壳内的位置)而变化。例如，MEV的大小将随着增加用于路由具体的充电设备的外壳中的波的机械元件200的数目而增加。机械元件200可以由允许能量反射以产生限定的和集中的MEV的金属或介电材料类型制造。机械元件200可以被配置为架子的形式，其被设计为安装在外壳的内壁上，并放射状地朝向外壳100的中心轴212突出一定宽度W。相对于天线装置120，外壳100内的机械元件的高度和形状可以一般成正比于传输频率、发射天线位置，以及外壳100中的期望充电区域位置。
在一些实施例中，机械元件200可以由具有介电系数的任何材料制成。
现在参考图2D，图2D示意性地说明了根据一些可能的实施例的新颖的充电设备20，充电设备20包括图2B和2C中所示的两个机械元件200单元。如看到的，在这个例子中，机械元件200用于将从天线装置210传输的RF辐射波211朝向限定在外壳100的上部的充电区域133引导，以及成形MEV 232以覆盖/重叠充电设备20的外壳内的预定位置(充电区域)的体积。
天线装置210传输时，传输波211撞击外壳壁和安装在外壳壁的内侧上的机械元件200。调整机械元件200的结构/几何形状和尺寸以及它们在外壳内的位置，以提供通过内腔传播的辐射的期望干涉图样，其中内腔将MEV 232限定为外壳100内的期望形状和位置。
与充电设备20的外壳100内的其他位置相比，在MEV 232内(在充电区域133处)，可充电设备的充电过程是最有效的。因此，定位在MEV区域232内的任何电子设备将以最大效率的过程充电，而不管电子设备的方向。此外，在产生的MEV区域232内，被充电的设备“摄取”的能量是全向的，并且不依赖于其中的被充电的设备的定位/方向。
机械元件200的宽度W可以根据各种参数(诸如，例如，在外壳100内传输的RF辐射的参数(例如，波长)、外壳的几何形状/尺寸，和机械元件200和天线装置210的距离，以及机械元件200和充电区域133的距离)确定。图3A示意性地说明了根据一些可能的实施例的被配置用于封闭空间RF采集的充电设备28。在这个示例中，充电设备28被配置为允许使用天线开关单元21，将MEV 131定位在充电设备28的外壳100内的横向平面(即，X-Y平面)中的期望位置。在一些实施例中，充电设备28包括至少下面的组件：外壳100、天线装置120和天线开关单元21，天线装置120包括以相对于彼此90。角定位(例如，在外壳100的水平面上)的天线121和122。
图3A中所示的充电设备28的外壳100是圆柱形(或矩形)形状。然而，应当注意的是，充电设备28的外壳100的其他几何形状也可以应用，且在本发明的范围之内。在一些实施例中，使用的天线装置120包括具有基本上相同极化和以相对于彼此90。角定位(例如，在外壳100内的X-Y平面上)的两个天线121、122。每个天线，优选地但非必要地，是根据其位置和方向产生MEV(131i和131q)的偶极天线。组合两个天线可以获得X-Y平面的覆盖范围(外壳100的横截面区域)，其中通过配置天线开关单元121以从两个中适当选择出一个天线来操作和传输RF辐射，以便对于具体的充电过程，提供X-Y平面中的期望位置处的MEV131。相应地，单元21可以被配置为选择提供更好充电条件的天线，即，相对于插入到充电设备28的具体设备提供更好充电效率的天线。因此，一旦系统选择了更好的天线，只要在充电会话中不需要进一步调整，开关单元21就被去激活。
在一些实施例中，天线装置120可以包括附加天线单元，该天线单元可以被定位在相对于彼此，以及相对于天线装置中的其他天线元件的各种方向和角定向。随着更多天线元件被添加到天线装置中，天线元件的传输产生的MEV的表面围绕中心轴212(即，在X-Y平面)360。扩展
如在图3A中举例说明的，天线阵列120功能地连接到天线开关单元21，其被配置并操作用于在天线装置120中开关天线121和122(例如，通过连接/断开天线到发射器单元，诸如图1中所示的发射器110)。以这种方式，充电设备20可以被配置为传输预定或自适应确定的来自天线装置120的辐射图样，用于将MEV 131定位在外壳100内的X-Y平面中的期望位置。
