CN104813420A - 无线充电系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于为腕戴设备无线充电的系统的一个实施例可包括射频(RF)充电能量产生元件，和被配置用于辐射RF充电能量的天线(120)，该天线包括第一线圈(202)和第二线圈(204)，第一线圈和第二线圈均包括多个绕组，第一线圈的绕组是以第二线圈的绕组的方向的相反方向被绕成的。腕戴充电接收设备的一个实施例可包括适用于接收射频(RF)充电能量的天线线圈(160)，该天线线圈包括非均匀绕组；以及耦合到天线线圈的可再充电电源，天线线圈适用于向可再充电电源提供RF充电能量。

Description

无线充电系统和方法
相关申请
本申请要求于2012年11月27日递交的、名称为“Apparatus forWirelessly Charging A Wrist-Worn Device”的美国临时申请No.61/730,492，以及于2012年12月28日递交的、名称为“Wireless Charging System”的美国临时申请No.61/747,185的优先权和其申请日的权益，据此以引用的方式将二者并入本文。
背景技术
许多便携式无线设备依赖于可再充电电源。这些便携式设备的规格变化很大，但是越来越受欢迎的特定规格是合并入腕戴设备或颈戴设备的便携式设备。小型腕戴设备的一个例子是一个能够与无线头戴耳机或听筒配对的、运行起来如同便携式蜂窝电话的设备。其它的设备和设备功能可以被合并入腕戴设备。
对于这些设备中的每一个的共同需求是它们典型地由小型的可再充电电源(诸如可再充电电池)来供电。在正常的操作条件下，可再充电电池必须被频繁的再充电。电池再充电的一种方式是使用需要家庭交流电(AC)源来向设备直接提供充电能量的有线充电器。使用有线充电器的方案的一个问题是进行充电的设备必须包括连接器端口，充电器上的对应的连接器连接到该连接器端口。这样的连接器需要物理空间，并使得难以对设备的外壳进行密封以提供不漏水的或防水的包装机。
对于充电的发生所期望的是无需有线连接。进一步的，无线充电允许设备被制造成不需要外部的充电连接，这促进了制造不漏水的或防水的包装机。无线充电还提供了对于用户的移动自由并且允许多个设备同时充电。可从无线充电连接受益的设备的例子包括但不限于：无线头戴耳机、多功能腕表、腕带显示屏或其它的腕带设备、助听器、电子听筒或其它设备。
发明内容
用于为腕戴设备无线充电的系统的一个实施例包括：射频(RF)充电能量产生元件，和被配置用于辐射所述RF充电能量的天线，所述天线包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈均包括多个绕组，所述第一线圈的所述绕组是以所述第二线圈的所述绕组的方向的相反方向被绕成的。
腕戴充电接收设备的一个实施例包括：适用于接收射频(RF)充电能量的天线线圈，所述天线线圈包括非均匀绕组和耦合到所述天线线圈的可再充电电源，所述天线线圈适用于向所述可再充电电源提供所述RF充电能量。
用于为腕戴设备无线充电的系统的一个实施例包括：射频(RF)充电能量产生元件，被配置用于辐射所述RF充电能量的发射天线，所述发射天线包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈均包括多个绕组，所述第一线圈的所述绕组是以所述第二线圈的所述绕组的方向的相反方向被绕成的，以及位于所述第一线圈和所述第二线圈之间的充电接收设备，所述充电接收设备包括接收天线线圈和耦合到所述接收天线线圈的可再充电电源，所述接收天线线圈包括适用于接收所述RF充电能量和向所述可再充电电源提供所述RF充电能量的非均匀绕组。
附图说明
在附图中，除非另外地指出，否则贯穿于各种视图中的相似的附图标记涉及相似的部分。对于使用了字母符号标记的附图标记(诸如“102a”或“102b”)，该字母符号标记可以区别出现在相同附图中的两个相似的部分或元件。当附图标记旨在包括在所有附图中具有相同附图标记的所有部分时，附图标记的字母符号标记可被忽略。
图1是示出了用于为腕戴设备无线充电的系统的实施例的方框图；
图2是示出了图1中的发射天线的实施例的示意图；
图3是示出了由图2中的天线所产生的示例性的磁场的示意图；
图4A、图4B和图4C是示出了图1中的接收天线的实施例的示意图；
图5A和图5B是示出了图1中的接收电线的工作原理的示意图；
图6A、图6B和图6C是示出了图1中的接收天线的实施例的可选视图的示意图；
图7是示出了图1中的发射天线和接收天线的实施例的示意图；
图8A和图8B是示出了腕戴设备的示意图；
图9是示出了图1中的位于表带形状结构中的接收天线的示意图；
图10A是适合与各种实施例使用的感应充电器电路的实施例的方框图；
图10B是适合与各种实施例使用的感应充电器电路的可选实施例的方框图；
图11A是适合与各种实施例使用的感应充电电路的方框图；
