CN107112802B - 无线电力接收器 - Google Patents

Abstract

公开了连接至无线电力接收器的外部电感器。该外部电感器可包括导体、第一连接单元和第二连接单元，其中导体包括至少一个主缝隙；第一连接单元将导体的第一点和无线电力接收器彼此连接；第二连接单元将导体的第二点和无线电力接收器彼此连接。

Description

无线电力接收器

技术领域

本公开涉及无线电力接收器，更具体地，涉及从无线电力发送器接收电力的无线电力接收器。

背景技术

移动终端，诸如便携式电话或PDA(个人数字助理)，使用可充电电池。为了对这种电池充电，通过插入移动设备的单独充电设备来供应电力，或者另外将移动设备的接触端子与充电设备的接触端子配对。然而，这种类型的充电方法将在移动设备和/或充电设备上的接触端子暴露于环境中。因此，接触端子可能受到外来物质的污染，从而干扰电池的充电。另外，移动设备上暴露的接触端子可能难以使移动设备防水。

无线充电或无接触充电技术已经被研发，并且被用于诸多电子设备。这些无线充电技术使用无线电力传输和接收。无线充电技术允许在不将便携式电话连接至单独的充电设备的情况下，仅仅通过将移动设备诸如蜂窝电话放置于充电板上来对电池充电。无线充电技术当前用于诸多设备，包括无线电动牙刷和无线电动剃须刀。可预期的是，随着电动汽车变得越来越普遍，无线充电技术将显著地发展。

目前，无线充电技术主要关注电感耦合方法、谐振电感耦合方法和RF/微波辐射方法。当通过电感耦合方法(本公开称为电感法(inductive method))传送电力，初级线圈中的电流生成磁场，并且该磁场在次级线圈中感应出电流。利用电感耦合的电力传输具有优良的能量传输效率。然而，为了高效率的能量传输，初级线圈和次级线圈必须彼此非常靠近。

谐振电感耦合方法，本公开中称为谐振法(resonance method)，是其中发送器和接收器均具有调谐至特定频率的电路的这类电感耦合方法。麻省理工学院(MIT)的Soljacic教授在2005年通过利用耦合模理论向几米之外的电子设备传输电力演示了该无线充电系统。谐振法使用了谐振频率概念：谐振频率是所有物体的特性。物体可优先在它的谐振频率处生成或接收能量。例如，当调音叉被撞击时，它将在其谐振频率处振动。靠近音叉的、具有相同谐振频率的酒杯将吸收音叉生成的振动声能，直到酒杯破碎为止。类似地，利用谐振法的电力发送器生成特定频率的磁场。仅仅当存在包括具有该谐振频率的接收电路的接收设备时，才经由该磁场传递能量。由于传输设备和接收设备之间的距离较大，与电感法相比，谐振法可能具有较低的能量传输效率。

RF/微波辐射方法传输可被接收并且转换为电力的RF/微波信号。与谐振法相比，该方法的能量传输效率低。

发明内容

技术问题

无线电力接收器可包括从无线电力发送器接收无线电力的元件。例如，在谐振法和电感法两种情况下，无线电力接收器可包括电感器。因为接收无线电力的电感器可在无线电力接收器中，所以无线电力接收器可能因电路板的尺寸而具有增大的尺寸以容纳电感器，以及无线电力接收器的厚度可能因电感器的尺寸而增大。另外，当金属保护壳体用于无线电力接收器时，无线电力的传送效率可能因为所述金属壳体而降低。

问题的解决方案

根据本公开各实施方式，无线电力接收器可包括导体、电力处理单元、第一连接单元和第二连接单元，其中导体具有缝隙；电力处理单元配置为处理接收的无线电力；第一连接单元配置为将导体的第一点连接至电力处理单元；第二连接单元配置为将导体的第二点连接至电力处理单元。无线电力接收器还可包括至少设置在导体的一部分上和导体下方的绝缘体。绝缘体还可以设置在缝隙中。绝缘体可由玻璃和塑料中的至少一种形成。

在本发明的各实施方式中，导体是至少部分地覆盖无线电力接收器的金属壳体的至少一部分，因此，导体可从无线电力接收器拆除。导体还可配置为：与电力处理单元一起生成处于特定谐振频率的感应电流，以基于谐振法接收无线电力。

电力处理单元可包括至少一个电容器，导体和一个或多个电容器可形成具有特定谐振频率的谐振电路。电力处理单元包括至少一个电容器，感应电流可从第一点向第二点流动。可根据缝隙的结构确定第一连接单元和第二连接单元的位置。

电力处理单元可包括第一电容器，所述第一电容器的第一端部连接至第一连接单元，所述第一电容器的第二端部连接至第二连接单元。还可存在第二电容器，所述第二电容器的第一端部连接至第一连接单元和第一电容器的第一端部；还可存在第三电容器，所述第三电容器的第一端部连接至第二连接单元和第一电容器的第二端部。

导体还可配置为：与电力接收单元一起基于电感法接收无线电力。导体可配置为与无线电力发送器的电感器进行电感耦合以在导体中生成感应电流，并且感应电流可从第一点向第二点流动。

根据本公开各实施方式，外部电感器可包括导体、第一连接单元和第二连接单元，其中导体包括至少一个主缝隙；第一连接单元配置为将导体的第一点连接至无线电力接收器；第二连接单元配置为将导体的第二点连接至无线电力接收器。电力处理单元可包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，其中第一电容器的第一端部连接至第一连接单元；第二电容器的第一端部连接至第二连接单元；第三电容器的第一端部连接至第一电容器的第二端部，并且第三电容器的第二端部连接至第二电容器的第二端部。

导体可包括配置为物理上地将外部电感器固定至无线电力接收器的固定(fastening)单元。

缝隙可包括至少一个缝隙和至少一个辅助缝隙，其中辅助缝隙连接到所述至少一个缝隙。在至少一个缝隙和辅助缝隙的交叉点处，辅助缝隙可垂直于至少一个缝隙。导体中的缝隙的形状可使得导体的剩余部分大致呈环形形状。

本发明各实施方式可包括第一布线、第二布线和电力接收单元，其中第一布线连接至外部电感器的第一点；第二布线连接至外部电感器的第二点；电力接收单元配置为经由第一布线和第二布线连接至外部电感器以一起接收无线电力。

