CN105103403B - 用于扩展无线充电器的电力能力的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于无线电力传递的系统、方法和设备。在一个方面中，一种设备以无线方式将能量传递到至少一个接收器的至少一个接收天线。所述设备包括第一天线，其经配置以当所述至少一个接收器处于第一发射天线的能量传递区时产生第一无线场。所述设备进一步包括第二天线，其经配置以当所述至少一个接收器处于第二发射天线的能量传递区时产生第二无线场。所述设备进一步包括控制器，其经配置以基于所述至少一个接收器是否处于所述第一和第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述第一天线或所述第二天线中的至少一者。

Description

用于扩展无线充电器的电力能力的系统和方法
技术领域
本发明大体上涉及无线电力。更确切地说，本发明针对无线电力传递系统中的发射器和接收器。
背景技术
越来越多的数目和种类的电子装置经由可再充电电池供电。此些装置包含移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器等等。虽然电池技术已得到改进，但电池供电的电子装置越来越需要且消耗更大量的电力，因此常常需要再充电。可再充电的装置常常经由有线连接经由物理地连接到电力供应器的电缆或其它类似连接器充电。电缆和类似连接器有时可能不方便或繁琐，且具有其它缺点。能够在待用于为可再充电的电子装置充电或向电子装置提供电力的自由空间中传递电力的无线充电系统可克服有线充电解决方案的一些不足。由此，向电子装置有效地且安全地传递电力的无线电力传递系统和方法是合乎需要的。
发明内容
在所附权利要求书的范围内的系统、方法和装置的各种实施方案各自具有若干方面，其中的单个方面并不单独负责本文所描述的所要属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文描述一些显要特征。
在附图和以下描述中阐述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。其它特征、方面和优点将从所述描述、图式和权利要求书而变得显而易见。应注意，下图的相对尺寸可能未按比例绘制。
本发明的一个方面提供一种用于以无线方式将能量传递到至少一个接收器的至少一个接收天线的设备。所述设备包括第一发射天线，其经配置以当所述至少一个接收器处于所述第一发射天线的能量传递区时产生第一无线场。所述设备进一步包括第二发射天线，其与所述第一发射天线空间上分隔开，所述第二发射天线经配置以当所述至少一个接收器处于所述第二发射天线的能量传递区时产生第二无线场。所述设备进一步包括控制器，其操作地耦合到所述第一发射天线和所述第二发射天线，且经配置以基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者。所述控制器可进一步经配置以当所述第一发射天线和所述第二发射天线两者经激活时控制以下各项：所述第一发射天线和所述第二发射天线是否独立地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到相同接收器；所述第一发射天线和所述第二发射天线是否联合地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述第一发射天线和所述第二发射天线是否以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到不同接收器。
本发明的另一方面提供一种以无线方式将能量传递到至少一个接收器的至少一个接收天线的方法。所述方法包括由第一发射天线在所述至少一个接收器处于所述第一发射天线的能量传递区时产生第一无线场。所述方法进一步包括由空间上与所述第一发射天线分隔开的第二发射天线在所述至少一个接收器处于所述第二发射天线的能量传递区时产生第二无线场。所述方法进一步包括基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者。所述方法进一步包括当所述第一发射天线和所述第二发射天线两者经激活时控制以下各项：所述第一发射天线和所述第二发射天线是否独立地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到相同接收器；所述第一发射天线和所述第二发射天线是否联合地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述第一发射天线和所述第二发射天线是否以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到不同接收器。
本发明的另一方面提供一种用于以无线方式将能量传递到至少一个接收器的至少一个接收天线的设备。所述设备包括用于当所述至少一个接收器处于所述用于产生所述第一无线场的装置的能量传递区时产生第一无线场的装置。所述设备进一步包括用于当所述至少一个接收器处于所述用于产生所述第二无线场的装置的能量传递区时产生第二无线场的装置。所述设备进一步包括用于基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述用于产生所述第一无线场的装置或所述用于产生所述第二无线场的装置中的至少一者的装置。所述设备进一步包括用于当所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置两者经激活时控制以下各项的装置：所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否独立地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到相同接收器；所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否联合地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到不同接收器。
本发明的另一方面提供一种包括代码的非暂时性计算机可读媒体，所述代码在执行时致使一设备使用第一发射天线在至少一个接收器处于所述第一发射天线的能量传递区时产生第一无线场。所述媒体进一步包括代码，所述代码在执行时致使一设备使用空间上与所述第一发射天线分隔开的第二发射天线在所述至少一个接收器处于所述第二发射天线的能量传递区时产生第二无线场。所述媒体进一步包括代码，所述代码在执行时致使一设备基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者。所述媒体进一步包括代码，所述代码在执行时致使一设备当所述第一发射天线和所述第二发射天线两者经激活时控制以下各项：所述第一发射天线和所述第二发射天线是否独立地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到相同接收器；所述第一发射天线和所述第二发射天线是否联合地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述第一发射天线和所述第二发射天线是否以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到不同接收器。
附图说明
图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线电力传递系统的功能框图。
图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线电力传递系统中的示范性组件的功能框图。
图3是根据本发明的示范性实施例的包含发射或接收天线的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。
图4是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传递系统中的发射器的功能框图。
图5是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传递系统中的接收器的功能框图。
图6是可用于图4的发射电路中的发射电路的一部分的示意图。
图7为说明图1的无线电力传递系统中的第一发射线圈和第二发射线圈的布局的图。
图8A为说明出于充电目的以无线方式将能量传递到双环路接收线圈的两个发射线圈的俯视图的图。
图8B为说明出于充电目的以无线方式将能量传递到双环路接收线圈的两个发射线圈的侧视图的图。
图9为说明图1的无线电力传递系统中的第一发射线圈、第二发射线圈和第三发射线圈的俯视图和侧视图的图。
图10为说明图1的无线电力传递系统中的第一发射线圈、第二发射线圈、第三发射线圈和第四发射线圈的俯视图和侧视图的图。
图11为用于以无线方式传递能量的示范性方法800的流程图。
图12为根据示范性实施例的发射器的功能框图。
图式中说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为了清楚起见可任意扩大或缩小各种特征的尺寸。此外，图式中的一些图式可能并未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后，可能贯穿说明书和图式使用相同参考标号来表示相同特征。
具体实施方式
下文结合附图阐述的详细描述既定作为对本发明的示范性实施例的描述，且并不希望表示其中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”表示“充当实例、例子或说明”，且未必应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透彻理解的目的而包含特定细节。在一些情况下，以框图形式展示一些装置。
