CN110266065B - 用于无线充电和位置跟踪的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于无线充电和位置跟踪的方法和装置。所述方法包括：以第一模式操作以经由装置的多个线圈中的至少第一线圈实现无线充电；以及以第二模式操作以经由所述装置的所述多个线圈中的至少第二线圈实现位置跟踪。通过本发明，能够将无线充电和位置跟踪有意义地组合在一起，可以至少在成本、尺寸、功率效率和易用性方面提供优势。

Description

用于无线充电和位置跟踪的方法和装置

技术领域

本发明总体上涉及无线充电(wireless charging)和位置跟踪(positiontracking)，并且更具体地，涉及组合的(combined)无线充电和位置跟踪的方法和装置。

背景技术

除非另有说明，本部分描述的方法不是本申请所附权利要求的现有技术，并且并不因为包含这部分中而被认为是现有技术。

无线充电，也称为感应充电(inductive charging)，是使用电磁(electromagnetic，EM)场通过EM感应在两个物体之间传递能量的技术。能量通过电感耦合从充电器传递到电气设备。无线充电最近已被广泛接受用于移动/便携式电子设备。同一充电器可以为一个或多个设备充电，而无需使用专用且通常不兼容的充电电缆。

位置跟踪是许多移动应用中的核心功能。存在各种技术用于位置跟踪，这些技术通常可以分类为非无线电技术和无线技术。用于位置跟踪的非无线电技术通常包括基于磁场的定位、惯性测量、基于定位的视觉标记和/或已知的视觉特征。用于位置跟踪的无线技术通常包括全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、基于Wi-Fi的定位、蓝牙等。

尽管无线充电和位置跟踪都是移动设备的期望特征，但是这两种技术通常没有任何共同之处。如果一种应用同时需要无线充电和位置跟踪功能，目前的做法是采用一种专用模式进行无线充电，并采用不同的专用模式进行位置跟踪。

发明内容

以下概述仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。也就是说，提供以下概述以介绍本文描述的新颖和非显而易见的技术的概念、要点、益处和优点。在下面的详细描述中进一步描述了选择的实现方式。因此，以下发明内容并非旨在标识所要保护的主题的必要特征，也不旨在用于确定所要保护的主题的范围。

本发明描述了将无线充电和位置跟踪有意义地组合在一起的相关概念和实现方式。对于使用无线充电和位置跟踪这一双重功能的应用，根据本发明的实现方式可以至少在成本、尺寸、功率效率和易用性方面提供优势。对于仅仅是位置跟踪的应用，本发明的概念使得位置跟踪的实现方式能够利用当前成熟的无线充电价值产业链。

根据一个方面，本发明公开了一种用于无线充电和位置跟踪的方法，所述方法包括：以第一模式操作以经由装置的多个线圈中的至少第一线圈实现无线充电；以及以第二模式操作以经由所述装置的所述多个线圈中的至少第二线圈实现位置跟踪。

根据另一个方面，本发明公开了一种用于无线充电和位置跟踪的装置，该装置包括处理器，所述处理器在第一模式下操作以经由所述装置的多个线圈中的至少第一线圈实现无线充电，所述处理器还在第二模式下操作以经由所述装置的所述多个线圈中的至少第二线圈实现位置跟踪。

通过本发明，能够将无线充电和位置跟踪有意义地组合在一起，可以至少在成本、尺寸、功率效率和易用性方面提供优势。

在阅读各个附图中例示的优选实施例的如下详细描述之后，本发明的这些和其他目的对本领域技术人员来说无疑将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施方式的示例性双功能系统。

图2A示出了根据本发明的实现方式的示例TDM方案。

图2B示出了根据本发明的实现方式的示例FDM方案。

图2C例示了根据本发明的实现方式的示例CDM方案。

图3例示了根据本发明的实现方式的示例系统。

图4例示了根据本发明的实现方式的以第一模式操作的示例系统。

图5例示了根据本发明的实现方式的示例第一装置和示例第二装置。

图6示出了根据本发明的实现方式的示例过程。

具体实施方式

这部分公开了要求保护主题的具体实施方式和实现方式。但是，应当理解，所公开的实施方式和实现方式仅仅是用于示例体现为各种形式的所要求保护的主题。然而，本发明也可以实施为多种不同的形式，不应视为局限于本发明所述的示例实施方式和实现方式。相反，提供这些示例实施方式和实现方式，是为了使得本发明的描述更加全面和完整，使得本领域技术人更加完整地理解本发明的范围。在下面的描述中，省略已知特征和技术的细节，以避免对本发明的实施方式和实现方式造成不必要的模糊。

