CN113678341A - 简化的无线电力接收器架构 - Google Patents

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Abstract

公开了用于使用无线电力接收器客户端架构接收无线电力的系统、方法和装置。一种简化的无线电力接收器装置包括能量储存设备和包括天线的射频(RF)收发器。能量采集器电路耦合到所述能量存储设备和所述RF收发器；并且控制电路耦合到所述能量存储设备、所述RF收发器和能量采集器。所述控制电路导致所述RF收发器：与无线电力发送器(WPT)建立连接、向所述WPT发送信标信号以及接收来自所述WPT的无线电力信号。所述控制电路导致所述能量采集器将所述无线电力信号的能量的至少一部分递送到所述能量存储设备以存储在其中。在一些实施方案中，利用单个天线既用于发送信标信号又用于接收所述无线电力信号。

Description

简化的无线电力接收器架构
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2019年4月10日提交的题为“Simplified Wireless PowerReceiver Architecture”的第62/832,185号美国临时专利申请的优先权，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
许多便携式电子设备由电池供电。常常使用可再充电电池来避免替换常规干电池型电池的成本并且节省宝贵的资源。然而，使用常规可再充电电池充电器为电池再充电需要接入交流(AC)电力插座，该交流电力插座有时是不可获得的或不方便放在同一位置。因此，从电磁(EM)辐射得到用于客户端设备电池的再充电电池电力将是期望的。
电力接收器传统上需要用于电力递送的侧信道通信。此侧信道传统上是用于注册电力接收器、协调电力递送定时和传达接收器状态的IEEE 802.15.4无线电设备。包括此无线电设备使成本增加，并且该无线电设备本身与目标设备中的其他无线电设备(诸如蓝牙低能量(BLUETOOTH LOW ENERGY，BLE)或WI-FI)在一起可能是冗余的。
因此，存在对克服上文所说明的问题的技术以及提供附加的益处的技术的需要。本文所提供的一些先前的或相关的系统的示例以及其相关联的限制意在是例示性的而不是排他性的。对于本领域技术人员而言，在阅读以下“具体实施方式”部分后，现有的或先前的系统的其他限制将变得明了。
本申请与题为“Anytime Beaconing in a Wireless Power TransmissionSystem”的美国专利申请15/852,216和题为“Timing Acquisition Module For WirelessPower Transmission”的美国专利申请16/244,013相关并且将其引作参考，该两个美国专利申请的全部内容并入本文。
附图说明
在附图的图中通过示例而非限制的方式例示了本发明的一个或多个实施方案，在附图中，相似的附图标记指示类似的元件。
图1描绘了包括根据一些实施方案的示例无线电力递送环境的框图，其例示了在无线电力递送环境中从一个或多个无线电力传输系统到各无线设备的无线电力递送。
图2描绘了例示了根据一些实施方案的用于开始无线电力递送的无线电力传输系统和无线电力接收器客户端之间的示例操作的序列图。
图3描绘了例示了已知的无线电力接收器客户端的示例部件的框图。
图4A描绘了例示了根据一些实施方案的简化的无线电力接收器客户端的示例部件的框图。
图4B描绘了例示了根据一些实施方案的图4A的一示例实施方式的框图。
图4C描绘了根据一些实施方案的用于电子货架标签(electronic shelf label，ESL)应用的图4A的一示例实施方式的框图。
图4D描绘了根据一些实施方案的用于传统的AA或AAA电池应用的图4A的一示例实施方式的框图。
图4E描绘了根据一些实施方案的具有不同的电力源(power source)的图4A的一示例实施方式的框图。
图5A和图5B描绘了例示了根据一些实施方案的示例多路径无线电力递送环境的图。
图6描绘了根据一些实施方案的使用不依赖于侧信道通信的图4A-图4E的无线电力接收器客户端、从无线电力发送器的角度来看的信标/电力递送过程的流程图。
图7描绘了根据一些实施方案的使用不依赖于侧信道通信的图4A-图4E的无线电力接收器客户端并且从无线电力接收器的角度来看的信标/电力递送过程的流程图。
图8描绘了例示了根据一些实施方案的具有无线电力接收器或客户端的代表性移动设备或平板计算机的示例部件的框图。
图9描绘了计算机系统的示例形式的机器的图形表示，在该计算机系统中可以执行用于导致该机器执行本文所讨论的方法中的任何一个或多个的指令集。
具体实施方式
以下描述和附图是例示性的，并且不应当被解释为限制性的。描述了很多具体细节以提供对本公开内容的透彻理解。然而，在某些情况下，没有描述公知或常规的细节，以避免使描述模糊。本公开内容中提及一个(one)或一(an)实施方案可以是，但不一定是，提及同一实施方案；并且，这样的提及意指实施方案中的至少一个。
本说明书中提及“一个实施方案”或“一实施方案”意指，结合该实施方案描述的具体特征、结构或特性被包括在本公开内容的至少一个实施方案中。短语“在一个实施方案中”在说明书中的不同位置出现不一定全都指同一实施方案，也不是指与其他实施方案互斥的单独或替代的实施方案。此外，描述了可以由一些实施方案表现出而不由另一些实施方案表现出的多个特征。类似地，描述了对于一些实施方案而言可能是要求但是对于另一些实施方案而言不是的多种要求。
本说明书中使用的术语在本公开内容的上下文中和在使用每个术语的特定上下文中通常具有其在本领域中的普通含义。用于描述本公开内容的某些术语在下面或说明书中的其他地方进行讨论，以向实践者提供关于本公开内容的描述的附加导引。为了方便起见，可以突出显示某些术语，例如使用斜体和/或引号进行突出显示。使用突出显示对术语的范围和含义没有影响；一个术语的范围和含义在相同的上下文中是相同的，而不论它是否被突出显示。应理解，同样的事情可以用不止一种方式来说明。
因此，替代的语言和同义词可以用于本文所讨论的术语中的任何一个或多个，也不对是否在本文中详细说明或讨论了一个术语施加任何特殊的意义。提供了某些术语的同义词。叙述一个或多个同义词不排除使用其他同义词。在本说明书中的任何地方使用示例——包括本文所讨论的任何术语的示例——仅仅是例示性的，并不意在进一步限制本公开内容或任何例示术语的范围和含义。同样，本公开内容不限于本说明书中给出的各实施方案。
不意在进一步限制本公开内容的范围，下面给出根据本公开内容的实施方案的仪器、装置、方法以及其相关结果的示例。注意，为了读者方便起见，可能在示例中使用标题或子标题，所述标题或子标题决不应限制本公开内容的范围。除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在冲突的情况下，本文件——包括定义——将具有支配地位。
本公开内容描述了用于使用所公开的无线电力接收器客户端架构接收无线电力的系统、方法和装置。一种简化的无线电力接收器装置包括能量储存设备和包括天线的射频(RF)收发器。能量采集器电路耦合到所述能量存储设备和所述RF收发器，并且控制电路耦合到所述能量存储设备、所述RF收发器和能量采集器。所述控制电路导致所述RF收发器：与无线电力发送器(WPT)建立连接、向所述WPT发送信标信号以及接收来自所述WPT的无线电力信号。所述控制电路导致所述能量采集器将所述无线电力信号的能量的至少一部分递送到所述能量存储设备以存储在其中。在一些实施方案中，利用单个天线既用于发送所述信标信号又用于接收所述无线电力信号。