图11B是适合与各种实施例使用的感应充电电路的可选实施例的方框图；
图12A至图12F示出了无线充电系统的实施例的各种部件；
图13示出了根据另一个实施例的无线充电系统的功率发射机。
具体实施方式
本文使用词语“示例性的”意味着“可用作为示例、实例或例子”。本文作为“示例性”所描述的任何方面不是必要地被解释为相比于其它方面而优选的或有利的。
在本说明书中，术语“应用”还可包括具有可执行内容(诸如：对象代码、脚本、字节代码、标记语言文件和插入码)的文件。此外，本文所称的“应用”还可包括不可自然地执行的文件，诸如可能需要被打开的文档或需要被存取的其它数据文件。
术语“内容”还可包括具有可执行内容(诸如：对象代码、脚本、字节代码、标记语言文件和插入码)的文件。此外，本文所称的“内容”还可包括不可自然地执行的文件，诸如可能需要被打开的文档或需要被存取的其它数据文件。
如在本说明书中所使用的，术语“部件”、“数据库”、“模块”、“系统”等旨在涉及计算机有关的实体，或硬件、固件、硬件和软件的结合、软件，或执行中的软件。例如，部件可以是，但不限制是，在处理器上运行的过程、处理器、对象、可执行项、执行中的线程、程序和/或计算机。作为例子，在计算设备上运行的应用和该计算设备二者都可以是部件。一个或多个部件可以存在于执行的过程和/或线程之内，并且部件可以位于一个计算机之上和/或分布于两个或多个计算机之间。此外，这些部件可以根据具有在其上存储了各种数据结构的各种计算机可读介质来执行。所述部件可通过本地和/或远程过程的方式(诸如根据具有一个或多个数据分组的信号)进行通信(例如，通过信号的方式，来自于一个部件的数据与在本地系统中、分布式系统中的其它部件和/或穿过网络(诸如互联网)与其它系统进行交互)。
尽管下面所描述的为具体可应用于腕戴设备，但用于为无线设备无线充电的系统和方法可以被合并入、被用于或以其它方式被应用于具有可再充电电源的任何便携式设备。
如本文所使用的，术语“腕戴”设备包括可被合并入使用可再充电电源(诸如可再充电电池)的腕戴规格(诸如表带)的任何电子或电气设备。
如本文所使用的，术语“颈戴”设备包括可被合并入使用可再充电电源(诸如可再充电电池)的颈戴规格的任何电子或电气设备。
如本文所使用的，本文使用术语“无线充电器”、“感应充电器”、“充电站”、“功率发射机”和“发射机部分”来指代包括一个或多个感应线圈(即环形天线和/或电感线圈)和在感应线圈上应用交流电来产生适合于为无线可再充电设备无线充电的交变电磁场的电路的任何设备。感应充电器在同一时间可向单个无线可再充电设备提供功率，或可向多个无线可再充电设备同时提供功率。
如本文所使用的，使用术语“无线可再充电设备”、“充电接收设备”、“功率接收机”和“接收机部分”来指代包括一个或多个感应线圈(即环形天线和/或电感线圈)和/或被配置用于当其被置于由感应充电器所产生的电磁场内时在设备中产生电流的感应充电电路的任何设备。无线可再充电设备可使用所产生的电流来给该无线可再充电设备供电和/或给该无线可再充电设备的电池充电。
在各种实施例中，无线充电系统(本文也将其称为“感应充电系统”和“无线充电系统”)可包括感应充电器和至少一个无线可再充电设备，而多个无线可再充电设备(例如，两个无线可再充电设备、三个无线可再充电设备、四个无线可再充电设备、五个无线可再充电设备等)可被包括于该系统或装置中。
各种实施例中的系统、方法和设备提供了，针对在无线充电系统中的无线充电器，无线可再充电设备在方向上的灵活性。各种实施例使得用户摆脱了当把他们的无线可再充电设备置于无线充电器的发射表面上或附近时为他们的无线可再充电设备的方向的担心。各种实施例增加了无线可再充电设备的接收线圈中的一个接收线圈与无线充电器的发射线圈电磁耦合的概率，而无论用户是如何将无线可再充电设备放在充电器上或其附近的。以这一方式，各种实施例增加了无线充电系统的几何传输自由度。
在一个实施例中，无线可再充电设备可具有两个或更多个接收线圈，以及无线充电器可具有一个或多个发射线圈。在一个实施例中，无线可再充电设备可在无线可再充电设备能够停靠在上面的表面中的每一个表面上包括一个接收线圈。以这一方式，无论用户如何将无线可再充电设备放置于无线充电器上或其附近，无线可再充电设备的接收线圈将会与无线充电器的发射线圈对准和电磁耦合以使得来自于无线充电器的功率能够被传输到无线可再充电设备。无线可再充电设备上和无线充电器上的线圈的数量可定义可能的充电方向的数量。举例而言，无线可再充电设备上的两个线圈和充电器上的两个线圈可使得有能够充电的四个潜在的方向。再举个例子，无线可再充电设备上的两个线圈和充电器上的四个线圈可使得有能够用于充电的八个潜在的方向。再举个例子，无线可再充电设备上的四个线圈和充电器上的四个线圈可使得有能够用于充电的十六个潜在的方向。在各种实施例中，可基于当将无线可再充电设备置于无线充电器上或附近时无线可再充电设备可停靠在上面的表面的数量，来选择无线可再充电设备上的接收线圈的数量。在各种实施例中，可选择在无线充电器设备内的发射线圈的数量来增加无线可再充电设备的接收线圈与无线充电器的发射线圈对准以使得能够进行感应充电的概率。