总述

迄今为止，无线充电和EM位置跟踪是两个完全独立的概念，并且这两个概念的各个方面，从系统要求和设计到实现方式，都是独立完成。如果应用程序需要无线充电和位置跟踪这两个功能，目前的做法是采用一种专用模式进行无线充电，采用另一种专用模式进行位置跟踪。对于使用这两个功能的应用，根据本发明的实现方式可以在成本、尺寸、功率效率和易用性方面提供优势。

根据本发明的各种实现方式的一个关键概念是，对于无线充电和EM位置跟踪这两者，基本要求是通过使用线圈在空间中辐射磁场。在接收端，另一个基本要求是通过使用接收线圈捕获或利用磁场。另外，即使各种无线充电规范之间存在差异，无线充电中已定义了许多过程，例如发送器-接收器配对、接收器接近度检测(proximity detection)、无线充电请求、异物(foreign object)检测等。这些无线充电过程的概念也适用于位置跟踪。因此，在根据本发明的各种实现方式中，无线充电过程被适配为或者被用于位置跟踪。并且，尽管无线充电和位置跟踪之间存在不兼容性，但是可以通过本文描述的恰当的工程技术将这两个功能有意义地共同实现。

把无线充电设置扩展到也支持位置跟踪，需要克服的关键挑战包括但不限于，把无线充电的参数和能力扩展到超出所需的要求之外，以覆盖位置跟踪所需的要求。这些要求包括：额外的工作频率范围、精确的频率和幅度控制、频繁和快速的会聚线圈(converging coil)切换、允许多个信标站在同一空间内同时操作的调制机制、检测是否存在传感器并且与传感器通信的改进机制、用于异物检测的改进机制、接收器电路能注意到入射磁场但不从入射磁场获取能量的改进机制。根据本发明，通过适当扩展底层(underlying)无线充电实现的能力，可以获得满意的位置跟踪功能。

把位置跟踪技术调适为经由无线充电设置来实现，需要克服的关键挑战包括但不限于，设计与无线充电的操作频率范围相妥协的系统、避免或减轻附近正在进行的无线充电操作的自适应机制、在信标站和传感器两者处可以在无线充电模式与位置跟踪模式之间切换的前端设计。

图1示出了根据本发明的实施方式的示例性双功能系统100。参考图1，双功能系统100包括第一装置110和第二装置120。第一装置110能够执行用于无线充电的充电站功能和用于位置跟踪的信标站功能，并且与第二装置120配对。第二装置120能够执行用于无线充电的功率接收器功能和用于位置跟踪的传感器功能。

第一装置110和第二装置120均包括可在硬件(例如，电路/电子设备)、软件或者硬件和软件的组合中实现的多个功能块。例如，用作充电站和信标站的第一装置110可以包括以下功能块：控制、放大器和功率电子器件功能块1102，功率、频率和线圈控制功能块1104，异物检测(foreign object detection，FOD)功能块1106，接收器(Rx)检测功能块1108，数据调制功能块1110，环境调适功能块1112，配对功能块1114和线圈1116。类似地，用作功率接收器和传感器的第二装置120可以包括以下功能块：控制、放大器和功率电子器件功能块1202，功率、频率和线圈控制功能块1204，操作请求功能块1206，发送器(Tx)检测功能块1208，Tx特征调适(adaptation)功能块1210，环境调适功能块1212，配对功能块1214和线圈1216。第一装置110和第二装置120还可以分别包括电源1118和电源1218。电源1118(例如，输电干线或电池)可以位于第一装置110的内部或外部。电源1218(例如，电池)可以位于第二装置120的内部或外部。

第一装置110和第二装置120均可以以无线充电模式和位置跟踪模式中的任一种模式操作。在无线充电模式中，第一装置110可以用作典型的充电站或充电板，第二装置120可以用作功率接收器(power receiver)。在位置跟踪模式中，第一装置110可以用作信标站，第二装置120可以用作传感器。可以共享第一装置110和第二装置120中的每一个的相同物理资源中的一些或全部，以用于无线充电和位置跟踪的双重功能。

频带的差异

特别需要克服的一个挑战源于现有无线充电产品所使用的频率(通常在100kHz或更高)与现有EM位置跟踪产品所使用的频率(通常在20kHz或更低)具有很大差异。在根据本发明的一个实施方式中，可以使用无线充电频率来设计位置跟踪系统。这能够最多地重用无线充电硬件资源。这种实现方式的一个缺点是涉及彻底的系统重新设计和潜在的性能损害。在根据本发明的另一实现方式中，可以扩展无线充电解决方案的支持频率范围。例如，可以扩展时钟源、时钟分频器的选择、集成电路(integrated circuit，IC)内的时钟域的数量，以覆盖用于位置跟踪的理想频带。