以无线方式传递电力可指代将与电场、磁场、电磁场或其它者相关联的任何形式的能量从发射器传递到接收器，而不使用物理电导体(例如，电力可经由自由空间来传递)。到无线场(例如，磁场或电磁场)的电力输出可由“接收天线”接收、俘获或耦合以实现电力传递。将理解，贯穿本说明书，两个组件“耦合”可指其经由直接或间接方式进行的交互，且可进一步指物理地连接(例如，有线)耦合或物理地断开连接(例如，无线)耦合。
图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线电力传递系统100的功能框图。输入电力102可从电源(未图示)提供到发射器104以用于产生用于提供能量传递的场105。接收器108可耦合到场105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108两者分开距离112。在一个示范性实施例中，发射器104和接收器108是根据相互谐振关系而配置。当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率实质上相同或极为接近时，发射器104与接收器108之间的发射损失最小。由此，可与可需要大线圈极其接近(例如，mm)的纯电感解决方案相比在较大距离上提供无线电力传递。谐振电感耦合技术因此可允许改进的效率和在各种距离上且利用多种电感线圈配置进行的电力传递。
当接收器108位于由发射器104产生的能量场105中时，接收器108可接收电力。场105对应于其中由发射器104输出的能量可由接收器105俘获的区。在一些情况下，场105可对应于发射器104的“近场”，如下文将进一步描述。发射器104可包含用于输出能量发射的发射天线114(例如，发射线圈)。接收器108进一步包含用于接收或俘获来自能量发射的能量的接收天线118(例如，接收线圈)。近场可对应于其中存在由发射天线114中的最低限度地辐射电力远离发射天线114的电流和电荷产生的强反应性场的区。在一些情况下，近场可对应于在发射天线114的约一个波长(或其分数)内的区。发射天线114和接收天线118根据应用和待与其相关联的装置而设定大小。如上所述，有效能量传递可通过将发射天线114的场105中的大部分能量耦合到接收天线118而非在电磁波中将大多数能量传播到远场而发生。当定位在场105内时，可在发射天线114与接收天线118之间形成“耦合模式”。发射天线114和接收天线118周围的可发生此耦合的区域在本文中被称作耦合模式区。
图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线电力传递系统100中的示范性组件的功能框图。发射器204可包含发射电路206，所述发射电路可包含振荡器222、驱动器电路224和滤波与匹配电路226。振荡器222可经配置以产生期望频率(例如468.75kHz、6.78MHz或13.56MHz)下的信号，所述期望频率可响应于频率控制信号223来调节。可将振荡器信号提供到经配置以在(例如)发射天线214的谐振频率下驱动发射天线214的驱动器电路224。驱动器电路224可为经配置以从振荡器222接收方波并输出正弦波的开关放大器。举例来说，驱动器电路224可为E类放大器。还可包含滤波与匹配电路226以滤出谐波或其它不必要的频率，且将发射器204的阻抗匹配到发射天线214。作为驱动发射天线214的结果，发射器204可在足以对电子装置充电或供电的电平下以无线方式输出电力。作为一个实例，所提供的电力可为例如约300毫瓦到5瓦以对具有不同电力需求的不同装置供电或充电。还可提供较高或较低的电力电平。
接收器208可包含接收电路210，所述接收电路可包含匹配电路232和整流器与开关电路234以产生从AC电力输入输出的DC电力，以便为如图2中所示的电池236充电，或者为耦合到接收器108的装置(未图示)供电。可包含匹配电路232以将接收电路210的阻抗匹配到接收天线218。接收器208和发射器204可另外在单独通信信道219(例如，蓝牙、紫蜂、蜂窝等)上通信。接收器208和发射器204或者可使用无线场206的特性经由带内信令通信。
如下文更完全描述，接收器208(其最初可具有可选择性停用的相关联负载(例如，电池236))可经配置以确定由发射器204发射且由接收器208接收的电力量是否适于为电池236充电。另外，接收器208可经配置以在确定电力量适当后即刻启用负载(例如，电池236)。在一些实施例中，接收器208可经配置以直接利用从无线电力传递场接收的电力，而不为电池236充电。举例来说，例如近场通信(NFC)或射频识别装置(RFID等通信装置可经配置以从无线电力传递场接收电力，且通过与无线电力传递场交互而通信和/或利用所接收电力与发射器204或其它装置通信。
图3是根据本发明的示范性实施例包含发射或接收天线352的图2的发射电路206或接收电路210的一部分的示意图。如图3中所说明，用于包含下文描述的实施例的示范性实施例中的发射或接收电路350可包含天线352。天线352还可称为或经配置为“环路”天线352。天线352也可在本文中被称作或经配置为“磁性”天线或感应线圈。术语“天线”大体上指可以无线方式输出或接收用于耦合到另一“天线”的能量的组件。天线还可被称作经配置以用无线方式输出或接收电力的类型的线圈。如本文所使用，天线352为经配置以用无线方式输出和/或接收电力的类型的“电力传递组件”的实例。天线352还可经配置以包含空气芯或物理芯，例如铁氧体芯(未图示)。空气芯环路天线352允许将其它组件放置在芯区域内。此外，空气芯环路可更容易允许将接收天线218(图2)放置在发射天线214(图2)的平面内，在所述平面中，发射天线214(图2)的耦合模式区可能更加强大。
如所陈述，在发射器104与接收器108之间匹配或几乎匹配的谐振期间，可发生发射器104与接收器108之间的高效能量传递。然而，即使当发射器104与接收器108之间的谐振不匹配时，也可传递能量，但效率可能会受到影响。能量传递的发生是通过将能量从发射天线214线圈的场105耦合到驻留在其中建立此场105的邻域中的接收天线218，而不是将能量从发射天线214传播到自由空间中。
环路或磁性天线的谐振频率是基于电感和电容。电感可仅为天线352产生的电感，而可将电容添加到天线的电感以产生所要谐振频率下的谐振结构。作为非限制性实例，电容器352和电容器354可添加到发射或接收电路350以形成在谐振频率下选择信号356的谐振电路。因此，对于较大直径的天线，维持谐振所需的电容的大小可随着环路的直径或电感的增加而减小。另外，随着天线的直径增加，近场的高效能量传递区域可增加。使用其它组件形成的其它谐振电路也是可能的。作为另一非限制性实例，可将电容器平行放置在天线350的两个终端之间。对于发射天线，频率实质上对应于天线352的谐振频率的信号358可为对天线352的输入。
在一个实施例中，发射器104可经配置以输出具有与发射天线114的谐振频率对应的频率的时变磁场。当接收器在场105内时，时变磁场可引发接收天线118中的电流。如上文所描述，如果接收天线118经配置以在发射天线118的频率下谐振，那么可有效地传递能量。可如上文所描述将在接收天线118中感应的AC信号整流以产生可经提供以为加载充电或供电的DC信号。
图4是根据本发明的示范性实施例可用于图1的无线电力传递系统中的发射器404的功能框图。发射器404可包含发射电路406和发射天线414。发射天线414可为如图3中所示的天线352。发射电路406可通过提供导致产生围绕发射天线414的能量(例如，磁通量)的振荡信号而将RF电力提供到发射天线414。发射器404可在任何合适的频率下操作。借助于实例，发射器404可在6.78MHz ISM频带下操作。
发射电路406可包含：固定阻抗匹配电路409，其用于将发射电路406的阻抗(例如，50欧姆)匹配到发射天线414；和低通滤波器(LPF)408，其经配置以将谐波发射降低到防止耦合到接收器108(图1)的装置的自干扰的电平。其它示范性实施例可包含不同滤波器拓扑，包含但不限于在使其它频率通过的同时使特定频率衰减的陷波滤波器，且可包含可基于可测量发射量度而变化的自适应阻抗匹配，所述量度是例如到天线414的输出电力或驱动器电路424所汲取的DC电流。发射电路406进一步包含经配置以驱动如由振荡器423确定的RF信号的驱动器电路424。发射电路406可由离散装置或电路组成，或者可由集成式组合件组成。从发射天线414输出的示范性RF电力可为大约2.5瓦。
发射电路406可进一步包含控制器415，其用于在特定接收器的发射相位(或工作循环)期间选择性启用振荡器423，用于调节振荡器423的频率或相位，及用于调节输出电力电平以用于实施通信协议以便经由其附接的接收器与相邻装置交互。应注意，控制器415在本文中也可被称作处理器415。发射路径中的振荡器相位和相关电路的调节可允许减少带外发射，尤其是在从一个频率转变成另一频率时。
发射电路406可进一步包含负载感测电路416，其用于检测发射天线414所产生的近场附近中有源接收器的存在与否。借助于实例，负载感测电路416监视流动到驱动器电路424的电流，所述电流可受到发射天线414所产生的场附近中有源接收器的存在与否的影响，如下文将进一步描述。控制器415监视驱动器电路424上的负载变化的检测，用于确定是否启用振荡器423以便发射能量和与有源接收器通信。如下文更全面描述，在驱动器电路424处所测得的电流可用于确定是否有无效装置定位在发射器404的无线电力传递区内。
发射天线414可用利兹线实施，或实施为具有经选择以使电阻损耗保持低的厚度、宽度和金属类型的天线条带。在一个实施方案中，发射天线414大体上可经配置用于与较大结构(例如，桌子、垫子、灯或其它不太便携的配置)相关联。因此，发射天线414通常可不需要“匝”以便具有可行的尺寸。发射天线414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来界定谐振频率而在较低可用频率下谐振。