根据本公开，各实施方式可提供连接至无线电力接收器的外部电感器。此外，根据本公开各实施方式，无线电力接收器可连接至外部电感器以从无线电力发送器接收无线电力。

外部电感器可配置为：与无线电力接收器一起生成处于特定谐振频率的感应电流，以基于谐振法接收无线电力。感应电流可从第一点向第二点流动。

无线电力接收器可包括至少一个电容器，外部电感器和至少一个电容器形成具有特定谐振频率的谐振电路。

无线电力接收器可包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，其中，第一电容器的第一端部连接至第一连接单元，第一电容器的第二端部连接至第二连接单元；第二电容器的第一端部连接至第一连接单元和第一电容器的第一端部；第三电容器的第一端部连接至第二连接单元和第一电容器的第二端部。

外部电感器可配置为：与无线电力接收器一起基于电感法接收无线电力。导体可配置为与无线电力发送器的电感器进行电感耦合，以在导体中生成感应电流。感应电流可从第一点向第二点流动。

无线电力接收器可包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，其中，第一电容器的第一端部连接至第一连接单元；第二电容器的第一端部连接至第二连接单元；第三电容器的第一端部连接至第一电容器的第二端部，第三电容器的第二端部连接至第二电容器的第二端部。

外部电感器可包括固定单元和绝缘单元，其中，固定单元配置为物理上地将外部电感器固定至无线电力接收器；绝缘单元配置为使外部电感器与无线电力接收器绝缘。外部电感器还可包括连接到主缝隙的至少一个辅助缝隙。辅助缝隙可在它与主缝隙的交叉处垂直于主缝隙。

导体中的主缝隙的形状可使得导体的剩余部分大致呈环形形状。

无线电力接收器可包括第一布线、第二布线和电力接收单元，其中，第一布线连接至外部电感器的第一点；第二布线连接至外部电感器的第二点；电力接收单元配置为经由第一布线和第二布线连接至外部电感器以一起接收无线电力。

无线电力接收器还可包括整流单元和DC/DC转换器单元，其中整流单元配置为使接收的无线电力作为输入并且输出经整流的电力；DC/DC转换器单元配置为将经整流的电力的电压转换至特定DC电压。

电力接收单元和外部电感器可配置为基于谐振法接收处于特定谐振频率的无线电力。

电力接收单元可包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，其中，第一电容器的第一端部连接至第一点，第一电容器的第二端部连接至第二点；第二电容器的第一端部连接至第一点和第一电容器的第一端部；第三电容器的第一端部连接至第二点和第一电容器的第二端部。

电力接收单元和外部电感器可配置为基于电感法接收无线电力。

无线电力接收器可包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，其中，第一电容器的第一端部连接至第一点；第二电容器的第一端部连接至第二点；第三电容器的第一端部连接至第一电容器的第二端部，第三电容器的第二端部连接至第二电容器的第二端部。

外部电力接收器可连接至无线电力接收器，外部电力接收器可包括导体、至少一个电容器和至少一个连接单元，其中，导体包括至少一个主缝隙；至少一个电容器与导体连接；至少一个连接单元将外部电力接收器电连接至无线电力接收器；外部电力接收器可拆卸地机械固定至无线电力接收器。

外部电力接收器可配置为基于谐振法接收无线电力，导体和至少一个电容器可形成具有特定谐振频率的谐振电路。当无线电力被接收时，感应电流可从导体的第一点向导体的第二点流动。

外部电力接收器中的至少一个电容器可包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，其中，第一电容器的第一端部连接至第一点，第一电容器的第二端部连接至第二点；第二电容器的第一端部连接至第一点和第一电容器的第一端部；第三电容器的第一端部连接至第二点和第一电容器的第二端部。

外部电力接收器的导体和至少一个电容器可配置为基于电感法接收无线电力。导体可配置为与无线电力发送器的电感器电感耦合以在导体中生成感应电流，感应电流可从导体中的第一点向导体中的第二点流动。

外部电力接收器中的至少一个电容器可包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，其中第一电容器的第一端部连接至第一点；第二电容器的第一端部连接至第二点；第三电容器的第一端部连接至第一电容器的第二端部，第三电容器的第二端部连接至第二电容器的第二端部。

外部电力接收器可包括配置为将外部电力接收器可拆卸地机械固定至无线电力接收器的固定单元，以及可包括使外部电感器与无线电力接收器绝缘的绝缘单元。

外部电力接收器中的导体还可包括连接至至少一个主缝隙的至少一个辅助缝隙，辅助缝隙可在它与主缝隙的交叉处垂直于主缝隙。导体中的主缝隙的形状可使得导体的剩余部分大致呈环形形状。

无线电力接收器可包括配置为处理接收的无线电力的电力处理单元，其中，通过布线从外部电力接收器接收无线电力，外部电力接收器可拆卸地机械联接至无线电力接收器。电力处理单元还可包括整流单元和DC/DC转换器单元，其中，整流单元配置为对所接收的无线电力进行整流以输出经整流的电力；DC/DC转换器单元将经整流的电力转换为处于特定DC电压的DC电力。

连接至无线电力接收器的外部电感器可包括电感器、第一连接单元和第二连接单元，其中第一连接单元将电感器的第一点和无线电力接收器彼此连接；第二连接单元将电感器的第二点和无线电力接收器彼此连接；无线电力接收器和电感器可配置为一起接收无线电力。

连接至无线电力接收器的外部电力接收器可包括接收单元和连接单元，其中接收单元包括电感器和与电感器连接的至少一个电容器，接收单元配置为接收无线电力；连接单元将接收的无线电力从接收单元传输至无线电力接收器；外部电力接收器可拆卸地机械固定至无线电力接收器。

根据本公开各实施方式，连接至无线电力接收器的外部电感器可包括导体、第一连接单元和第二连接单元，其中导体包括至少一个主缝隙；第一连接单元将导体的第一点和无线电力接收器彼此连接；第二连接单元将导体的第二点和无线电力接收器彼此连接。