图1是示出了用于为腕戴设备无线充电的装置的实施例的方框图。用于为腕戴设备无线充电的装置100一般包括发射机部分110(也将其称为无线充电器)以及接收机部分150(也将其称为无线可再充电设备或充电接收设备)。发射机部分110包括通过通信总线114连接的射频(RF)充电电路112和发射天线120。通信总线114可以是允许所连接的元件进行通信和互操作的任意的物理和/或逻辑的通信基础结构。
接收机部分150包括通过通信总线154连接的射频(RF)充电接收电路152、可再充电电源(诸如电池156)、设备电路158和天线160。通信总线154可以是允许所连接的元件进行通信和互操作的任意的物理和/或逻辑的通信基础结构。
在一个实施例中，将发射天线120设计为用于增加向接收天线160传输充电能量，以及将接收天线160设计为用于增加从发射天线120所接收的充电能量。
图2是示出了图1中的发射天线120的实施例的方框图。在一个实施例中，发射天线120包括外部线圈202和内部线圈204。由于外部线圈202和内部线圈204将充电能量电磁感应地传递给位于充电接收设备中的一个或多个线圈，还可将它们称为“电感”或“感应”线圈。外部线圈202和内部线圈204一般是共面的，并且包括多个绕组。在一个实施例中，以内部线圈204的绕组方向214的相反方向212来绕外部线圈202。外部线圈202和内部线圈204的绕组的方向可以是任意的，并且可以以本文所示方向的相反方向来绕外部线圈202和内部线圈204的绕组。以内部线圈204的绕组方向214的相反方向212来绕外部线圈202实质上是把磁场限制在位于外部线圈202和内部线圈204之间的区域210内。如将要在下面更为详细地描述的那样，在外部线圈202和内部线圈204之间的区域210是优选放置接收天线160(图1)的位置，以便从天线120接收所增加的充电能量。
图3是示出了由图2中的天线120所产生的示例性的磁场的示意图。针对天线120示出了平面302。仅供参考所示的平面302的位置说明了存在于位于外部线圈202和内部线圈204之间的区域210中的磁场310的分布。外部线圈202和内部线圈204的绕组的相反方向一般把磁场310限制在和集中在区域210内，因为在区域210中来自于每一个线圈的磁场中的能量被叠加在一起，并且防止在外部线圈202之外和在内部线圈204之内出现磁能量，因为在外部线圈202之外和在内部线圈204之内的区域中来自于每一个线圈的磁场中的能量从彼此中相互减去。在图3中所示的例子中，外部线圈202和内部线圈204占据了x-y平面，在z平面上产生了磁场。所示的平面302占据了x-z平面。但是尽管在图3中未示出，磁场310也可以占据y-z平面。
图4A、图4B和图4C是示出了图1中的接收天线160的实施例的示意图。接收天线160一般包括在线圈402的不同部分中的绕组之间具有非均匀间距的多绕组线圈402。例如，在一般区域410中的绕组之间的间距比在一般区域420中的线圈绕组的间距窄。线圈402的绕组的非均匀间距允许线圈402中位于表带带子的边缘的部分较窄(例如，以使得能够在边缘安装所有的圈数)，以及允许线圈402中位于表带带子的较大表面上的部分较宽(例如，以使得减少绕组之间的耦合)。更进一步的，区域410中的绕组可位于与区域420中的绕组所在的平面不同的平面上。例如，在区域410中的绕组可位于由笛卡儿坐标系的x轴和y轴所定义的平面上或相对于该平面倾斜，而在区域420中的绕组可位于由笛卡儿坐标系的x轴和z轴或y轴和z轴所定义的平面上或相对于该平面倾斜。以这一方式，被合并入腕戴结构的接收天线160可以从本文所述的发射天线120接收充电能量。
在一个实施例中，接收天线160一般包括“C”形形态或状态，因为它被设计为在腕戴结构内使用，诸如可包括挂钩、带扣、按扣或其它的扣紧的机构以允许其被打开、围绕手腕放置以及之后扣紧在手腕周围的表带。
在一个实施例中，接收天线160可被合并于其中的设备可具有任意的环形形态或状态和C形形态或状态，以及可被配置为在环形形态或状态和C形形态或状态之间活动以使得适应于被放置在表带中，所述表带可被打开为C形状态以允许该表带被放置于手腕周围并于之后当该表带围住手腕时闭合为环形状态。更进一步的，接收天线160可被广泛地定形以适应多种不同的应用。接收天线160的环形形态的非限制性例子包括圆形、椭圆形、六边形、五边形和任何其它的环形形状。当然，接收天线160可具有其它适合的形状。
