CN109792166A - 无线充电垫上的对象位置和取向的检测 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电垫及其操作方法。该无线充电垫包括检测系统，该检测系统被配置为确定电子设备在无线充电垫上的位置和取向。基于检测到的电子设备的一个或多个结构特征部的位置来确定该位置和取向。根据检测到的位置和取向操作无线充电垫。

Description

无线充电垫上的对象位置和取向的检测

本专利申请要求2016年9月21日提交的美国临时专利申请No.62/397,616的优先权，该美国临时专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

所述实施方案整体涉及电子设备的无线充电，具体地讲涉及用于检测设置在无线充电垫的充电表面上的电子设备相对于设置在充电表面下方的一个或多个发射线圈的位置和取向的系统和方法。

背景技术

电子设备可诸如经由电磁感应无线接收电力。例如，电子设备可包括用于接收电力的线圈(“接收线圈”)，并且发射器设备可包括用于传输电力的线圈(“发射线圈”)。电子设备定位在发射器设备附近，使得发射线圈可经由互感将电力传输到接收线圈。

除了别的之外，电力传输的效率受到接收线圈相对于发射线圈的接近度和对准的影响。更具体地讲，如果接收线圈未与发射线圈对准或未正确对准，则减少电子设备所接收的电量。为了补偿，发射器设备通常会增加其电力输出，从而降低系统的电力传输效率。

发明内容

本文所述的实施方案总体涉及被配置为检测电子设备在无线充电设备的充电表面上的位置和取向的无线充电设备(例如，无线充电垫)。在一些实施方案中，无线充电垫包括壳体、一组发射线圈和检测系统。通常，壳体具有其上可放置电子设备的上表面或充电表面。该一组发射线圈向电子设备无线传输电力。

该电子设备包括外壳，并且检测系统检测外壳的一个或多个结构特征部相对于无线充电垫的上表面或充电表面的一个或多个位置。然后，检测系统可基于结构特征部的相对位置来确定电子设备相对于上表面或充电表面的位置和取向。

在一些示例中，诸如本文所述的无线充电垫的检测系统向发射线圈中的一个或多个施加高频信号(例如，查验)。然后，检测系统监视发射线圈，以获得可与电子设备外壳的一个或多个金属特征部的存在相关联的任何电流或电压尖峰。之后，检测系统可基于在不同发射线圈处接收的电流或电压尖峰的一个或多个特性(例如，振幅、相位等)来确定、估计或近似电子设备的一个或多个结构特征部的位置和/或取向。然后，检测系统可确定、估计或近似接收线圈在电子设备内的位置。

在一些示例中，检测系统包括设置在无线充电垫的上表面或充电表面之上或下方的一组电容电极。电容电极响应于附近的电子设备而经历电容的变化，并且可基于对不同电极的电容变化的比较来确定电子设备的位置和取向。

在一些示例中，检测系统包括一组应变传感器，所述应变传感器响应于电子设备接触上表面或充电表面而检测上表面或充电表面的偏转。在一些示例中，检测系统包括压电传感器，该压电传感器被配置为响应于电子设备接触上表面而检测上表面的偏转。电子设备在上表面上的位置和取向可基于检测到的上表面的偏转来确定。

本文所述的另外的实施方案涉及用于对无线充电垫上的电子设备进行充电的方法。此类方法通常包括以下操作：检测电子设备的两个或更多个非充电结构特征部相对于无线充电垫的充电表面的位置，然后确定、估计或近似电子设备相对于充电表面的位置和取向。在一些实施方案中，该方法还包括以下操作：确定电子设备内接收线圈相对于充电表面的位置，或者更具体地讲，确定接收线圈相对于与充电表面相关联的一个或多个发射线圈的位置。然后，可基于接收线圈的位置来选择发射线圈。

附图说明

本公开通过下面结合附图的具体描述将更易于理解，其中类似的附图标记表示类似的元件。

图1A描绘了容纳便携式电子设备的无线充电垫。

图1B描绘了图1A的无线充电垫和便携式电子设备，具体地示出了与无线充电垫的发射线圈对准的电子设备的接收线圈。

图1C描绘了图1B的无线充电垫和便携式电子设备，具体地示出了未与无线充电垫的任何发射线圈对准的电子设备的接收线圈。

图2A描绘了被配置为经由感应式感测来检测附近电子设备的无线充电垫的示例。

图2B描绘了被配置为经由感应式感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。

图2C描绘了具有可通过无线充电垫检测的谐振结构的示例性电子设备。

图2D描绘了具有可通过无线充电垫检测的谐振结构的另一种示例性电子设备。

图2E描绘了具有可通过无线充电垫检测的谐振结构模式的又一种示例性电子设备。

图2F描绘了经由感应式感测来检测具有谐振结构的电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。

图2G描绘了在无线充电垫中包括电流感测的示例性电力传输电路。

图3A描绘了被配置为经由电容式感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。

图3B描绘了被配置为经由电容式感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的另一个示例。

图3C描绘了被配置为使用发射线圈经由电容式感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。

图3D描绘了具有可通过无线充电垫检测的电容结构的示例性电子设备。

图3E描绘了具有可通过无线充电垫检测的电容结构的另一种示例性电子设备。

图3F描绘了具有可通过无线充电垫检测的电容结构模式的又一种示例性电子设备。

图3G描绘了经由电容式感测来检测具有电容结构的电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。

图4A描绘了被配置为经由压力感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。

图4B描绘了被配置为经由压力感测来检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的简化剖视图。

图4C描绘了呈应变仪形式的压力传感器的示例。

图4D描绘了呈压电元件形式的压力传感器的示例。

图5描绘了诸如本文所述的无线充电垫的某些示例性部件的简化系统图。

图6描绘了用于对无线充电垫上的电子设备进行充电的示例性过程。

图7描绘了用于将电力传输至无线充电垫上的电子设备的接收线圈的示例性过程。

附图中的交叉影线或阴影的用途通常被提供以阐明相邻元件之间的边界并还有利于附图的易读性。因此，存在或不存在无交叉影线或阴影均不表示或指示对特定材料、材料属性、元件比例、元件尺寸、类似图示元件的共同性或在附图中所示的任何元件的任何其他特性、性质、或属性的任何偏好或要求。

此外，应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中被提供，以仅用于促进对本文所述的各个实施方案的理解，并因此可不必要地被呈现或示出以进行缩放并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。

具体实施方式

现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将实施方案限制于一个优选具体实施。相反，所述实施方案旨在涵盖可被包括在本公开以及由所附权利要求限定的实质和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。

以下公开涉及用于操作无线充电设备(例如，无线充电垫)以检测靠近或接触无线充电设备的对象(例如，电子设备)的位置和取向的系统和方法。无线充电垫可用于向任何固定或移动电子设备提供电力，该固定或移动电子设备包括台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、蜂窝电话、外围设备、附件设备、可穿戴设备、车辆或航空控制系统、工业控制系统、器具等。无线充电垫可呈现多种形状和尺寸。在一些实施方案中，无线充电垫可同时为多个电子设备提供电力。

一般来讲，诸如本文所述的无线充电垫被配置为在未于无线充电垫与电子设备之间使用电线的情况下将电力传输到电子设备。无线充电垫可结合被配置为例如通过生成磁场或电场来无线传输电力的发射线圈、电容充电板或类似发射元件，以分别在电子设备的对应接收线圈中感生电压或电流。感生的电压或电流可被电子设备用于为部件供电，对电池充电等。

为了便于描述，参照包括无线充电垫和一个或多个电子设备的感应式电力传输系统来描述以下实施方案，但这种构型可能不是必需的。具体地讲，应当理解，本文所述的系统、方法和技术可以在其他实施方式中应用或修改，以检测、估计或近似任何合适的对象相对于任何合适的表面的定位、位置和/或取向。

如关于本文所述的其他实施方案提到的那样，无线充电垫通常包括至少一个发射线圈，并且可从无线充电垫接收电力的电子设备通常包括至少一个接收线圈。在操作中，用交流电激励发射线圈；作为响应，发射线圈产生随时间变化的磁通场。磁通场在电子设备的接收线圈内感生交流电。

如上文所提到的那样，从无线充电垫到电子设备的电力传输效率受到发射线圈与接收线圈之间的接近度和相对对准的影响。例如，如果接收线圈远离发射线圈定位，则其可能经受衰减的磁通量，从而导致较小的感生电流和较低的接收电力。类似地，电子设备的一些取向可以减小例如由于对象(例如电子设备的其他部件)引入的干扰而感生的电流。响应于较低的接收电力，常规的无线充电垫增加发射线圈的输出电力，从而导致不期望地降低的电力效率。

上述低效率的一种解决方案是在无线充电垫中结合多于一个发射线圈。无线充电垫经由与电子设备通信之后选择的发射线圈传输电力。无线充电垫可以顺序地或以一定模式激活单独的发射线圈，直到电子设备接收发射线圈。电子设备向无线充电垫发出信号，指示电子设备准备好一致地开始接收电力。然后，电子设备和无线充电垫建立通信信道并协商电子设备所需的电力水平。

然而，电子设备与无线充电垫之间的协商延迟了电子设备开始接收电力的时间，从而增加了充电时间。此外，当常规无线充电垫空闲时，顺序地为每个发射线圈供电将消耗电力。

因此，本文所述的实施方案涉及确定放置在包括多个发射线圈的无线充电垫上的电子设备的位置和取向的高功效装置。一旦确定了位置和取向，就可以选择和激励被最佳定位以实现有效的电力传输的发射线圈，而无需明确地要求来自电子设备的反馈。

例如，无线充电垫可包括检测系统，该检测系统被配置为确定电子设备在无线充电垫的表面上的位置和取向。示例性检测系统可经由感应式感测操作，而其他检测系统可经由电容式感测或压力感测来操作。无线充电垫还可以根据检测到的电子设备的位置和取向来操作一个或多个发射线圈。

检测系统可被配置为检测无线充电垫的充电表面上的对象的结构特征部。所检测到的结构特征部可包括充电表面上的对象的尺寸、形状、边界位置等。利用这些检测到的特征部，检测系统可以确定对象在其充电表面上的位置和取向，并且还可以确定对象的类型。例如，检测系统可被配置为将电子设备与外部对象区分开。检测系统可以基于特征部诸如对象的尺寸和形状来确定它不是适用于充电的电子设备，并且可以不激活外部对象附近的发射线圈。