发射器404可搜集和跟踪关于可与发射器404相关联的接收器装置的行踪和状态的信息。因此，发射电路406可包含存在检测器480、封闭检测器460或其组合，其连接到控制器415(本文中也称为处理器)。控制器415可响应于来自存在检测器480和封闭检测器460的存在信号而调节由驱动器电路424递送的电力量。发射器404可经由数个电源接收电力，所述电源例如用以转换建筑物中存在的常规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404的电压的DC-DC转换器(未图示)，或直接来自常规DC电源(未图示)。
作为非限制性实例，存在检测器480可以是用于感测插入到发射器404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，可接通发射器404，且装置接收到的RF电力可用于以预定方式将Rx装置上的开关双态触发，这又会引起发射器404的驱动点阻抗的改变。
作为另一非限制性实例，存在检测器480可为能够例如通过红外线检测、运动检测或其它合适的方式检测人的检测器。在一些示范性实施例中，可存在限制发射天线414可在特定频率下发射的电力量的规章。在一些情况下，这些规章意图保护人免受电磁辐射。然而，可能存在发射天线414放置于不被人类占据或不频繁地被人类占据的区域中的环境，例如车库、工厂车间、商店及其类似者。如果这些环境中没有人，那么可容许将发射天线414的电力输出增加到高于正常电力限制规章。换句话说，控制器415可响应于人的存在而将发射天线414的电力输出调节到规章电平或更低，且当人在距发射天线414的电磁场的规章距离外时将发射天线414的电力输出调节到高于规章电平的电平。
作为非限制性实例，封闭检测器460(在本文中也可被称作封闭隔室检测器或封闭空间检测器)可以是例如用于确定何时壳体处于关闭或打开状态的感测开关等装置。当发射器处于呈封闭状态的壳体中时，发射器的电力电平可增加。
在示范性实施例中，可使用发射器404借以并不无限地保持开启的方法。在此情况下，发射器404可经编程以在用户确定的时间量之后切断。此特征防止发射器404(特别是驱动器电路424)在其周边中的无线装置充满电之后长时间运行。此事件可归因于所述电路未能检测到从中继器或接收天线218发送的装置充满电的信号。为了防止发射器404在另一装置放置在其周边的情况下自动关闭，可仅在于其周边中检测到无运动的所设定周期之后才激活发射器404自动切断特征。用户可能能够确定不活动时间间隔，且按需要改变所述时间间隔。作为非限制性实例，所述时间间隔可长于在装置最初完全放电的假设下将特定类型的无线装置充满电所需的时间。
图5是根据本发明的示范性实施例可用于图1的无线电力传递系统中的接收器508的功能框图。接收器508包含可包含接收天线518的接收电路510。接收器508进一步耦合到装置550以用于向其提供所接收电力。应注意，接收器508经说明为在装置550外部，但可集成到装置550中。能量可以无线方式传播到接收天线518，且接着经由接收电路510的其余部分耦合到装置550。借助于实例，充电装置可包含例如移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器(其它医疗装置)和其类似装置等装置。
接收天线518可经调谐以与发射天线414(图4)在相同频率下谐振或在指定频率范围内谐振。接收天线518可与发射天线414类似地经设定尺寸，或可基于相关联装置550的尺寸而不同地设定大小。借助于实例，装置550可为具有小于发射天线414的直径或长度的直径或长度尺寸的便携式电子装置。在此实例中，接收天线518可经实施为多匝线圈以便降低调谐电容器(未图示)的电容值和增加接收线圈的阻抗。借助于实例，接收天线518可放置在装置550的大体圆周周围以便最大化天线直径以及减少接收天线518的环匝(即，绕组)的数目和绕组间电容。
接收电路510可提供对接收天线518的阻抗匹配。接收电路510包含电力转换电路506，用于将接收到的RF能量源转换成充电电力以供装置550使用。电力转换电路506包含RF到DC转换器520且还可包含DC到DC转换器522。RF到DC转换器520将在接收天线518处接收的RF能量信号整流成具有由Vrect表示的输出电压的非交流电力。DC到DC转换器522(或其它电力调节器)将经整流的RF能量信号转换成能势(例如，电压)，所述能势与具有由Vout和Iout表示的输出电压和输出电流的装置550兼容。预期各种RF到DC转换器，包含部分整流器和全整流器、调节器、桥接器、倍压器以及线性与开关转换器。
接收电路510可进一步包含开关电路512，用于将接收天线518连接到电力转换电路506或者用于将电力转换电路506断开连接。将接收天线518从电力转换电路506断开连接不仅使装置550的充电暂停，而且改变发射器404(图2)所“经历”的“负载”。
如上文所揭示，发射器404包含负载感测电路416，其可检测提供到发射器驱动器电路424的偏置电流的波动。因此，发射器404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508存在于发射器的近场中时，可能需要将一或多个接收器的加载和卸载进行时间多路复用以使得其它接收器能够更有效地耦合到发射器。接收器508还可被隐匿以便消除到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”在本文中也称为“隐匿”。此外，由接收器508控制且由发射器404检测的卸载与加载之间的此切换可提供从接收器508到发射器404的通信机制，如下文更充分解释。另外，使得能够将消息从接收器508发送到发射器404的协议可与所述切换相关联。借助于实例，切换速度可为大约100μsec。
在示范性实施例中，发射器404与接收器508之间的通信是指装置感测与充电控制机制，而非常规的双向通信(即，使用耦合场的带内信令)。换句话说，发射器404可使用对所发射信号的开/关键控来调节能量在近场中是否可供使用。接收器可将能量的这些改变解译为来自发射器404的消息。从接收器侧来看，接收器508可使用接收天线518的调谐和解调谐来调节从所述场接受的电力的量。在一些情况下，所述调谐和解调谐可经由开关电路512来实现。发射器404可检测来自场的所使用的电力的此差异且将这些改变解释为来自接收器508的消息。应注意，可利发射电力和负载行为的其它形式的调制。
接收电路510可进一步包含用以识别所接收能量波动的信令检测器与信标电路514，所述能量波动可对应于从发射器到接收器的信息信令。此外，信令与信标电路514还可用以检测减少的RF信号能量(即，信标信号)的发射，且将减少的RF信号能量整流成用于唤醒接收电路510内的未经供电或电力耗尽电路的标称电力以便配置接收电路510以用于进行无线充电。
接收电路510进一步包含用于协调本文所描述的接收器508的过程(包含本文所描述的开关电路512的控制)的处理器516。接收器508的隐匿也可在发生其它事件后发生，所述事件包含检测将充电电力提供到装置550的外部有线充电源(例如，壁式/USB电力)。除控制接收器的隐匿之外，处理器516还可监视信标电路514以确定信标状态并提取从发射器404发送的消息。处理器516还可调节DC到DC转换器522以便实现改进的性能。
图6为可用于图4的发射电路406中的发射电路600的一部分的示意图。发射电路600可包含如上文在图4中所描述的驱动器电路624。如上文所描述，驱动器电路624可以是可经配置以接收方波并且输出待提供到发射电路650的正弦波的开关放大器。在一些情况下，驱动器电路624可被称作放大器电路。驱动器电路624展示为E类放大器；然而，可根据本发明的实施例使用任何合适的驱动器电路624。驱动器电路624可由来自如图4中所示的振荡器423的输入信号602来驱动。驱动器电路624还可具备经配置以控制可经由发射电路650递送的最大电力的驱动电压VD。为了消除或减少谐波，发射电路600可包含滤波器电路626。滤波器电路626可为三极(电容器634、电感器632和电容器636)低通滤波器电路626。
滤波器电路626输出的信号可提供到发射电路650(包括天线614)。发射电路650可包含具有电容620和电感(例如，其可归因于天线的电感或电容或归因于额外电容器组件)的串联谐振电路，其可在驱动器电路624所提供的经滤波信号的频率下谐振。发射电路650的负载可由可变电阻器622表示。所述负载可以是经定位以从发射电路650接收电力的无线电力接收器508的功能。
通常在无线充电系统中，可能难以增加例如发射天线114、214和/或414等发射线圈的大小以便适应较大装置，因为此可扩展无线场的覆盖区域使得安全成为问题。举例来说，如果发射线圈大于接收线圈(例如，接收天线118、218和/或518)，那么存在归因于人的身体与由发射线圈产生的无线场重叠而对人类造成的潜在安全性风险。此外，可能由于类似安全性担忧而难以增加供应到发射线圈的电力。
上文指出的所述安全性担忧可通过增加发射线圈的数目(例如，通过增加发射天线114、214和/或414的数目)而最小化。通过增加发射线圈的数目，发射器的电力范围能力可从5-15W增加到显著较大负载(例如，30W或更大)，同时仍符合规章要求且维持到较低电力功能性的向后兼容性。在一实施例中，例如发射器404等发射器包含各自产生无线场的两个或两个以上发射线圈。下文相对于图7-12更详细地描述包含两个或两个以上发射线圈的发射器。
图7为说明例如图1的无线电力传递系统100等无线电力传递系统中的第一发射线圈708A和第二发射线圈708B的布局的图。如图7中所说明，图4的发射天线414可包含第一发射线圈708A和第二发射线圈708B。此外，第一接收线圈716A和第二接收线圈716B可定位于第一发射线圈708A和第二发射线圈708B的紧密近程中。在一实施例中，第一接收线圈716A与第一接收天线518(例如，第一接收器508)对应，且第二接收线圈716B与第二接收天线518(例如，第二接收器508)对应。所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的无线电力传递系统可适用于涉及能量的无线传递的任何应用(例如，充电移动装置、电动车辆等)。