线圈402的绕组之间的非均匀间距和线圈402的形状创建了将其称为如所示放置的一个或多个“充电平面”。在本例子中，为说明以示出充电平面425、427和429。线圈402的绕组之间的非均匀间距允许充电平面425、427和429中的每一个平面相对于由笛卡儿坐标系的主轴x、y和z所形成的平面倾斜，以及使得适应于线圈402被合并于其中的腕戴设备的形状、形态和结构。如本文所使用的，术语“倾斜的充电平面”被定义为与由笛卡儿坐标系中的主轴所定义的任何平面不对应的平面。例如，x-y平面、x-z平面和y-z平面是由笛卡尔坐标系中的x、y和z轴所定义的平面。当所述的使用具有x、y和z轴的笛卡尔坐标系时，“倾斜的充电平面”是与x-y平面、x-z平面和y-z平面不同的平面。
图4C是示出了非倾斜的充电平面和相应的磁场向量的示意图。充电平面是垂直于磁场向量的平面。例如，如果磁场向量是平行于z轴的，则充电平面位于x-y平面。如果磁场向量是平行于y轴的，则充电平面位于x-z平面。如果磁场向量是平行于x轴的，则充电平面位于y-z平面。由于倾斜的充电平面是不同于x-y平面、x-z平面或y-z平面中的任意一个的平面，倾斜的充电平面能够耦合在图4A和图4B中所示的例子中的z方向上的磁场，即使该充电平面不是必要地在x-y平面。在本例子中，由于线圈所位于的腕戴设备的带子的结构(尤其是，带子边缘的小区域)的限制，充电平面不是实现在x-y平面。
在本例子中，所示的充电平面425相对于由y-z轴所形成的平面是倾斜的，所示的充电平面427相对于由x-z轴所形成的平面是倾斜的，所示的充电平面429相对于由y-z轴所形成的平面是倾斜的。
图5A和图5B是示出了图1中的接收天线的工作原理的示意图。在图5A中，由箭头504表示的电流在导体502中流动。导体502可以是金属线缆(或其它类型的导体)，使用其来制作上述的接收天线160和发射天线120。根据“右手准则”，电流504的流动产生围绕导体502旋转的磁场“H”506。电流504向“x”方向流动，则磁场506出现在y-z平面上。
在图5B中，导体512通常是“U”形并且包括段513和段515。电流514通过箭头514a的表示来指示在段513中的电流流动，以及通过箭头514b的表示来指示在段515中的电流流动。电流514a产生磁场516以及电流515b产生磁场518。如果导体512位于x-y平面，则“充电平面”也位于x-y平面，因为充电平面是垂直于磁场的平面。
图6A、图6B和图6C是示出了图1中接收天线的实施例的可选视图的示意图。
图6A是图4A和图4B中的接收天线160的透视视图。图6B是图4A和图4B中的接收天线160在x-y平面上取得的俯视图。图6C是图4A和图4B中的接收天线160在y-z平面上取得的前视图。
图7是示出了图1中的发射天线120和接收天线160的实施例的示意图。在本例子中，接收天线160位于在外部线圈202和内部线圈之间的区域210中。将天线160的充电平面以增加向接收天线160传输充电能量这样的一种方式来相对于磁场310放置。在本例子中，接收天线160的部分720、704和706位于与x-z平面和y-z平面不同的平面中。例如，接收天线160的部分702形成了相对于x-z平面倾斜的平面712；接收天线160的部分704形成了相对于x-z平面倾斜的平面714；接收天线160的部分706形成了相对于y-z平面倾斜的平面716。
图8A和图8B是示出了腕戴设备的示意图。腕戴设备800包括表带802，天线160、可再充电电源(诸如电池156)和电路158可被嵌入、形成或以其它方式位于表带802中。
图9是示出了图1中的位于表带形状的结构中的接收天线的示意图。所示意地示出的表带形状的结构是带子902，包括顶部边缘904和内部表面906。在本例子中，顶部边缘904占据了x-y平面，以及内部表面占据了x-z平面和y-z平面。
接收天线160通常包括在绕组之间具有非均匀间距的多绕组线圈402。例如，在一般区域410中的绕组之间的间距比在一般区域420中的线圈绕组的间距窄。线圈402的绕组的非均匀间距允许线圈402中位于表带带子的边缘904的部分410较窄(即，以使得能够在边缘安装所有的圈数)，以及允许线圈402中位于较大的表面(诸如带子902的表面906)上的部分420较宽(即，以使得绕组间的耦合最小化)。更进一步的，区域410中的绕组可位于与区域420中的绕组所在的平面不同的平面。例如，在区域410中的绕组可位于由笛卡儿坐标系的“x”轴和“y”轴所定义的平面上或相对其倾斜，而在区域420中的绕组可位于由笛卡儿坐标系的“x”轴和“z”轴或“y”轴和“z”所定义的平面上或相对其倾斜。