在本技术的实施方案中，可以在不存在任何侧信道通信的情况下实现所公开的用于无线电力递送的方法。这是通过使用信标信号将基本信息(ID、一般状态等)从无线电力接收器客户端传递到WPT实现的。根据所公开的实施方案，已知的系统和方法中的直接WPT-到-无线电力接收器通信已经由用于使用电力信号的持续时间发信号以促使由所公开的简化的无线电力接收器客户端将不同的数据嵌入和编码在信标信号中的系统、方法和装置替代。这允许例如创建COTA相关联的无线电力接收器客户端而无需用于通信的专用无线电设备，从而简化设计，同时也降低部件复杂性和成本，并且减小相关联的功率消耗。本技术的所公开的实施方案的实际应用的示例包括，例如并且不限于：电子货架标签(ESL)应用和其他低功率物联网(IoT)应用，其中包括单独的无线电设备对系统设计/成本带来重大负担。并且与需要专用无线电设备的已知的系统相比，本技术的实施方案有利地提供较低的无线电力接收器客户端成本和复杂性。除了或代替所公开的简化的无线电力接收器客户端根据电力信号持续时间将不同的数据嵌入和编码在信标信号中，在一些实施方案中，该持续时间可以促使所公开的无线电力接收器客户端使其信标频率偏移，使得整个系统(例如，接收器和发送器二者)可以占用新的信道用于无线电力传输。
图1描绘了包括根据一些实施方案的示例无线电力递送环境100的框图，其例示了在无线电力递送环境100中从一个或多个无线电力传输系统(WPTS)101a-n(也称作“无线电力递送系统”、“天线阵列系统”和“无线充电器”)到各无线设备102a-n的无线电力递送。更具体地，图1例示了示例无线电力递送环境100，其中无线电力和/或数据可以被递送到具有一个或多个无线电力接收器客户端103a-103n(本文中也称为“客户端”和“无线电力接收器”)的可用的无线设备102a-102n。无线电力接收器客户端被配置为从一个或多个无线电力传输系统101a-101n接收无线电力和处理无线电力。参考图4A-图4E更详细地示出和讨论了实施所公开的简化的无线电力接收器客户端的方面的示例无线电力接收器客户端103的部件。
如图1的示例中所示出的，无线设备102a-102n包括移动电话设备和无线游戏控制器。然而，无线设备102a-102n可以是需要电力并且能够经由一个或多个集成的无线电力接收器客户端103a-103n接收无线电力的任何设备或系统。如本文所讨论的，一个或多个集成的无线电力接收器客户端从一个或多个无线电力传输系统101a-101n接收电力和处理电力，并且向无线设备102a-102n(或无线设备的内部电池)提供电力用于其运行。
每个无线电力传输系统101可以包括多个天线104a-n，例如，包括数百或数千个天线的天线阵列，这些天线能够将无线电力递送到无线设备102a-102n。在一些实施方案中，天线是自适应相控RF天线。无线电力传输系统101能够确定用于将相干电力传输信号递送到无线电力接收器客户端103a-103n的适当相位。阵列被配置为从相对于彼此处于特定相位的多个天线发射信号(例如，连续波或脉冲电力传输信号)。应理解，使用术语“阵列”不一定将天线阵列限制为任何特定的阵列结构。也就是说，天线阵列不必被构造为特定的“阵列”形式或几何结构。此外，如本文所使用的，术语“阵列”或“阵列系统”可以包括用于信号生成、接收和传输的相关和外围电路，诸如无线电设备、数字逻辑部和调制解调器。在一些实施方案中，无线电力传输系统101可以具有用于经由一个或多个天线或收发器进行数据通信的嵌入式Wi-Fi集线器。
无线设备102可以包括一个或多个无线电力接收器客户端103。如图1的示例中所例示的，示出了电力递送天线104a-104n。电力递送天线104a被配置为在无线电力递送环境中提供无线射频(RF)电力的递送。在一些实施方案中，电力递送天线104a-104n中的一个或多个可以替代地或附加地被配置为除无线电力递送之外或代替无线电力递送，用于数据通信。一个或多个数据通信天线被配置为向无线电力接收器客户端103a-103n和/或无线设备102a-102n发送数据通信以及从无线电力接收器客户端103a-103n和/或无线设备102a-102n接收数据通信。在一些实施方案中，数据通信天线可以经由BLUETOOTH、WI-FI、ZIGBEE等进行通信。其他数据通信协议也是可能的。
每个无线电力接收器客户端103a-103n包括用于从无线电力传输系统101a-101n接收信号的一个或多个天线(未示出)。同样，每个无线电力传输系统101a-101n包括具有一个或多个天线和/或天线组的天线阵列，所述天线能够相对于彼此以特定的相位发射连续波或离散(脉冲)信号。如上文所讨论的，无线电力传输系统101a-101n中的每个能够确定用于将相干信号递送到无线电力接收器客户端102a-102n的适当相位。例如，在一些实施方案中，相干信号可以通过如下方式被确定：计算阵列的每个天线处接收到的信标(或校准)信号的复共轭，使得相干信号被定相位为用于递送电力到发送信标(或校准)信号的特定无线电力接收器客户端。
尽管未例示，但是环境的每个部件，例如，无线设备、无线电力传输系统等，可以包括控制和同步机构，例如，数据通信同步模块。无线电力传输系统101a-101n可以连接到电力源，诸如例如，在建筑物中将无线电力传输系统连接到标准或初级AC电源(powersupply)的电力插座或源。替代地，或附加地，无线电力传输系统101a-101n中的一个或多个可以由电池供电或经由其他机构例如太阳能电池等供电。
无线电力接收器客户端102a-102n和/或无线电力传输系统101a-101n被配置为在多路径无线电力递送环境中运行。也就是说，无线电力接收器客户端102a-102n和无线电力传输系统101a-101n被配置为利用反射对象106，诸如例如，在范围内的墙壁或其他RF反射障碍物，以在无线电力递送环境中发送信标(或校准)信号和/或接收无线电力和/或数据。反射对象106可以用于多方向信号通信，而不论阻挡对象是否处于无线电力传输系统与无线电力接收器客户端103a-103n之间的视线中。
如本文所描述的，每个无线设备102a-102n可以是可以与示例环境100中的另一个设备、服务器和/或其他系统建立连接的任何系统和/或设备和/或设备/系统的任何组合。在一些实施方案中，无线设备102a-102n包括用于向用户呈现数据的显示器或其他输出功能，和/或用于从用户接收数据的输入功能。通过示例的方式，无线设备102可以是，但不限于：视频游戏控制器、服务器台式机、台式计算机、计算机集群、移动计算设备诸如笔记本计算机、膝上型计算机、手持计算机、移动电话、智能电话、PDA、黑莓(BLACKBERRY)设备、TREO和/或IPHONE等。通过示例而非限制的方式，无线设备102还可以是任何可穿戴设备，诸如手表、项链、戒指或甚至嵌入在客户身上或体内的设备。无线设备102的其他示例包括，但不限于：安全传感器(例如，火或一氧化碳)、电动牙刷、电子门锁/手柄、电灯开关控制器、电动剃须刀等。
尽管在图1的示例中未例示，但是无线电力传输系统101和无线电力接收器客户端103a-103n可以各自包括用于经由数据信道进行通信的数据通信模块。替代地，或附加地，无线电力接收器客户端103a-103n可以引导无线设备102a-102n经由现有的数据通信模块与无线电力传输系统进行通信。在一些实施方案中，本文中主要称为连续波形的信标信号可以替代地或附加地采取调制信号的形式。