在其他示例中，检测系统可被配置为识别电子设备和/或电子设备的属性。检测系统可被配置为检测非充电结构特征部，并且可以另外地或替代地检测电子设备的外壳的结构特征部。检测系统还可以检测电子设备的不同特征部，诸如其尺寸，诸如倒圆边缘的特征部等，以此将其识别为被接受用于电力传输的电子设备。检测系统还可基于不同的特征部来确定接收线圈的位置、其他部件的位置和/或提供给电子设备的电量等。无线充电垫可根据这些确定进行操作，诸如通过将最近的发射线圈选择到接收线圈并且根据设备的需要调节电压、电流和/或功率。

在一些示例中，检测系统可另外地或替代地确定电子设备的身份，诸如设备是电话、手表还是平板电脑。在其他情况下，检测系统可确定电子设备的制造商、电子设备的型号等。在一些示例中，无线充电垫可具有存储器，该存储器存储用于对电子设备或电子设备的属性进行识别或分类的查找表或其他数据结构。无线充电垫可以将检测系统的输出与查找表进行比较，并且根据所存储的信息进行操作(例如，识别接收线圈或其他部件在电子设备内的位置)。

在本公开中，参考了一种检测系统，该检测系统被配置为确定电子设备在无线充电垫的表面上的位置和取向。这样的电子设备可与覆盖件或类似元件(例如，具有或不具有电力重复元件的覆盖件)相关联，所述覆盖件可插入到电子设备与覆盖片之间。应当理解，对“表面上”、“充电表面上”等的电子设备的引用包括与这样的覆盖件相关联的电子设备。

以下参照图1A至图7对这些实施方案和其他实施方案进行论述。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。

一般而言，图1A至图1C描绘了在无线充电垫100的充电表面108上容纳便携式电子设备102的无线充电垫100。无线充电垫100被配置为将能量无线传输到电子设备102。无线充电垫100包括外壳104(例如，壳体)以包围电子部件、机械部件和/或结构部件。例如，外壳104可包围一个或多个感应式发射线圈106，如图1B和图1C所描绘。发射线圈106可执行能量向电子设备102的传输。另外的部件可包括在外壳104内，诸如图5所描绘的那些。

无线充电垫100的外壳104可由可操作地连接在一起的一个或多个部件形成，诸如上件和下件。另选地，外壳104可由单件形成。外壳104可由多种材料形成，包括但不限于强化玻璃、塑料、金属、人工培养刚玉或任何材料的组合。

外壳104可包括其上搁置电子设备102的充电表面108。在许多实施方案中，充电表面108可为大致平坦的，而在其他实施方案中，充电表面108可为弯曲的、阶梯式或其他合适的几何形状。充电表面108可以限定无线充电垫100的定位在一个或多个发射线圈106上方的区域(如图1B和图1C所描绘)，使得当电子设备102被放置在充电表面108上时，可激活一个或多个发射线圈诸如发射线圈106以将能量传输到电子设备102。

充电表面108可以完全覆盖无线充电垫100的上表面。在其他实施方案中，充电表面108可以覆盖上表面的一部分，或者充电表面108可以覆盖无线充电垫100的多个表面。无线充电垫100的尺寸和形状可被设计成使可用充电表面108最大化。例如，无线充电垫100的尺寸可被设计成同时将能量传输到具有不同尺寸和形状的多个电子设备102。在图1A至图1C所描绘的示例性实施方案中，无线充电垫100在充电表面108上为大致矩形的。在其他实施方案中，无线充电垫100可为圆形、正方形、三角形或其他合适的几何形状(包括不规则的几何形状)。

发射线圈106可为一组发射线圈106或发射线圈阵列，如图1B和图1C所示。在一些实施方案中，无线充电垫100可包括以重叠或部分重叠的层布置的多个发射线圈106阵列，以增大可位于发射线圈106正上方的充电表面108的面积。在例示的实施方案中，为清楚起见，示出了单层发射线圈106。每个发射线圈106可以是单独可控的，使得特定发射线圈106或发射线圈106组可被激活，而其他发射线圈不激活。这还可提供同时对多个电子设备进行充电。

在例示的实施方案中，无线充电垫100可以通过线缆或连接器110连接到电源。例如，线缆或连接器110可将交流电源从壁出口或类似源承载到无线充电垫100。在一些示例中，无线充电垫100可以从直流电源(例如电池)接收电力。类似地，尽管例示的实施方案被示出为具有耦接到无线充电垫100的外壳104的连接器110，但连接器110可通过任何合适的技术进行连接。例如，连接器110可以是可移除的并且可包括连接器，该连接器的尺寸被设计成装配在由无线充电垫100的外壳104限定的孔或插座内。

电子设备102可以是被配置为无线接收能量的任何电子设备。如图1A至图1C所示，电子设备102被实现为移动电话。然而，应当理解，其他实施方案可以不同方式实现电子设备102，例如实现为膝上型计算机或台式计算机、平板计算设备、游戏设备、显示器、数字音乐播放器、可穿戴计算设备或显示器、健康监视设备等。

电子设备102包括外壳112，该外壳可形成电子设备102的内部部件的外表面或部分外表面和保护壳。电子设备102还包括用于为电子设备102供应电力的电池和内部感应接收线圈116，如图1B和图1C所描绘。电子设备102可具有另外的部件，包括电池充电电路。接收线圈116被配置为与发射源(例如，无线充电垫100中的发射线圈106)相互作用，以向部件提供电力并且/或者对电子设备102的电池充电。

在一些实施方案中，无线充电垫100包括检测系统(如下面关于图2A至图5的示例所示)。检测系统可以检测(例如，估计、近似、测量、确定或以其他方式获取)电子设备102的位置和取向。检测系统可形成发射线圈106的控制系统的一部分，并且可提高电子设备102的电池的充电效率和/或减少充电时间。

例如，如图1B所描绘，电子设备102内的接收线圈116与发射线圈106a基本上对准。检测系统可基于电子设备102的非充电结构特征部(例如，外壳112的特征部，不包括接收线圈116的特征部)来检测处于该位置的电子设备102。检测系统还可检测电子设备102相对于充电表面108的取向。从电子设备102的位置和取向，无线充电垫100可被配置为进行进一步的确定(例如，以激活发射线圈106a)。

例如，无线充电垫100可基于电子设备102的定位和取向来确定接收线圈116的位置。在一些实施方案中，无线充电垫100可具有存储器，该存储器存储查找表或用于识别电子设备的其他数据结构(例如，基于不同特征诸如外壳112的尺寸和形状)。无线充电垫100可另外地确定电子设备102的其他特征部和/或部件的位置。在图1B的示例中，无线充电垫100可以(例如，经由控制电路)确定发射线圈106a是用于基于电子设备102相对于充电表面108和/或发射线圈106a的位置和取向将电力传输到接收线圈116的最佳发射线圈106a。然后，无线充电垫100可以激活特定发射线圈106a，并且在一些实施方案中，还可以激活另外的发射线圈106。

如图1C所描绘，电子设备102的接收线圈116可以不与发射线圈106中的任一个精确对准。在该示例中，检测系统可以检测电子设备102的位置和取向，并且可以确定接收线圈116未与任何发射线圈106良好对准(例如，以与图1B的示例中进行的确定类似的方式)。由于对准较差，向接收线圈116进行的电力传输可能是低效的。电子设备102可能需要在接收线圈116处的最小感生电流，以便接受电力传输。在常规的无线充电垫100中，可以增大递送到发射线圈106的电力以补偿和增加感生电流，从而降低电力传输的效率。这还可能导致其他部件过热或类似的不期望的状况。因此，无线充电垫100可以基于检测到的电子设备102的位置和取向不激活任何发射线圈106。无线充电垫100还可指示其不会对电子设备102进行充电(例如，通过视觉和/或听觉标记，与电子设备102的通信等)。

在其他实施方案中，无线充电垫100可以确定，尽管对准较差，但可实现一些电力传输。在这种情况下，无线充电垫100可以激活一个或多个发射线圈106，所述发射线圈仍可基于电子设备102的特定位置和取向来实现电力传输。例如，无线充电垫100可以确定，最近的发射线圈106b将最有效地传输电力并且因此激励最近的发射线圈106b。这可通过选择更好定位的发射线圈106b来提高效率，而不是增大另一个发射线圈106c的电力。另选地，无线充电垫100可以基于其他考虑因素(例如，确定电子设备102的内部部件可能干扰来自最近的发射线圈106b的电力传输)来激活另一个发射线圈106c。

在其他示例中，可以激活两个或更多个发射线圈106b、106c。由于接收线圈116与任何发射线圈106的不对准，由任何单独的发射线圈106传输的电力可能不足以满足电子设备102的需要。无线充电垫100可通过激励多个发射线圈106b、106c来补偿这种损失。发射线圈106b、106c可由于适当的特性(例如，基于与接收线圈116和/或彼此的接近度，各自将要传输的电量等)而被选择。在一些情况下，可以比在高电力输出下操作单个发射线圈106b所需的总功耗更低的总功耗来激活两个或更多个发射线圈106b、106c，以实现相同的电力传输，从而提高效率。

无线充电垫100的检测系统还可被配置为识别电子设备102的类型。例如，检测系统可以区分平板设备、电话、手表等。在其他示例中，检测系统可根据制造商、型号、设备生成等来区分设备。

在一些实施方案中，检测系统可通过识别特征诸如电子设备102的尺寸和形状来识别电子设备102的类型。检测系统和/或其他电路可包含存储查找表或用于识别电子设备102的类型的其他数据结构的存储器。可将识别的特征与存储在查找表或其他数据结构中的信息进行比较。在其他实施方案中，电子设备102可包括特定标志(例如，谐振或电容结构，参见例如图2E、图3F)，可将该标志与存储在查找表中的信息进行比较以识别电子设备102的类型。

查找表可另外包含与向每种类型的电子设备102传输电力相关的信息。例如，查找表可指示接收线圈116的位置和数量、所需的电量等。一旦识别，可根据电子设备102的类型来调整无线充电垫100的操作。