图10A示出了适合与各种实施例使用的感应充电器电路1000A。感应充电器电路1000A可以是图1中的RF充电电路112的一个实施例。在一个实施例中，发射机部分110可包括感应充电器电路1000A，该感应充电器电路1000A被配置为使得发射机部分110能够通过产生适合的交变磁场来向接收机部分150无线地发射功率。感应充电器电路1000A可包括耦合到存储器1004和功率放大器1006的处理器1002。在一个实施例中，交流电(“AC”)输入1014可以耦合到AC-AC转换器1008，该AC-AC转换器1008被配置为将输入电流的频率(例如，60Hz)改变到适合用于向无线可再充电设备无线地发射功率的频率。AC-AC转换器1008可耦合到功率放大器1006，该功率放大器1006可耦合到一个或多个感应线圈1012a和1012b，它们可以串联的方式进行连接。可以以与感应线圈1012a和1012b串联的方式增加额外的感应线圈(诸如一个、两个、三个、四个或更多个额外的感应线圈)。在各种实施例中，可选择包括在感应充电器电路1000A中的发射感应线圈1012a、1012b的数量，来增加接收机部分150的接收线圈与感应充电器电路1000A中的发射线圈对准以使得能够有效地进行感应充电的概率。
在操作中，通过AC-AC转换器1008可将从AC输入1014所接收的AC输入转换到较高频率的AC电流，并且可将较高频率的AC电流提供给功率放大器1006。在一个实施例中，由功率放大器1006输出的电流量可以是可调整的，以及处理器1002可被配置为通过存储在存储器1004中的处理器可执行指令来控制功率放大器1006的操作。在可选的电路中(未示出)，信号发生器可向功率放大器1006提供具有适合用于感应充电的频率的输入AC信号，该功率放大器1006可从AC输入1014接收功率并且向感应线圈1012a和1012b输出放大了的AC电流。通过由较高频率的AC电流供电，感应线圈1012a和1012b产生交变电磁场。
图10B示出了适合与各种实施例使用的感应充电器电路1000B。感应充电器电路1000B可以是图1中的RF充电电路112的一个实施例。感应充电器电路1000B与感应充电器电路1000A的不同之处在于感应充电器电路1000B包括连接到感应线圈1012b的一个或多个额外的功率放大器1006a。可增加额外的感应线圈并且将其连接到它们自己的额外的功率放大器上。相比于上述参考图10A以串联方式增加感应线圈的情况，所述增加额外的线圈和功率放大器可使得电阻损耗较少。而且，具有多个功率放大器减少了对于每个功率放大器的功率和额定电流，由此简化了对于每个功率放大器的设计。
图11A示出了适合与各种实施例使用的包括了感应充电电路1100A的感应充电电路。感应充电电路1100A可以是图1中的RF充电接收电路152的一个实施例。感应充电电路1100A被配置为使得与接收机部分150相关联的无线充电接收设备能够从上述参考图10A和图10B所讨论的感应充电器电路1000A或1000B感应地接收功率。感应充电电路1100A可包括以串联方式连接的并且耦合到整流器电路1106的两个或更多个感应线圈1102a和1102b。该整流器电路1106可以是任何类型的整流器，诸如两个二极管电压加倍整流器、四个二极管全波整流桥等。可以以与感应线圈1102a和1102b串联的方式增加额外的感应线圈(诸如一个、两个、三个、四个或更多个额外的感应线圈)。可以基于当将无线可再充电设备放置在无线充电器上或无线充电器附近时无线可再充电设备可以停靠在上面的表面的数量，来选择包括在感应充电电路1100A中的接收感应线圈的数量。在操作中，来自于无线充电器的交变磁场在感应线圈1102a和/或1102b中引起交流电，该交流电穿过整流器电路1106。整流器电路1106的输出可耦合到EMI滤波器/切换式降压稳压器1110，该EMI滤波器/切换式降压稳压器1110可耦合到处理器1118。处理器1118可被配置为通过处理器可执行指令来对EMI滤波器/切换式降压稳压器1110的操作进行控制。处理器1118可耦合到存储器1120。EMI滤波器/切换式降压稳压器1110的输出可耦合到电容器1112，以及电容器1112的输出可耦合到电池1114。电池1114可耦合到电池充电传感器1116，该电池充电传感器1116可耦合到处理器1118。电池充电传感器1116可向处理器1118输出电池1114的电荷的测量值这一指示，处理器可使用该指示来调节向电池1114所施加的功率以避免过充电。
在操作中，当充电电路1100A被置于交变电磁场(诸如由上述参考图10A和图10B所讨论的充电器电路1000A或1000B所产生的交变电磁场)中时，感应线圈1102a和/或1102b产生交流电，整流器电路1106可将该交流电整流为直流电(DC)，EMI滤波器/切换式降压稳压器1110可对该直流电的电压进行滤波和升压。EMI滤波器/切换式降压稳压器1110的输出可由存储电能的电容器1112接收。在电容器1110充电到电容量之后，可使用从电容器1110汲取的电流来给电池1114充电。电池充电传感器1116可使得处理器1118能够监测电池1114充电水平并确定电池何时被充满电。此外，电池充电传感器1116可使得处理器1118能够确定对于电池1114的充电速率。