图2描绘了例示了根据一实施方案的无线电力递送系统(例如，WPTS 101)与无线电力接收器客户端(例如，无线电力接收器客户端103)之间的用于以多路径无线电力递送的方式建立无线电力递送的示例操作的序列图200。最初，在无线电力传输系统101与电力接收器客户端103之间建立通信。例如，初始通信可以是，经由无线电力传输系统101的一个或多个天线104建立的数据通信链路。如所讨论的，在一些实施方案中，天线104a-104n中的一个或多个可以是数据天线、无线电力传输天线或数据/电力两用天线。各种信息可以通过此数据通信信道在无线电力传输系统101和无线电力接收器客户端103之间交换。例如，无线电力信令可以在无线电力递送环境中的各客户端之间进行时间分片。在这样的情况下，无线电力传输系统101可以发送信标调度信息，例如，信标节拍调度(Beacon BeatSchedule，BBS)循环(cycle)、电力循环信息等，以使得无线电力接收器客户端103知道何时发送(广播)其信标信号和何时监听电力等。
继续图2的示例，无线电力传输系统101选择一个或多个无线电力接收器客户端用于接收电力，并且将信标调度信息发送到所选择的无线电力接收器客户端103。无线电力传输系统101还可以发送电力传输调度信息，以使得无线电力接收器客户端103知道何时预期(例如，时间窗口)来自无线电力传输系统的无线电力。无线电力接收器客户端103然后生成信标(或校准)信号，并且在由信标调度信息(例如，BBS循环)指示的、分配的信标传输窗口(或时间片)期间广播信标。如本文所讨论的，无线电力接收器客户端103包括一个或多个天线(或收发器)，所述天线(或收发器)在靠近其中嵌入有该无线电力接收器客户端103的无线设备102的三维空间中具有辐射和接收方向图。
无线电力传输系统101从电力接收器客户端103接收信标，并且检测和/或以其他方式测量在多个天线处接收信标信号的相位(或方向)。无线电力传输系统101然后基于检测到的或测量到的、在对应的天线中的每个处接收到的信标的相位(或方向)，从多个天线103向电力接收器客户端103递送无线电力。在一些实施方案中，无线电力传输系统101确定测量到的信标的相位的复共轭，并且使用复共轭来确定将天线配置为用于经由与从无线电力接收器客户端103接收信标信号所经由的相同路径向该无线电力接收器客户端103递送和/或以其他方式引导无线电力的发送相位。
在一些实施方案中，无线电力传输系统101包括多个天线。这多个天线中的一个或多个天线可以用于向电力接收器客户端103递送电力。无线电力传输系统101可以检测和/或以其他方式确定或测量在每个天线处接收到信标信号的相位。大量天线可能导致在无线电力传输系统101的每个天线处接收到不同相位的信标信号。如上文所讨论的，无线电力传输系统101可以确定在每个天线处接收到的信标信号的复共轭。使用复共轭，一个或多个天线可以发射考虑无线电力传输系统101中的大量天线的影响的信号。换句话说，无线电力传输系统101可以这样的方式从一个或多个天线发射无线电力传输信号，即，以便从天线中的所述一个或多个天线创建在相反方向上大致重现信标的波形的聚合信号。换种说法，无线电力传输系统101可以经由与在无线电力传输系统101处接收信标信号所经由的相同路径向无线电力接收器客户端递送无线RF电力。这些路径可以利用环境中的反射对象106。此外，无线电力传输信号可以同时从无线电力传输系统101发送，使得无线电力传输信号共同匹配在靠近客户端设备的三维(3D)空间中的客户端设备的天线辐射和接收方向图。
如所示出的，信标(或校准)信号可以由电力递送环境中的无线电力接收器客户端103根据例如BBS周期性地发送，以使得无线电力传输系统101可以保持知晓和/或以其他方式追踪电力接收器客户端103在无线电力递送环境中的位置。在无线电力传输系统处接收来自无线电力接收器客户端103的信标信号以及进而以引导至该特定无线电力接收器客户端的无线电力进行响应的过程在本文中称为反向无线电力递送。
此外，如本文所讨论的，无线电力可以电力调度信息所定义的电力循环递送。下文参考图4A-图4E描述开始使用所公开的简化的无线电力接收器客户端的无线电力递送所需的信令的一更详细的示例。
图3是例示了已知的无线电力接收器客户端300的示例部件的框图。如图3的示例中所例示的，接收器300包括控制逻辑部310、电池320、IoT控制模块325、通信块330以及相关联的天线370、功率计340、整流器350、组合器355、信标信号发生器360、信标编码单元362以及相关联的天线380，以及开关365，该开关将整流器350或信标信号发生器360连接到一个或多个相关联的天线390a-n。在一些实施方案中可以省略所述部件中的一些或全部。在一些示例中，无线电力接收器客户端300不包括其自己的天线，而是代替地利用和/或以其他方式共享其中嵌入有无线电力接收器客户端的无线设备的一个或多个天线(例如，WI-FI天线)。另外，在一些示例中，无线电力接收器客户端300可以包括提供数据发送功能以及电力/数据接收功能的单个天线。附加的部件也是可能的。
在接收器300具有不止一个天线的情况下，组合器355接收并且组合来自电力发送器的接收到的电力传输信号。组合器可以是被配置为在保持匹配条件的同时实现输出端口之间的隔离的任何组合器或分配器电路。例如，组合器355可以是威尔金森(Wilkinson)功率分配器电路。整流器350从组合器355接收组合的电力传输信号——如果存在的话，该组合的电力传输信号通过功率计340被馈送到电池320用于充电。在其他示例中，每个天线的电力路径可以具有其自己的整流器350，并且得自整流器的直流电力在给功率计340供电之前被组合。功率计340可以测量接收到的电力信号强度，并且向控制逻辑部310提供此测量结果。
电池320可以包括保护电路和/或监测功能。另外，电池320可以包括一个或多个特征，包括但不限于：电流限制、温度保护、过/欠电压警报和保护以及库仑监测。
控制逻辑部310从电池320本身接收电池电力水平并且对该电池电力水平进行处理。控制逻辑部310还可以经由通信块330以数据载波频率发送/接收数据信号，诸如用于时钟同步的基本信号时钟。信标信号发生器360生成信标信号或校准信号，在信标信号被编码之后使用天线380或390发送信标信号。
可以注意到，尽管电池320被示为通过无线电力接收器客户端300充电并且向无线电力接收器客户端300提供电力，但是接收器也可以直接从整流器350接收其电力。这可以是整流器350向电池320提供充电电流的补充，或者代替提供充电。此外，可以注意到，使用多个天线是实施的一个示例，并且可以将结构简化为一个共享天线。
在一些实施方案中，控制逻辑部310和/或IoT控制模块325可以与其中嵌入有无线电力接收器客户端300的设备通信和/或以其他方式从该设备得到IoT信息。尽管未示出，在一些示例中，无线电力接收器客户端300可以具有与其中嵌入有无线电力接收器客户端300的设备的一个或多个数据连接(有线或无线)，通过所述数据连接可以获得IoT信息。替代地，或附加地，可以由无线电力接收器客户端300，例如，经由一个或多个传感器，确定和/或推导IoT信息。如上文所讨论的，IoT信息可以包括，但不限于：关于其中嵌入有无线电力接收器客户端300的设备的能力的信息、其中嵌入有无线电力接收器客户端300的设备的使用信息、其中嵌入有无线电力接收器客户端300的设备的一个或多个电池的电力水平、和/或由其中嵌入有无线电力接收器客户端的设备或由无线电力接收器客户端本身——例如，经由传感器——获得或推导的信息等。