无线充电垫100还可被配置为与附近的电子设备102通信。无线充电垫100和电子设备102均可包括通信接口，以便于向其他设备传输数据或从其他设备传输数据。例如，通信接口可经由无线连接来发射电子信号。在一个实施方案中，通信信号被传输到无线充电垫100和/或电子设备102，以允许无线充电垫100和电子设备102彼此通信。无线连接的示例包括但不限于：蜂窝、Wi-Fi、蓝牙、红外、声学、光学、感应和近场通信。在其他实施方案中，可通过相同或类似的技术跨发射线圈106和接收线圈116的链接对建立通信链路。

无线充电垫100和电子设备102的通信接口可允许通信以进一步促进充电。例如，可通过无线充电垫100与电子设备102之间的通信来增强检测系统(例如，提供或改进设备的识别、特征部的位置等)。通信可涉及充电操作的其他方面，诸如电池状态、温度等。

图1A至图1C所描绘的上述实施方案及其各种另选方案和变型形式被呈现，以大体用于解释的目的并且便于了解可结合包括诸如本文所述的检测系统的各种可能的无线充电系统。

一般而言，图2A至图4D描绘了具有检测系统的无线充电垫的示例，所述检测系统被配置为检测电子设备的结构特征部以便确定电子设备的位置和取向。检测系统通常包括感测元件，该感测元件被配置为检测放置在充电表面上的对象的结构特征部的位置，诸如电子设备的外壳的特征部和/或非充电结构特征部。从感测元件检测到的结构特征部的位置，检测系统还可以确定电子设备相对于充电表面的位置和取向。

如下文进一步说明，感测元件可以在适当的感测方案下操作以检测电子设备的结构特征部。例如，感测元件可以在感应式感测、电容式感测和/或压力感测方案下操作。在感应式感测方案下，感测元件可被配置为检测由对象与无线充电垫的接近引起的磁场变化(参见例如图2A至图2G)。在电容式感测方案下，感测元件可包括电容电极中的一个或阵列。可以监视电容电极的由于电子设备接近无线充电垫而引起的电容变化(参见例如图3A至图3G)。在压力感测方案下，压力传感器中的一个或阵列可以检测无线充电垫的充电表面的偏转和/或通过将电子设备放置在充电表面上而施加到充电表面的力(参见例如图4A至图4D)。感测元件还可以耦接到控制电路和/或无线充电垫的其他部件(参见例如图5)。

图2A至图2G描绘了通过感应式感测检测电子设备202的位置和取向的无线充电垫200的示例。在图2A至图2G所描绘的示例中，无线充电垫200中的一个或多个发射线圈206可以被激励，以便在发射线圈206附近感生磁场。如果对象靠近发射线圈206，则可以改变磁场。无线充电垫200内的感测元件可以检测改变的磁场和/或反射信号以确定对象的存在。利用发射线圈206和/或感测元件的阵列，无线充电垫200可以确定对象在充电表面208上或附近的位置和取向。

图2A描绘了具有发射线圈206阵列的无线充电垫200的一部分。操作发射线圈206以根据感应式感测方案检测邻近对象。在一个示例中，用脉冲信号周期性地激励发射线圈206。脉冲可以是直流脉冲或交流脉冲，并且可具有合适的波形、占空比和频率。在一些实施方案中，脉冲可具有变化的频率。可以用适当的电量激活脉冲，以使得能够检测靠近无线充电垫200的对象。

当用脉冲信号激励发射线圈206a时，将产生附近的磁场。磁场可具有衰减速率，该衰减速率可以由无线充电垫200内的感测元件检测。当对象诸如电子设备202接近时，它会与磁场相互作用。例如，响应于电子设备202的存在，可以改变磁场的衰减速率。磁场的改变可以根据电子设备202与发射线圈206a和/或感测元件的接近度、电子设备202的无线充电材料组成等而不同。

磁场可以与电子设备202的特征部和/或结构诸如电子设备202的外壳和/或其他非充电部件相互作用。在一些实施方案中，当磁场与电子设备202的保护壳和/或非充电部件相互作用时，衰减速率可以增大或减小。在其他实施方案中，电子设备202的结构可以在磁场中引起谐振响应。磁场中的这些变化可以由感测元件检测(例如，通过测量感测元件中感生的信号的衰减速率、感生的谐振响应等)。

在一些实施方案中，感测元件可以是发射线圈206。感测元件可以是发送脉冲的相同发射线圈206a，或者它可以是另一发射线圈206，例如相邻的发射线圈206。在其他实施方案中，感测元件是无线充电垫200的单独部件，诸如传感器或电感响应设备。

发射线圈206a和感测元件(无论相同或不同的部件)可以是发射线圈206和感测元件的阵列的一部分，如图2B所描绘。控制电路(例如，诸如图5所描绘的控制电路526)可以操作发射线圈206阵列，并且基于检测到的由电子设备202引起的磁场变化来确定对象诸如电子设备202的位置和取向。

例如，如图2B所描绘，电子设备202可放置在充电表面208的至少部分地被发射线圈206c围绕的位置上。发射线圈206、206b、206c的阵列中的一些可定期地或间歇地脉冲。对应于由电子设备202覆盖的发射线圈206b的感测元件可以检测由电子设备202的结构(例如，电子设备202的外壳和/或其他部件)引起的特定响应。对应于围绕电子设备202的发射线圈206c的其他感测元件也可以检测响应，该响应可以与被覆盖的发射线圈206b检测到的响应不同(例如，检测到的响应可以更弱)。

连接到感测元件的控制电路可以接收和解读感测元件的响应。例如，控制电路可以基于不同感测元件的响应的比较来确定电子设备202的特性(例如，尺寸和/或边界)。控制电路还可以确定电子设备202在充电表面208上的位置和取向。例如，控制电路可以基于检测到的对脉冲的响应的量值来推断或估计电子设备202和/或电子设备202的结构与发射线圈206和/或感测元件的距离。

控制电路还可以基于电子设备202和/或电子设备202的结构与每个发射线圈206和/或感测元件的估计距离的比较，参考充电表面208确定电子设备202的位置和取向。例如，感测元件可以检测电子设备202的结构特征，诸如外壳边缘的形状和位置。其他结构特征部可以指示取向，诸如外壳的顶部或底部边缘。基于这些特征部以及特征部与感测元件的距离，控制电路可以确定电子设备202相对于充电表面208的位置和取向。

基于感测元件的响应，控制电路可以确定电子设备202的其他特性。例如，控制电路可以确定电子设备202的类型(参见例如图2E)。在其他示例中，控制电路可另外地或替代地确定特性诸如内部特征部(例如，接收线圈，可干扰或促进能量传输的特征部)的位置、电力要求以及与操作无线充电垫200相关的其他特性。

在一些实施方案中，可将所有发射线圈206脉冲在一起。在其他实施方案中，仅发射线圈206的一部分可以脉冲在一起，或者发射线圈206可以顺序(即，循环)方式脉冲。在其他实施方案中，通过最初定期或间歇地脉冲发射线圈中的一个或一小部分，直到检测到对象，然后脉冲另外的发射线圈206，来确定诸如对象的位置和取向的附加信息，可以节省能量。

除了检测充电表面208上的电子设备202的特性之外，感测元件被配置为检测其他外部对象，例如硬币230。控制电路可以将硬币230识别为外部对象，并相应地控制无线充电垫200的充电操作。例如，硬币230可以作为接收设备被拒绝，并且硬币230附近的发射线圈206可以不被激活。如果硬币230在电子设备202附近或下方，则控制电路还可以改变充电操作，例如通过仅激活远离硬币230的发射线圈206来改变。

尽管图2A和图2B讨论了用脉冲信号进行操作，但应当理解，这不是必需的。相反，发射线圈206可以用更长的信号(包括连续信号)操作。信号可以是具有适当波形诸如正弦波、方波或三角波的交流信号。信号的频率可以是恒定的或变化的。发射线圈206可以产生磁场，当没有对象存在时，该磁场可以在感测元件(例如，另一个发射线圈206或磁谐振电路)中引起特定波形。当诸如电子设备202的对象被带到发射线圈206附近时，波形可以被相移。感测元件可以检测相移，并且控制电路可以相应地确定电子设备202的位置和取向。

在其他实施方案中，发射线圈206可使用在信号的电压波形和电流波形之间具有相移的信号来操作。这可导致当不存在任何对象时感测元件可检测的对应相移。当对象接近时，检测到的电压与电流之间的相移可发生变化。感测元件可以检测相移的变化量，并且控制电路可以相应地确定电子设备202的位置和取向。例如，相移的变化量可以对应于电子设备202和/或电子设备202的结构与发射线圈206和/或感测元件的距离。控制电路还可以基于电子设备202和/或电子设备202的结构与每个发射线圈206和/或感测元件的估计距离的比较，基于相移的变化量，参考充电表面208确定电子设备202的位置和取向。

转到图2C至图2F，电子设备202c-202f可包含一个或多个非充电结构(例如，识别结构)232a-232n，所述非充电结构可以由无线充电垫200的感测元件检测。结构232a-232n可以是谐振结构(例如，在存在感应场的情况下谐振而不向电子设备传输电力的非充电感应线圈)，例如通过在特定频率下谐振来响应磁场的存在的电路(例如，LC电路、RLC电路等)。电子设备202c-202f内的每个谐振结构232a-232n可以不同的频率谐振，所述频率可以由无线充电垫200中的感测元件检测。

例如，如图2C所描绘，电子设备202c可包含两个谐振结构232a、232b。利用两个这样的谐振结构232a、232b，充电垫的控制电路可以确定电子设备202c的位置和取向。例如，谐振结构232a附近的感测元件可以检测脉冲磁场的谐振响应，并推断或估计谐振结构232a与感测元件的距离(例如，通过检测谐振响应和/或磁场的衰减速率)。控制电路还可以基于谐振结构232a、232b相对于附近感测元件的估计距离的比较，参考充电表面确定电子设备202c的位置和取向。

在某些实施方案中，这可以进一步增强，其中第一谐振结构232a以第一频率谐振，而第二谐振结构232b以第二频率谐振。例如，无线充电垫的感测元件可以检测谐振结构232a、232b的位置和不同的谐振频率。连接到感测元件的控制电路还可基于对谐振结构232a、232b的响应来确定电子设备202c的位置和取向(例如，通过构建表示电子设备202c相对于充电表面的位置和取向的矢量)。

在另一个示例中，如图2D所描绘，谐振结构232c-232f可以定位在电子设备202d的接收线圈216周围。充电垫中的感测元件和/或控制电路可以检测谐振结构232c-232f的位置，以进一步确定电子设备202d和接收线圈216的位置和取向。