多线圈操作

根据操作目的和操作原理，信标站的操作需要信标站经由多于一个线圈进行辐射。值得注意的是，尽管在说明性附图中示出了固定数量(例如，三个)的线圈，但是在根据本发明的各种实现方式中可以使用不同数量的线圈。

对于一些无线充电配置，充电板可以分别或者同时使用多个线圈。对于无线充电，目的是允许不准确地放置功率接收器。设计良好的系统可以在多个线圈中选择最佳线圈使用。对于双功能/双模式设备，该功能可以调整为适用于驱动多个线圈以进行定位。为了使位置跟踪正常工作，在传感器侧(例如，装置120)，传感器需要能够辨别和区分从信标站的每个线圈辐射出的磁场。

本发明提供了许多方案用于区分来自多个线圈中的每个线圈的磁场。具体地，线圈可以是时分复用(time-division multiplexed，TDM)、频分复用(frequency-divisionmultiplexed，FDM)或码分复用(code-division multiplexed，CDM)。在TDM中，线圈可以在时间上依次辐射。在FDM中，每个线圈可以以不同于其他线圈的频率辐射。在CDM中，专门设计的数据可以被调制到被驱动至每个线圈的信号上。仅出于例示性目的而非用于限制本发明的范围，在图2A、图2B和图2C分别示出了通过利用无线充电架构经由TDM、FDM和CDM发送信号复用的示例。

图2A示出了根据本发明的实现方式的示例TDM方案200A。在TDM方案200A中，双功能装置的改进的无线充电架构包括可在硬件(例如，电路/电子设备)、软件或者硬件和软件的组合中实现的多个功能块，以提供位置跟踪功能。参考图2A，TDM方案200A可以涉及以下功能块：控制器210、数据调制器220、频率调制器230、幅度调制器240、多个线圈250、开关260、快速上升(quick rise)功能块262和快速下降(quick fall)功能块264。控制器210的功能块可以包括用于带外通信的带外通信子功能块215。控制器210可以控制数据调制器220、频率调制器230、幅度调制器240、多个线圈250、开关260、快速上升功能块262和快速下降功能块264的操作。数据调制器220、频率调制器230、幅度调制器240中的每一个均可以调制待经由线圈250发送的信号的相应方面(即：数据、频率和幅度)。控制器210可以控制开关260一次从多个线圈250中选择一个线圈，并通过辐射EM波发送信号。控制器210可以控制快速上升功能块262和快速下降功能块264，在信号中分别产生快速上升和快速下降。因此，线圈250可以开启(turned on)和关闭(turned off)以用于TDM。

为了实现TDM类型的位置跟踪信标，除了简单地使用多线圈能力从不同的线圈250一次一个线圈进行发送之外，需要将开启/关闭行为加速几个数量阶，以满足位置跟踪的时延要求。这可以通过多种技术改进来完成。例如，控制器210可以利用放大器预失真来减少开启时间。另一个例子，可以利用附加电路(例如，缓冲器(snubber)来快速释放捕获的能量以减少关闭时间。

图2B示出了根据本发明的实现方式的示例FDM方案200B。在FDM方案200B中，双功能装置的改进的无线充电架构包括可在硬件(例如，电路/电子设备)、软件或硬件和软件的组合中实现的多个功能块，以提供位置跟踪功能。参考图2B，FDM方案200B可以包括以下功能块：控制器210、数据调制器220、频率调制器235、幅度调制器240和多个线圈250。控制器210的功能块可以包括用于带外通信的带外通信子功能块215。控制器210可以控制数据调制器220、频率调制器235、幅度调制器240和线圈250的操作。数据调制器220、频率调制器235、幅度调制器240可以调制待经由线圈250进行发送的信号的相应方面(即：数据、频率和幅度)。控制器210可以控制幅度调制器240，一次向所有多个线圈250提供不同频率的信号，从而通过辐射EM波以不同频率发送信号。控制器210可以控制频率调制器235将信号调制成用于FDM的不同频率。

在无线充电中，可以实时改变工作频率，以便调整功率传输的速率。为了实现FDM类型的位置跟踪信标，控制器210可以使用频率控制功能。在一些实施方式中，可利用闭环温度补偿来达到位置跟踪所需的稳定性。