在一些示例中，客户端标识符(ID)模块315存储能够唯一地识别无线电力递送环境中的无线电力接收器客户端300的客户端ID。例如，当通信建立时，该ID可以被发送到一个或多个无线电力传输系统。在一些示例中，基于客户端ID，无线电力接收器客户端还可能能够接收和识别无线电力递送环境中的其他无线电力接收器客户端。
可选的运动传感器395可以检测运动并且用信号通知控制逻辑部310相应地进行动作。例如，接收电力的设备可以集成诸如加速度计或等效机构的运动检测机构以检测运动。一旦设备检测到其处于运动中，则可以假定其正被用户操作，并且将触发至阵列的信号以停止发送电力或降低发送至设备的电力。在一些示例中，当设备用于如汽车、火车或飞机的移动环境中时，电力可能仅被间歇地发送或以降低的电平发送，除非该设备电力严重地低。
图4A描绘了例示了根据一些实施方案的简化的无线电力接收器客户端400的示例部件的框图。图4B描绘了例示了根据一些实施方案的图4A的简化的无线电力接收器客户端400的一示例实施方式的框图。图4C描绘了根据一些实施方案的用于ESL应用的图4A的简化的无线电力接收器客户端400的一示例实施方式的框图。图4D描绘了根据一些实施方案的用于传统的AA或AAA电池应用的图4A的简化的无线电力接收器客户端400的一示例实施方式的框图。图4E描绘了根据一些实施方案的具有不同电力源的图4A的简化的无线电力接收器客户端400的一示例实施方式的框图。
与图3的已知的无线电力接收器客户端300相比，图4A的简化的无线接收器客户端400不包括专用通信无线电设备块(comm radio block)330。相反，图4A的简化的无线接收器客户端400利用信标编码模块440用于上行链路并且使用控制逻辑部410用于电力信号持续时间的测量。与已知的无线电力接收器客户端300相比，这还提供更简单的下行链路信令。
参考图4A，简化的无线电力接收器客户端400包括控制逻辑部410、能量存储设备415(例如，电池)、RF收发器块420和至少一个相关联的天线425以及能量采集器块430。RF收发器420可以包括与信标编码模块440通信的信标信号发生器435。信标编码模块440可以耦合到天线425。能量采集器430可以包括耦合到整流器449的电力管理块445。整流器449可以耦合到天线425。电力管理块445可以耦合到能量存储设备415并且耦合到控制逻辑部410。能量存储设备415可以耦合到控制逻辑部410。控制逻辑部410、能量采集器块430、信标信号发生器435、信标编码模块440和电力管理模块445可以各自包括一个或多个模拟和/或数字电子部件，该电子部件被配置为执行、实施或以其他方式便于根据所公开的实施方案的本技术的操作。
在一些实施方案中可以省略部件中的一些或全部。在一些实施方案中，无线电力接收器客户端400不包括其自己的天线，而是代替地利用和/或以其他方式共享其中嵌入有无线电力接收器客户端400的无线设备的一个或多个天线(例如，WI-FI天线)。另外，在一些实施方案中，无线电力接收器客户端400可以包括提供数据发送功能以及电力/数据接收功能的单个天线。附加的部件也是可能的。
RF收发器420可以经由天线425从电力发送器接收电力传输信号。如下文通过示例方式更详细描述的，可以将电力传输信号从RF收发器420路由到能量采集器430的整流器449。在一示例中，可以使用集成的RF开关446将电力传输信号从RF收发器420路由到整流器449。整流器449可以从RF收发器420接收时变的(例如，正弦曲线的)电力传输信号并且对其进行整流。可以将经整流的电力传输信号从整流器449传递到能量采集器430的电力管理块445。电力管理块445向能量存储设备415提供电力用于充电。此外，如图4A中所示出的，可以经由电力管理块445向控制逻辑部410提供经整流的电力。
能量存储设备415(例如，电池或超级电容器)可以包括保护电路和/或监测功能。此外，能量存储设备415可以包括一个或多个特征，包括但不限于电流限制、温度保护、过/欠压警报和保护以及库仑监测。
控制逻辑部410从能量存储设备415本身接收电池电力水平并且对该电池电力水平进行处理。控制逻辑部410还可以导致RF收发器420例如经由RF收发器420以数据载波频率发送数据信号。信标信号发生器435可以生成信标信号或校准信号，并且在信标信号由信标编码模块440编码之后使用天线425发送信标信号。在一些实施方案中，控制逻辑部410可以测量无线RF电力信号的持续时间用于信令目的。如下文参考图6和图7更详细描述的，电力信号的持续时间可以被用来控制无线电力传输环境中的客户端发现过程。在一示例中，测量的持续时间可以被用于信令目的以根据测量的持续时间控制RF收发器420的和/或至少一个天线425处的通信(例如，接收)行为。在另一个示例上，测量的持续时间可以被用来控制例如电力管理模块445和/或控制逻辑部410的处理动作。对通信和/或处理的这样的控制的示例可以包括触发无线电力接收器客户端400以在下一个信标中发送长ID，设置信标的频率，以及在下一个信标中发送能量存储设备415(例如，电池)状态，以及其他动作。除了或代替所公开的简化的无线电力接收器客户端根据电力信号持续时间将不同的数据嵌入并且编码在信标信号中，在一些实施方案中，该持续时间可以促使所公开的无线电力接收器客户端使其信标频率偏移，使得整个系统(例如，接收器和发送器)可以占用新的信道用于无线电力传输。
可以注意到，尽管能量存储设备415(例如，电池)被示为通过无线电力接收器客户端400充电并且向无线电力接收器客户端400提供电力，但是接收器也可以直接从整流器449接收其电力，包括例如并且不限于，经由电力管理模块445。这可以是整流器449向能量存储设备415提供充电电流的补充，或者代替提供充电。此外，可以注意到，使用多个天线是一个实施方案(未示出在图4A中)，可以简化到一个共享天线，如图4A中所示出的。
在一些实施方案中，控制逻辑部410可以与其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备通信和/或以其他方式从该设备得到IoT信息。尽管未示出在图4A中，在一些实施方案中，无线电力接收器客户端400可以具有与其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备的一个或多个数据连接(有线或无线)，通过所述数据连接可以获得IoT信息。替代地，或附加地，可以由无线电力接收器客户端400，例如，经由一个或多个传感器(未示出在图4A中)，确定和/或推导IoT信息。如上文所讨论的，IoT信息可以包括，但不限于：关于其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备的能力的信息、其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备的使用信息、其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备的一个或多个电池的电力水平、和/或由其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备或由无线电力接收器客户端400本身——例如，经由传感器——获得或推导的信息等。