接收线圈216可以在接收线圈216的上方(例如，谐振结构232c)、右侧(例如，谐振结构232d)、下方(例如，谐振结构232e)和左侧(例如，谐振结构232f)的位置处由谐振结构232c-232f围绕。谐振结构232c-232f中的一个或多个可以与其他谐振结构不同的频率谐振，以区分谐振结构232c-232f的位置。例如，接收线圈216上方的谐振结构(例如，谐振结构232c)可以第一频率谐振，而接收线圈216的右侧(例如，谐振结构232d)、下方(例如，谐振结构232e)和左侧(例如，谐振结构232f)的谐振结构可以第二频率谐振。在其他实施方案中，谐振结构232c-232f可以更多或更少的不同频率谐振，包括每个谐振结构232c-232f以不同的频率谐振。

充电垫的感测元件和/或控制电路可被配置为检测谐振结构232c-232f对由发射线圈产生的磁场的谐振响应。在谐振结构232c-232f以不同频率谐振的情况下，感测元件可以检测频率，并且控制电路可以基于谐振响应确定电子设备202d和接收线圈216的位置和取向。控制电路还可以基于电子设备202d和/或接收线圈216的位置和取向来控制充电操作(例如，基于与接收线圈216的接近度或靠近接收线圈216的特定侧而激励发射线圈)。

在另一个示例中，如图2E所描绘，谐振结构232g–232k可另外地或替代地提供可用于识别电子设备202e的不同标志。例如，谐振结构232g–232k可以与设备类型不同的数量和模式定位。在其他示例中，每个电子设备202e可包含至少一个谐振结构232g，所述谐振结构可以明确识别电子设备202e的类型的特定频率谐振。例如，第一谐振频率可以将电子设备202e识别为电话，而第二频率可以将电子设备202e识别为平板设备。或者利用两个或更多个谐振结构232g-232k，每个谐振结构可以不同的频率谐振，并且频率的组合可以识别电子设备202e的类型。

电子设备202e的标志可以与电子设备202e和/或电子设备202e的特征部相关联，所述电子设备可用于操作无线充电垫。例如，检测系统可以基于所述识别确定接收线圈的位置、其他部件的位置和/或将提供给电子设备202e的电量。例如，充电垫的控制电路可以可操作地耦接到存储器。存储器可以存储诸如不同类型的电子设备202e的充电配置文件的信息。例如，存储器可以存储可以区分平板设备、电话、手表等的充电配置文件。在其他示例中，充电配置文件可根据制造商、与充电标准的合规性、型号、设备生成等来区分设备。当感测元件检测到不同的标志时，控制电路可以访问存储器以估计标志与充电配置文件之间的匹配。如果控制电路估计出足够的匹配(例如，匹配的概率超过阈值)，则可以使用充电配置文件来影响无线充电垫的操作。

充电配置文件可包含与对特定类型的电子设备202充电相关的信息和/或指令。例如，充电配置文件可以识别接收线圈的数量和位置、设备类型的电力要求或另外的内部部件的位置(例如，促进或干扰充电的部件)。然后，无线充电垫可以根据充电配置文件的信息和/或指令操作一个或多个发射线圈。在一些实施方案中，多个充电配置文件可以存储在存储器的查找表或其他数据结构中。

图2D和图2E分别描绘为具有四个谐振结构232c-232f和五个谐振结构232g-232k。应当理解，在其他实施方案中，谐振结构的数量和布置可以变化。

图2F描绘了具有谐振结构232m、232n的电子设备202f。电子设备202f定位在充电垫200的充电表面208上。谐振结构232m、232n可以类似于图2C、图2D或图2E所描绘的那些。电子设备202f可以放置在至少部分地被发射线圈206f围绕的位置。发射线圈206、206f阵列中的每一个可以周期性地脉动。对应于谐振结构232m、232n附近的发射线圈206f的感测元件中的一个或多个可以检测谐振结构232m、232n的谐振频率。在一些实施方案中，可以对应于第一谐振结构232m检测第一频率，并且可以对应于第二谐振结构232n检测第二频率。

连接到感测元件的控制电路(例如，诸如图5所描绘的控制电路526)可以接收和解读感测元件的响应。例如，控制电路可以基于不同感测元件的响应的比较来确定电子设备202f的位置。感测元件可以检测如上文结合图2B所述的响应，并且可以另外检测谐振结构232m、232n的谐振响应。控制电路还可以基于感测元件的响应来确定电子设备202f在充电表面208上的位置和取向。

在一些实施方案中，控制电路可以确定电子设备202f的其他特性。例如，控制电路可以确定接收线圈216的位置和取向(参见例如图2D)和/或电子设备202f的类型(参见例如图2E)。

图2G描绘了被配置用于无线充电垫(例如图2A至图2B所描绘的无线充电垫)中的电流感测的示例性电力传输电路227。在一些实施方案中，一个或多个发射线圈206可以用具有任何合适的波形、占空比和/或频率的交流电信号激励。当激活时，发射线圈206能够检测靠近无线充电垫200的对象。

发射线圈206可以由进入电流I激励。进入电流I向发射线圈206的递送可通过开关网络或其他适当的结构来控制。一旦进入电流被递送到发射线圈206，发射线圈206就产生磁场。当磁场与一个或多个附近对象相互作用时，发射线圈206可将电力递送至附近对象。例如，如果电子设备被放置在发射线圈206附近，该电子设备的特征部(例如，非充电结构特征部和/或接收线圈)可以与磁场相互作用，从而从磁场汲取电力。

当附近对象(例如电子设备)从由发射线圈206产生的磁场汲取电力时，递送至发射线圈的电流I增大以考虑附近对象的负载。来自该相互作用的进入电流I的变化可以由控制电路226测量。例如，进入电流I可以对应于通过电力传输电路227中的电阻器R测量的监视电压V。控制电路226可将电流I的增加与附近设备的存在相关联。

发射线圈206可以是发射线圈206阵列的一部分。控制电路226可以监视递送到多个发射线圈的电流的变化，以便确定各种可识别设备的位置和取向。在一些示例中，增加的电流可以是将电力递送到无线充电垫的充电表面上的电子设备内的接收线圈的结果。

递送到发射线圈206阵列中的每一个的电流的变化可以指示与对应的接收线圈的距离。例如，由于存在接收线圈而在特定发射线圈206处的电流消耗可随着发射线圈206与接收线圈之间距离的增加而减小(线性地、对数地、指数地或其他方式)。利用已知的设备和/或接收线圈，可以基于由接收线圈的存在导致的所测量的电流I的变化来确定特定发射线圈206与接收线圈之间的距离。在其中将电力递送到接收线圈的其他示例中，可以基于检测到的递送电流I的增大或减小来确定发射线圈206与接收线圈之间的距离变化。

利用发射线圈206阵列，可通过确定和比较接收线圈与受接收线圈影响的阵列中的每个发射线圈206之间的距离来确定电子设备的位置和取向。例如，可以确定接收线圈与多个发射线圈206中的每一个之间的距离。因此，可以基于发射线圈206的相对位置和所确定的与接收线圈的距离(例如，通过三角测量或类似方法)来确定接收线圈的位置。

在其他示例中，当电子设备沿着无线充电垫的充电表面移动时，多个发射线圈206可以经历由每个发射线圈206汲取的电流的变化。可以比较电流的变化以确定接收线圈和/或电子设备的位置。在一些实施方案中，递送到发射线圈206的增加的电流可以是磁场与非充电结构特征部(例如，电池或外壳)相互作用的结果，并且电子设备的位置和取向可以类似的方式确定。

图3A至图3G描绘了通过电容式感测检测电子设备的位置和取向的无线充电垫的示例。在图3A至图3G所描绘的示例中，一个或多个电容感测元件340a、340b、340c可以监视电容，该电容可通过对象的存在而改变。利用电容感测元件340a、340b、340c阵列，无线充电垫300可以确定靠近充电表面308的对象的位置和取向。

图3A描绘了无线充电垫300，其具有发射线圈306阵列和感测电极340a形式的电容感测元件阵列。感测电极340a可以设置在无线充电垫300的充电表面308上或附近。感测电极340a的尺寸和/或位置可被设计成限制对发射线圈306的操作的任何干扰。例如，感测电极340a可被定位成使得感测电极340a不与发射线圈306的周边重叠。在其他示例中，感测电极340a可以与发射线圈306重叠，但是该重叠可以是小的并且/或者足够地间隔开以限制对发射线圈306的任何干扰(例如，对由发射线圈306产生的磁场的干扰)。

感测电极340a可以根据电容式感测方案进行操作。在一个示例中，感测电极340a可以根据自电容感测方案进行操作。在该方案下，感测电极340a阵列可通过监视由每个电极340a产生的小场的自电容变化来检测对象在充电表面308上或附近的位置。

感测电极340a可通过将导电材料沉积或以其他方式固定到基底材料(例如，粘附在充电表面308上方或下方的基底)而形成。可能的基底材料包括例如塑料、玻璃或聚合物诸如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或环烯烃聚合物。示例性导电材料包括金属(例如，铜、铝、金、银)、聚乙烯氧基噻吩、氧化铟锡、碳纳米管、石墨烯、压阻半导体材料、压阻金属材料、银纳米线、其他金属纳米线等。导体可被应用作为膜，或者可使用印刷、喷射或其他沉积技术而被图案化到基底的表面上的阵列中。

在一些实施方案中，感测电极340a直接形成在充电表面308上。感测电极340a可例如使用立体光刻工艺或用于在基底上形成一个或多个导电层的其他类似技术而直接形成到充电表面308上。

感测电极340a可以可操作地耦接到控制电路(例如，诸如图5所描绘的控制电路526)。控制电路可包括用于检测感测电极340a的电容变化的电路。控制电路可以监视电容的变化，以检测和估计对象在无线充电垫300的充电表面308上的位置和取向。感测电极340a可以足够的密度设置，以向控制电路提供分辨率，从而确定对象的位置和取向。

例如，可以比较阵列中的感测电极340a的响应(例如，电容变化的量值)，以便检测电子设备的结构特征部并确定结构特征部在阵列内的位置。可以检测诸如突起的位置、外壳的边缘等特征部，并且控制电路可以基于检测到的结构特征部确定电子设备相对于充电表面308的位置和取向。