在一实施例中，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B可各自由发射电路406在其谐振频率下或接近其谐振频率而激发。第一发射线圈708A可产生第一无线场，且第二发射线圈708B可产生第二无线场。图7中说明穿过第一发射线圈708A和第二发射线圈708B中的每一者的通量方向。举例来说，无线场的方向可穿过第一发射线圈708A流入(例如，通量方向为进入页面)，且无线场的方向可穿过第二发射线圈708B流出(例如，通量方向为离开页面朝向读者)。第一发射线圈708A中电流的方向可为逆时针，且第二发射线圈708B中电流的方向可为顺时针。
如图7中所说明，第一接收线圈716A可与由第一发射线圈708A产生的第一无线场重叠。同样，第二接收线圈716B可与由第二发射线圈708B产生的第二无线场重叠。
在一实施例中，控制器415可耦合到第一发射线圈708A和第二发射线圈708B(例如，直接，未图示或间接)。控制器415可经配置以控制或调节第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B使得发射线圈708A和708B的任一者或两者以无线方式经由第一无线场和/或第二无线场将能量传递到第一接收线圈716A、第二接收线圈716B和/或其它接收线圈。举例来说，控制器415可控制用于激发第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B的AC或DC电力的量。在未图示的其它实施例中，另一控制器可耦合到第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B以控制或调节发射线圈708A和/或708B。
在如图7中所说明的实施例中，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B组织在并排配置中(例如，空间上分离)。在未图示的其它实施例中，第三发射线圈重叠或位于紧挨在第一发射线圈708A和第二发射线圈708B处。
在一实施例中，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B彼此类似或大体上相同。举例来说，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B可包括类似或相同材料，且可具有类似或相同特性。
在一实施例中，磁性屏蔽物(例如，下文相对于图8B描述的磁性屏蔽物854)可放置在第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B下方或底部上。此外，磁性屏蔽物(例如，下文相对于图8B描述的磁性屏蔽物852)可放置在接收线圈716A和/或716B和/或其它接收线圈上方或顶部上。所述磁性屏蔽物可经配置以防止或减小以无线方式传递的能量的泄漏。作为一实例，所述磁性屏蔽物可使用铁氧体材料形成。
为了适应不同情形的要求，发射器404可包含至少两个操作模式用于以无线方式将能量传递到接收器508。在一实施例中，在第一操作模式中，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B(以及出现于发射器404中的任何其它发射线圈)经激活且经配置以个别地以无线方式将能量的至少一部分传递到接收器(例如，第一接收线圈716A和/或第二接收线圈716B)。举例来说，第一发射线圈708A可以无线方式将第一量的能量发射到接收器。第二发射线圈708B可独立于第一发射线圈708A以无线方式将第二量的能量发射到接收器。第一发射线圈708A和第二发射线圈708B可并行地或非并行地发射能量。
第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B可基于第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B的能量传递区(例如，充电区)中可充电装置(例如，第一接收线圈716A和/或第二接收线圈716B)的存在而激活。如本文所使用，能量传递区(例如，充电区)可为其中由线圈或天线产生无线场的区域。
在第一操作模式的第一实施例中，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B经个别地激活。可基于发射线圈708A和708B中的一或两者的能量传递区中第一接收线圈716A或第二接收线圈716B的存在而激活第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B。第一发射线圈708A可以无线方式经由第一无线场将能量传递到接收线圈(例如，第一接收线圈716A或第二接收线圈716B)。第二发射线圈708B可以无线方式经由第二无线场将能量传递到接收线圈(例如，接收线圈716A或接收线圈716B)。第一无线场和第二无线场可为实质上非耦合无线场。因此，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B各自可基于其将能量递送到接收线圈的能力而独立地激活。
在第一操作模式的第二实施例中，激活第一发射线圈708A和第二发射线圈708B中的一者。经激活的发射线圈708A或708B可以无线方式将能量传递到接收线圈(例如，第一接收线圈716A或第二接收线圈716B)。经激活的发射线圈708A或708B可基于经激活发射线圈708A或708B的能量传递区中第一接收线圈716A或第二接收线圈716B的存在而激活。如果(例如)另一接收器(例如，第二接收线圈716B或第一接收线圈716A)存在于初始未经激活的发射线圈708A或708B的能量传递区中，那么未经激活以用无线方式将能量传递到接收线圈的发射线圈708A或708B可经激活以用无线方式将能量传递到所述另一接收器。第一无线场和第二无线场可再次为实质上非耦合无线场。因此，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B各自以无线方式将能量发射到不同接收线圈。
在一实施例中，在第二操作模式中，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B经激活且经配置以联合地以无线方式将能量传递到接收器。可基于发射线圈708A和708B中的一或两者的能量传递区中第一接收线圈716A或第二接收线圈716B的存在而激活第一发射线圈708A和第二发射线圈708B。举例来说，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B可一起以无线方式将所确定量的能量发射到接收器。第一发射线圈708A和第二发射线圈708B可各自贡献以无线方式发射到接收器的所确定的量的能量中的一些或全部。在一些实施例中，可在第二操作模式中比在第一操作模式中输出更大量的电力。下文相对于图8A-B更详细地描述第二操作模式。
图8A为说明出于充电目的以无线方式将能量传递到双环路接收线圈816A和816B的两个发射线圈的俯视图800的图。在一实施例中，第一发射线圈为第一发射线圈708A，且第二发射线圈为第二发射线圈708B。在另一实施例中，第一接收线圈816A和第二接收线圈816B与相同接收器对应(例如，接收器508包含两个接收天线518)。如图8A中所说明，接收线圈816A和/或816B可定位在紧邻第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B处。接收线圈816A和/或816B可与由第一发射线圈708A产生的第一无线场和/或由第二发射线圈708B产生的第二无线场重叠。
如图8A中所说明，第一发射线圈708A中电流的方向可为逆时针，且第二发射线圈708B中电流的方向可为顺时针。更确切地说，因为第一发射线圈708A中和第二发射线圈708B中的电流为交流电(AC)信号，所以发射线圈708A和708B中的电流可处于相反相位。因此，第一接收线圈816A中电流的方向可为顺时针，且第二接收线圈816B中电流的方向可为逆时针。更确切地说，因为第一接收线圈816A中和第二接收线圈816B中的电流为AC信号，所以接收线圈816A和816B中的电流可处于相反相位。
图8B为说明出于充电目的以无线方式将能量传递到双环路接收线圈816A和816B的两个发射线圈的侧视图850的图。在一实施例中，第一发射线圈为第一发射线圈708A，且第二发射线圈为第二发射线圈708B。类似于图8A，第一接收线圈816A和第二接收线圈816B与相同接收器对应(例如，接收器508包含两个接收天线518)。如图8A中所说明，接收线圈816A和/或816B可定位于第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B的紧密近程中。接收线圈816A和/或816B可与由第一发射线圈708A产生的第一无线场和/或由第二发射线圈708B产生的第二无线场重叠。
磁性屏蔽物852可放置在接收线圈816A和816B上方或顶部上。磁性屏蔽物854可放置在第一发射线圈708A和第二发射线圈708B下方或底部上。磁性屏蔽物852和/或854可利用铁氧体材料形成。磁性屏蔽物852和854可用来防止或减少以无线方式传递的能量的泄漏。
在第二操作模式的一实施例中，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B强有力耦合，且发射器404与接收器508之间存在实质上极少能量泄漏。举例来说，如图8B中所说明，第一发射线圈708A和第二发射线圈708B可经配置以产生第一和第二无线场使得所述两个无线场的通量具有相对相反相位。在相对相反相位的情况下，两个无线场的通量线可为连续的且存在于闭合环路中。第一接收线圈816A和第二接收线圈816B可通过连接恰当端子而串联电连接从而形成等效单一接收线圈，使得电流流动具有相同相位。
例如控制器415等控制器经配置以在本文中所描述的所述两个操作模式之间选择和/或切换。控制器415可经配置以执行所述选择和/或切换以便实现从发射器404到接收器508的有效且/或安全的无线电力传递。