附图说明

通过结合附图的以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和有益效果将变得更加明显，在附图中：

图1是描述可与本公开各实施方式一起使用的无线充电系统的整体操作的概念图；

图2是示出根据本公开各实施方式的无线电力发送器、外部电感器和无线电力接收器的框图；

图3是根据本公开各实施方式的无线电力发送器和无线电力接收器的框图；

图4示出根据本公开各实施方式通过谐振法的无线电力传输/接收系统；

图5示出根据本公开各实施方式的无线电力传输/接收系统；

图6a和图6b示出根据本公开各实施方式的电路图；

图7a示出根据本公开各实施方式的外部电感器的概念图；

图7b至图7g示出根据本公开各实施方式的外部电感器的侧视图；

图8示出根据本公开各实施方式联接至无线电力接收器的外部电感器的概念图；

图9a和图9b示出根据本公开各实施方式描述辅助缝隙的概念图；

图10a至图10g示出根据本公开各实施方式描述缝隙图案的概念图；

图11a和图11b示出根据本公开各实施方式电力接收器和无线电力接收器的框图；

图11c示出根据本公开各实施方式谐振型电力接收器的电路图；

图11d示出根据本公开各实施方式电感型电力接收器的电路图；

图12示出根据本公开各实施方式的外部电力接收器的概念图；

图13a示出根据本公开各实施方式的外部电感器的概念图；以及

图13b示出根据本公开各实施方式的外部电力接收器的概念图。

具体实施方式

将参照附图描述本公开各实施方式。然而，应理解，没有旨在将本公开限制于本文所公开的特定形式。相反，本公开应解释为涵盖本公开实施方式的各种修改、等同和/或替换。在附图的描述中，相同的参考标号可用来指示相同的元件。

可在本公开中使用诸如“包括”或“可包括”的表述，以表明存在相应的功能、操作或组件，而不排除存在另外的功能、操作或组件。在本公开中，术语“包括”、“具有”和“包括”表示特性、数量、步骤、组件、部件、部件或它们的组合，而不应该解释为排除存在或可能添加一个或多个其他的特点、数量、步骤、操作、组件、部件或它们的组合。

如本文所使用，表述“A或/和B中的至少一个”或“A或/和B中的一个或多个”可包括一起列举的项目的任意或全部可能组合。例如，表述“A和B中的至少一个”或“A或B中的至少一个”可包括：(1)包括至少一个A；(2)至少一个B；或者(3)包括至少一个A和至少一个B两者。

各示例性实施方式的描述中使用的诸如“第一”、“第二”、“初级”、“次级”的表述可表示各种元件而与顺序和/或重要性无关，并且不一定指示相应元件的相对重要性或特定顺序。所述表述可用于将一个元件与另一元件区分开。例如，第一用户设备和第二用户设备可表示不同的用户设备，而不考虑顺序和/或重要性。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可称为第二元件；类似地，第二元件可称为第一元件。

当描述第一元件“操作性地或通信地联接”或“连接”至第二元件时，第一元件可直接地连接至第二元件，或者它可通过第三元件连接至第二元件。然而，当描述第一元件“直接连接”或“直接联接”至第二元件时，意味着第一元件和第二元件之间不存在中间元件(诸如第三元件)。

本公开使用的表述“配置为”可根据情况与例如“设定为”、“适合于”、“有能力”、“设计成”、“适于”、“制造成”或“能够”互换。表述“配置为”不一定指通过硬件“专门设计成”执行功能。可替代地，在一些情况中，表述“配置为……的装置”可表示该装置可与另一装置或组件一起操作。例如，短语“配置为执行A、B和C的处理器”可表示可通过执行存储在存储器设备中的至少一个软件程序来执行相应操作的通用处理器(诸如CPU或应用处理器)，或者用于执行相应操作的专用处理器(诸如嵌入式处理器)。

本公开定义的术语仅仅用于描述具体的示例性实施方式，而不一定限制其他示例性实施方式的范围。当在本公开和所附权利要求中使用时，除非明确地另行规定，否则单数形式也可包括复数形式。本文使用的所有的术语，包括技术术语和科技术语，可具有与本领域普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。除非明确地定义成这样，否则词典中定义的术语具有与相关技术的上下文的含义相同或相似的含义，并且不应分析为具有理想化或过于正式的含义。本公开中定义的术语不应被分析为排斥该示例性实施方式。

根据本公开各实施方式，无线电力发送器和/或无线电力接收器可包括在各种电子设备中。例如，电子设备可包括以下至少之一：智能电话、平板电脑(平板PC)、移动电话、视频电话、电子图书(e-book)阅读器、台式PC、膝上型PC、上网本、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、移动医疗设施、相机和可穿戴设备(例如，头戴式设备(HMD)，诸如电子眼镜、电子服装、电子手环、电子项链、电子智能配件、电子纹身或智能手表)。

参照图1，将描述适于在本公开各实施方式中使用的无线充电系统的概念。

图1是描述无线充电系统的整体操作的概念图。如图1所示，无线充电系统包括无线电力发送器100和一个或多个无线电力接收器110-1、110-2、……110-n。

无线电力发送器100可分别向一个或多个无线电力接收器110-1、110-2、……110-n传输电力1-1、1-2……1-n。更具体地说，无线电力发送器100可向那些已经通过预定认证程序认证的无线电力接收器110-1、110-2、……110-n传输电力1-1、1-2、……1-n。无线电力发送器100可基于例如电感法或谐振法传输无线电力。

无线电力发送器100可与无线电力接收器110-1、110-2、……110-n进行双向通信。无线电力发送器100和无线电力接收器110-1、110-2、……110-n可分别使用数据包2-1、2-2……2-n来通信，其中所述数据包可配置为处于较低网络级的帧。无线电力接收器例如可以是移动终端，诸如PDA、PMP、智能电话等。

无线电力发送器100可以无线的方式向多个无线电力接收器110-1、110-2、…110-n提供电力。例如，无线电力发送器100可通过谐振法向多个无线电力接收器110-1、110-2、……110-n传输电力。当无线电力发送器100使用谐振法时，无线电力发送器100和多个无线电力接收器110-1、110-2、……110-n之间的距离例如可以是30m或更短。当无线电力发送器100使用电感法时，无线电力发送器100和多个无线电力接收器110-1、110-2、……110-n之间的距离例如可以是10cm或更短。