另选地，如图3B所描绘，可通过重叠驱动电极340b和感测电极340c来实现电容式感测。图3B描绘了具有电容感测元件阵列的无线充电垫300，该电容感测元件阵列呈与感测电极340c列重叠的驱动电极340b行的形式。在其他实施方案中，电容感测元件阵列可以布置成感测电极行和驱动电极列。驱动电极340b和感测电极340c可以设置在无线充电垫300的充电表面308上或附近。驱动电极340b和感测电极340c的尺寸和/或位置可被设计成限制对发射线圈的操作的任何干扰。

驱动电极340b和感测电极340c可以根据适当的电容式感测方案进行操作。在一个示例中，驱动电极340b和感测电极340c可以根据互电容感测方案进行操作。在该方案下，驱动电极340b可以是设置在第一层中的导电行，而感测电极340c可以是设置在第二层中的交叉导电列。控制电路可被配置为通过监视成对的交叉迹线之间的电容或电荷耦合的变化来检测触摸的位置。

驱动电极340b和感测电极340c可以与上文结合图3A所述的方式形成在单独的层中或与充电表面308成一体。驱动电极340b和感测电极340c还可以可操作地耦接到控制电路(例如，诸如图5所所描绘的控制电路526)。控制电路可包括用于检测交叉行和列之间的电容或电荷耦合的变化的电路。控制电路可以监视电容的变化，以检测和估计对象在无线充电垫300的充电表面308上的位置和取向。驱动电极340b和感测电极340c可以足够的密度设置，以向控制电路提供分辨率，从而确定对象的位置和取向。

基于驱动电极340b和感测电极340c的响应，控制电路可以确定电子设备的其他特性。例如，控制电路可以确定电子设备的类型(参见例如图3F)。在其他示例中，控制电路可另外地或替代地确定特性诸如内部特征部(例如，接收线圈，可干扰或促进能量传输的特征部)的位置、电力要求以及与操作无线充电垫300相关的其他特性。

除了检测充电表面308上的电子设备的特性之外，驱动电极340b和感测电极340c还被配置为检测其他外部对象。控制电路可以识别外部对象，并相应地控制无线充电垫300的充电操作。例如，外部对象可以作为接收设备被拒绝，并且外部对象附近的发射线圈可以不被激活。如果外部对象在电子设备附近或下方，则控制电路还可以改变充电操作，例如通过仅激活远离外部对象的发射线圈来改变。

在其他实施方案中，如图3C所所描绘，电容检测系统可以省略图3A和图3B的感测电极。相反，发射线圈306或其一部分可以用电容电荷在适当的电容感测方案中操作。如图3C所描绘，在一些示例中，每个发射线圈306可根据自电容感测方案进行操作。在该方案下，发射线圈306阵列可通过监视由每个发射线圈306产生的小场的自电容变化来检测对象在充电表面308上或附近的位置。

例如，可将对象(例如电子设备302)放置在充电表面308的中心区域中，从而覆盖发射线圈306、306c并由所述发射线圈围绕。电子设备302附近的发射线圈306c可以响应于电子设备302的存在，而周围的发射线圈306不会变化。

连接到发射线圈306、306c的控制电路(例如，诸如图5所描绘的控制电路526)可以操作发射线圈306、306c。在一些实施方案中，控制电路可以为每个发射线圈306、306c提供电荷，并且控制电路还可以监视发射线圈306、306c的电容。控制电路可以基于一个或多个发射线圈306c的电容变化来确定电子设备302相对于无线充电垫300的充电表面308的位置和取向。

例如，可以比较阵列中的发射线圈306的响应(例如，电容变化的量值)，以便检测电子设备302的结构特征部并确定结构特征部相对于阵列内发射线圈306、306c的位置。可以检测诸如突起的位置、外壳的边缘等特征部，并且控制电路可以基于检测到的结构特征部确定电子设备302相对于充电表面308的位置和取向。

在一些实施方案中，控制电路可以确定电子设备302的其他特性。例如，控制电路可以确定接收线圈316的位置和取向(参见例如图3E)和/或电子设备302的类型(参见例如图3F)。

在其他实施方案中，电容检测系统可包括如图3A和/或图3B中的电容电极，并且还可以将发射线圈306作为类似于图3C的描述的电容检测系统的一部分进行操作。例如，发射线圈306可以用电容电荷激励(例如，作为驱动电极)，并且电容电极可以作为感测电极进行操作，该感测电极检测由于附近物体的存在而引起的电容变化。

转到图3D至图3G，电子设备302d–302g可包含一个或多个非充电结构(例如，识别结构)342a-342i，所述非充电结构可以由无线充电垫300的感测元件检测。结构342a-342i可以是具有特定电容响应(例如，引起电容增大或减小)的结构，例如电子设备的外壳中的不同材料(例如，更高或更低密度的材料、更多或更少的导电材料)或在感测元件中引起特定响应的非充电电路(例如，RC电路、RLC电路等)。这样的电容结构342a-342i可以在无线充电垫300的感测元件中引起不同的电容响应，例如相对于周围的外壳和/或电子设备302d-302g的部件增大或减小的电容。在一些示例中，基于无线充电垫300的感测元件的响应，电容结构342a-342i可以表现为推断图像内的亮点或暗点。

例如，如图3D所描绘，电子设备302d可包含电容结构342a，该电容结构被配置为在充电垫的感测元件中引起不同的电容响应。利用电容结构342a，无线充电垫的控制电路可以确定电子设备302d的位置和取向。例如，电容结构342a可以识别在另外的对称电子设备302d中的取向。

在另一个示例中，如图3E所描绘，非充电电容结构342b-342d可以定位在电子设备302e的接收线圈316周围。充电垫中的感测元件和/或控制电路可以检测电容结构342b–342d的位置，以进一步确定电子设备302e和接收线圈316的位置和取向

接收线圈316可以在围绕接收线圈316的中心并对其进行三角测量的位置处由电容结构342b-342d围绕。电容结构342b-342d的模式还可以指示电子设备302e和/或接收线圈316的取向。在其他示例中，电容结构342b-342d中的一个或多个可以引起与其他结构不同的电容响应，以区分电容结构342b-342d的位置。

充电垫的感测元件和/或控制电路可被配置为检测对电容结构342b-342d的响应。控制电路还可以基于电子设备302e和/或接收线圈316的位置和取向来控制充电操作(例如，基于与接收线圈316的接近度或靠近接收线圈316的特定侧而激励发射线圈)。

在又一个示例中，如图3F所描绘，电容结构342e-342h可另外地或替代地提供用于识别电子设备302f的不同标志。例如，电容结构342e-342h可以与设备类型不同的数量和模式定位。

类似于图2E所描绘的实施方案，电子设备302f的标志可以提供对电子设备302f和/或电子设备302f的特征部的识别，该电子设备可用于操作无线充电垫。例如，检测系统可以基于所述识别确定接收线圈的位置、其他部件的位置和/或将提供给电子设备302f的电量。检测系统还可以基于与标志相关的信息和/或指令进行操作。

图3E和图3F分别描绘为具有三个电容结构342b-342d和四个电容结构342e-342h。应当理解，在其他实施方案中，电容结构的数量和布置可以变化。

图3G描绘了具有电容结构342i的电子设备302g。电子设备302g定位在充电垫300的充电表面308上。在一些实施方案中，无线充电垫300具有电容感测元件340d、340e中的一个或阵列，其可以类似于图3A或图3B所描绘的示例。在其他实施方案中，无线充电垫300将发射线圈作为类似于图3C所描绘的示例的电容感测元件进行操作。电子设备302g的电容结构342i可以类似于图3D、图3E或图3F所描绘的那些。

电子设备302g可以放置在充电表面308的中心区域中，从而覆盖感测元件340e并由该感测元件围绕。电子设备302g附近的感测元件340e可以响应于电子设备302g的存在。电容结构342i附近的感测元件340e中的一个或多个还可以检测电容结构342i的位置。

连接到感测元件340e的控制电路(例如，诸如图5所描绘的控制电路526)可以操作感测元件340e。在一些实施方案中，控制电路可以为感测元件340e提供电荷，并且控制电路还可以监视感测元件340e的电容。控制电路可以基于一个或多个感测元件340e的电容变化来确定电子设备302g相对于无线充电垫300的充电表面308的位置和取向。

感测元件340e可另外具有对电容结构342i的特定响应。控制电路还可以基于感测元件340e对电容结构342i的响应来确定电子设备302g在充电表面308上的位置和取向。

在一些实施方案中，控制电路可以确定电子设备302g的其他特性。例如，控制电路可以确定接收线圈316的位置和取向(参见例如图3E)和/或电子设备302g的类型(参见例如图3F)。

图4A至图4D描绘了通过压力感测检测电子设备的位置和取向的无线充电垫400的示例。在图4A至图4D所描绘的示例中，一个或多个压力传感器450可被配置为响应于充电表面408中的凹陷或施加到无线充电垫400的充电表面408上的力。利用压力传感器450中的一个或阵列，无线充电垫400可以确定对象在充电表面408上或附近的位置和取向。

图4A描绘了具有压力传感器450阵列的无线充电垫400。压力传感器450可以设置在无线充电垫408的充电表面400下方。压力传感器450可用于估计由对象放置在充电表面408上引起的充电表面408中的力和/或偏转的量值。压力传感器450还可形成压力感测层(参见例如图4B)。

图4B描绘了图4A所描绘的无线充电垫400的简化剖视图，其示出无线充电垫400的各层。无线充电垫400包括充电表面408、压力感测层452和发射线圈层454。发射线圈层454包括一个或多个发射线圈406，所述发射线圈被配置为将能量从无线充电垫400传输到电子设备402。无线充电垫400包括另外的部件(例如图5所描绘)，并且可包括图4B中未示出的另外的层。如图所示，电子设备402的放置可导致充电表面408处的偏转和/或力，该偏转和/或力被传输到压力感测层452。

压力感测层452包括压力传感器450阵列，所述压力传感器可以根据各种压力感测原理进行操作。在一些实施方案中，压力传感器450由应变敏感材料形成，该应变敏感材料诸如压阻材料、压电材料或者具有响应于压力、应变和/或偏转而变化的电特性的类似材料。示例性应力敏感材料包括碳纳米管材料、石墨烯基材料、压阻半导体、压阻金属、金属纳米线材料等。每个压力传感器450可以由电耦合至感测电路(例如，如图5所描绘的控制电路526)的单个应变敏感材料块形成。另选地，每个压力传感器450可以由定位于应变敏感片的相对侧或一端上的电极对形成。