在一实施例中，控制器415经配置以测量发射器404(例如，第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B)与接收器508(例如，接收线圈716A、716B 816A和/或816B)之间的移位。至少部分地基于接收线圈716A、716B、816A或816B(或接收器508)是否定位于第一发射线圈708A和第二发射线圈708B中的一或两者的能量传递区中，控制器415可经配置以激活第一发射线圈708A和第二发射线圈708B中的一或两者(例如，设定第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B的电流相位和/或电流电力电平)使得以无线方式从第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B传递到接收线圈716A、716B、816A或816B的能量的电平足以为负载充电或供电。控制器415可经配置以在第一操作模式和/或第二操作模式中激活第一发射线圈708A和第二发射线圈708B中的一或两者。
在一些实施例中，控制器415经配置以测量第一操作模式期间第一发射线圈708A和第二发射线圈708B中的每一者与接收线圈716A、716B、816A或816B之间的耦合水平。在其它实施例中，控制器415经配置以测量第二操作模式期间第一发射线圈708A与第二发射线圈708B之间的耦合水平。在另外的实施例中，控制器415经配置以测量第一操作模式和/或第二操作模式期间的能量泄漏水平。由于测量第一发射线圈708A和第二发射线圈708B中的每一者与接收线圈716A、716B、816A或816B之间的耦合水平、测量第一发射线圈708A与第二发射线圈708B之间的耦合水平和/或测量能量泄漏的水平，控制器415可经配置以选择第一操作模式或第二操作模式中的一者以用无线方式从第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B以及接收线圈716A、716B、816A和/或816B传递能量。
在一实施例中，因为第一发射线圈708A和第二发射线圈708B与接收线圈716A、716B、816A或816B之间的移位和/或耦合不恒定，所以控制器415经配置以监视至少一个参数。所述参数可包含接收器508的位置、接收线圈716A、716B、816A或816B的位置、(例如，以无线方式发射的能量的)能量泄漏的水平、第一发射线圈708A与第二发射线圈708B之间的耦合，和/或第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B与接收线圈716A、716B、816A和/或816B之间的耦合。至少部分地基于所监视参数中的至少一者的改变，控制器415可经配置以调节第一发射线圈708A和/或第二发射线圈708B的相位和/或电力电平(例如，在第一操作模式与第二操作模式之间切换)。举例来说，控制器415可经配置以至少部分基于所监视参数是否超出阈值而在第一操作模式与第二操作模式之间切换。
在其它实施例中，实施确定适当操作模式的其它系统和方法。举例来说，传感器、机械约束、机械对准和/或类似者可包含在例如无线电力传递系统100等无线电力传递系统中，以辅助确定适当操作模式。
为进一步改进发射器404与接收器508之间的无线能量传递的效率和安全性，发射器404可包含通信模块，其经配置以建立发射器404与接收器508之间的通信链路。举例来说，发射器404和接收器508可经由与本文中所描述的发射线圈和接收线圈分开的天线传送数据和/或信息。作为另一实例，发射器404和接收器508可经由本文中所描述的发射线圈和接收线圈传送数据和/或信息。
在一实施例中，可经由通信链路在发射器404与接收器508之间发射在至少两个类型的信息。第一类型的信息可包含关于例如相对移位、天线大小(例如，线圈大小)和/或所期待的无线电力等无线能量传递能力的信息。第一类型的信息可在无线能量传递之前或开始时传送。第二类型的信息可包含关于例如耦合参数、能量泄漏和/或移位等能量传递状态更新的信息。第二类型的信息可在无线能量传递期间传送。
如上文所描述，本文针对无线能量或电力传递所描述的各种实施例可在其中存在两个以上发射线圈的例子中实施。举例来说，发射器404可包含三个发射天线414(如下文相对于图9所描述)或四个发射天线414(如下文相对于图10所描述)。尽管图9和10将发射天线414说明为环形形状，但此仅为示范性的，因为发射天线414可呈任何形状的形式。此形状可基于场分布要求。
图9为说明例如图1的无线电力传递系统100等无线电力传递系统中的第一发射线圈908A、第二发射线圈908B和第三发射线圈908C的俯视图900和侧视图950的图。如图9的俯视图900中所说明，发射线圈908A、908B和/或908C可定位在并排配置中(例如，空间上分离)。在一实施例中，发射线圈908A、908B和/或908C彼此接壤且彼此等距或几乎等距。在另一未图示的实施例中，发射线圈908A、908B和/或908C中的一或多者重叠。
如图9的侧视图950中所说明，能量在发射线圈908A、908B和/或908C与接收线圈916之间无线传递。第一发射线圈908A可经配置以产生第一无线场，第二发射线圈908B可经配置以产生第二无线场，且第三发射线圈908C可经配置以产生第三无线场。在一些实施例中，发射线圈908A、908B和/或908C可产生在每一后续线圈中交替的场方向。在其它实施例中，发射线圈908B可具有与发射线圈908A相比的120度的相位偏移。同样，发射线圈908C可具有与发射线圈908B相比的120度的相位偏移，且发射线圈908A可具有与发射线圈908C相比的120度的相位偏移。此相位偏移可沿着中心轴(例如，延伸穿过发射线圈908A、908B和908C的组合的中心的轴)产生总通量0，且放置在发射线圈908A、908B和908C的组合周围的感测线圈可允许接收器(例如，接收器508)的更准确定位以最小化通量泄漏。
在一实施例中，发射天线414可包含发射线圈908A、908B和/或908C中的一或多者。同样，接收天线518可包含接收线圈916，其可通过如上文所描述相对于接收线圈816A和816B串联电连接多个线圈而实施。
在一实施例中，控制器415可直接或间接耦合到发射线圈908A、908B和/或908C。发射线圈908A、908B和/或908C可由如本文所描述的控制器415在第一操作模式或第二操作模式中操作。此外，控制器415可经配置以激活发射线圈908A、908B和/或908C中的一或多者(例如，设定发射线圈908A、908B和/或908C的电流相位和/或电流电力电平)使得以无线方式从发射线圈908A、908B和/或908C传递到接收线圈916和/或存在于发射线圈908A、908B和/或908C的能量传递区内的任何其它接收线圈的能量的电平足以为负载充电或供电。举例来说，控制器415可经配置以个别地设定发射线圈908A、908B和/或908C的电流相位和/或电流电力电平使得能量以无线方式单独地从发射线圈908A、908B和/或908C传递到接收线圈916和/或存在于发射线圈908A、908B和/或908C的能量传递区内的任何其它接收线圈。作为另一实例，控制器415可经配置以联合地设定发射线圈908A、908B和/或908C的电流相位和/或电流电力电平使得能量以无线方式共同地从发射线圈908A、908B和/或908C传递到接收线圈916和/或存在于发射线圈908A、908B和/或908C的能量传递区内的任何其它接收线圈。
在一实施例中，控制器415可经配置以测量接收线圈916与发射线圈908A、908B和/或908C中的每一者之间的耦合水平、发射线圈908A、908B和/或908C之间的耦合水平，和/或不同操作模式期间的能量泄漏水平。由于测量接收线圈916与发射线圈908A、908B和/或908C中的每一者之间的耦合水平、测量发射线圈908A、908B和/或908C之间的耦合水平，和/或测量能量泄漏水平，控制器415可经配置以选择不同操作模式中的一者以用无线方式将能量从发射线圈908A、908B和/或908C传递到接收线圈916和/或存在于发射线圈908A、908B和/或908C的能量传递区中的任何其它接收线圈。
图10为说明例如图1的无线电力传递系统100等无线电力传递系统中的第一发射线圈1008A、第二发射线圈1008B、第三发射线圈1008C和第四发射线圈1008D的俯视图1000和侧视图1050的图。如图10的俯视图1000中所说明，发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D可定位在并排配置中。在一实施例中，发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D彼此接壤且彼此等距或几乎等距。在未图示的另一实施例中，发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D中的一或多者重叠。
如图10的侧视图1050中所说明，能量以无线方式在发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D与接收线圈1016之间传递。第一发射线圈1008A可经配置以产生第一无线场，第二发射线圈1008B可经配置以产生第二无线场，第三发射线圈1008C可经配置以产生第三无线场，且第四发射线圈1008D可经配置以产生第四无线场。发射线圈1008B可具有与发射线圈1008A相比的90度的相位偏移。同样，发射线圈1008C可具有与发射线圈1008B相比的90度的相位偏移，发射线圈1008D可具有与发射线圈1008C相比的90度的相位偏移，且发射线圈1008A可具有与感应线圈1008D相比的90度的相位偏移。
在一实施例中，发射天线414可包含发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D中的一或多者。同样，接收天线518可包含接收线圈1016，其可通过如上文所描述相对于接收线圈816A和816B串联电连接多个线圈而实施。