无线电力接收器110-1、110-2、……和110-n中的每一个可通过从无线电力发送器100接收无线电力来对它的关联电池充电。另外，无线电力接收器110-1、110-2、……110-n中的每一个可向无线电力发送器100传输请求无线电力传输的信号、接收无线电力所需的信息、无线电力接收器状态信息、无线电力发送器100控制信息等。

另外，无线电力接收器110-1、110-2、……和110-n中的每一个可向无线电力发送器100传输指示它的关联电池的充电状态的消息。

无线电力发送器100可包括：例如，可基于从无线电力接收器110-1、110-2、…110-n接收的消息来指示无线电力接收器110-1、110-2、…110-n中的每一个的状态的显示器。视情况而定，无线电力发送器100还可有能力指示直至无线电力接收器110-1、110-2、……110-n中的每一个充电完成的预期时间。

无线电力发送器100还可向无线电力接收器110-1、110-2、……110-n中的每一个传输用于禁用它们各自的无线充电功能的控制信号。已经接收用于禁用它们的无线充电功能的控制信号的无线电力接收器之后可着手禁用它们的无线充电功能。

图2是示出根据本公开各实施方式无线电力发送器、外部电感器和无线电力接收器的框图。

如图2所示，根据本公开各实施方式，外部电感器120可连接至无线电力接收器110。在本公开各实施方式中，外部电感器120和无线电力接收器110可制造成不同的硬件片。更具体地说，外部电感器120能可拆卸地机械联接至无线电力接收器110。例如，外部电感器120可包括允许外部电感器120被固定至无线电力接收器110的固定单元。根据实施例，无线电力接收器110也可具有与外部电感器120的固定单元对应的配对固定单元。当外部电感器120的固定单元和无线电力接收器110的配对固定单元彼此联接时，外部电感器120和无线电力接收器110可彼此固定。另外，当外部电感器120的固定单元和无线电力接收器110的配对固定单元彼此分离时，外部电感器120和无线电力接收器110可彼此分离。

外部电感器120可电连接至无线电力接收器110。无线电力接收器110可包括能够与外部电感器120连接的至少一个导线。在本公开中，术语“导线(wire)”通常可用于表示可导电的导体材料或导电路径的区域，例如PC板上的轨迹、与多层PC板上的通孔类似的通孔或导线。术语“导体”可用于表示类似的事物。术语“布线(wiring)”可用于连接节点和/或元件的电气路径。在一个实施方式中，无线电力接收器110可包括第一布线和第二布线，第一导线可连接至外部电感器120的第一点。第二导线可连接至外部电感器120的第二点。外部电感器120可包括可将外部电感器120的第一点连接至第一导线的第一连接单元。另外，外部电感器120可包括可将外部电感器120的第二点连接至第二导线的第二连接单元。点也可被称为“节点”。

外部电感器120可与无线电力接收器110一起从无线电力发送器100接收无线电力。在一个实施方式中，外部电感器120和无线电力接收器110的至少某些元件可形成谐振电路。因此，无线电力发送器100可利用谐振法传输电力。由外部电感器120和无线电力接收器110形成的谐振电路可从无线电力发送器100无线接收电力。谐振电路的谐振频率可具有与所接收的电力相同的频率。通过谐振电路接收的电力可被无线电力接收器110处理，以将无线电力整流和/或转换为期望电压。无线电力接收器110可储存或输出经处理的无线电力。

在另一个实施方式中，外部电感器120和无线电力接收器110可经由电感法从无线电力发送器100接收无线电力。无线电力发送器100可包括电感器。无线电力发送器100的电感器可与外部电感器进行电感耦合。无线电力发送器100的电感器可生成磁场，所述磁场可在外部电感器120中感应出电流。感应的电流可从外部电感器120向无线电力接收器110流动。因此，从无线电力发送器100无线传递至外部电感器120的电力可被无线电力接收器110处理。例如，无线电力接收器110可将无线电力整流和/或转换至期望的电压。无线电力接收器110可储存或输出经处理的电力。

虽然仅为了易于描述，已经描述感应的电流从外部电感器120向无线电力接收器110流动，但是在本领域中众所周知的是，本文描述的感应电流是交流(AC)电流，因此，随着AC电流的相位变化，电荷从外部电感器120向无线电力接收器110流动，反之电荷从无线电力接收器110向外部电感器120流动。然而，为了易于描述，在本公开中，感应电流被说成从点A向点B流动。

外部电感器120可包括导体，所述导体可具有例如形成在所述导体中的主缝隙(slit)。主缝隙可形成为使得除了主缝隙之外的剩余导体部分可大致具有环形。下文将更详细地描述导体和主缝隙。在又一个实施方式中，外部电感器120可包括环形导体，所述环形导体也将在下文中被更详细地描述。

根据图2，无线电力接收器110和外部电感器120可实现为不同的硬件。然而，根据本公开各实施方式，外部电感器120可从无线电力接收器110拆除，或者无线电力接收器110和外部电感器120可实现为一个硬件。如果无线电力接收器110和外部电感器120实现为一个硬件，则无线电力接收器110可包括外部电感器120，并且“外部”是指电力接收器110的壳体的外部。外部电感器120可实现为无线电力接收器110的壳体的一部分。于是，外部电感器120可具有用于固定至无线电力接收器110的结构。

由于外部电感器120是导体，所以外部电感器120可实现为金属壳体。在这种情况下，外部电感器120还可包括用于保护用户免受金属壳体影响的绝缘体。如上所述，外部电感器120可实现为两个独立的硬件或包括在无线电力接收器110中的硬件，并且两种实施例均可应用于本公开的所有实施方式。

图3是根据本公开各实施方式的无线电力发送器和无线电力接收器的框图。

如图3所示，无线电力发送器200可包括电力传输单元211、控制器212和通信单元213。另外，无线电力接收器250可包括电力接收单元251、控制器252和通信单元253。另外，外部电感器120可连接至电力接收单元251。

电力传输单元211可将电力从无线电力发送器200传送至无线电力接收器250和外部电感器120。电力传输单元211可包括例如谐振电路或感应电路，因此可经由磁场传送电力。当电力传输单元211利用谐振法来实现时，电力传输单元211的感应线圈的感应系数L可以是可变的。另外，当电力传输单元211利用电感法来实现时，电力传输单元211可利用可与外部电感器120电感耦合的电感器来实现。