在一些实施方案中，客户端标识符(ID)模块450存储能够唯一地识别无线电力递送环境中的无线电力接收器客户端400的客户端ID。例如，信标编码消息可以被用来将客户端ID传递到一个或多个无线电力传输系统。在一些实施方案中，无线电力接收器客户端400可以包括IoT无线电设备(未示出在图4A中)以向无线电力接收器客户端400提供额外的功能，使得可以使它知道其他设备的客户端ID。
参考图4B的无线电力接收器客户端400，能量存储设备415可以实施为耦合到能量采集器430用于接收用于充电的经整流的电力的超级电容器或电池(例如，锂离子)。图4B的无线电力接收器客户端400可以包括耦合到天线425和能量采集器430的外部整流器451。在图4A-图4E中所示出的实施方案中的任何一个中，除了电力管理模块445和内部整流器449之外，能量采集器430还可以包括冷启动模块452、用于为超级电容器或电池类型的能量存储设备415充电的单独的或集成的充电电路453、一个或多个电源454、一个或多个负载开关455、外部整流器支持块457以及数字逻辑部、RAM和通信(例如，SPI)接口459。在一示例中，能量采集器430可以利用子系统，这样的子系统包括电源454、负载开关455、外部整流器支持块457和内部整流器449中的一个或多个，以提供在例如1.8V-3.3V的范围内的电力，该电力被输出到例如其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备中的需要其的部件。无线电力接收器客户端400可以包括用于接口连接(interface)能量采集器430的装置，该装置耦合到内部整流器以便于将电流的流递送到与无线电力接收器客户端400相关联的客户端设备或系统的一个或多个电子部件。在一示例中，所述用于接口连接能量采集器430的装置是或包括至少一个电连接器471。
在所例示的实施方案中，客户特定的系统472耦合到能量采集器430。系统472可以从能量采集器430接收用于其运行的电力(例如，以1.8V-3.3V)。系统472可以包括其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备的微控制器、无线电设备以及相似的电子子系统。例如，能量采集器430可以使用例如但不限于串行外设接口(SPI)协议来发送和接收数字I/O信号。无线电力接收器客户端400可以包括耦合到以下中的至少一个的数据接口连接装置：能量采集器430和控制逻辑部410，以便于向与无线电力接收器客户端400相关联的客户端设备或系统(例如，系统472)的一个或多个电子设备发送数据信号和/或从所述一个或多个电子设备接收数据信号。在一示例中，数据接口连接装置是或包括至少一个数据通信连接器473。
图4C的无线电力接收器客户端400包括如上文关于图4B所示出和描述的所有部件和功能(除了系统472之外)。在图4C的示例中，耦合到能量采集器430的客户特定的系统472可以包括基于例如BLE、ZIGBEE和定制RF部件中的至少一个的RF收发器(例如，除了收发器420)，用于以诸如2.4GHz、900MHz或5.8GHz的频率发送和/或接收无线编码信号。在一示例中，图4C的系统472可以将例如3.3V的SPI数据输出(DOUT)信号输出到一个或多个电子墨水显示器476。在一使用实例中，如图4C中所示出的，电子墨水显示器476被体现在多个杂货店货架价格和相关产品信息ESL标签478中，ESL标签478具有可以使用系统472和简化的无线电力接收器客户端400远程设置的字母数字信息，如本文所描述的。
图4D的无线电力接收器客户端400包括如上文关于图4B所示出和描述的所有部件和功能(包括如针对系统472所描述的)。此外，在图4D的示例中，能量采集器430可以利用子系统，这样的子系统包括电源454、负载开关455、外部整流器支持块457和内部整流器449中的一个或多个，以提供在例如0.9V-3.0V的范围内的电力，该电力被输出到例如其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备的电池(例如，可再充电标准尺寸的AA电池484)的电池触点482。在所例示的实施方案中，电池触点482耦合到能量采集器430用于从能量采集器430接收用于其运行的电力(例如，在0.9V-3.0V)。
图4E实施方案的所例示的无线电力接收器客户端400包括如上文关于图4B所示出和描述的所有部件和功能。此外，在图4E的示例中，能量采集器430包括最大电力点追踪(MPPT)块487，以及第一降压-升压直流至直流功率转换器(buck-boost DC-to-DC powerconverter)489、第二降压-升压直流至直流功率转换器492和第三降压-升压直流至直流功率转换器494，或其多个实例。MPPT块487可以耦合到内部整流器449和外部整流器451，用于在经由天线425接收到电力传输信号之后从其接收经整流的电力。在一些实施方案中，MPPT块487被包括在电力管理模块445中(未示出在图4E中)。在其他实施方案中，MPPT块487可以是单独的部件，或可以替换能量采集器430中的电力管理模块445。
第一降压-升压转换器489可以耦合到MPPT块487，用于接收可以通过在所有条件下通过能量采集器430从无线电力信号进行电力提取而最大化的DC电力。第一转换器489可以向充电电路453供应电力用于为能量存储设备415充电的目的。第二降压-升压转换器492可以耦合到充电电路453。一个或多个负载开关455可以从第二转换器492接收电力以提供在例如1.8V-3.3V的范围内的可调整的电力，该电力被输出到例如其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备中的需要其的部件。在一示例中，第二转换器492与用于选择第二转换器492向负载开关455输出电力的电压的一个或多个装置接口连接。在一些实施方案中，用于选择电压的装置包括模式引脚。
第一降压-升压转换器489还可以耦合到第三降压-升压转换器494。在一示例中，第三转换器494中的一个或多个提供在例如0.8V-3.0V的范围内的可调整的电力，该电力被输出到一个或多个欧希亚永久电池(OSSIA COTA FOREVER battery)。在另一个示例中，一个或多个第三转换器494提供在例如1.8V的恒定电压处的电力，该电力以例如<5mA被输出到其中嵌入有无线电力接收器客户端400的设备中的CPU或相关的部件的实时时钟(RTC)。
在一些实施方案中，代替或除了通过图4E中所示出的实线连接被连接到MPPT块487，第二功率转换器492和/或第三功率转换器494可以直接耦合到(由图4E中的虚线表示)MPPT块487并且从MPPT块487接收电力的流。本领域普通技术人员将认识到并且理解，图4B-图4E的示例实施方案中的任何一个可以被互换或组合以实现上文参考图4A-图4E所描述的特征中的任何一个或全部。
参考图4A-图4E，无线电力接收器客户端400可以对来自一个或多个5.8GHz天线425的电力进行整流。无线电力接收器客户端400可以包括专用集成电路(ASIC)(例如，控制逻辑部410)可以支持外部整流器451并且还可以包含单独的整流器(例如，整流器449)。无线电力接收器客户端400可以使其自身免受在正常运行以上的RF输入电力水平的影响。