在一实施例中，控制器415可直接或间接耦合到发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D。发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D可由如本文所描述的控制器415在第一操作模式或第二操作模式中操作。此外，控制器415可经配置以激活发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D中的一或多者(例如，设定发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D的电流相位和/或电流电力电平)使得以无线方式从发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D传递到接收线圈1016和/或存在于发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D的能量传递区内的任何其它接收线圈的能量足以为负载充电或供电。举例来说，控制器415可经配置以个别地设定发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D的电流相位和/或电流电力电平使得能量以无线方式单独地从发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D传递到接收线圈1016和/或存在于发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D的能量传递区内的任何其它接收线圈。作为另一实例，控制器415可经配置以联合地设定发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D的电流相位和/或电流电力电平使得能量以无线方式共同地从发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D传递到接收线圈1016和/或存在于发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D的能量传递区内的任何其它接收线圈。
在一实施例中，控制器415可经配置以测量接收线圈1016与发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D中的每一者之间的耦合水平、发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D之间的耦合水平，和/或不同操作模式期间的能量泄漏水平。由于测量接收线圈1016与发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D中的每一者之间的耦合水平、测量发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D之间的耦合水平，和/或测量能量泄漏水平，控制器415可经配置以选择不同操作模式中的一者以用无线方式将能量从发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D传递到接收线圈1016和/或存在于发射线圈1008A、1008B、1008C和/或1008D的能量传递区中的任何其它接收线圈。
图11为用于以无线方式传递能量的示范性方法1100的流程图。在一实施例中，流程图1100中的步骤可由发射器404执行。尽管本文中参考特定次序描述流程图1100的方法，但在各种实施例中，可以不同次序执行本文中的框，或省略所述框且可添加额外的框。所属领域的一般技术人员将理解，流程图1100的方法可在可经配置以经由无线电力传递为另一装置充电或供电的任何装置中实施。
在框1102处，由第一发射天线当所述至少一个接收器处于第一发射天线的能量传递区时产生第一无线场。在一实施例中，第一发射天线为第一发射线圈708A。在另一实施例中，当第一发射天线经激活时，第一发射天线中的电流在第一方向上流动。在一实施例中，所述至少一个接收天线为接收线圈716A、716B、816A、816B、916和/或1016中的一者。在框1104处，由与第一发射天线空间上分隔开的第二发射天线当所述至少一个接收器处于第二发射天线的能量传递区时产生第二无线场。在一实施例中，当第二发射天线经激活时，第二发射天线中的电流在不同于第一方向的第二方向上流动。
在框1106处，基于所述至少一个接收器是否处于第一无线场和第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活第一发射天线或第二发射天线中的至少一者。在框1108处，当所述第一发射天线和所述第二发射天线两者经激活时控制以下各项：所述第一发射天线和所述第二发射天线是否独立地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到相同接收器；所述第一发射天线和所述第二发射天线是否联合地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述第一发射天线和所述第二发射天线是否以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到不同接收器。
图12为根据示范性实施例的发射器1200的功能框图。发射器1200包括用于相对于图1-10论述的各种动作的装置1202、装置1204、装置1206和装置1208。发射器1200包含用于当所述至少一个接收器处于所述用于产生所述第一无线场的装置的能量传递区时产生第一无线场的装置1202。在一实施例中，用于当所述至少一个接收器处于所述用于产生所述第一无线场的装置的能量传递区时产生第一无线场的装置1202可经配置以执行上文相对于框1102所论述的功能中的一或多者。发射器1200包含用于当所述至少一个接收器处于所述用于产生所述第二无线场的装置的能量传递区时产生第二无线场的装置1204。在一实施例中，用于当所述至少一个接收器处于所述用于产生所述第二无线场的装置的能量传递区时产生第二无线场的装置1204可经配置以执行上文相对于框1104所论述的功能中的一或多者。
发射器1200进一步包含用于基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述用于产生所述第一无线场的装置或所述用于产生所述第二无线场的装置中的至少一者的装置1206。在一实施例中，用于基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述用于产生所述第一无线场的装置或所述用于产生所述第二无线场的装置中的至少一者的装置1206可经配置以执行上文相对于框1106所论述的功能中的一或多者。发射器1200进一步包含用于当所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置两者经激活时控制以下各项的装置1208：所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否独立地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到相同接收器；所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否联合地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到不同接收器。在一实施例中，用于当所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置两者经激活时控制以下各项的装置1208可经配置以执行上文相对于框1108所论述的功能中的一或多者：所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否独立地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到相同接收器；所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否联合地以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否以无线方式经由第一和第二无线场将能量传递到不同接收器。
上文描述的方法的各个操作可由能够执行所述操作的任何合适的装置来执行，例如各个硬件和/或软件组件、电路和/或模块。通常，图中所说明的任何操作可由能够执行所述操作的对应功能装置执行。所述用于产生第一无线场的装置包括第一发射线圈708A。所述用于产生第二无线场的装置包括第二发射线圈708B。所述用于激活的装置和所述用于控制的装置包括控制器415。
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，可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示可在整个以上描述中参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。
结合本文揭示的实施例所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。为清楚说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体上关于其功能性而描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。此类功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。可针对每一特定应用以不同方式来实施所描述的功能性，但此些实施方案决策不应被解释为会导致脱离本发明的实施例的范围。