图2C例示了根据本发明的实现方式的示例CDM方案200C。在CDM方案200C中，双功能装置的改进的无线充电架构包括可在硬件(例如，电路/电子设备)、软件或硬件和软件的组合中实现的多个功能块，以提供位置跟踪功能。参考图2C，CDM方案200C可以包括以下功能块：控制器210、频率调制器230、数据调制器225、幅度调制器240和多个线圈250。控制器210的功能块可以包括用于带外通信的带外通信子功能块215。控制器210可以控制数据调制器220、频率调制器235、幅度调制器240和线圈250的操作。数据调制器220、频率调制器235、幅度调制器240可以调制待经由线圈250进行发送的信号的相应方面(即：数据、频率和幅度)。控制器210可以控制幅度调制器240，一次向所有多个线圈250提供具有不同代码(different code)的信号，从而通过辐射的EM波以不同频率发送信号。控制器210可以控制频率调制器235以不同代码调制信号以用于CDM。由于某些无线充电规范需要具有将数据调制到磁场上的能力，因此可以利用这种能力来实现CDM类型的位置跟踪信标。

通信

对于无线充电，需要在充电站和功率接收器之间进行通信。这种通信的目标是实现例如配对、参数协商、服务请求和释放、异物检测等各种目的。这种通信的一种模式是通过将带内数据调制到磁场上来完成。另一种通信模式是通过使用一些外部链路或带外通信链路，例如蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy，BLE)。

对于位置跟踪，在信标站和传感器之间还需要一些通信，以实现与无线充电大致相同的目的。在根据本发明的各种实施方式中，用于无线充电的通信物理层和链路层机制可以用于位置跟踪。但是，需要替换链路层顶部的高层协议。

图3例示了根据本发明的实现方式的示例系统300。系统300包括信标站/充电站310和位置跟踪传感器/功率接收器320。系统300是双功能系统，其中无线充电的接收器功能嵌入在位置跟踪传感器/功率接收器320的整个系统中，利用无线充电的通信能力进行位置跟踪。通过将信标站/充电站310和位置跟踪传感器/功率接收器320放置为彼此靠近，两者可以经由通常用于无线充电的通信链路进行通信，以实现无线充电和位置跟踪。如图3所示，信标站/充电站310包括无线充电通信功能块315，其可以由硬件(例如，发送器和接收器，或收发器)和任何合适的软件实现。类似地，位置跟踪传感器/功率接收器320包括无线充电通信功能块325，其可以由硬件(例如，发送器和接收器，或收发器)和任何合适的软件实现。无线充电通信功能块315和无线充电通信功能块325可以彼此间进行无线通信，以实现无线充电和位置跟踪的双重目的。在一些实施方式中，在给定时间，无线充电通信功能块315和无线充电通信功能块325可以彼此无线通信，以用于无线充电或位置跟踪之任一者。

异物(foreign object)检测

对于无线充电，由于充电站可以发射大量的(non-trivial)能量，因此当很可能从充电站汲取能量的非预期物(unintended object)出现时停止能量传输至关重要。在根据本发明的一些实施方式中，可以监视和计算由功率接收器汲取的实际能量。因此，离开充电站的能量的量与进入功率接收器的能量的量之间的较大不匹配可以指示出检测到充电站附近的一个或多个异物。相应地，可以采取适当的措施(例如，移除异物、和/或改变充电站和/或功率接收器的位置)。图3中所示的通信机制可以用来(例如，从功率接收器至充电站)传送所接收的能量信息以辅助异物检测(foreign object detection，FOD)。

对于位置跟踪，可以改进和应用FOD功能。值得注意的是，基本假设是任何位置跟踪传感器都不从信标站汲取能量。为了利用无线充电的FOD功能，如上所述的检测机制和决策规则可以由适合位置跟踪的机制或规则代替。例如，在根据本发明的一些实现方式中，检测到信标站外的任何能量传输的情况下，可以停止或以暂停位置跟踪操作。这些改变可以通过例如附加电路或一些定制软件来实现。

多个附近的信标站

在典型的无线充电场景中，在任何时间一个发送器(即充电站)通常用于一个接收器(即，功率接收器)。典型的通信机制被设计成一个功率接收器对应一个充电站。

对于位置跟踪，某些使用情况可能会涉及多个信标站(作为充电站)和多个功率接收器的协作。在这种情况下，需要管理多个信标站附近及之间的EM干扰。因此，根据本发明的实现方式的传感器，诸如系统300中的位置跟踪传感器/功率接收器320，可以利用通信能力进行无线充电。在一些实现方式中，通信能力可以被扩展为使得传感器能够识别多个信标站中的每一个并与每个信标站单独地通信。