在一些实施方案中，压力传感器450由包括被顺应性层或可压缩层分开的至少两个电容板的电容式压力敏感结构形成。对象诸如电子设备402的放置可引起可压缩层的部分压缩或偏转，并且可使得两个电容板移动得更靠近在一起，这可以使用可操作地耦接到压力传感器450中的每一个的感测电路(例如，诸如图5所描绘的控制电路526)测量为电容的变化。与可压缩层的压缩或偏转的量对应的电容变化可以指示电子设备402的位置。

另选地，压力传感器450可以根据光学或电阻感测原理进行操作。例如，将对象放置在充电表面408上可引起可使用光学传感器检测的顺应性层或可压缩层的压缩。在一些实施方案中，可压缩层的压缩可导致两个或更多个层之间的接触，这可以通过测量层之间的连续性或电阻来检测。

压力传感器450的布置和密度可根据具体实施而变化。例如，为了确定电子设备402的位置和取向，可以足以分辨电子设备402的特征部的密度设置多个压力传感器450，这些特征诸如电子设备402的边缘位置、尺寸和/或形状。

压力传感器450可以可操作地耦接到控制电路(例如，诸如图5所描绘的控制电路526)。在一些实施方案中，控制电路可被配置为检测由电子设备402的放置所产生的力的量。在其他实施方案中，控制电路可被配置为检测由电子设备452的存在引起的压力感测层402中的偏转和/或压缩。控制电路可监视来自多个压力传感器450的输入，以检测和估计对象在无线充电垫400的充电表面408上的位置和取向。

在一些实施方案中，压力传感器450a可以是应变仪，诸如图4C所描绘。应变仪是被配置为测量应变敏感元件的应变响应电特性变化的应变敏感元件。在一些情况下，应变仪可以响应于应变的变化而表现出电阻变化。结合应变仪的压力传感器450a可产生非二进制输出，其对应于充电表面408中的偏转量或由充电表面408上的电子设备402产生的施加力的量。

一般来讲，压力传感器450可以是光学不透明的(或者另选地是透明的)，以便集成在层压叠层中，诸如图4B所描绘。如图4B所描绘，压力传感器450在压力感测层452中实现。压力感测层452可包括基底，该基底具有在基底的一个或多个表面上的应变仪形式的压力传感器450阵列。

在一种配置中，压力传感器450a包括形成为导电材料的应变仪，该导电材料具有如图4C所示的线性螺旋形状或几何形状。在其他实施方案中，应变仪的形状或几何形状可以变化。在一些实施方案中，应变仪可包括以叉形或梳形构造布置的一组导电迹线。迹线可另选地具有螺线形状，其具有形成主迹线的细长部分。其他形状包括但不限于：线性螺线形状、径向螺线形状、螺旋形状、双背螺旋形状等。

压力传感器450a的导电材料可包括诸如但不限于以下材料：铜、金、康铜、karma、等弹性材料、氧化铟锡或它们的任何组合。其上沉积导电材料的基底可包括诸如但不限于以下材料：塑料、陶瓷、玻璃、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或它们的任何组合。压力传感器450a的导电材料可使用合适的设置技术形成或沉积在表面上，例如但不限于：气相沉积、溅射、印刷、卷对卷处理、凹版印刷、贴装、粘合剂、掩模蚀刻等等。

每个压力传感器450a还可以电耦合至压力感测电路(其可以结合到控制电路中)，以测量或估计沿压力感测层452的对应部分配准的应变量。然后，压力感测电路和/或控制电路可以确定电子设备402的位置和取向。无线充电垫400可以根据确定的位置和取向进行操作。

在其他实施方案中，压力传感器450b可以是基于压电的传感器，诸如图4D所描绘。基于压电的传感器被配置为对施加到充电表面408的力或压力(诸如来自电子设备402的放置或移除)具有电响应。压力传感器450b可以设置在压力传感器450b阵列内的压力感测层中。

压力传感器450b可包括粘结到感测电极456和接地电极457的压电基底458。在一些实施方案中，感测电极456和/或接地电极457可以直接沉积在压电基底458上。

压电基底458可以由合适的材料形成，诸如陶瓷压电材料。示例性材料包括锆钛酸铅、钛酸铅、石英、铌酸钾钠、铁酸铋以及其他合适的压电材料。压电基底458可以是在改变晶体结构时具有电响应的晶体材料。例如，当压电基底458被压缩时，电荷可积聚在其表面上或附近，这可能导致产生电信号，该电信号可以线性地对应于引起压缩的压力或力的量。

感测电极456和接地电极457可以由合适的材料形成，诸如金属(例如，铜、金、银、铝)、聚乙烯氧基噻吩、氧化铟锡、碳纳米管、石墨烯、压阻半导体材料、压阻金属材料、银纳米线、其他金属纳米线等。感测电极456和接地电极457可以由相同或不同的材料形成。压电基底458上的电荷积聚可被测量为感测电极456和接地电极457上的电势或电信号。

感测电极456和/或接地电极457可以可操作地耦接到压力感测电路，该压力感测电路可以形成控制电路的一部分。压力感测和/或控制电路可被配置为检测和估计由电子设备402施加到充电表面408上的压力或力的量。控制电路还可以基于检测到的压力来确定电子设备的位置和取向。无线充电垫400可以根据确定的位置和取向进行操作。

例如，可以比较压力传感器阵列的响应以确定电子设备402的位置和取向。控制电路可通过比较例如在各个位置处测量的压力的量值来确定结构特征部，诸如电子设备的外壳的边缘。其他结构特征部可以指示取向，诸如外壳的顶部或底部边缘(例如，在外接区域中得到更大压力测量的突起)。基于这些特征部以及检测结构特征部的压力传感器450的对应位置，控制电路可以确定电子设备402相对于充电表面408的位置和取向。

图5描绘了结合诸如本文所述的检测系统的无线充电垫500的部件的简化示意图。无线充电垫500包括电源520，其可以提供交流电。交流电源520可以任何合适的幅度或频率递送交流电。在一个示例中，交流电源520连接到升压转换器(未示出)的输出，该升压转换器可被配置为接受可变电源电压作为输入(例如，110VAC-250VAC)。在这种情况下，升压转换器可被配置为将电源电压增加到400VAC，或者可靠地高于最大预期电源电压电平(例如，250VAC)的任何其他合适的电压电平。

输入电力可以从电源520流过调节电路522。调节电路522可以根据发射线圈506处的输出要求来改变电力。例如，调节电路522可以改变输入电力的电压、电流、频率、相位和/或其他方面，以便获得发射线圈506的期望输出。发射线圈506可被配置为经由谐振感应电力传输将电力无线传输到接收线圈。发射线圈506可利用从调节电路522接收的交流电信号进行激励，以在耦接的接收线圈中感生交流电。调节电路522可包括多个其他部件，诸如整流器、降压转换器、升压转换器、滤波器、升压/降压转换器等，为清楚起见，这些部件已从图5省略。在一些情况下，来自电源520的输入电力可以是直流电。在这种情况下，调节电路522可以另外将直流电转换为用于发射线圈506的适当交流电。

在一些实施方案中，电源520和/或调节电路522的元件可以形成无线充电垫500的一部分。在其他实施方案中，电源520和调节电路522中的一者或两者可以与无线充电垫500分开。

发射线圈506可以电耦合至控制电路526。控制电路526可以选择性地激活发射线圈506。虽然控制电路526被描绘为在发射线圈506的电力传输线路之外，但在其他实施方案中，控制电路526可在电力传输线路内。控制电路526被配置为中断和/或控制传输到发射线圈506的电力。

控制电路526还可以经由电子总线或电桥可操作地连接到计算机存储器。控制电路526可包括被配置为响应于计算机可读指令来执行、中断或协调操作的一个或多个计算机处理器或微控制器。除此之外或另选地，控制电路526可包括其他处理器，包括专用集成芯片和其他微控制器设备。

存储器可包括多种类型的非暂态计算机可读存储介质，包括例如读取存取存储器、只读存储器、可擦除可编程存储器或闪存存储器。存储器被配置为存储计算机可读指令、传感器值、查找表和/或其他持久性软件元素。

在该示例中，控制电路526可被操作为读取被存储在存储器中的计算机可读指令。计算机可读指令可以使控制电路526适于执行本文所述的操作或功能，诸如基于从感测元件524接收的输入确定设备的位置和取向。该计算机可读指令可作为计算机程序产品、软件应用程序等来提供。

感测元件524被配置为检测对象的结构特征部(例如，外壳的特征部和/或非充电结构特征部)在无线充电垫500的充电表面上的位置。感测元件524可在适当的感测方案下操作，诸如电感式感测、电容式感测和/或压力感测。在感应式感测方案下，感测元件524可被配置为检测由对象与无线充电垫500的接近引起的磁场变化(参见例如图2A至图2G)。在电容式感测方案下，感测元件524可包括电容电极中的一个或阵列。可以监视电容电极的由于电子设备接近无线充电垫500而引起的电容变化(参见例如图3A至图3G)。在压力感测方案下，压力传感器中的一个或阵列可以检测无线充电垫500的充电表面的偏转和/或通过将电子设备放置在充电表面上而施加到充电表面的力(参见例如图4A至图4D)。

感测元件524可操作地耦接到控制电路526，以便提供表示感测到的对象的结构特征部的位置的信号。在一些实施方案中，感测元件524还通过来自控制电路526的输入进行操作。一般而言，感测元件524和/或控制电路526被认为是检测系统。此后，控制电路526基于感测到的结构特征部确定对象(例如，电子设备)的位置和取向。上文结合图2A至图4D描述了检测系统的示例。无线充电垫的示例性操作(包括检测系统的操作)在下文结合图6和图7进行描述。

图6描绘了用于对无线充电垫上的电子设备进行充电的示例性过程600。过程600可以在上文结合图1A至图5论述的任何示例性设备上实现。以下过程600可用于使用例如结合图5或本文所述的其他实施方案描述的感测元件和控制电路来确定电子设备的位置和取向。在一些实施方案中，过程600可被实施为存储在设备的存储器内的处理器可执行指令。