图3B示意性地说明了根据一些可能的实施例的被配置为并可操作用于外壳100的封闭空间RF中的辐射采集的充电设备22。在这个例子中，充电设备22被配置为允许使用频率控制器25(也称为扫频单元)，将生成的MEV 131定位在外壳100内的Z轴(即，在期望高度)上的期望位置。
如在图3A中所示的充电设备28，充电设备22包括包含以相对于彼此90。角定位(例如，在外壳100内的水平面)的两个天线121、122的天线阵列120。如图3B中举例说明的，充电设备22的频率控制器25被配置为并可操作用于通过天线装置120调整在外壳100内传输的RF辐射的频率，从而可控地围绕外壳100的中心轴212(即，Z轴)将MEV 131定位在期望高度。图3B进一步举例说明了通过使用频率控制器25调整传输的RF辐射的频率，将MEV 131的位置调谐到沿着Z轴在131'的期望高度。
频率控制器25使得能够可控地调整由通过天线装置120传输的RF辐射产生的MEV131(沿着Z轴)的位置，即，它允许确定MEV 131在外壳100(或用于实施充电设备22的任何其他封闭的腔室/空间)内的高度。在一些可能的实施例中，频率控制器25被配置为并可操作用于修改传输频率，并由此，修改MEV 131离发射天线装置120的距离。
现在参考图3C，图3C示意性地说明了根据一些可能的实施例的被配置用于外壳100的封闭空间内的RF辐射采集的充电设备23。充电设备23被配置为并可操作用于将MEV131定位在外壳100的内部体积内的期望位置中(即，在X-Y-Z的三维空间中)。在这个例子中，使用天线开关和频率控制单元26设置三维空间中的MEV 131的位置。单元26的天线开关功能用于将MEV 131的位置横向设置在外壳内的期望位置(即，相对于X-Y平面)，而单元26的频率控制功能用于设置MEV 131相对于Z轴在外壳100内的高度。天线开关和频率控制单元26的操作基本上类似于上文参考图3A描述的天线开关单元21以及上文参考图3B描述的频率控制器的操作，并且因此，为了简洁目的不再详细描述。
如看到的，充电设备23包括外壳100、包括天线121和122的天线阵列120，以及天线开关和频率控制单元26。图3C还举例说明了使用天线开关和频率控制单元26沿着Z轴上下移动MEV 131的位置，绕着Z轴旋转MEV 131，以及在X-Y平面横向(即，侧向(向右或者向左)和/或前后)移动它到在外壳100内的133处的新位置。
现在参考图3D，图3D示意性地说明了根据一些可能的实施例的用于外壳100的封闭空间内的RF辐射采集的充电设备24。充电设备24被配置为使用相移控制单元27，将天线装置120的传输产生的MEV 131定位到充电设备24的外壳100内的X-Y平面中的期望位置。
天线装置120包含以相对于彼此90。角定位(例如，在外壳100的水平面)的天线121和122。在一些实施例中，在装置120中的天线121和122两者都以相同的频率传输RF信号，但是传输的信号之间具有相移。通过相移控制单元27设置RF信号之间的相移。设置从天线装置120中的天线传输的信号之间的相移，允许改变MEV 131在外壳100内的位置，并且根据需要左右移动它和围绕Z轴顺时针或逆时针翻转/旋转它。
图3D中说明的实施例可以用作图3A中举例说明的技术的变体方案，用于改变MEV在外壳内的X-Y平面中的位置。
在一些实施例中，相移控制单元27被配置为，通过改变从不同天线元件传输的信号之间的相移，旋转由天线装置120发射的RF辐射，从而引起MEV 131顺时针或逆时针旋转，例如，围绕外壳100的中心轴212(Z轴)将MEV从在131s的一个角度状态旋转到在131r的另一个角度状态131，以及旋转到在131s和131r之间的任何其他中间位置。