图11B示出了适合与各种实施例使用的感应充电电路1100B。图11B中所示的感应充电电路1100B与图11A中所示的感应充电电路1100A的不同之处在于感应充电电路1100B包括连接到第二感应线圈1102b的一个或多个额外的整流器电路1106a。可以增加额外的感应线圈并将增加的额外的线圈连接到它们自己的额外的整流器电路。相比于以上面参考图11A所讨论的串联方式增加感应线圈，额外的感应线圈和整流器电路的增加可使得电阻损耗较小。
图12A至图12F示出了无线充电系统的实施例的各种元件。图12A是无线充电器1208的俯视图。无线充电器1208可包括感应发射线圈1202和1204。感应发射线圈1202和1204可以嵌入到无线充电器1208的充电表面1210。在一个实施例中，充电表面1210可包括图形指南来帮助用户将无线可再充电设备1252在无线充电器1208上对准(下面参考图12C进行更为详细的描述)。在一个实施例中，感应发射线圈1202和1204可以是，例如使用了美国线规30线(大约直径0.26mm)的低剖面线圈，或具有其它适合特征的其它的线圈。无线充电器1208可包括感应充电器电路1206，其中感应发射线圈1202和1204电连接到该感应充电器电路1206。在图12A至图12F所示的实施例中，感应发射线圈1202和1204以串联方式连接到感应充电器电路1206。在可选的实施例中，感应发射线圈1202和1204可以不以串联的方式连接，取而代之的是，感应发射线圈1202和1204中的每一个可连接到在感应充电器电路1206上的分离的功率放大器。
在一个实施例中，无线充电器1208可包括在其中可出售无线可再充电设备1252的包装(下面参考图12C进行更为详细的描述)。举例而言，感应发射线圈1202和感应充电器电路1206以及充电表面1210可被合并入在其中出售无线可再充电设备1252的盒子。同样，无线充电器1208可包括图形指南来帮助用户将无线可再充电设备在无线充电器表面上对准。在一个实施例中，无线充电器1208可包括可指示信息的LED指示器。举例而言，闪烁的LED可指示功率模式(诸如低功率信标模式)，以及持续照明的LED可指示充电器1208正在为无线可再充电设备充电。图12B是无线充电器1208的仰视图，示出了感应发射线圈1202和1204连接到感应充电电路1206和充电表面1210的背面。
图12C是无线可再充电设备1252的实施例的透视图。无线可再充电设备1252可被配置为停靠在至少一个、优选的至少两个它的表面上。例如，无线可再充电设备1252可以是腕表以及可被配置为停靠在带子的第一侧面和带子的第二侧面上，这取决于用户放置哪个在下面。尽管所示的是无线可再充电设备1252具有两个可停靠在其上的表面，无线可再充电设备1252可被配置为停靠在多于两个的表面上。在无线可再充电设备1252被配置为停靠其上的第一表面上，可以包括第一感应接收机线圈1254。在无线可再充电设备1252被配置为停靠其上的第二表面上，可以包括第二感应接收机线圈1256。如上所述，感应接收机线圈1254和1256可连接到感应充电电路1258。在一个实施例中，感应充电电路1258可以有10毫米乘10毫米的尺寸。在一个实施例中，感应接收机线圈1254和1256可以串联地连接到感应充电电路1258。在另一个实施例中，线圈可以相互独立，并且感应充电电路1258对于每个感应接收机线圈1254和1256可包括一个整流器电路。在一个实施例中，无线可再充电设备可包括LED来指示无线可再充电设备1252正在充电。图12D示出了无线可再充电设备以相反的方向停靠在它的第一表面上，而第二感应接收机线圈1256朝上以及第一感应接收机线圈1254朝下。
图12E示出了处于充电布置中的被放置在无线充电器1208上的无线可再充电设备1252。以无线可再充电设备1252的第一表面朝下将该无线可再充电设备1252放置在充电表面1210上。当无线可再充电设备1252被放置在无线充电器1208的充电表面1210上时，尽管不是所有的线圈都对准以使得能够无线地发射功率(例如，感应接收机线圈1256与发射线圈没有对准，以及感应发射机线圈1202与接收机线圈没有对准)，但是增加了一个接收机线圈与一个发射机线圈(例如，感应接收机线圈1254和感应发射机线圈1204)将会对准以向无线可再充电设备无线地发射来自于无线充电器的功率的概率。图12F示出了可以使不同的接收机和发射机线圈对准的无线可再充电设备1252在无线充电器1208上的另一个布置，从而使得能够进行无线功率传输。
图13根据另一个实施例示出了无线充电系统的无线充电器(即，发射机部分)1306。除了无线充电器1306可包括两个额外的感应发射线圈1302和1304之外，在其中包括无线充电器1306的无线充电系统可类似于上面参考以上图12A至图12F所讨论的无线充电系统。以这一方式，无线充电器1306和无线可再充电设备1252的额外方向可使得能够进行功率的无线传输。