单一用途(Single-Use)和两用(Dual-Use)线圈

对于双功能装置(例如，无线充电-位置跟踪设备)，在正确的系统设计下，线圈可以用于无线充电模式和位置跟踪模式两者。具体地，由于无线充电仅需要一个线圈来操作，而位置跟踪则利用多个线圈，因而可以针对多个发送器/接收器线圈中的单个线圈启用无线充电能力。值得注意的是，可以使用专用线圈(dedicated coils)用于无线充电和位置跟踪的双重目的。

图4例示了根据本发明的实现方式的以第一模式操作的示例系统400。系统400是双功能系统，并且包括信标站/充电站410和位置跟踪传感器/功率接收器420。信标站/充电站410在位置跟踪模式中可以用作信标站，在无线充电模式中可以用作充当站。信标站/充电站410可以包括带外通信功能块415。信标站/充电站410可以包括多个线圈416A、416B和416C。位置跟踪传感器/功率接收器420在位置跟踪模式中可以用作位置跟踪传感器，在无线充电模式中可以用作功率接收器。位置跟踪传感器/功率接收器420可包括多个线圈426A、426B和426C。

参考图4的部分(A)，当处于位置跟踪模式时，信标站/充电站410可以利用线圈416A、416B和416C进行位置跟踪。同样，位置跟踪传感器/功率接收器420可以利用线圈426A、426B和426C进行位置跟踪。参考图4的部分(B)，当处于无线充电模式时，信标站/充电站410可以利用线圈416A而不利用线圈416B和416C，进行无线充电。类似地，位置跟踪传感器/功率接收器420可以利用线圈426A而不利用线圈426B和426C，进行无线充电。在该示例中，线圈416A和线圈426A可以是用于无线充电的专用线圈。在其他实施方式中，信标站/充电站410的线圈416A、416B和416C中另一线圈可以用于或以其他方式专用于无线充电，位置跟踪传感器/功率接收器420的线圈426A、426B和426C中另一线圈可以用于或以其他方式专用于无线充电。

示例性实现方式

图5例示了根据本发明的实现方式的示例第一装置500和示例第二装置550。第一装置500和第二装置550中的每一个可以执行各种功能以实现本文描述的与组合无线充电和位置跟踪有关的方案、技术、过程和方法，包括上述关于双功能系统100、TDM方案200A、FDM方案200B、CDM方案200C、系统300和系统400以及下面描述的过程600的各种方案。

第一装置500可以是诸如双功能无线充电站/信标站的电子装置，或者是其一部分。在一些实现方式，第一装置500可以以一个或多个集成电路(IC)芯片的形式实现，例如但不限于，一个或多个单核处理器、一个或多个多核处理器、或一个或多个复杂指令集计算(complex-instruction-set-computing，CISC)处理器。第一装置500可以是充电站/信标站110、信标站/充电站310或信标站/充电站410的示例实现方式。TDM方案200A、FDM方案200B、CDM方案200C中的每一个均可以在第一装置500中实现。第一装置500可以包括图5所示的那些组件中的至少一些组件，例如处理器510等。第一装置500也可以包括与本发明所提议的方案无关的一个或多个其他组件(如内部电源、显示设备和/或用户界面设备)，因此，为了简单和简洁起见，第一装置500的这些其他组件在图5没有示出并且在下面也没有描述。

第二装置550可以是诸如双功能无线充电站/信标站的电子装置，或者是其一部分。在一些实现方式，第二装置550可以以一个或多个集成电路(IC)芯片的形式实现，例如但不限于，一个或多个单核处理器、一个或多个多核处理器、或一个或多个CISC处理器。第二装置550可以是功率接收器/传感器120、位置跟踪传感器/功率接收器320或位置跟踪传感器/功率接收器420的示例实现方式。TDM方案200A、FDM方案200B、CDM方案200C中的每一个均可以在第二装置550中实现。第二装置550可以包括图5所示的那些组件中的至少一些组件，例如处理器560等。第二装置550也可以包括与本发明所提议的方案无关的一个或多个其他组件(如内部电源、显示设备和/或用户界面设备)，因此，为了简单和简洁起见，第二装置550的这些其他组件在图5没有示出并且在下面也没有描述。