图3E示意性地说明了根据一些可能的实施例的被配置为并可操作用于RF辐射采集的充电设备29。充电设备29包括：外壳100；天线装置120，其包含相对于彼此垂直定位的一对天线元件121和122，如上文参考图3A-3C描述的；以及频率和相位控制单元36。使用频率和相位控制单元36，充电设备29能够通过调整从天线装置120的天线传输的信号的频率，沿着Z轴将MEV 131的高度设置在期望位置上，以及通过改变从天线传输的信号之间的相位差，设置外壳100内的X-Y平面中的MEV131的位置，从而引起外壳100内的MEV 131围绕Z轴旋转。
例如，通过适当调整从天线传输的信号的频率和传输的信号之间的相移，在131处的MEV的高度和角度位置两者都可以改变到新的状态137，其中MEV围绕Z轴旋转预定角度，且沿着Z轴移动预定距离。
现在参考图4A-4B。图4A示意性地说明了根据一些可能的实施例的充电设备500，其包含外壳100、传感器单元520、发射天线装置120、放置在外壳100内的用于充电的设备190，以及控制单元540。为了简要说明的目的，上文描述的和参考图2A-2D和图3A-3E说明的元件(其能够成形MVE，沿着Z轴将MEV定位在期望位置，和/或在外壳100的X-Y平面横向移动它，和/或在外壳100内围绕Z轴旋转它)，都不被描述，尽管应当清楚的是，这些元件中的任何一个都可能用于图4A中的充电设备500。
如上文解释的，穿过天线装置120的RF传输产生MEV(未示出)，能量被传输到被充电的设备190。定位在外壳100内的传感器单元520可以被配置为并可操作用于，顺序地/周期性地采样RF辐射，并产生指示传感器器单元520放置的预定位置的外壳100内的能量水平的数据。传感器单元520产生的数据被转移到控制单元540，该控制单元540处理和分析接收的数据，并基于上面此达到关于用于对设备190充电的所执行的充电会话的各种确定。
控制单元540可以是具有数据存储和数据处理能力的可编程控制器类型(例如，使用ASIC或FPGA设计)。例如，控制540单元可以包括存储器540m，其用于存储数据、程序代码/模块和操作充电设备500可能需要的任何其他信息；以及处理器(CPU)540p，其被配置为并可操作用于执行存储在存储器540m的程序，处理从存储器540m和/或传感器单元520接收的数据，以及存储接收的或计算的数据到存储器540m中。控制单元540可以进一步包括数据传递界面(I/F)540i，其被配置为并可操作用于与其他设备交换(例如，无线-蓝牙、红外线、ZigBee和/或通过串联/并联数据线/总线-UART、USB等)数据，例如，从传感器单元520接收数据。
在一些可能的实施例中，控制单元540被配置为并可操作用于增加/减少来自天线装置120的传输强度，以及调整天线的其他传输参数。控制单元540可以进一步被配置为并可操作用于根据设备190在充电设备500的外壳100内的传输水平和定位，修改产生的MEV在外壳100内的定位。相应地，被充电的设备190的位置可能是外壳100内的固定预定位置，以及指示其的数据可以被存储在存储器540m中。
在一些可能的实施例中，控制单元540被配置为并可操作用于基于用于获得RF能量的最有效传送的RF辐射的参数，确定被充电的设备190在外壳100内的位置。例如但不限制于，在确定用于传送最有效的RF能量用于给设备190充电的辐射RF的频率后，设备190在外壳100内的位置可以被计算。
在充电会话期间，指示在充电区域133附近或充电区域133处的RF辐射的强度的数据从传感器单元520获得，并由控制单元540处理。一般地，只要从传感器单元520接收到的数据指示被充电的设备190接收了最大充电能量，控制单元540就不需要执行与充电会话相关联的任何动作。
例如，在可能的实施例中，传感器单元520可以位于充电区域133之上(例如，以便充电区域133位于传感器单元520和天线装置120之间)，并且如果从传感器单元520接收到的数据与预定最小辐射强度值相关联，则控制单元确定被充电的设备190接收了最大充电能量(即，指示传输的RF能量基本上由设备190的充电负载消耗)。如果从传感器单元520获得的数据指示辐射强度水平高于最小预定义值(即，指示RF能量没有被有效地消耗)，那么控制单元540确定被充电的设备190没有接收到最大充电能量，并且响应地，控制单元540执行用于修改传输参数和/或定位外壳100内的MEV，以改善RF能量从天线装置120到设备190的采集系统的传递的动作。控制单元540可以被配置为执行上文参考图3A-3E描述的动作中的任何一个(或组合)，以移动/旋转外壳100内的MEV 131到新的位置，从而最大化从天线装置120到被充电的设备的RF能量的传递。