在操作602中，检测电子设备的结构特征部。检测到的结构特征部可以是电子设备的外壳和/或其他部件的特征部。可经由适当的感测方案诸如电感式感测、电容式感测和/或压力感测来检测结构特征部。在感应式感测方案下，操作602可以(例如，使用感测元件)检测由结构特征部与无线充电垫的接近引起的磁场变化。在电容式感测方案下，操作602可以(例如，使用电容电极中的一个或阵列)检测由电子设备的结构特征部与无线充电垫的接近引起的电容变化。在压力感测方案下，操作602可以(例如，通过压力传感器中的一个或阵列)检测无线充电垫的充电表面的偏转和/或由电子设备的结构特征部与充电表面之间的接触引起的充电表面上的力。信号或其他标记可以在操作602中生成。信号或其他标记可以表示结构特征部与感测元件之间的距离和/或结构元件在无线充电垫的充电表面上的检测到的位置。

在操作604中，响应于检测到的结构特征部，确定电子设备相对于无线充电垫的充电表面的位置和取向。在操作602中生成的信号或其他标记可被解读为确定电子设备的位置和取向。例如，可基于在操作602中检测到的信号或其他标记(例如，从不同感测元件接收的信号)的比较来确定(例如，通过控制电路)电子设备的特性(例如，大小和/或边界)。还可以基于这些特征部确定电子设备的位置和取向，例如通过基于信号或其他标记的量值来估计结构特征部与感测元件的距离。

在操作606中，基于所确定的电子设备的位置和取向来选择发射线圈。例如，操作606通常可以仅响应于充分靠近发射线圈的电子设备的存在而激励发射线圈，以将发射线圈耦接到电子设备内的接收线圈。在其他示例中，无线充电垫可结合发射线圈阵列，并且可使用所确定的电子设备的位置和取向来选择发射线圈，该发射线圈被定位用于更有效地将电力传输到电子设备内的接收线圈。可基于适当的标准来选择发射线圈。例如，可以选择最接近电子设备和/或最接近电子设备内的接收线圈的发射线圈。在其他情况下，可以另外地或替代地基于电子设备相对于充电表面的取向来选择发射线圈。

在操作608中，使用所选的发射线圈将电力无线传输到电子设备。发射线圈可被配置为经由谐振感应电力传输将电力无线传输到接收线圈。在操作608中，可以用交流电信号激励发射线圈，以在电子设备的耦接的接收线圈中感生交流电。感生的交流电可以将电力传输到电子设备以便为电子设备的部件供电，对电池充电等。过程600的操作本质上仅仅是例示性的，而不是限制性的。

图7描绘了用于将电力传输至无线充电垫上的电子设备的接收线圈的示例性过程700。过程700可以在上文结合图1A至图5论述的任何示例性设备上实现。以下过程700可用于使用例如结合图5或本文所述的其他实施方案描述的感测元件和控制电路来确定电子设备的接收线圈在无线充电垫的充电表面上的位置和取向。在一些实施方案中，过程700可被实施为存储在设备的存储器内的处理器可执行指令。

在操作702中，检测与接收线圈相邻的电子设备的非充电结构特征部相对于充电表面的位置。检测到的非充电结构特征部可以是部件、外壳的特征部和/或邻近接收线圈定位的电子设备的电路。非充电结构部件不会将电力传输到电子设备。可经由适当的感测方案诸如电感式感测、电容式感测和/或压力感测来检测非充电结构特征部的位置。在感应式感测方案下，操作702可以(例如，使用感测元件)检测由结构特征部与无线充电垫的接近引起的磁场变化。在电容式感测方案下，操作702可以(例如，使用电容电极中的一个或阵列)检测由结构特征部与无线充电垫的接近引起的电容变化。在压力感测方案下，操作702可以(例如，通过压力传感器中的一个或阵列)检测无线充电垫的充电表面的偏转和/或由结构特征部与充电表面之间的接触引起的充电表面上的力。信号或其他标记可以在操作702中生成。信号或其他标记可以表示结构特征部与感测元件之间的距离和/或非充电结构特征部在无线充电垫的充电表面上的检测到的位置。

在操作704中，确定接收线圈相对于无线充电垫的充电表面的位置和取向。基于检测到的与接收线圈相邻的非充电结构特征部的位置来确定位置和取向。还可通过解读在操作702中生成的信号或其他标记来确定接收线圈的位置和取向。例如，可以基于信号或其他标记的量值来(例如，通过控制电路)估计非充电结构特征部与感测元件的距离。在其他示例中，可以比较在操作702中检测到的信号或其他标记(例如，从不同感测元件接收的信号)以确定接收线圈的位置和取向。

在操作706中，基于所确定的接收线圈的位置和取向来选择发射线圈。例如，操作706通常可以仅响应于接近线圈的存在足够近以耦接到发射线圈而激励发射线圈。在其他示例中，无线充电垫可结合发射线圈阵列，并且可使用所确定的接收线圈的位置和取向来选择发射线圈，该发射线圈被定位用于更有效地将电力传输到接收线圈。可基于适当的标准来选择发射线圈。例如，可选择最接近接收线圈的发射线圈。在其他情况下，可以另外地或替代地基于接收线圈相对于充电表面的取向来选择发射线圈。

在操作708中，使用所选的发射线圈在接收线圈中感生电流。发射线圈可被配置为经由谐振感应电力传输在接收线圈中感生电流。在操作708中，可以用交流电信号激励发射线圈，以在耦接的接收线圈中感生交流电。感生的交流电可以将电力传输到电子设备以便为电子设备的部件供电，对电池充电等。

前述公开的许多实施方案可包括多种操作方法、使用方法、制造方法等，或者可结合这些方法进行描述。值得注意的是，本文提出的方法的操作仅仅是示例性的，因此不一定是穷举性的。例如，针对特定实施方案可要求或期望另选的操作顺序或者更少的步骤或附加步骤。

根据一个实施方案，提供了一种无线充电垫，该无线充电垫被配置为将电力无线传输到包括具有非充电结构特征部的外壳的电子设备，该无线充电垫包括：壳体，该壳体具有被配置为接收电子设备的上表面；一组发射线圈，所述发射线圈被配置为将电力无线传输到上表面上的电子设备；以及检测系统，该检测系统被配置为检测电子设备的外壳的非充电结构特征部相对于上表面的位置，并且基于所检测到的位置确定电子设备相对于上表面的位置和取向。

根据另一个实施方案，无线充电垫包括控制电路，该控制电路可操作地耦接到检测系统并且被配置为基于所确定的位置和所确定的取向来激活所述一组发射线圈的子组以传输无线电力。

根据另一个实施方案，检测系统被配置为使用感应式感测来激励发射线圈以检测非充电结构特征部的位置。

根据另一个实施方案，电子设备具有被配置为接收无线传输的电力的接收线圈，非结构特征部包括被配置为分别以第一不同频率和第二不同频率谐振的第一谐振结构和第二谐振结构，并且检测系统被配置为使用所述一组发射线圈发射信号，响应于信号而检测第一谐振结构在第一频率下的第一谐振响应，并且响应于信号而检测第二谐振结构在第二频率下的第二谐振响应。

根据另一个实施方案，检测系统被配置为使用检测到的第一谐振响应和第二谐振响应来检测第一谐振结构和第二谐振结构的位置。

根据另一个实施方案，检测系统包括设置在上表面之上或下方的一组电容电极。

根据另一个实施方案，检测系统被配置为通过检测非充电结构特征部的不同电容响应来检测电子设备的外壳的非充电结构特征部相对于上表面的位置。

根据另一个实施方案，检测系统包括一组应变传感器。

根据另一个实施方案，检测系统包括压电传感器，该压电传感器被配置为响应于电子设备接触上表面而检测上表面的偏转。

根据另一个实施方案，检测系统被进一步配置为确定电子设备的类型。

根据另一个实施方案，检测系统被配置为检测电子设备的外壳的识别结构，并基于检测到的识别结构确定电子设备的类型。

根据一个实施方案，提供了一种用于对具有检测系统的无线充电垫上的电子设备进行充电的方法，该方法包括：利用检测系统，检测电子设备的外壳的第一结构特征部相对于无线充电垫的充电表面的第一位置；利用检测系统，检测电子设备的外壳的第二结构特征部相对于无线充电垫的充电表面的第二位置；基于检测到的第一位置和检测到的第二位置确定电子设备在无线充电垫上的位置和取向；基于所确定的位置和所确定的取向选择无线充电垫中的发射线圈；并且使用发射线圈将电力无线传输到电子设备。

根据另一个实施方案，发射线圈是第一发射线圈，所述方法包括利用脉冲信号周期性地激励第二发射线圈，检测对脉冲信号的响应，并且基于对脉冲信号的响应的特性来确定电子设备的位置和取向。

根据另一个实施方案，响应包括由与电子设备的第一结构相互作用的脉冲信号引起的第一谐振频率，以及由与电子设备的第二结构相互作用的脉冲信号引起的第二谐振频率。

根据另一个实施方案，发射线圈是第一发射线圈，所述方法包括利用信号周期性地激励第二发射线圈，检测对信号的响应，并且基于对具有相移的信号的响应来确定电子设备的位置和取向。

根据另一个实施方案，该方法包括检测一组电容感测元件中的两个或更多个的电容变化，并且基于电容变化来确定电子设备的位置和取向。

根据另一个实施方案，所述方法包括检测一组压力传感器中的两个或更多个的压力变化，并且基于压力变化来确定电子设备的位置和取向。

根据一个实施方案，提供了一种无线充电垫，该无线充电垫包括具有充电表面的外壳，该外壳中的被配置为将电力无线传输到充电表面上的电子设备的一组发射线圈，以及检测系统，该检测系统被配置为检测电子设备的第一非充电结构特征部相对于充电表面的第一位置，检测电子设备的第二非充电结构特征部相对于充电表面的第二位置，并且基于检测到的第一位置和检测到的第二位置来确定电子设备中的接收线圈相对于充电表面的位置和取向。

根据另一个实施方案，基于邻近接收线圈的第一非充电结构特征部的第一位置和邻近接收线圈的第二非充电结构特征部的第二位置来确定位置和取向。

根据另一个实施方案，无线充电垫包括控制电路，该控制电路可操作地耦接到检测系统并且被配置为基于位置和取向来激活所述一组发射线圈的子组。

根据另一个实施方案，检测系统包括所述一组发射线圈和感测元件中的至少一者，并且所述一组发射线圈中的至少一个发射信号，并且感测元件检测对信号的响应。

根据另一个实施方案，感测元件是第一感测元件，该第一感测元件被配置为检测第一非充电结构特征部在第一频率下对信号的第一谐振响应，并且检测系统包括第二感测元件，该第二感测元件被配置为检测第二非充电结构特征部在第二频率下对信号的第二谐振响应。