在一个方面，处理器510和处理器560均可以以一个或多个单核处理器、一个或多个多核处理器、或一个或多个CISC处理器的形式实现。也就是说，即使本发明中使用单个措辞“处理器”来指处理器510和处理器560，处理器510和处理器560也均可以在一些实现方式中包括多个处理器以及在其他实现方式中包括单个处理器。在另一方面，处理器510和处理器560均可以以具有电子元件的硬件(可选地，固件)的形式实现，电子元件包括但不限于，被配置和布置为根据本发明来实现特定目的的一个或多个晶体管、一个或多个二极管、一个或多个电容器、一个或多个电阻器、一个或多个电感器、一个或多个记忆电阻器(memristor)和/或一个或多个变容器(varactor)。换句话说，至少在一些实现方式，处理器510和处理器560均是专门设计的特定用途的器件，用于执行根据本发明的各种实现方式的与第一装置500和第二装置550之间的组合无线充电和位置跟踪有关的特定任务。例如，处理器510和处理器560均可以被设计、配置或以其他方式适配为电子器件、电路和/或软件组件，以实现TDM方案200A、FDM方案200B和CDM方案200C中的一个或多个。在一些实现方式中，处理器510和处理器560均可包括硬件(例如，电路/电子器件)和/或软件组件，其至少实施控制器210、数据调制器220/225、频率调制器230/235和幅度调制器240的功能块。

在一些实施方案中，第一装置500还可以包括耦接到处理器510并且能够以EM波形式无线地发送能量和信号以及接收信号的多个线圈530A-530M。在一些实现方式中，第二装置550还可以包括耦接到处理器560并且能够以EM波形式无线地发送信号并且接收能量和信号的多个线圈580A-580N。因此，第一装置500和第二装置550可以分别经由线圈530A-530M中的一个或多个以及线圈580A-580N中的一个或多个无线地彼此通信。

在一些实现方式中，第一装置500可进一步包括存储器520，存储器520耦接到处理器510，能够被处理器510存取并且在其中存储指令集和数据集。在一些实现方式中，第二装置550还可以包括存储器570，存储器570耦接到处理器560，能够被处理器560存取并且在其中存储指令集和数据集。存储器520和存储器570均可以包括随机存取存储器(RAM)，例如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、可控硅RAM(T-RAM)和/或零电容RAM(Z-RAM)。或者，存储器520和存储器570均可以包括只读存储器(ROM)，例如掩模ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)和/或电可擦除可编程ROM(EEPROM)。或者，存储器520和存储器570均可以包括非易失性随机访问存储器(NVRAM)，例如闪存、固态存储器、铁电RAM(ferroelectric RAM,FeRAM)、磁阻RAM(magnetoresistive RAM，MRAM)和/或相变(phase-change)存储器。

为了简洁起见以及避免重复，下面根据过程600提供第一装置500和第二装置550中每个装置的能力和功能的详细描述。

图6示出了根据本发明的实现方式的示例过程600。过程600可以是本文描述的用于组合无线充电和位置跟踪的方案、技术、过程和方法的示例实现方式，方案、技术、过程和方法可诸如上述双功能系统100、TDM方案200A、FDM方案200B、CDM方案200C、系统300和系统400，无论是部分还是全部。过程600可以表示第一装置500和/或第二装置550的特征的实现方式的一个方面。过程600可以包括由步骤610和620以及子步骤612、614、622和624中的一个或多个步骤所示的一个或多个操作、动作或功能。尽管例示了离散的步骤，但是过程600的各个步骤可以分成额外的更多步骤，或组合成更少的步骤，或者被取消，取决于期望的实现方式。此外，过程600的步骤可以按照图6所示顺序执行，或者，以不同的顺序执行。过程600可以由第一装置500和/或第二装置550实现。仅为了便于说明的目的而并非是非限制性的，下面在第一装置500和/或第二装置550的背景下描述过程600。过程600以步骤610开始。

在步骤610，过程600可以涉及装置(例如，第一装置500或第二装置550)的处理器(例如，处理器510或处理器560)以第一模式操作，经由装置的多个线圈的至少第一线圈实现无线充电。取决于过程600是在第一装置500还是第二装置550中实现，过程600以第一模式操作时可以涉及子步骤612或者子步骤614。当在作为信标站/充电站的第一装置500中实现时，过程600可以在步骤612涉及处理器510经由至少第一线圈无线地发射能量，作为充电站对功率接收器进行充电。当在作为位置跟踪传感器/功率接收器的第二装置550中实现时，过程600可以在步骤614涉及处理器560作为功率接收器经由至少第一线圈无线地接收能量。过程600可以从步骤610进行到步骤620。