在一些可能的实施例中，传感器单元520用于提供各种不同的功能，包括：校准充电系统500；验证到达/存在于被充电的设备附近的电磁辐射的最大强度；以及建立被充电的设备190和控制单元540之间的通信。图4B中示意性地说明了用于经由传感器单元520在被充电的设备190和控制单元540之间通信的可能配置。
图4B是说明了根据一些可能的实施例的包含在被充电的设备190内的用于控制信号与控制单元540通信的可能的配置的框图。如看到的，在这个实施例中，接收(采集)天线531功能性地连接到天线切断开关电路533，该天线切断开关电路533连接到设备190的采集系统535和控制器537。设备190和充电设备500的控制单元540之间信号的传送经由天线切断开关电路533功能性地执行，该天线切断开关电路533被配置为并可操作用于，每当控制信号与控制单元540通信时，间歇性地选择性地断开接收天线531。
因此，响应于断开接收天线531，传感器520获得的信号根据采集天线531切断的频率和持续时间而变化/改变，随着每次天线切断开关电路533分开接收天线531，传输的能量没有被设备190(由于充电负载被断开)“捕捉到”，并因此，接收到大部分传输的能量的传感器单元520获得最大辐射强度值。
传感器520感知的外壳100内的辐射的强度的变化在从传感器520传输到控制单元540的数据中反应。控制单元540处理和分析从传感器520接收到的数据，以确定设备190的控制器537使用的辐射强度中的变化中的图样的存在，从而编码控制信号。响应于确定控制器537在辐射强度的测量的变化中编码控制信号，控制单元540基于编码的控制信号，执行任何需要的动作。例如，控制单元540可以根据从传感器单元接收到的数据，适应充电过程，从而改善充电会话的效率。
在一些可能的实施例中，设备190的控制器537应用的切断的数量和图样是预定义的(例如，基于充电设备500和设备190的控制器的固件或软件中的数据)。例如，在每个一些预定时间周期内，每次一个天线的切断可以指示充电过程以最优方式执行(即，设备190的采集单元接收到最大充电能量)；这种预定时间周期内的接收天线531的4个顺序切断可以指示设备190完全充电；这种预定时间周期内的接收天线531的8个顺序切断可以指示需要增加传输水平。相应地，例如，控制单元540可以从传感器单元520接收不同的能量水平读数，并且根据切断的数量确定设备190的充电会话的状态以及各自的待执行的动作。
图5是说明根据一些实施例的可能的一次充电的框图。如上文描述的，在步骤50中，充电会话通过将可充电设备放置到本申请的充电设备的外壳内开始。通常情况下，可充电设备被放置到外壳内的预定义充电区域中，或者如上文描述的，通过外壳提供中的引导工具滑动到外壳内的预定义充电区域中。接下来，在步骤61中，激活充电设备，并将RF辐射从它的天线装置朝向充电区域传输。待充电的设备检测充电设备生成的RF辐射，以及在步骤51中，该设备激活它的采集系统，以给它的电池充电，以及在步骤52中开始充电过程。
在步骤62中，充电设备测量该设备的外壳内的RF辐射，并且在步骤63中，基于测量的RF辐射，确定MEV是否适当定位在外壳内，以高效地传送最大RF充电能量到该设备。如果在步骤63中确定RF能量没有被高效地传送到该设备，那么在步骤64中，调整传输参数以移动和/或旋转外壳内的MEV，从而改善充电过程，以及将控制返回到步骤61。步骤61-64的RF辐射测量和调整可以重复若干次，直到在步骤63中确定了RF辐射能量被高效地传送到被充电的设备，以及改善充电会话的效率。