RF收发器420以及其组成部件(例如，435、440)生成5.8GHz的低功率信标信号，该信标信号可以使用简单的开关键控(on-off keying，OOK)协议。信标电力水平和编码将基于例如包含在控制逻辑部410中的内部存储器寄存器。无线电力接收器客户端400可以具有可以被用来唯一地识别它的唯一标识符(例如，存储在客户端ID模块450中)。此唯一ID可以是由例如信标编码模块440编码并且由天线425发送的信标信号的一部分(例如，被编码在其中)。
由无线电力接收器客户端400采集的经整流的电力可以输入到静态电流非常低、高效率的同步降压-升压转换器(例如，第一转换器489、第二转换器492和第三转换器494中的一个或多个)。来自所述转换器的输出可以为超级电容器或锂离子电池能量存储设备415充电。当达到内部编程的值或电阻器设置电压时，无线电力接收器客户端400可以开启系统。在达到此值之前，无线电力接收器客户端400可以保持系统电源禁用直到超级电容器或锂离子电池已经存储了足够的电力。单独的降压-升压转换器(例如，492和/或494)可以提供电力来运行系统(例如，472)。此降压-升压转换器(例如，492)可以连接到超级电容器或锂离子电池能量存储设备415并且输出可编程的电压。一个或多个电阻器或工厂编程将根据例如上文所描述的方式设置此输出电压。输出电压还可以是通过(例如，控制逻辑部410的)内部存储器寄存器或数字输入引脚可调整的，以改变此电压用于低功率模式。降压-升压转换器(例如，492)可以具有三个输出——其包括一个直接输出和至少两个负载开关455输出，以允许系统472的部分被开启和关闭以节省电力。无线电力接收器客户端400可以具有输出信号以在超级电容器或锂离子电池能量存储设备415的充电状态为低时发出警告。在一些实施方案中，无线电力接收器客户端400可以具有超低电流降压-升压转换器(例如，494)以运行外部实时时钟(RTC)。
无线电力接收器客户端400可以具有用于经由天线425向无线电力传输环境中传输的两种信标模式：定时信标和电力信标。可以利用它们中的每个以便于无线电力发送器(WPT)和无线电力接收器客户端(WPRC)400之间的电力递送和同步通信。这也可以允许无线电力接收器处的低功率消耗，因为其定时信标的传输比侧信道通信消耗更少的电力。
一般而言，无线电力接收器客户端400总是处于两种模式：信标(定时信标/电力信标)和电力采集模式。WPT可以具有通过比较两组信息——来自WPRC的相位组和从可以称为最有效位(MSB)的WPRC长ID提取的特定位——来识别每个固定的接收器的能力。例如，无线电力接收器客户端400全ID可以具有128位，其中的8位是MSB。到WPT的关键信息可以由WPRC发送以传达状态或某个需要。
可以以同步方式(经调度的CW和/或经编码的信标)或异步方式发送信标传输。可以广播异步信标而无需设置的调度，如在美国专利申请S/N 15/852,216中所描述的。
上文参考图4A-图4E所描述的无线电力接收器客户端400的实施方案中的简化的接收器架构可以依赖于如美国专利申请S/N 16/244,013中所描述的定时获取模块(TAM)。
本文所公开的简化的无线电力接收器客户端400的技术描述了无线电力、数据和信标传输。本领域普通技术人员将认识到并且理解，根据所公开的技术的发送器和接收器可以被配置为在各种频率中的一个或多个下操作以实现这些传输和/或其他数据传输。例如，发送器和接收器可以被配置为在任何ISM频带(2.4GHz、5.8GHz、24GHz等)中运行。
根据本技术，定时信标在一特定持续时间(例如，10ns)内以频率0“0”运行。这可以使WPT有机会关断WPT天线处的电力，以允许监听WPRC广播的定时信标。此信标以与电力信标定时相关的少量时间被发送。定时信标可以具有可以从全接收器ID——“有时称为COTAID”(128位信标)——提取的短ID(例如，8位信标)。如果WPT可以在第一时间内接收此定时信标，则可以在一特定持续时间(例如，x微秒)内发送电力。无线电力接收器客户端400可以检查递送电力所花费的时间量。到此时，无线电力接收器客户端400可以具有足够的电力来发送全代码(128位)，以使得WPT可以检查它是否是期望的待被供电的WPRC。WPT现在具有8位代码和WPRC(电力信标)的相位组。这样，WPT因此可以验证它正在与哪个客户端交互。如果WPT接收到与预期的不同的相位组，则它可以验证它不是期望的WPRC。这在WPRC静止的情况下奏效。对于移动的WPRC，可以基于历史相位数据和传统上将预测它所在的位置来使用不同的方法执行认证。WPT可以剔除不期望的接收器或检测WPRC或WPT处的有故障的硬件/软件。
因为不需要代理(通信模块)，所以WPT硬件也可以被简化以与根据本技术的无线电力接收器客户端400一起使用。与图3的已知的无线电力接收器客户端300相比，接收器硬件被简化，同样如图4A-图4E中所描述的。无线电力接收器客户端400可以仅具有满足其所有需要的一个天线425，而不是如图3中所示出的多个专用天线。无线电力接收器客户端400中的整流器(449和/或451)可以是无源/有源整流器，以利用不同频率的定向电力和非定向电力。无线电力接收器客户端400可以具有负责管理接收并且供应给设备——包括系统472的那些——的电力的电力管理模块445。WPT可以结合(例如，存储在客户端ID模块450中的)客户端ID使用相位数据来识别WPRC。
下文参考图6和图7示出和描述的两个流程图提供了关于无线电力接收器客户端400的此简化的方法可以如何运行的细节。可以触发电力时隙(power slot)的持续时间以发送特定量的信息(例如，将你的电池电量发送给我)。在一些实施方案中，电力时隙持续时间可以被用来触发下一个信标中的信息或导致客户端采取某些动作(例如，切换信标频率等)。
图5A和图5B描绘了例示了根据一些实施方案的示例多路径无线电力递送环境500的图。多路径无线电力递送环境500包括用户操作无线设备502，该无线设备包括一个或多个无线电力接收器客户端503。无线设备502和一个或多个无线电力接收器客户端503可以分别是图1的无线设备102和图1的无线电力接收器客户端103或图4A-图4E的无线电力接收器客户端400，但是替代配置是可能的。同样，无线电力传输系统501可以是图1的无线电力传输系统101，但是替代配置是可能的。多路径无线电力递送环境500包括反射对象506和各种吸收对象，例如，用户或人、家具等。
无线设备502包括一个或多个天线(或收发器)，所述天线(或收发器)在靠近无线设备502的三维空间中具有辐射和接收方向图510。所述一个或多个天线(或收发器)可以完全地或部分地被包括作为无线设备502和/或无线电力接收器客户端(未示出)的一部分。例如，在一些实施方案中，无线设备502的一个或多个天线例如WI-FI、BLUETOOTH等可以被利用和/或以其他方式被共享用于无线电力接收。如图5A和图5B的示例中所示出的，辐射和接收方向图510包括具有一个主瓣和多个旁瓣的波瓣方向图。其他方向图也是可能的。
无线设备502通过多个路径向无线电力传输系统501发送信标(或校准)信号。如本文所讨论的，无线设备502按辐射和接收方向图510的方向发送信标，使得无线电力传输系统接收到的信标信号的强度，例如，接收信号强度指示(RSSI)，取决于辐射和接收方向图510。例如，在辐射和接收方向图510中有零位处不发送信标信号，并且在辐射和接收方向图510中的峰点处，例如主瓣的峰点处，信标信号最强。如图5A的示例中所示出的，无线设备502通过五个路径P1-P5发送信标信号。路径P4和P5被反射和/或吸收对象506阻挡。无线电力传输系统501经由路径P1-P3接收增加强度的信标信号。较粗的线指示较强的信号。在一些实施方案中，以此方式定向地发送信标信号，例如，以避免不必要的RF能量暴露于用户。