控制器212可控制无线电力发送器200的整体操作。控制器212可利用从存储单元(未示出)读取的算法、程序或应用，控制无线电力发送器200的整体操作。控制器212可实现为中央处理单元(CPU)、微处理器或迷你计算机的形式。

通信单元213可以预定的方式与无线电力接收器250通信。通信单元213可利用例如NFC(近场通信)、Zigbee通信、红外通信、可见光通信、蓝牙通信、BLE(低功耗蓝牙)方法等，与无线电力接收器250的通信单元253通信。通信单元213可使用例如载波侦听多址接入/冲突防止(CSMA/CA)算法。上述通信方法仅仅是示例性的，并且本公开各实施方式不限于这些特定的通信方法。

通信单元213可传输对来自无线电力接收器250的信息的请求。视情况而定，通信单元213可单播、多播或广播该请求。通信单元213可从无线电力接收器250接收电力信息。电力信息可包括以下至少一种信息：诸如，无线电力接收器250的功率(power)容量(例如，以瓦特)、剩余电池容量、电池已经充电的次数、电池容量已经使用的量、当完全充电时的电池容量、以及剩余电池容量与当完全充电时的电池容量之间的电池比率等。

另外，通信单元213可传输用于控制无线电力接收器250的充电功能的充电功能控制信号。充电功能控制信号可以是控制无线电力接收器250的电力接收单元251启动或禁用它的充电功能的控制信号。

通信单元213不仅可从无线电力接收器250接收通信，还可从其他无线电力发送器(未示出)接收通信。例如，通信单元213可从任意其他无线电力发送器接收信号。

控制器252可控制无线电力接收器250的整体操作。

虽然图3示出电力传输单元211和通信单元213配置为使得无线电力发送器200使用带外(out-of-band)通信，但是本公开各实施方式无需这样受限制。电力传输单元211和通信单元213可实现为使得无线电力发送器200可使用带内(in-band)通信。

无线电力发送器200和无线电力接收器250可传输/接收各种信号，因此可通过将无线电力接收器250加入至由无线电力发送器200管理的无线电力网络以及通过无线电力的传输/接收来执行充电程序。下文将更详细地描述上述程序。

图4示出根据本公开各实施方式通过谐振法实现的无线电力传输/接收系统。如图4所示，无线电力接收器110可包括至少一个内部元件111和负载单元112。内部元件111可称作电力接收单元。内部元件111可包括例如至少一个电容器。内部元件111和外部电感器120可通过形成具有特定谐振频率的谐振电路140来接收无线电力，所述特定谐振频率为与通过无线电力发送器100传输的无线电力的频率相同的频率。

图5示出根据本公开各实施方式的无线电力传输/接收系统。如图5所示，无线电力接收器110还可包括整流单元113、DC/DC转换器单元114和控制器115。

整流单元113可将来自谐振电路140的电力整流为DC。整流单元113例如可以是二极管电桥。DC/DC转换器单元114可将经整流的电力转换为期望电压。例如，DC/DC转换器单元114可将经整流的电力转换为5V电力。针对它可转换的电力，DC/DC转换器单元114可具有特定的输入电压范围。负载单元112可储存从DC/DC转换器单元114输入的经转换的电力。可替代地，负载单元112可输出经转换的电力。

控制器115可控制无线电力接收器110的各元件的操作。控制器115例如可以是PMIC(电力管理集成芯片)、处理器等。所述处理器可以是中央处理单元(CPU)、应用处理器(AP)和通信处理器(CP)中的一者或多者。处理器可执行例如与无线电力接收器110的各元件的控制和/或通信相关的算术运算和/或数据处理。

图6a和图6b示出根据本公开各实施方式的电路图。

在图6a的实施方式中，示出针对谐振法所配置的外部电感器120和无线电力接收器的内部元件610。外部电感器120可包括第一连接单元601和第二连接单元602。例如，外部电感器120的一端可连接至第一连接单元601并且外部电感器120的另一端可连接至第二连接单元602。

内部元件610可包括第一电容器611，所述第一电容器611的第一端部连接至第一连接单元601，所述第一电容器611的第二端部连接至第二连接单元602。另外，内部元件610可包括第二电容器612，所述第二电容器612的第一端部连接至第一连接单元601和第一电容器611的第一端部。另外，内部元件610可包括第三电容器613，所述第三电容器613的第一端部连接至第二连接单元602和第一电容器611的第二端部。

当外部电感器120连接至无线电力接收器时，第一连接单元601、第一电容器611和第二电容器612可彼此连接。当外部电感器120连接至无线电力接收器时，第二连接单元602、第一电容器611和第三电容器613可彼此连接。外部电感器120和内部元件610可以是可拆卸地机械彼此联接，在该情况中它们可从彼此拆除或者可附接至彼此。

外部电感器120、第一电容器611、第二电容器612和第三电容器613可形成谐振电路，所述谐振电路具有与将从其接收电力的无线电力发送器的谐振频率相同的谐振频率。所接收的电力可传递至诸如整流单元的无线电力处理单元以将电力从AC转换至DC。

在图6b的实施方式中，示出针对电感法配置的外部电感器120和无线电力接收器的内部元件610。外部电感器120可包括第一连接单元631和第二连接单元632。例如，外部电感器120的第一端部可连接至第一连接单元631，外部电感器120的第二端部可连接至第二连接单元632。

内部元件620可包括第一电容器621，所述第一电容器621的第一端部连接至第一连接单元631。内部元件620可包括第二电容器622，所述第二电容器622的第一端部连接至第二连接单元632。内部元件620可包括第三电容器623，所述第三电容器623的第一端部连接至第一电容器621的第二端部，所述第三电容器623的第二端部连接至第二电容器622的第二端部。

当外部电感器120连接至无线电力接收器时，第一连接单元631和第一电容器621可彼此连接。当外部电感器120连接至无线电力接收器时，第二连接单元632和第二电容器622可彼此连接。外部电感器120和内部元件610可从彼此拆除或者可附接至彼此。

外部电感器120和无线电力发送器的电感器可进行电感耦合。基于通过无线电力发送器的电感器生成的磁场，可在外部电感器120中感应出电流，因此电流可向诸如整流单元的无线电力处理单元流动。