如步骤53中指出的，被充电的设备可以被配置为不时地(或周期性地)确定充电过程的效率。如果确定在设备中需要调整来改善充电过程，那么将控制传到步骤54，以便通过引起外壳内的RF辐射的变化编码控制信号(例如，使用天线切断电路533)。否则，如果在步骤53中确定充电过程是适当的，那么将控制传回到步骤52，以便按原样继续进行充电过程。在步骤55中，确定被充电的设备的电池是否被完全充电。如果需要进一步充电，那么将控制传回到步骤52，以便继续进行充电过程，否则，如果确定电池被充分充电，那么在步骤56中，通过引起RF辐射的变化编码各自的控制信号，以向充电设备指示充电过程将要结束，然后将控制传到步骤57，在步骤57中设备停止采集系统的操作，并终止充电。
如果在步骤63中确定在充电设备处RF辐射能量被高效地传递到被充电的设备，则将控制传到步骤65，在步骤65中检查是否有被充电的设备的控制器可以引起的外壳内的RF辐射强度的变化。如果没有检测到这种改变，将控制传到步骤61，以继续进行充电会话。如果在步骤65中检测到RF辐射中的改变，那么在步骤66中，充电设备解码的引起改变的数据(例如，控制信号)被解码和分析。在步骤67中，确定在检测到的改变中的解码的控制信号是否指示需要RF辐射中的调整。如果需要这种调整，那么如上文描述的，将控制传到步骤64，以执行任何需要的调整来改善充电过程的效率。
在解码的信号没有指示需要调整的情况下，那么在步骤68中，如果解码的信号指示设备命令设备终止充电会话，那么将控制传到步骤69，其中充电设备停止RF辐射的发射，并终止充电会话。否则，如果没有操作待执行(例如，检测到的RF辐射的改变用于向充电设备传递数据，或者解码没有识别所引起的改变中的信号/数据)，那么将控制传回到步骤61，以继续进行充电会话。
例子
在下面的例子中，使用电脑模拟软件(CST 3D电磁场模拟)测试充电设备的外壳的内腔的各种配置。下面的例子中的内腔的尺寸如下：
在例子1、2和3中：长度：70-100mm；
宽度/直径：70-90mm；以及
在例子3中：高度：10-30mm。
在所有的例子中，天线装置平面和MEV/充电区域(依赖于给定的几何形状的内腔的发射的辐射的频率)之间的距离大约为20-50mm。
例子1(圆柱形内腔)
这个实验测试圆柱形外壳结构6h中RF辐射传送的效率。图6A示意性地说明了实验设置，其中定位在外壳6h内的发射天线6-1和接收天线6-2被用于模拟充电过程。发射天线6-1发射的1瓦的RF辐射功率由配置为测量RF辐射的强度的接收天线6-2接收。图6B中所示的结果反应了测量的RF辐射功率和发射天线6-1传输的总的RF传输功率的比率。
如在图6B中看到的，在这个实验中在2.37-2.43GHz频率范围(90-100％)的功率损耗为0-0.05dB之间。
例子2(圆锥形外壳)
在这个例子中，测试尖端细的(截头圆锥形)外壳配置。在图7A和7B中分别示出实验设置和测量的结果。如例子1，发射天线7-1和接收天线7-2用于模拟尖端细的外壳结构7h内的充电过程。如在图7B中看到的，在这个实验中在2.44-2.47GHz频率范围的功率损耗在0-0.05 dB之间。
例子3(矩形外壳)
在这个例子中，测试矩形外壳配置。在图8A和8B中分别示出实验设置和测量的结果。如前面的例子，发射天线8-1和接收天线8-2用于模拟矩形外壳结构8h内的充电过程。图8B示出获得的测试发射天线8-1和接收天线8-2之间能量传输的模拟结果。
应当清楚的是，本说明书中阐明的对变体和附图的说明仅仅用于更好地理解本发明，并不限制它的范围。还应当清楚的是，本领域技术人员，在阅读了本说明书后，可以对附图和上述变体做调整或修改，将仍然被本发明覆盖。
尽管是在单一实施例的背景下可以描述本公开的各种特征，但该特征还可以单独或者以任何合适的组合的形式提供。相反地，为了清楚，尽管在本文中本公开可以在不同的实施例的背景下描述，但是本公开也可以在单一实施例中实施。此外，应当理解的是，本公开可以以各种方法执行或实践，并且本公开可以在不同于本文下面描述的实施例的实施例中实施。本说明书以及权利要求书中呈现的描述、例子和材料，应当被解释为说明性地，而非限制性的。