鉴于以上公开的内容，程序设计的普通技术人员能够基于例如在本说明书中的流程图和相关联的描述无困难地写出计算机代码或确定适合的硬件和/或电路来实现所公开的发明。因此，对于程序代码指令的特定集合或详细的硬件设备的公开不被视为是充分理解如何制造和使用本发明所必须的。在上面的说明书中以及结合可示出各种过程流程的若干附图对所声明的计算机实现过程的创造性功能进行了详细的解释。
在一个或多个示例性的方面中，所述功能可以在硬件、软件、固件或它们的任意组合中实现。如果在软件中实现，则功能可作为在计算机可读介质中的一个或多个指令或代码来存储或传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和包括适合于从一个地点到另一个地点传输计算机程序的任何介质的通信媒介两者。存储介质可以是可由计算机存取的任何可用的媒介。以示例而并非限制的方式，该计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储、或其它磁存储设备、或可使用其以指令或数据结构的形式来携带或存储所期望的程序代码并且可被计算机存取的任何其它介质。
除此之外，将任何的连接恰当地称为计算机可读介质。例如，如果从网站、服务器或其它远程源使用同轴电缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(“DSL”)或无线技术(诸如红外线、无线电和微波)发送软件，则同轴电缆、光纤线缆、双绞线、DSL或无线技术(诸如红外线、无线电和微波)被包括在介质的定义中。
如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(“CD”)、激光盘、光盘、数字通用盘(“DVD”)、软盘和蓝光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘使用激光光学地复制数据。以上的结合也应该被包括在计算机可读介质的范围内。
尽管已经示出了和详细描述了所选方面，但应该理解的是，可以在不脱离由所附的权利要求书所定义的本发明的精神和本发明的范围的情况下产生各种替代和变化。

Claims (35)

1.一种用于为无线设备无线充电的系统，包括：
射频(RF)充电能量产生元件；以及
天线，所述天线被配置用于辐射所述RF充电能量，所述天线包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈均包括多个绕组，所述第一线圈的绕组是以所述第二线圈的绕组的方向的相反方向被绕成的。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二线圈位于所述第一线圈的周界之内，并且所述线圈产生集中在所述第一线圈和所述第二线圈之间的区域中的磁场。
3.如权利要求2所述的系统，还包括：
充电接收设备，所述充电接收设备位于所述第一线圈和所述第二线圈之间的所述区域中。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述充电接收设备包括：
接收天线线圈，其适用于接收射频(RF)充电能量，所述接收天线线圈包括非均匀绕组。
5.如权利要求4所述的系统，其中，将所述非均匀绕组分隔开以使得创建出多个充电平面，其中，所述多个充电平面相对于由笛卡儿坐标系的主轴所形成的平面是倾斜的。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述非均匀绕组还包括：
第一绕组和第二绕组，所述第一绕组位于与所述第二绕组所在的平面不同的平面中。
7.一种腕戴充电接收设备，包括：
天线线圈，其适用于接收射频(RF)充电能量，所述天线线圈包括非均匀绕组；以及
可再充电电源，所述可再充电电源耦合到所述天线线圈，所述天线线圈适用于向所述可再充电电源提供所述RF充电能量。
8.如权利要求7所述的腕戴充电接收设备，其中，将所述非均匀绕组分隔开以使得创建出多个充电平面，其中，所述多个充电平面相对于由笛卡儿坐标系的主轴所形成的平面是倾斜的。
9.如权利要求8所述的腕戴充电接收设备，其中，所述非均匀绕组还包括：
第一绕组和第二绕组，所述第一绕组位于与所述第二绕组所在的平面不同的平面中。
10.如权利要求8所述的腕戴充电接收设备，其中，所述天线线圈包括“C”形状态。
11.如权利要求10所述的腕戴充电接收设备，其中，所述天线线圈包括环形状态，以及所述天线线圈被配置为在所述环形状态和所述C形状态之间活动。
12.如权利要求7所述的腕戴充电接收设备，其中，所述腕戴充电接收设备还包括：表带，所述表带包括所述天线线圈和所述可再充电电源。
13.如权利要求12所述的腕戴充电接收设备，其中，所述表带被配置为在环形状态和C形状态之间活动。
14.一种用于为腕戴设备无线充电的系统，包括：
射频(RF)充电能量产生元件；
发射天线，其被配置用于辐射所述RF充电能量，所述发射天线包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈均包括多个绕组，所述第一线圈的绕组是以所述第二线圈的绕组的方向的相反方向被绕成的；以及