在步骤620，过程600可以涉及处理器510操作在第二模式，经由装置的多个线圈中的至少第二线圈实现位置跟踪。取决于过程600是在第一装置500还是第二装置550中实现，过程600以第二模式操作时可以涉及子步骤622或者子步骤624。当在作为信标站/充电站的第一装置500中实现时，过程600可以在步骤622涉及处理器510经由至少第二线圈无线地辐射EM波，作为信标站跟踪传感器的位置。当在作为位置跟踪传感器/功率接收器的第二装置550中实现时，过程600可以在步骤624涉及处理器560经由至少第二线圈检测来自信标站的EM波，作为传感器确定信标站的位置。

在一些实现方式中，在经由至少第二线圈无线辐射EM波时，过程600可涉及处理器(例如，处理器510)通过多个线圈中的多个线圈(包括第二线圈)以时分复用(time-division multiplexing，TDM)、频分复用(frequency-division multiplexing，FDM)或码分复用(code-division multiplexing，CDM)方式辐射EM波。

在一些实现方式中，在以TDM方式辐射EM波时，过程600可涉及处理器(例如，处理器510)执行以下步骤中的一个或多个：(1)应用幅度预失真以减少开启时间；(2)利用缓冲器释放捕获的能量以减少关闭时间。

在一些实现方式中，在以FDM方式辐射EM波时，过程600可涉及处理器(例如，处理器510)使用闭环频率补偿来执行频率控制。

在一些实现方式中，在以CDM方式辐射EM波时，过程600可涉及处理器(例如，处理器510)对EM波执行数据调制。

在一些实现方式中，过程600还可以涉及处理器(例如，处理器510或处理器560)通过执行以下任一操作与另一装置进行无线通信：(1)对EM波执行带内数据调制；(2)使用带外通信链路与该另一装置通信。此外，过程600还可以涉及处理器检测该装置和该另一装置外部的一个或多个异物。另外，过程600还可以涉及处理器通过无线通信通知另一装置检测到一个或多个异物。

在一些实现方式中，在检测到一个或多个异物时，过程600可以涉及处理器(例如，处理器510或处理器560)通过执行多个操作在第一模式中检测一个或多个异物。例如，过程600可以涉及处理器计算发送的能量的量与用于无线充电的接收的能量的量之间的不匹配。此外，过程600可以涉及处理器响应于该不匹配超过了不匹配阈值，确定存在一个或多个异物。

可替代地或另外地，在检测一个或多个异物时，过程600可以涉及处理器(例如，处理器510或处理器560)通过执行多个操作在第二模式中检测一个或多个异物。例如，过程600可以涉及处理器针对位置跟踪检测信标站外的能量传输。另外，过程600可以涉及处理器响应于上述检测确定存在一个或多个异物。

补充说明

本发明所描述的主题例示了包含在不同的其他组件中或者与不同的其他组件连接的不同组件。应当理解的是，这里描述的架构仅仅是示例，实际上，可以实现多个其他的架构并且达到相同的效果。能达到相同效果的任何组件布置都是有效地“相关联的”。因此，组合在一起能实现特定功能的任何两个组件可以视为彼此“相关联的”，以实现期望的功能。类似的，如此关联的任何两个组件也可以视为彼此“可操作地连接”或者“可操作地耦接”以实现期望的功能，并且能够如此关联的任何两个组件也可以被视为彼此“能够可操作地耦接”以实现期望的功能。能够可操作地耦接的特定示例包括但不限于物理可耦合和/或物理交互的组件、和/或无线地可交互和/或无线地交互的组件、和/或逻辑地交互和/或逻辑地可交互的组件。

此外，关于本文中任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以根据上下文和/或应用从复数转换为单数和/或从单数转换为复数。为清楚起见，这里可以明确地阐述各种单数/复数组合。

此外，本发明所使用的措辞和术语是以描述为目的的，不应该被视为限制，应当理解为“开放式”措辞。本文使用的“包括”应理解为“包括但不限于”，“具有”应理解为“至少具有”等。

此外，本文中“一”可以为“一个或以上”，除非内容具体地或清楚地指出其代表单一状态。同时，包括A、B和C中至少一者是指包括单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起。此外，除非具体地指出，否则“第一”、“第二”或者类似之词汇不用以表示时间特征、空间特征、顺序等，仅用以对特征、元件、对象进行辨识、命名等。举例来说，第一元件和第二元件通常对应于元件A和元件B或者两个不同或者两个相同元件或者同一元件。