Claims (28)

1.一种用于对至少一个电子设备无线充电的充电设备，所述充电设备包括包含天线装置的外壳，其中：
所述外壳基本上中空，其限定用于传播来自所述天线装置的预定电磁辐射的内腔；
所述外壳包括内表面，其被配置为限定所述内腔，选择所述内表面的几何形状和材料成分，以限定所述预定电磁辐射从所述天线装置朝向所述外壳内的充电区域的一般传播路径，以便所述内腔充当波导，用于定向引导所述预定电磁辐射到所述充电区域，并且能够产生在所述充电区域的至少一部分内的所述电磁辐射的基本上最大强度的体积，并基本上阻止所述预定辐射逸出所述外壳。
2.根据权利要求1所述的充电设备，其中选择限定所述内腔的几何形状的所述外壳的所述内表面的几何形状和由所述天线装置发射的所述电磁辐射的频带，以便产生在所述充电区域的所述至少一部分内的所述频带的所述电磁辐射的基本上最大强度的所述体积。
3.根据权利要求1或2所述的充电设备，其中所述外壳被静电屏蔽。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中限定所述内腔的所述外壳的所述内表面基本上相对于所述预定电磁辐射反射。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述外壳的所述内表面被配置为限定所述内腔具有基本上圆形或多边形横截面的结构。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述外壳的所述内表面被配置为限定所述内腔具有下面配置中的一个：基本上圆柱形几何形状；基本上尖端细的几何形状；基本上圆锥或棱锥几何形状；基本上矩形几何形状。
7.根据前述权利要求中任一项所述的充电设备，其中所述外壳包括从所述内表面朝向所述辐射传播路径伸出的至少一个辐射引导元件。
8.根据权利要求7所述的充电设备，其中所述至少一个辐射引导元件被配置用于朝向所述充电区域定向偏转所述预定电磁辐射。
9.根据权利要求7或8所述的充电设备，其中所述至少一个辐射引导元件被配置为用于分散所述预定电磁辐射，以进一步引起所述辐射从所述内表面朝向所述充电区域的多重反射。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述外壳内的充电区域包括被配置为用于支撑所述内腔内的一个或更多个待充电的电子设备的支撑表面。
11.根据权利要求10所述的充电设备，其中所述支撑表面是基本上平面的或弯曲的。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述天线装置包含至少一个辐射天线。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述天线装置和限定所述内腔的所述外壳的所述内表面被配置为并可操作用于产生传播通过所述内腔的所述辐射的预定干涉图样，所述预定干涉图样提供所述充电区域的至少一部分内的基本上最大辐射强度。
14.根据权利要求12或13所述的充电设备，其中所述天线装置包括至少两个偶极天线。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述天线装置包括以间隔开的关系沿着一个或两个轴或沿着闭环路径布置的辐射天线阵列。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述天线装置包括提供所述充电区域的至少一部分内的基本上最大辐射强度的相移天线。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述天线装置可操作用于产生天线发射的所述辐射的预定相位图样，以提供所述充电区域的至少一部分内的基本上最大强度。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述天线装置包括由开关单元根据预定时序图样可操作的天线，从而提供由所述天线发射的所述辐射的预定相位图样，以提供所述充电区域的至少一部分内的基本上最大强度。