天线的基本属性是，用于接收时天线的接收方向图(灵敏度为方向的函数)与用于发射时天线的远场辐射方向图相同。这是电磁学中的倒易理论的结果。如图5A和图5B的示例中所示出的，辐射和接收方向图510是三维波瓣形状。然而，辐射和接收方向图510可以是任何数目的形状，取决于在天线设计中使用的一种或多种类型，例如，喇叭天线、简易垂直天线等。例如，辐射和接收方向图510可以包括各种定向性方向图。对于在无线电力递送环境中的多个客户端设备中的每个，可以有任何数目的不同的天线辐射和接收方向图。
再次参考图5A，无线电力传输系统501经由多个路径P1-P3在多个天线或收发器处接收信标(或校准)信号。如所示出的，路径P2和P3是直接视线路径，而路径P1是非视线路径。一旦信标(或校准)信号由无线电力传输系统501接收，电力传输系统501就对信标(或校准)信号进行处理，以确定多个天线中的每个处的信标信号的一个或多个接收特性。例如，除其他操作之外，无线电力传输系统501可以测量在多个天线或收发器中的每个处接收信标信号的相位。
无线电力传输系统501处理多个天线中的每个处的信标信号的一个或多个接收特性，以基于如在对应的天线或收发器处测量的信标(或校准)信号的一个或多个接收特性，确定或测量多个RF收发器中的每个的一个或多个无线电力发送特性。通过示例而非限制的方式，无线电力发送特性可以包括每个天线或收发器的相位设置、发送电力设置等。
如本文所讨论的，无线电力传输系统501确定无线电力发送特性，使得一旦天线或收发器被配置，所述多个天线或收发器就可操作以传送与在靠近客户端设备的三维空间中的客户端辐射和接收方向图匹配的无线电力信号。图5B例示了无线电力传输系统501经由路径P1-P3向无线设备502发送无线电力。有利地，如本文所讨论的，无线电力信号与在靠近客户端设备的三维空间中的客户端辐射和接收方向图510匹配。换种说法，无线电力传输系统将在无线电力接收器具有最大增益——例如，将接收最多的无线电力——的方向上发送无线电力信号。结果，在无线电力接收器不能够接收电力的方向上，例如零位和阻塞的方向上，无信号被发送。在一些实施方案中，无线电力传输系统501测量接收到的信标信号的RSSI，并且如果信标小于阈值，无线电力传输系统将不通过该路径发送无线电力。
为简化起见，例示了图5A和图5B的示例中所示出的三个路径，应理解，任何数目的路径可以被用于将电力发送到无线设备502，取决于——除其他因素以外——无线电力递送环境中的反射对象和吸收对象。尽管图5A的示例例示了按辐射和接收方向图510的方向发送信标(或校准)信号，但是应理解，在一些实施方案中，可以替代地或附加地全向地发送信标信号。
图6描绘了根据一实施方案的使用不依赖于侧信道通信的图4A-图4E的无线电力接收器客户端400并且从WPT的角度来看的信标/电力递送过程600的流程图。过程600从WPT应用启动电力递送模式602开始到操作604A。在操作604A中，TAM监测用于短定时信标信号的信标频率(fB)。从操作604A，过程600进行到逻辑分支604B，在逻辑分支604B中TAM确定是否检测到短定时信标(TB)。如果TAM检测到短定时信标(TB)，则过程600进行到操作606A。在操作606A中，WPT收发器(XCVR)在时间量<tBeaconDelay内停止以电力频率(power frequency，fp)发送电力。一旦检测到定时信标，此时间段就提供一短延迟，以允许WPT有时间停止发送电力并且准备好接收相位信标。从操作606A，过程600进行到操作606B，其中XCVR监测用于相位信标的fp。
从操作606B，过程600进行到逻辑分支608A，在该逻辑分支608A中天线矩阵板(AMB)数字控制器确定是否检测到相位信标。在一示例中，AMB数字控制器可以是现场可编程门阵列(FPGA)。在其他示例中，AMB数字控制器可以是数字专用集成电路(ASIC)、微控制器(MCU)或数字信号处理器(DSP)等。如果AMB数字控制器检测到相位信标，则过程600进行到逻辑分支608B，在该逻辑分支608B中AMB数字控制器确定短TB ID是否是已知的。如果AMB数字控制器确定短TB ID是已知的，则过程600进行到逻辑分支610A，在该逻辑分支610A中配置控制板(CCB)数字控制器确定相位数据是否与用于短TB ID的数据条目(data entry)匹配。在一示例中，CCB数字控制器可以是FPGA。在其他示例中，CCB数字控制器可以是数字ASIC、MCU或DSP等。如果CCB数字控制确定相位数据与用于短TB ID的数据条目匹配，则过程600进行到操作612A。在操作612A中，实时软件(SW)引导WPT在时间量＝tPowerSlot内发送电力。过程600然后循环回到操作604A。如果分别在逻辑分支604B或逻辑分支608A中，TAM确定未检测到短TB，或AMB数字控制器确定未检测到相位信标，则过程600也循环回到操作604A。
如果在逻辑分支608B中，AMB数字控制器确定短TB ID不是已知的，则过程600进行到操作612B。同样，如果在逻辑分支610A中，CCB数字控制器确定相位数据与用于短TB ID的数据条目不匹配，则过程600进行到操作612B。在操作612B中，实时SW在时间量＝tSignalDiscovery内发送电力。从操作612B，过程600进行到操作604C。在操作604C中，TAM监测用于包含长ID的定时信标信号的fB。从操作604C，过程600进行到逻辑分支604D，在该逻辑分支604D中TAM确定是否检测到长TB。如果TAM确定未检测到长TB，则过程600循环回到操作604A。
然而，如果在逻辑分支604D中TAM确定检测到长TB，则过程600进行到操作606C。在操作606C中，XCVR在时间量<tBeaconDelay内停止以fp发送电力。从操作606C，过程600进行到操作606D，其中XCVR监测用于相位信标的fp。从操作606D，过程600进行到逻辑分支608C，在该逻辑分支608C中AMB数字控制器确定是否检测到相位信标。如果未检测到相位信标，则过程600循环回到操作604A。然而，如果在逻辑分支608C中AMB数字控制器确定检测到相位信标，则过程600进行到逻辑分支608D。在逻辑分支608D中，AMB数字控制器确定长TB ID是否与(例如，表中的)数据条目匹配。
如果在逻辑分支608D中AMB数字控制器确定长TB ID与数据条目匹配，则过程600进行到操作610B。在操作610B中，CCB数字控制器使用用于无线电力接收器客户端400的新相位数据更新数据条目。然而，如果AMB数字控制器确定长TB ID与数据条目不匹配，则过程600进行到操作610C。在操作610C中，CCB数字控制器为无线电力接收器客户端400创建具有短ID和长ID的数据条目以及相位数据。从操作610B或610C，过程600循环回到操作604A。