根据另一个实施方案，第一非充电结构特征部和第二非充电结构特征部邻近接收线圈定位。

根据另一个实施方案，检测系统包括设置在充电表面之上或下方的一组电容电极。

根据另一个实施方案，所述一组电容电极被配置为检测第一非充电结构特征部的不同电容响应，并且基于第一位置确定取向。

根据一个实施方案，提供了一种用于将电力传输到无线充电垫上的电子设备的接收线圈的方法，该方法包括检测邻近接收线圈的电子设备的非充电结构特征部在无线充电垫上的位置，基于检测到的位置来确定接收线圈相对于充电表面的位置和取向，基于所确定的位置和所确定的取向来选择发射线圈，并且使发射线圈在接收线圈中感生电流。

根据另一个实施方案，发射线圈是第一发射线圈，并且所述方法包括利用脉冲信号周期性地激励第二发射线圈，检测对由非充电结构特征部引起的脉冲信号的响应，以及

基于对脉冲信号的响应来确定接收线圈的位置和取向。

根据另一个实施方案，非充电结构特征部是第一非充电结构特征部，并且响应包括由与电子设备的第一非充电结构特征部相互作用的脉冲信号引起的第一谐振频率，以及由与电子设备的第二非充电结构特征部相互作用的脉冲信号引起的第二谐振频率。

根据另一个实施方案，发射线圈是第一发射线圈，所述方法包括利用信号周期性地激励第二发射线圈，检测对信号的响应，并且基于对具有相移的信号的响应来检测电子设备的位置和取向。

根据另一个实施方案，通过电容感测元件的电容变化来检测非充电结构特征部。

为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节，以便实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制为所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可能的。

例如，尽管无线充电垫、电子设备以及无线充电垫和/或电子设备的部件的位置和取向在本文中通常相对于局部定义的笛卡尔坐标系(在给出的图的左下角具有原点)进行引用，但本领域的技术人员应当理解，这样的坐标系对于任何特定实施方案而言不是必需的，并且可以参考本文所述的实施方案使用其他坐标系或多个坐标系的协同。另外，虽然一些部件或设备被描述为具有相对位置(例如，上方、下方、左侧、右侧等)，但应当理解，这些相对位置仅仅是示例性的，并且其他相对位置也将在本公开的范围内。

Claims (30)

1.一种被配置为将电力无线传输到电子设备的无线充电垫，所述电子设备包括具有非充电结构特征部的外壳，所述无线充电垫包括：

壳体，所述壳体具有被配置成接收所述电子设备的上表面；

一组发射线圈，所述发射线圈被配置为将电力无线传输到所述上表面上的所述电子设备；和

检测系统，所述检测系统被配置为：

检测所述电子设备的所述外壳的所述非充电结构特征部相对于所述上表面的位置；以及

基于所检测到的位置来确定所述电子设备相对于所述上表面的位置和取向。

2.根据权利要求1所述的无线充电垫，还包括控制电路，所述控制电路可操作地耦接到所述检测系统并且被配置为基于所确定的位置和所确定的取向来激活所述一组发射线圈的子组以传输所述无线电力。

3.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统被配置为激励所述发射线圈，以使用感应式感测来检测所述非充电结构特征部的位置。

4.根据权利要求3所述的无线充电垫，其中所述电子设备具有接收线圈，所述接收线圈被配置为接收所述无线传输的电力，其中所述非结构特征部包括被配置为分别在第一不同频率和第二不同频率下谐振的第一谐振结构和第二谐振结构，并且其中所述检测系统被配置为：

使用所述一组发射线圈组来发射信号；

响应于所述信号，检测所述第一谐振结构在所述第一频率下的第一谐振响应；以及

响应于所述信号，检测所述第二谐振结构在所述第二频率下的第二谐振响应。

5.根据权利要求4所述的无线充电垫，其中所述检测系统被配置为使用检测到的所述第一谐振响应和所述第二谐振响应来检测所述第一谐振结构和所述第二谐振结构的位置。

6.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统包括设置在所述上表面之上或下方的一组电容电极。

7.根据权利要求6所述的无线充电垫，其中所述检测系统被配置为：

通过检测所述非充电结构特征部的不同电容响应来检测所述电子设备的所述外壳的所述非充电结构特征部相对于所述上表面的位置。

8.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统包括一组应变传感器。

9.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统包括压电传感器，所述压电传感器被配置为响应于所述电子设备接触所述上表面而检测所述上表面的偏转。

10.根据权利要求1所述的无线充电垫，其中所述检测系统被进一步配置为确定所述电子设备的类型。

11.根据权利要求10所述的无线充电垫，其中所述检测系统被配置为：

检测所述电子设备的所述外壳的识别结构；以及

基于所检测到的识别结构来确定所述电子设备的类型。

12.一种用于对具有检测系统的无线充电垫上的电子设备进行充电的方法，包括：

利用所述检测系统，检测所述电子设备的外壳的第一结构特征部相对于所述无线充电垫的充电表面的第一位置；

利用所述检测系统，检测所述电子设备的所述外壳的第二结构特征部相对于所述无线充电垫的所述充电表面的第二位置；

基于所检测到的第一位置和所检测到的第二位置来确定所述电子设备在所述无线充电垫上的位置和取向；

基于所确定的位置和所确定的取向来选择所述无线充电垫中的发射线圈；以及

使用所述发射线圈将电力无线传输到所述电子设备。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发射线圈是第一发射线圈，所述方法还包括：

利用脉冲信号周期性地激励第二发射线圈；

检测对所述脉冲信号的响应；以及

基于对所述脉冲信号的所述响应的特性来确定所述电子设备的所述位置和所述取向。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述响应包括：

由与所述电子设备的第一结构相互作用的所述脉冲信号引起的第一谐振频率；和

由与所述电子设备的第二结构相互作用的所述脉冲信号引起的第二谐振频率。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述发射线圈是第一发射线圈，所述方法还包括：

利用信号周期性地激励第二发射线圈；

检测对所述信号的响应；以及

基于对具有相移的所述信号的所述响应来确定所述电子设备的所述位置和所述取向。

16.根据权利要求12所述的方法，还包括：

检测一组电容感测元件中的两个或更多个的电容变化；以及

基于所述电容变化来确定所述电子设备的所述位置和所述取向。

17.根据权利要求12所述的方法，还包括：

检测一组压力传感器中的两个或更多个的压力变化；以及

基于所述压力变化来确定所述电子设备的所述位置和所述取向。

18.一种无线充电垫，包括：

外壳，所述外壳具有充电表面；

一组发射线圈，所述发射线圈在所述外壳中并且被配置为将电力无线传输到所述充电表面上的电子设备；和

检测系统，所述检测系统被配置为：

检测所述电子设备的第一非充电结构特征部相对于所述充电表面的第一位置；

检测所述电子设备的第二非充电结构特征部相对于所述充电表面的第二位置；以及

基于所检测到的第一位置和所检测到的第二位置来确定所述电子设备中的接收线圈相对于所述充电表面的位置和取向。

19.根据权利要求18所述的无线充电垫，其中基于邻近所述接收线圈的所述第一非充电结构特征部的所述第一位置和邻近所述接收线圈的所述第二非充电结构特征部的所述第二位置来确定所述位置和所述取向。

20.根据权利要求19所述的无线充电垫，还包括控制电路，所述控制电路可操作地耦接到所述检测系统并且被配置为基于所述位置和所述取向来激活所述一组发射线圈的子组。

21.根据权利要求18所述的无线充电垫，其中：

所述检测系统包括：

所述一组发射线圈中的至少一个；和

感测元件；并且

所述一组发射线圈中的所述至少一个发射信号，并且所述感测元件检测对所述信号的响应。

22.根据权利要求21所述的无线充电垫，其中：

所述感测元件是第一感测元件；

所述第一感测元件被配置为检测所述第一非充电结构特征部在第一频率下对所述信号的第一谐振响应；并且

所述检测系统包括第二感测元件，所述第二感测元件被配置为检测所述第二非充电结构特征部在第二频率下对所述信号的第二谐振响应。

23.根据权利要求22所述的无线充电垫，其中所述第一非充电结构特征部和所述第二非充电结构特征部邻近所述接收线圈定位。

24.根据权利要求18所述的无线充电垫，其中所述检测系统包括设置在所述充电表面之上或下方的一组电容电极。

25.根据权利要求24所述的无线充电垫，其中：

所述一组电容电极被配置为检测所述第一非充电结构特征部的不同电容响应；并且

基于所述第一位置来确定所述取向。

26.一种用于将电力传输到无线充电垫上的电子设备的接收线圈的方法，包括：

检测邻近所述接收线圈的所述电子设备的非充电结构特征部在所述无线充电垫上的位置；

基于所检测到的位置来确定所述接收线圈相对于充电表面的位置和取向；

基于所确定的位置和所确定的取向来选择发射线圈；以及

使所述发射线圈在所述接收线圈中感生电流。

27.根据权利要求26所述的方法，其中：

所述发射线圈是第一发射线圈；并且

所述方法还包括：

利用脉冲信号周期性地激励第二发射线圈；

检测对由所述非充电结构特征部引起的所述脉冲信号的响应；以及

基于对所述脉冲信号的所述响应来确定所述接收线圈的所述位置和所述取向。

28.根据权利要求27所述的方法，其中：

所述非充电结构特征部是第一非充电结构特征部；并且

所述响应包括：

由与所述电子设备的所述第一非充电结构特征部相互作用的所述脉冲信号引起的第一谐振频率；和

由与所述电子设备的第二非充电结构特征部相互作用的所述脉冲信号引起的第二谐振频率。

29.根据权利要求26所述的方法，其中所述发射线圈是第一发射线圈，所述方法还包括：

利用信号周期性地激励第二发射线圈；

检测对所述信号的响应；以及

基于对具有相移的所述信号的所述响应来检测所述电子设备的所述位置和所述取向。

30.根据权利要求26所述的方法，其中通过电容感测元件的电容变化来检测所述非充电结构特征部。