本领域技术人员将容易注意到，在保持本发明的教导的同时，可以对装置和方法做出大量修改和变化。因此，上述公开内容应当被理解为本发明的举例，本发明的保护范围应以权利要求为准。

Claims (16)

1.一种用于无线充电和位置跟踪的方法，包括：

以第一模式操作以经由装置的多个线圈中的至少第一线圈实现无线充电；以及

以第二模式操作以经由所述装置的所述多个线圈中的至少第二线圈实现位置跟踪，

其中以所述第二模式操作包括所述装置作为信标站以时分复用方式、频分复用方式或者码分复用方式，通过所述多个线圈中的至少第二线圈无线地辐射电磁EM波，以跟踪传感器的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，以第一模式操作包括所述装置作为充电站经由至少所述第一线圈无线地发射能量以对功率接收器充电。

3.根据权利要求1所述的方法，其中当以时分复用方式辐射EM波时，执行以下中的一个或多个：

应用幅度预失真以减少开启时间；以及

利用缓冲器释放被捕获的能量以减少关闭时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，当以频分复用方式辐射EM波时，使用闭环频率补偿执行频率控制。

5.根据权利要求1所述的方法，其中当以码分复用方式辐射EM波时对EM波执行数据调制。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，以第一模式操作包括所述装置作为功率接收器经由至少所述第一线圈无线地接收能量，并且以第二模式操作还包括所述装置作为传感器经由至少所述第二线圈检测来自信标站的EM波，以确定所述信标站的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

通过执行以下任一操作与另一装置进行无线通信：

对EM波进行带内数据调制；以及

使用带外通信链路与所述另一装置通信。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

检测所述装置和所述另一装置外部的一个或多个异物；以及

通过无线通信向所述另一装置通知检测到所述一个或多个异物。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，检测所述一个或多个异物包括通过执行以下操作在所述第一模式中检测所述一个或多个异物：

计算发送能量的量与接收的用于无线充电的能量的量之间的不匹配；以及

响应于所述不匹配超过不匹配阈值，确定存在所述一个或多个异物。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，检测所述一个或多个异物包括通过执行以下操作在所述第二模式中检测所述一个或多个异物：

针对位置跟踪检测信标站外的能量传输；以及

响应于所述检测确定存在所述一个或多个异物。

11.一种用于无线充电和位置跟踪的装置，包括：

处理器，所述处理器在第一模式下操作以经由所述装置的多个线圈中的至少第一线圈实现无线充电，所述处理器还在第二模式下操作以经由所述装置的所述多个线圈中的至少第二线圈实现位置跟踪，

其中所述处理器在所述第二模式的操作包括所述装置作为信标站以时分复用方式、频分复用方式或者码分复用方式，通过所述多个线圈中的至少第二线圈无线地辐射电磁EM波，以跟踪传感器的位置。

12.根据权利要求11所述的装置，

其中，当在所述第一模式下操作时，所述处理器执行以下任一操作：

所述装置作为充电站通过至少所述第一线圈无线地发射能量以对功率接收器充电；以及

所述装置作为所述功率接收器通过至少所述第一线圈无线地接收能量。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，在以时分复用方式辐射EM波时，所述处理器执行以下步骤中的一个或多个：

应用幅度预失真以减少开启时间；以及

利用缓冲器释放被捕获的能量以减少关闭时间。

14.根据权利要求12所述的装置，其中，在以频分复用方式辐射EM波时，所述处理器利用闭环频率补偿来执行频率控制。

15.根据权利要求12所述的装置，其中，在以码分复用方式辐射EM波时包括对EM波执行数据调制。

16.根据权利要求11所述的装置，其中所述处理器能够执行以下操作：

通过执行以下任一操作与另一装置进行无线通信：

对EM波进行带内数据调制；以及

利用带外通信链路与所述另一装置通信；

检测所述装置和所述另一装置外部的一个或多个异物；以及

通过无线通信通知所述另一装置检测到所述一个或多个异物，

其中检测所述一个或多个异物的步骤包括：

通过执行以下操作在所述第一模式中检测所述一个或多个异物：

计算发送能量的量与接收的用于无线充电的能量的量之间的不匹配；以及

响应于所述不匹配超过不匹配阈值，确定存在所述一个或多个异物；以及

通过执行以下操作在所述第二模式中检测所述一个或多个异物：

针对位置跟踪检测信标站外的能量传输；以及

响应于所述检测确定存在所述一个或多个异物。

Images