可使用以下各者来实施或执行结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性块、模块和电路：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所描述的功能的任何组合。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。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、一或多个微处理器结合DSP核心，或任何其它此类配置。
结合本文中所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤和功能可直接体现在硬件、由处理器执行的软件模块或所述两者的组合中。如果实施于软件中，那么可将功能作为一或多个指令或代码而存储在有形的非暂时性计算机可读媒体上或经由有形的非暂时性计算机可读媒体进行发射。软件模块可驻留在随机存取存储器(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。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。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字影音光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光以光学方式再现数据。上述各项的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。处理器和存储媒体可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留在用户终端中。
为了概述本发明，本文已描述了本发明的某些方面、优点以及新颖特征。应了解，不一定可根据本发明的任一特定实施例实现所有此些优点。因此，可按照如本文所教示来实现或优化一个优点或一组优点的方式来体现或实行本发明，而不一定实现如本文可能教示或建议的其它优点。
将容易了解对上述实施例的各种修改，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下将本文定义的一般原理应用到其它实施例。因此，本发明并不希望限于本文中所展示的实施例，而是应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征相一致的最广范围。

Claims (25)

1.一种用于以无线方式将能量传递到至少一个接收器的至少一个接收天线的设备，所述设备包括：
第一发射天线，其经配置以当所述至少一个接收器至少部分地处于所述第一发射天线的能量传递区时产生第一无线场；
第二发射天线，其经配置以当所述至少一个接收器至少部分地处于不同于所述第一发射天线的所述能量传递区的所述第二发射天线的能量传递区时产生第二无线场；以及
控制器，其操作地耦合到所述第一发射天线和所述第二发射天线且经配置以基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者，
所述控制器进一步经配置以当所述第一发射天线和所述第二发射天线两者经激活时控制以下各项：当相同接收器位于所述第一发射天线和所述第二发射天线发生重叠的位置时所述第一发射天线和所述第二发射天线是否独立地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器；当相同接收器位于所述第一发射天线和所述第二发射天线发生重叠的位置时所述第一发射天线和所述第二发射天线是否联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述第一发射天线和所述第二发射天线是否以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到不同接收器，所述控制器进一步经配置以当所述第一发射天线和所述第二发射天线联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器时，协调彼此之间相关的所述第一发射天线的电流相位和所述第二发射天线的电流相位，并协调彼此之间相关的所述第一发射天线的电流电力电平和所述第二发射天线的电流电力电平。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一发射天线经激活以经由所述第一无线场将能量传递到所述至少一个接收天线，且其中所述控制器进一步经配置以：
测量以下中的至少一者：所述第一发射天线与所述至少一个接收天线之间的第一耦合水平、所述第一发射天线与所述第二发射天线之间的第二耦合水平，或所述第一发射天线与所述至少一个接收天线之间的所述能量传递的泄漏水平；以及
至少基于测得的所述第一耦合水平、测得的所述第二耦合水平或测得的所述泄漏水平中的至少一者激活所述第二发射天线以经由所述第二无线场将能量传递到所述至少一个接收天线。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器进一步经配置以经由所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者调节所述第一无线场的第一通量相位或第一通量强度或者所述第二无线场的第二通量相位或第二通量强度中的至少一者。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制器进一步经配置以经由所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者调节所述第一无线场的所述第一通量相位或所述第二无线场的所述第二通量相位中的至少一者使得所述第一通量相位与所述第二通量相位大体上相反，且所述第一无线场和所述第二无线场的通量线是连续的且存在于闭合环路中。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括通信模块，所述通信模块操作地耦合到所述控制器且经配置以在所述设备与所述至少一个接收器之间建立通信链路，其中所述控制器进一步经配置以：
经由所述通信链路从所述至少一个接收器接收至少一个充电要求；以及
至少部分基于从所述至少一个接收器接收的所述至少一个充电要求设定所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者的所述电流相位。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述通信模块进一步经配置以在所述设备与另一接收器之间建立另一通信链路，其中所述控制器进一步经配置以：
经由所述另一通信链路从所述另一接收器接收至少另一充电要求；
激活所述第一发射天线以经由所述第一无线场将能量传递到所述至少一个接收器；以及
激活所述第二发射天线以经由所述第二无线场将能量传递到所述另一接收器。
7.一种以无线方式将能量传递到至少一个接收器的至少一个接收天线的方法，所述方法包括：
由第一发射天线当所述至少一个接收器至少部分地处于所述第一发射天线的能量传递区时产生第一无线场；
由第二发射天线当所述至少一个接收器至少部分地处于不同于所述第一发射天线的所述能量传递区的所述第二发射天线的能量传递区时产生第二无线场；
基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者；
当所述第一发射天线和所述第二发射天线两者经激活时控制以下各项：当相同接收器位于所述第一发射天线和所述第二发射天线发生重叠的位置时所述第一发射天线和所述第二发射天线是否独立地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器；当相同接收器位于所述第一发射天线和所述第二发射天线发生重叠的位置时所述第一发射天线和所述第二发射天线是否联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述第一发射天线和所述第二发射天线是否以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到不同接收器；
当所述第一发射天线和所述第二发射天线联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器时，协调彼此之间相关的所述第一发射天线的电流相位和所述第二发射天线的电流相位；以及
当所述第一发射天线和所述第二发射天线联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器时，协调彼此之间相关的所述第一发射天线的电流电力电平和所述第二发射天线的电流电力电平。
8.根据权利要求7所述的方法，其中激活所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者包括激活所述第一发射天线以经由所述第一无线场将能量传递到所述至少一个接收天线，所述方法进一步包括：
测量以下中的至少一者：所述第一发射天线与所述至少一个接收天线之间的第一耦合水平、所述第一发射天线与所述第二发射天线之间的第二耦合水平，或所述第一发射天线与所述至少一个接收天线之间的所述能量传递的泄漏水平；以及
至少基于测得的所述第一耦合水平、测得的所述第二耦合水平或测得的所述泄漏水平中的至少一者激活所述第二发射天线以经由所述第二无线场将能量传递到所述至少一个接收天线。
9.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括经由所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者调节所述第一无线场的第一通量相位或第一通量强度或者所述第二无线场的第二通量相位或第二通量强度中的至少一者。