图7a示出根据本公开各实施方式外部电感器的概念图。

如图7a所示，主缝隙710可形成在外部电感器700上，其中外部电感器700可包括导体。主缝隙710可以指具有比预定值更小的宽度的切除部分。主缝隙710可包括第一子缝隙711、第二子缝隙712、第三子缝隙713和第四子缝隙714，其中所述子缝隙可形成主缝隙710。向下参见图7a，第一子缝隙711在外部电感器700的左部，第二子缝隙712在外部电感器700的下部，第三子缝隙713在外部电感器700的右部，第四子缝隙714在外部电感器700的中部并且从第三子缝隙713指向第一子缝隙711。在一个实施方式中，相邻子缝隙中的每一个可在它们相交处彼此正交。

如上所述，主缝隙710可形成为使得剩余导体以大致的环形形状跟随主缝隙710的形状。假设主缝隙710足够宽使得电流不能横跨主缝隙710的任意部分流动。因此，可以说：电流在导体中沿着主缝隙710从第一点721向第二点722流动。因此，电流可大致以环形形式在路径723中从第一点721向第二点722流动。因此，当磁场环绕外部电感器700时，感应电流可在第一点721和第二点722之间流动。根据本公开各实施方式，主缝隙710可具有各种形式使得剩余导体具有大致的环形。

尽管提及了第一点721和第二点722，但是本公开不将实施方式限制为：电流仅仅从第一点721向第二点722流动，或者电流不在外部电感器700的其他区域中流动。相反，仅仅为了便于说明而专门提及第一点721和第二点722。在本公开中将仅仅为了方便而遵循电流从导体的一点向导体的另一点流动的这这种规定，并且该规定不表示电流不在导体的其他部分中流动。另外，由于外部电感器700包括导体，所以外部电感器700可部分地或完全地由导体材料制成。

如图7b所示，第一连接单元731可在第一点721处将外部电感器700与无线电力接收器750连接。第二连接单元732可在第二点722处将外部电感器700与无线电力接收器750连接。在一个实施方式中，第一连接单元731可将第一点721和内部元件740彼此连接，第二连接单元732可将第二点722和内部元件740彼此连接。如上所述，外部电感器700与内部元件740可从无线电力发送器接收无线电力。在一个实施方式中，外部电感器700和内部元件740可形成谐振电路，并且可基于谐振法从无线电力发送器接收无线电力。在另一个实施方式中，外部电感器700可基于来自无线电力发送器的磁场生成感应电流，并且感应电流可向内部元件740流动，因此可基于电感法从无线电力发送器接收无线电力。

如图7c所示，除内部元件742之外，无线电力接收器750还可包括电力处理单元745和电池748。电力处理单元745可包括例如整流单元和DC/DC转换器单元。电池748可储存通过电力处理单元745整流并转换为合适电压的电力。在本公开各实施方式中，绝缘单元760可设置在外部电感器700和无线电力接收器750之间。在一个实施方式中，绝缘单元760可包括铁氧体材料。

如图7d所示，根据本公开各实施方式，接触单元731和732可直接连接至电力处理单元745。排除电感器之外，电力处理单元745可包括用于无线电力充电的元件。更具体地说，排除电感器之外，根据电感法或谐振法，电力处理单元745可包括整流器、DC/DC转换器和/或用于无线电力充电的其他元件。

图7e至图7g是根据本公开各实施方式外部电感器的侧视图。

参照图7e，绝缘体770可设置在外部电感器700的至少一侧的至少一部分上，例如外部电感器700的顶侧上。在本文中，“顶”是相对于外部电感器700并且是指与从外部电感器700到与外部电感器700相关的无线电力接收器的方向相反。因此，用户可以不直接接触外部电感器700。另外绝缘体770可向位于它下方的部分提供防水功能。绝缘体770可包括能够隔绝直流电流流经绝缘体770并且可允许电磁场或磁场渗透它的物质。绝缘体770可包括例如玻璃或塑料。参照图7f，绝缘体771不仅可设置在外部电感器700的顶侧，还可设置在缝隙710中。参照图7g，绝缘体772可设置在缝隙710中。

图8示出根据本公开各实施方式联接至无线电力接收器的外部电感器的概念图。

如图8所示，外部电感器700可包括主缝隙710。绝缘单元760可设置在外部电感器700下方。另外，外部电感器700可包括固定单元701，所述固定单元701可以是柔性的并且可用于将无线电力接收器800联结至外部电感器700。根据本公开各实施方式，固定单元701可通过可抵抗弯曲的元件来实现。当无线电力接收器800联接至外部电感器700时，固定单元701可以向外被挤压开，使得无线电力接收器800可置于外部电感器700下方。当释放时，固定单元可将无线电力接收器800夹持至外部电感器700。因此，无线电力接收器800和外部电感器700可彼此固定。当无线电力接收器800和外部电感器固定在一起时，如图7c所示，外部电感器700的第一连接单元和第二连接单元还可与无线电力接收器800电连接。

图9a和图9b是根据本公开各实施方式用于描述辅助缝隙的概念图。首先，参照图9a，外部电感器700可包括主缝隙710。如上所述，主缝隙710可形成为使得外部电感器700的剩余导体具有大致的环形形状。当仅形成主缝隙710时，假设第一电流I1从第一点721向第二点722流动。然而，在导体中可存在与第一电流I1相反地流动的像电流I2。像电流I2由于通过感应电流I1生成的磁场而与感应电流I1相反。因此，从第一点721向第二点722流动的电流的大小可降低至I1-I2。

图9b示出根据本公开各实施方式其中形成有辅助缝隙700a的外部电感器700。如图9b所示，辅助缝隙700a可以是连接至主缝隙710的缝隙。在本公开各实施方式中，主缝隙710和辅助缝隙700a可在它们的交叉点处彼此正交。

当形成有辅助缝隙700a时，来自第一点721的电流I3可大于图9a的I1。随着从第一点721至第二点722的路径增加，通过缝隙形成的导体感应系数增大。感应电流I3可随着感应系数的增大而增大。另外，像电流I2或I4的值正比于感应电流I1或I3的值。由于感应电流I3相比于感应电流I1增大，所以差值I3-I4相比于差值I1-I2也增大。