充电接收设备，所述充电接收设备位于所述第一线圈和所述第二线圈之间，所述充电接收设备包括接收天线线圈和耦合到所述接收天线线圈的可再充电电源，所述接收天线线圈包括适用于接收所述RF充电能量和向所述可再充电电源提供所述RF充电能量的非均匀绕组。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述第二线圈位于所述第一线圈的周界之内，并且所述线圈产生集中在所述第一线圈和所述第二线圈之间的区域中的磁场。
16.如权利要求14所述的系统，其中，将所述非均匀绕组分隔开以使得创建出多个充电平面，其中，所述充电平面相对于由笛卡儿坐标系的主轴所形成的平面是倾斜的。
17.如权利要求16所述的系统，其中，所述非均匀绕组还包括：
第一绕组和第二绕组，所述第一绕组位于与所述第二绕组所在的平面不同的平面中。
18.如权利要求14所述的系统，其中，所述接收天线线圈包括“C”形状态。
19.如权利要求18所述的系统，其中，所述接收天线线圈包括环形状态，以及所述接收天线线圈被配置为在所述环形状态和所述C形状态之间活动。
20.如权利要求14所述的系统，其中，所述充电接收设备还包括：
表带，所述表带包括所述接收天线线圈和所述可再充电电源。
21.如权利要求20所述的系统，其中，所述表带被配置为在环形状态和C形状态之间活动。
22.一种无线充电系统，包括：
无线可再充电设备，所述无线可再充电设备被配置为停靠在它的表面中的至少两个表面上，所述无线可再充电设备包括位于所述至少两个表面中的第一表面上或所述第一表面附近的第一感应接收机线圈和位于所述至少两个表面中的第二表面上或所述第二表面附近的第二感应接收机线圈；以及
无线充电器，所述无线充电器包括一个或多个感应发射线圈，所述一个或多个感应发射线圈被配置用于当所述一个或多个感应发射线圈与所述第一感应接收机线圈和所述第二感应接收机线圈中的一个对准时，向所述无线可再充电设备无线地发射功率。
23.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个感应发射线圈包括两个感应发射线圈。
24.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述无线可再充电设备被配置为停靠在它的表面中的仅两个表面上。
25.如权利要求22所述的无线充电系统，其中：
所述无线可再充电设备被配置为停靠在它的表面中的多于两个的表面上；
所述无线可再充电设备的表面中的每一个表面包括它自己的感应接收机线圈；以及
所述无线充电器被配置用于当所述无线可再充电设备的感应接收机线圈中的任意一个线圈与所述一个或多个感应发射线圈对准时，向所述无线可再充电设备无线地发射功率。
26.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述无线可再充电设备在它的表面中的任何一个表面上包括多于一个的感应接收机线圈。
27.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个感应发射线圈包括两个或更多个感应发射线圈。
28.如权利要求27所述的无线充电系统，其中，所述两个或更多个感应发射线圈包括四个感应发射线圈。
29.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述无线可再充电设备的所述两个或更多个感应接收机线圈以串联方式连接。
30.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述无线可再充电设备还包括：
整流器电路，所述整流器电路电耦合到所述感应接收机线圈中的一个或多个感应接收机线圈。
31.如权利要求30所述的无线充电系统，其中，所述整流器电路是双二极管电压加倍整流器。
32.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述无线充电器的所述感应发射线圈以串联方式连接。
33.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述无线充电器的所述感应发射线圈中的每一个感应发射线圈连接到相应的功率放大器。
34.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述无线充电器包括所述无线可再充电设备于其内被出售的包装。
35.如权利要求22所述的无线充电系统，其中，所述无线充电器的充电表面包括图形指南，其中，所述图形指南用于帮助用户将所述无线可再充电设备在所述无线充电器上对准。
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