19.根据权利要求17或18所述的充电设备，其中所述相位图样是这样的：所述天线发射的所述辐射的相位沿着基本上垂直于一般辐射传播路径的平面上的至少一个轴变化。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述天线装置与频率控制器关联，从而能够实现所述电磁辐射的频率的可控变化，从而提供所述电磁辐射的基本上最大强度的所述体积和所述充电器区域的至少一部分之间的至少部分重叠。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其中所述外壳包含被配置为并可操作用于测量其附近的辐射强度的传感器，从而使得能够控制在所述充电区域的至少一部分内的辐射强度分布。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述传感器单元包括位于离所述充电区域已知距离的至少一个感测天线，从而能够实现所述充电区域内的强度分布的所述控制。
23.根据权利要求20或21所述的充电设备，其中所述传感器被配置为并可操作用于检测其附近的所述辐射的一个或更多个参数的变化，从而识别来自被充电的电子设备的信号，并且生成指示该信号的数据。
24.根据权利要求21-23中的任一项所述的充电设备，其中所述传感器单元被配置为与控制工具通信，从而使得能够操作天线装置执行下面的至少一个：(a)所述天线装置的至少一个天线的选择性去激活；(b)辐射频率的可控变化和(c)所述天线装置的天线辐射的波之间的相移的可控变化。
25.根据前述权利要求中的任一项所述的充电设备，其包括位于所述外壳外并被连接到所述外壳内的一个或更多个元件的控制器，所述控制器被配置为并可操作用于执行下面的至少一个：(1)提供所述天线之间的相移；(2)可控地改变所述辐射的频率，以提供所述充电区域内的所述辐射的最优频率；(3)选择性去激活所述天线装置的至少一个天线。
26.一种用于对至少一个电子设备无线充电的充电设备，所述充电设备包括包含天线装置的外壳，其中：
所述外壳基本上中空的，其限定用于传播来自所述天线装置的预定电磁辐射的内腔；
所述外壳包括内表面，其被配置为限定所述内腔，选择所述内表面的几何形状和材料成分，以限定所述预定电磁辐射从所述天线装置朝向所述外壳内的充电区域的一般传播路径，使得所述内腔充当波导，以定向引导所述预定电磁辐射到所述充电区域，并且产生在所述充电区域的至少一部分内的所述电磁辐射的基本上最大和均匀分布强度的体积，从而能够高效充电位于所述充电区域内的所述电子设备，所述高效充电独立于所述电子设备相对于所述外壳的方向。
27.一种在对至少一个电子设备充电中使用的方法，所述方法包含：
提供根据权利要求1-25中的任一项配置的充电设备；
操作所述天线装置以生成具有根据所述充电区域的至少位置选择的频率和相位的预定电磁辐射，从而产生在所述充电区域的至少一部分内的所述辐射的所述最大强度的体积；
监控所述充电区域的附近的所述辐射，从而执行下面的至少一个：(1)提供所述天线装置的天线之间的相移；(2)可控地改变所述辐射的频率，以提供所述充电区域内的所述辐射的最优频率；(3)选择性去激活所述天线装置的至少一个天线。
28.一种配置用于一个或更多个电子设备的封闭空间RF充电的充电设备的方法，所述方法包含：
选择封闭中空外壳的内表面的几何形状和材料成分，以及选择位于所述内表面限定的内腔内的天线装置的位置和配置，以便提供预定电磁辐射从所述天线装置朝向所述内腔内的充电区域的一般传播路径；
所述选择的所述内表面的几何形状和材料成分能够产生在所述充电区域的至少一部分内的所述预定电磁辐射的基本上最大强度和均匀分布的体积，从而允许独立于所述电子设备相对于所述外壳的方向的所述电子设备的高效充电。
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