10.根据权利要求9所述的方法，其中调节所述第一无线场的第一通量相位或第一通量强度中的至少一者包括经由所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者调节所述第一无线场的所述第一通量相位或所述第二无线场的所述第二通量相位中的至少一者使得所述第一通量相位与所述第二通量相位大体上相反，且所述第一无线场和所述第二无线场的通量线是连续的且存在于闭合环路中。
11.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：
在所述第一发射天线或所述第二发射天线与所述至少一个接收器之间建立通信链路；
经由所述通信链路从所述至少一个接收器接收至少一个充电要求；以及
至少部分基于从所述至少一个接收器接收的所述至少一个充电要求设定所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者的所述相位。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
在所述第一发射天线或所述第二发射天线与另一接收器之间建立另一通信链路；
经由所述另一通信链路从所述另一接收器接收至少另一充电要求；
激活所述第一发射天线以经由所述第一无线场将能量传递到所述至少一个接收器；以及
激活所述第二发射天线以经由所述第二无线场将能量传递到所述另一接收器。
13.一种用于以无线方式将能量传递到至少一个接收器的至少一个接收天线的设备，所述设备包括：
用于当所述至少一个接收器至少部分地处于所述用于产生第一无线场的装置的能量传递区时产生所述第一无线场的装置；
用于当所述至少一个接收器至少部分地处于所述用于产生第二无线场的装置的能量传递区时产生所述第二无线场的装置；
用于基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述用于产生所述第一无线场的装置或所述用于产生所述第二无线场的装置中的至少一者的装置；
用于当所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置两者经激活时控制以下各项的装置：当相同接收器位于第一发射天线和第二发射天线发生重叠的位置时所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否独立地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器；当相同接收器位于所述第一发射天线和所述第二发射天线发生重叠的位置时所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置是否以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到不同接收器；
用于当所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器时，协调彼此之间相关的所述用于产生所述第一无线场的装置的电流相位和所述用于产生所述第二无线场的装置的电流相位的装置；以及
用于当所述用于产生所述第一无线场的装置和所述用于产生所述第二无线场的装置联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器时，协调彼此之间相关的所述用于产生所述第一无线场的装置的电流电力电平和所述用于产生所述第二无线场的装置的电流电力电平的装置。
14.根据权利要求13所述的设备，其中用于激活所述用于产生所述第一无线场的装置或所述用于产生所述第二无线场的装置中的至少一者的装置包括用于激活所述用于产生所述第一无线场的装置以经由所述第一无线场将能量传递到所述至少一个接收天线的装置，所述设备进一步包括：
用于测量以下中的至少一者的装置：所述设备与所述至少一个接收天线之间的第一耦合水平、所述用于产生所述第一无线场的装置与所述用于产生第二无线场的装置之间的第二耦合水平，或所述设备与所述至少一个接收天线之间的所述能量传递的泄漏水平；以及
用于至少基于测得的所述第一耦合水平、测得的所述第二耦合水平或测得的所述泄漏水平中的至少一者激活所述用于产生第二无线场的装置以经由所述第二无线场将能量传递到所述至少一个接收天线的装置。
15.根据权利要求13所述的设备，其进一步包括用于经由所述用于产生所述第一无线场的装置或所述用于产生第二无线场的装置中的至少一者调节所述第一无线场的第一通量相位或第一通量强度或所述第二无线场的第二通量相位或第二通量强度中的至少一者的装置。
16.根据权利要求15所述的设备，其中用于调节所述第一无线场的第一通量相位或第一通量强度中的至少一者的装置包括用于以下操作的装置：经由所述用于产生所述第一无线场的装置或所述用于产生第二无线场的装置中的至少一者调节所述第一无线场的所述第一通量相位或所述第二无线场的所述第二通量相位中的至少一者使得所述第一通量相位与所述第二通量相位大体上相反且所述第一无线场和所述第二无线场的通量线是连续的且存在于闭合环路中。
17.根据权利要求13所述的设备，其进一步包括：
用于在所述设备与所述至少一个接收器之间建立通信链路的装置；
用于经由所述通信链路从所述至少一个接收器接收至少一个充电要求的装置；以及
用于至少部分基于从所述至少一个接收器接收的所述至少一个充电要求设定所述用于产生第一无线场的装置或所述用于产生第二无线场的装置中的至少一者的所述相位的装置。
18.根据权利要求17所述的设备，其进一步包括：
用于在所述设备与另一接收器之间建立另一通信链路的装置；
用于经由所述另一通信链路从所述另一接收器接收至少另一充电要求的装置；
用于激活所述用于产生所述第一无线场的装置以经由所述第一无线场将能量传递到所述至少一个接收器的装置；以及
用于激活所述用于产生第二无线场的装置以经由所述第二无线场将能量传递到所述另一接收器的装置。
19.根据权利要求13所述的设备，其中所述用于产生所述第一无线场的装置包括第一发射天线，其中所述用于产生第二无线场的装置包括第二发射天线，且其中所述用于激活的装置包括控制器。
20.一种非暂时性计算机可读媒体，其包括在被执行时致使设备进行以下操作的代码：
使用第一发射天线当至少一个接收器至少部分地处于所述第一发射天线的能量传递区时产生第一无线场；
使用第二发射天线当所述至少一个接收器至少部分地处于不同于所述第一发射天线的所述能量传递区的所述第二发射天线的能量传递区时产生第二无线场；
基于所述至少一个接收器是否处于所述第一无线场和所述第二无线场中的一或两者的能量传递区而激活所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者；
当所述第一发射天线和所述第二发射天线两者经激活时控制以下各项：当相同接收器位于所述第一发射天线和所述第二发射天线发生重叠的位置时所述第一发射天线和所述第二发射天线是否独立地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器；当相同接收器位于所述第一发射天线和所述第二发射天线发生重叠的位置时所述第一发射天线和所述第二发射天线是否联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器；或所述第一发射天线和所述第二发射天线是否以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到不同接收器；
当所述第一发射天线和所述第二发射天线联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器时，协调彼此之间相关的所述第一发射天线的电流相位和所述第二发射天线的电流相位；以及
当所述第一发射天线和所述第二发射天线联合地以无线方式经由所述第一无线场和所述第二无线场将能量传递到所述相同接收器时，协调彼此之间相关的所述第一发射天线的电流电力电平和所述第二发射天线的电流电力电平。
21.根据权利要求20所述的媒体，其进一步包括在被执行时致使设备进行以下操作的代码：
激活所述第一发射天线以经由所述第一无线场将能量传递到所述至少一个接收天线；
测量以下中的至少一者：所述设备与所述至少一个接收天线之间的第一耦合水平、所述第一发射天线与所述第二发射天线之间的第二耦合水平，或所述设备与所述至少一个接收天线之间的所述能量传递的泄漏水平；以及
至少基于测得的所述第一耦合水平、测得的所述第二耦合水平或测得的所述泄漏水平中的至少一者激活所述第二发射天线以经由所述第二无线场将能量传递到所述至少一个接收天线。
22.根据权利要求20所述的媒体，其进一步包括在执行时致使设备进行以下操作的代码：经由所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者调节所述第一无线场的第一通量相位或第一通量强度或者所述第二无线场的第二通量相位或第二通量强度中的至少一者。
23.根据权利要求22所述的媒体，其进一步包括在执行时致使设备进行以下操作的代码：经由所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者调节所述第一无线场的所述第一通量相位或所述第二无线场的所述第二通量相位中的至少一者使得所述第一通量相位与所述第二通量相位大体上相反，且所述第一无线场和所述第二无线场的通量线是连续的且存在于闭合环路中。
24.根据权利要求20所述的媒体，其进一步包括在被执行时致使设备进行以下操作的代码：
在所述设备与所述至少一个接收器之间建立通信链路；
经由所述通信链路从所述至少一个接收器接收至少一个充电要求；以及
至少部分基于从所述至少一个接收器接收的所述至少一个充电要求设定所述第一发射天线或所述第二发射天线中的至少一者的所述相位。
25.根据权利要求24所述的媒体，其进一步包括在被执行时致使设备进行以下操作的代码：
在所述设备与另一接收器之间建立另一通信链路；
经由所述另一通信链路从所述另一接收器接收至少另一充电要求；
激活所述第一发射天线以经由所述第一无线场将能量传递到所述至少一个接收器；以及
激活所述第二发射天线以经由所述第二无线场将能量传递到所述另一接收器。
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