图10a至图10g示出根据本公开各实施方式用于描述缝隙图案的概念图。

参照图10a，外部电感器1020可设置在无线电力接收器1010上，绝缘单元1030可在无线电力接收器1010和外部电感器1020之间。主缝隙1040可形成在外部电感器1020上，并且可额外地形成辅助缝隙1041和1402。当磁场进入外部电感器1020时，感应电流1060可从第一点1051向第二点1052流动。

参照图10b，相比于图10a的图案，主缝隙1043以及辅助缝隙1044和1045可形成在外部电感器1020的较小部分中。当磁场进入外部电感器1020时，感应电流1063可从第一点1061向第二点1062流动。

如图10c至图10g所示，主缝隙1046、1048、1049、1050和1055可形成为各种形状和尺寸，辅助缝隙1047和1057也可形成为各种形状和尺寸。另外，可不同地确定点1064、1065、1067、1068、1070、1071、1073、1074、1076和1077的位置，以生成不同的感应电流1066、1069、1072、1075和1078。换言之，可根据缝隙的结构确定点的位置。

图11a和图11b示出根据本公开各实施方式外部电力接收器和无线电力接收器的框图。

首先，参照图11a，根据本公开各实施方式，外部电力接收器1100可连接至无线电力接收器1110。在本公开各实施方式中，外部电力接收器1100和无线电力接收器1110可制造成独立的硬件片。更具体地说，外部电力接收器1100可从无线电力接收器1110拆除或者可附接至无线电力接收器1110。例如，外部电力接收器1100可包括可用于固定至无线电力接收器1110的固定单元，无线电力接收器1110可包括与外部电力接收器1100的固定单元对应的配对固定单元。当外部电力接收器1100的固定单元和无线电力接收器1110的配对固定单元彼此联接时，外部电力接收器1100和无线电力接收器1110可彼此固定。另外，当外部电力接收器1100的固定单元和无线电力接收器1110的配对固定单元解除固定时，外部电力接收器1100和无线电力接收器1110可彼此分离。

外部电力接收器1100可电连接至无线电力接收器1110。无线电力接收器1110可包括例如可与外部电力接收器1100连接的至少一个导体。在一个实施方式中，无线电力接收器1110可包括第一导体和第二导体，第一导体可连接至外部电力接收器1100的第一点。另外，第二导体可连接至外部电力接收器1100的第二点。

外部电力接收器1100可从无线电力发送器(未示出)接收无线电力。在一个实施方式中，外部电力接收器1100可形成谐振电路。在一个实施方式中，外部电力接收器1100可基于谐振法接收无线电力，并且可向无线电力接收器1110传输无线电力。无线电力接收器1110可通过例如整流并转换至具有期望电压的DC电力，对来自外部电力接收器1100的电力进行处理。

在另一个实施方式中，外部电力接收器1100可基于电感法从无线电力发送器(未示出)接收无线电力。无线电力发送器(未示出)可包括电感器。无线电力发送器(未示出)的电感器可与外部电力接收器1100电感耦合。无线电力发送器(未示出)的电感器可生成磁场，并且外部电力接收器1100可基于来自无线电力发送器(未示出)的磁场生成感应电流。所接收的与感应电流相关的无线电力可被无线电力接收器1110处理。例如，无线电力接收器1110可将无线电力整流和/或转换至期望的DC电压。无线电力接收器1110可储存或输出经处理的无线电力。

如上所述，外部电力接收器1100可从无线电力发送器(未示出)接收无线电力，并且可向无线电力接收器1110传输无线电力。

图11b示出根据本公开各实施方式的外部电力接收器。如图11b所示，谐振型外部电力接收器1101和电感型外部电力接收器1102之一可连接至整流单元1111。例如，在设置有谐振型无线电力发送器的环境中，谐振型外部电力接收器1101可连接至无线电力接收器1110。或者，在设置有电感型无线电力发送器的环境中，电感型外部电力接收器1102可连接至无线电力接收器1110。因此，可使得无线电力接收器1110可按照适应各种无线充电环境的无线方式进行充电。无线电力接收器1110可包括整流单元1111、DC/DC转换器单元1112、负载单元1113和控制器1114。上述元件中的每一个均在上文参考图5详细描述，因此，将不重复那些元件的描述。

图11c示出根据本公开各实施方式谐振型外部电力接收器的电路图。如图11c所示，谐振型外部电力接收器可包括电感器1121和至少一个电容器1130。根据本公开各实施方式，电感器1121可通过如图7a至图10g所示的那样包括主缝隙或者包括主缝隙和辅助缝隙的导体来实现。

对于谐振型外部电力接收器，至少一个电容器1130可包括第一电容器1131、第二电容器1132和第三电容器1133。第一电容器的第一端部连接至电感器1121的第一端部，并且第一电容器1131的第二端部连接至电感器1121的第二端部。谐振型外部电力接收器可包括第二电容器1132，所述第二电容器1132的第一端部连接至电感器1121的第一端部和第一电容器1131的第一端部。谐振型外部电力接收器可包括第三电容器1133，所述第三电容器1133的第一端部连接至电感器1121的第二端部和第一电容器1131的第二端部。第二电容器1132的第二端部可连接至第一连接单元1141，第三电容器1133的第二端部可连接至第二连接单元1142。第一连接单元1141和第二连接单元1142可连接至无线电力接收器。

图11d示出根据本公开各实施方式电感型外部电力接收器的电路图。如图11d所示，电感型外部电力接收器可包括电感器1150和至少一个电容器1160。根据本公开各实施方式，电感器1150可通过如图7a至图10g所示的那样包括主缝隙或者包括主缝隙和辅助缝隙的导体来实现。

对于电感型外部电力接收器，至少一个电容器1160可包括第一电容器1161、第二电容器1162和第三电容器1163。第一电容器1161的第一端部连接至电感器1150的第一端部。第二电容器1162的第一端部连接至电感器1150的第二端部。第三电容器1163的第一端部连接至第一电容器1161的第二端部，第三电容器1163的第二端部连接至第二电容器1162的第二端部。第一电容器1161的第二端部和第三电容器1163的第一端部可连接至第一连接单元1171。第二电容器1162的第二端部和第三电容器1163的第二端部可连接至第二连接单元1172。第一连接单元1171和第二连接单元1172可连接至无线电力接收器。

图12示出根据本公开各实施方式外部电力接收器的概念图。如图12所示，外部电力接收器可包括导体1210，其中在导体1210上形成有主缝隙1211。导体1210可通过第一导体1221和第二导体1222连接到至少一个电容器1230。至少一个电容器1230可通过第三导体1241和第四导体1242连接至无线电力接收器。

图13a示出根据本公开各实施方式外部电感器的概念图。如图13a所示，外部电感器可包括无线电力接收器壳体1310、电感器1330、第一连接单元1331和第二连接单元1332。如图13a所示，根据本公开各实施方式，外部电感器可包括呈环形形式的电感器1330。因此，本领域普通技术人员应理解，排除电感器1330之外，无线电力接收器壳体1310不导电。无线电力接收器可固定至无线电力接收器壳体1310。另一方面，外部电感器和无线电力接收器可经由第一连接单元1331和第二连接单元1332彼此电连接。虽然图13a描述为具有第一连接单元1331和第二连接单元1332，但是它还可描述为具有可之后连接至第一连接单元和第二连接单元的第一点和第二点。

图13b示出根据本公开各实施方式外部电力接收器的概念图。如图13b所示，外部电力接收器可包括无线电力接收器壳体1310、电感器1330、至少一个电容器1340、第一连接单元1331和第二连接单元1332。如图13b所示，根据各实施方式，外部电力接收器可包括呈环形形式的电感器1330。因此，本领域普通技术人员应理解，排除电感器1330之外，电力接收器壳体1310不导电。无线电力接收器可固定至无线电力接收器壳体1310。外部电力接收器和无线电力接收器可通过第一连接单元1331和第二连接单元1332彼此电连接。另外，电感器1330和至少一个电容器1340可通过如图11c或图11d所示的各种类型的电路来实现。类似于图13a的说明，图13b可描述为具有可之后连接至第一连接单元和第二连接单元的第一点和第二点。

本公开各实施方式的上述元件中的每一个可配置为一个或多个组件，并且相应组成元件的名称可根据电子设备的种类变化。在各实施方式中，电子设备可包括上述元件中的至少一个。上述元件中的某些可从电子设备中省去，或者电子设备还可包括另外的元件。另外，根据本公开各实施方式的电子设备的某些组件可结合以形成单一实体，因此，可等同地执行相应元件在组合之前的功能。

本文使用的术语“模块”例如可表示包括硬件、软件和固件之一或者包括它们之中两者或更多的组合的单元。“模块”例如可与术语“单元”、“逻辑”、“逻辑框”、“组件”或“电路”交换地使用。“模块”可以是集成组件的最小单元或该最小单元的一部分。“模块”可以是用于执行一个或多个功能的最小单元或该最小单元的一部分。“模块”可机械地或电气地来实现。例如，根据本公开的“模块”可包括已经知晓或以后将研发的、用于执行操作的专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)和可编程逻辑设备中的至少一者。

根据本公开的编程模块可包括上述组件中的一个或多个，或者还可包括其他另外的组件，或者可省去上述组件中的一些。根据本公开各实施方式，由模块、编程模块或其他组成元件执行的操作可以顺序地、并行地、重复地或以试探的方式来执行。此外，可根据另一顺序来执行一些操作，或者可省去一些操作，或者可添加其他的操作。

提供本文公开的各实施方式，仅仅以易于描述本公开的技术细节和帮助理解本公开而并非旨在限制本公开的范围。因此，应理解，基于本公开的技术理念的所有修改和变型或者修改和变型形式落入本公开的范围内。

Claims (14)

1.一种无线电力接收器，包括：

导体，包括缝隙，所述缝隙是所述导体内部的切除部分，其中所述导体配置为与至少一个电容器一起基于电磁场接收无线电力；

电力处理单元，配置为处理所接收的无线电力；

第一连接单元，配置为将所述导体的第一点连接至所述电力处理单元；以及

第二连接单元，配置为将所述导体的第二点连接至所述电力处理单元，

其中，感应电流从所述第一点向所述第二点流动，

其中，所述缝隙包括至少一个缝隙和连接至所述至少一个缝隙的至少一个辅助缝隙，以增加从所述第一点至所述第二点的路径长度。

2.如权利要求1所述的无线电力接收器，还包括至少设置在所述导体的一部分上和所述导体的下方的绝缘体。

3.如权利要求1所述的无线电力接收器，还包括设置在所述缝隙中的绝缘体。

4.如权利要求2所述的无线电力接收器，其中所述绝缘体包括玻璃和塑料中的至少一种。

5.如权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述导体是金属壳体的至少一部分，其中所述金属壳体是所述无线电力接收器的后盖的至少一部分。

6.如权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述导体能够从所述无线电力接收器拆除。

7.如权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述电力处理单元包括：

第一电容器，所述第一电容器的第一端部连接至所述第一连接单元，所述第一电容器的第二端部连接至所述第二连接单元；

第二电容器，所述第二电容器的第一端部连接至所述第一连接单元和所述第一电容器的第一端部；以及

第三电容器，所述第三电容器的第一端部连接至所述第二连接单元和所述第一电容器的第二端部。

8.如权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述导体配置为：与所述电力处理单元一起基于电感法接收无线电力。

9.如权利要求8所述的无线电力接收器，其中所述导体配置为：与无线电力发送器的电感器进行电感耦合，以在所述导体中生成感应电流。

10.如权利要求8所述的无线电力接收器，其中所述电力处理单元包括：

第一电容器，所述第一电容器的第一端部连接至第一连接单元；

第二电容器，所述第二电容器的第一端部连接至第二连接单元；以及

第三电容器，所述第三电容器的第一端部连接至所述第一电容器的第二端部，所述第三电容器的第二端部连接至所述第二电容器的第二端部。

11.如权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述导体包括配置为物理上将外部电感器固定至所述无线电力接收器的固定单元。

12.如权利要求1所述的无线电力接收器，其中，在所述至少一个缝隙和所述至少一个辅助缝隙的交叉点处，所述至少一个辅助缝隙垂直于所述至少一个缝隙。

13.如权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述导体中的缝隙的形状使得所述导体的剩余部分大致呈环形形状。

14.如权利要求1所述的无线电力接收器，其中，根据所述缝隙的结构来确定所述第一连接单元的位置和所述第二连接单元的位置。

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