图7描绘了根据一些实施方案的使用不依赖于侧信道通信的图4A-图4E的无线电力接收器客户端400并且从无线电力接收器的角度来看的信标/电力递送过程的流程图。过程700从用于具有无电的电池的设备(例如，智能电话)的无线电力接收器客户端400的条目702开始，并且进行到操作704。在操作704中，无线电力接收器客户端400的能量存储设备415(例如，电容器)从无线电力传输环境中的周围RF充电。从操作704，过程700进行到操作706，在该操作706中无线电力接收器客户端400从“无电”中醒来。在本技术的上下文中，“无电”指的是处于完全耗尽电荷状态并且可以采集足够的周围能量以通过WPT开始集中(focused)电力递送循环的WPRC。接下来，过程700从操作706进行到逻辑分支708，在该逻辑分支708中执行空闲信道评估(clear channel assessment，CCA)，以确定RF介质是否闲置(idle)。如果信道不是空闲的，则过程700进行到操作710。在操作710中，无线电力接收器客户端400等待时间量＝tbackoff，并且然后循环回到逻辑分支708。然而，如果在逻辑分支708中无线电力接收器客户端400确定信道是空闲的，则过程700进行到操作712。
在操作712中，无线电力接收器客户端400向无线电力发送器发送短TB和相位信标。然后，在操作714中，无线电力接收器客户端400监测来自无线电力发送器的传入RF能量。从操作714，过程700进行到逻辑分支716，其中无线电力接收器客户端400确定是否接收到RF电力。如果确定未接收到RF电力，则过程700进行到逻辑分支718，在该逻辑分支718中无线电力接收器客户端确定是否存在足够的能量存储用于发送信标信号。如果在能量存储设备415中存在用于信标的足够的能量，则过程700进行到操作720。在操作720中，无线电力接收器客户端400等待时间量＝tbackoff，并且然后过程700循环回到逻辑分支708。然而，如果在逻辑分支718中无线电力接收器客户端400确定在能量存储设备415中不存在用于信标传输的足够的能量，则过程700进行到操作722，以将无线电力接收器客户端400返回到“无电”状态。从操作722，过程700循环回到操作704。
如果在逻辑分支716中无线电力接收器客户端400确定接收到RF电力，则过程700进行到逻辑分支724。在逻辑分支724中，无线电力接收器客户端400确定等于tSignalDiscovery的时间量＝tpower是否已经过去。如果该时间量已经过去，则过程700进行到逻辑分支726，在该逻辑分支726中执行CCA以确定RF介质是否是闲置的。如果信道不是空闲的，则过程700进行到操作728。在操作728中，无线电力接收器客户端400等待时间量＝tbackoff。然后，过程700循环回到逻辑分支726。
然而，如果在逻辑分支726中CCA的结果是信道是空闲的，则过程700进行到操作730。在操作730中，无线电力接收器客户端400向无线电力发送器发送长TB和相位信标。从操作730，过程700进行到操作732，其中无线电力接收器客户端400接收RF电力。从操作732，过程700进行到逻辑分支734，在该逻辑分支734中无线电力接收器客户端400确定其是否需要更多电力。同样，过程700进行到逻辑分支734，其中在逻辑分支724中，无线电力接收器客户端400确定等于tSignalDiscovery的时间量＝tpower是否还未过去。如果在逻辑分支734中无线电力接收器客户端400确定其不需要更多电力，则过程进行到操作736。在操作736中，无线电力接收器客户端400进入深度睡眠状态达时间量＝tsleep。过程700然后循环回到逻辑分支734。然而，如果在逻辑分支734中无线电力接收器客户端400确定其需要更多电力，则过程700循环回到逻辑分支708。
图8描绘了例示了根据一实施方案的具有无线电力接收器或客户端的代表性移动设备或平板计算机800的示例部件的框图，该代表性移动设备或平板计算机呈移动(或智能)电话或平板计算机设备的形式。参考图8示出了各种接口和模块，然而，该移动设备或平板计算机不需要用于执行本文所描述的功能的所有模块或功能。应理解，在许多实施方案中，各种部件不被包括和/或对于类别控制器的操作来说不是必要的。例如，诸如GPS无线电设备、蜂窝无线电设备以及加速度计的部件可以不被包括在控制器中以降低成本和/或复杂性。此外，诸如ZIGBEE无线电设备和RFID收发器的部件连同天线一起可以位于印刷电路板(PCB)。
无线电力接收器客户端可以是图1的电力接收器客户端103或图4A的无线电力接收器客户端400，但是替代配置是可能的。此外，无线电力接收器客户端可以包括一个或多个RF天线用于从充电器(例如，图1的充电器101)接收电力和/或数据信号。
图9描绘了计算机系统900的示例形式的机器的图形表示，在该计算机系统内可以执行用于导致该机器执行本文所讨论的方法中的任何一个或多个的指令集。
在图9的示例中，计算机系统包括处理器、存储器、非易失性存储器和接口设备。为了例示简单起见，省略了各种常用部件(例如，高速缓冲存储器)。计算机系统900意在例示其上可以实施图1或图4A的示例中所描绘的任何部件(以及本说明书中所描述的任何其他部件)的硬件设备。例如，计算机系统可以是任何辐射对象或天线阵列系统。计算机系统可以是任何可适用的已知的或方便的类型。计算机系统的部件可以经由总线或通过某种其他已知的或方便的设备耦合在一起。
处理器可以是例如常规的微处理器，诸如INTEL PENTIUM微处理器或MOTOROLAPOWER PC微处理器。相关领域的技术人员将认识到，术语“机器可读(存储)介质”或“计算机可读(存储)介质”包括处理器可访问的任何类型的设备。在一些实施方案中，这些存储介质以可以存储程序指令(例如，作为软件或固件)的非暂时性计算机可读介质体现，该指令在由所公开的技术的一个或多个处理器(例如，控制逻辑部410、电源管理模块445、系统472)执行时，导致无线电力接收器客户端400实施、执行或以其他方式便于本文所公开的各种算法和方法的执行。
存储器通过例如总线耦合到处理器。通过示例而非限制的方式，存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，诸如动态RAM(DRAM)和静态RAM(SRAM)。存储器可以是本地的、远程的或分布式的。
总线还将处理器耦合到非易失性存储器和驱动单元。非易失性存储器常常是磁软盘或硬盘、磁光盘、光盘、只读存储器(ROM)(诸如CD-ROM、EPROM或EEPROM)、磁卡或光卡、或用于大量数据的另一种形式的存储装置。此数据中的一些常常在计算机900中的软件执行期间通过直接存储器访问过程被写入存储器中。非易失性存储装置可以是本地的、远程的或分布式的。非易失性存储器是可选的，因为系统可以被创建为使得所有可应用数据在存储器中可获得。典型的计算机系统通常将包括至少处理器、存储器和将存储器耦合到处理器的设备(例如，总线)。
软件通常存储在非易失性存储器和/或驱动单元中。实际上，对于大型程序，甚至可能无法将整个程序存储在存储器中。尽管如此，应理解，为了软件运行，如果必要，它被移动到适合处理的计算机可读位置，并且为了例示性目的，该位置在本文本中被称为存储器。即使当软件被移动到存储器用于执行时，处理器通常将利用硬件寄存器来存储与软件相关联的值以及利用理想地用于加快执行的本地高速缓存。如本文所使用的，当软件程序被称为“在计算机可读介质中实施”时，软件程序被假定为存储在任何已知的或方便的位置(从非易失性存储装置到硬件寄存器)。当与程序相关联的至少一个值存储在处理器可读取的寄存器中时，可以认为处理器“被配置为执行程序”。
总线还将处理器耦合到网络接口设备。接口可以包括调制解调器或网络接口中的一个或多个。应理解，调制解调器或网络接口可以被认为是计算机系统的一部分。接口可以包括模拟调制解调器、isdn调制解调器、电缆调制解调器、令牌环接口、卫星传输接口(例如，“直接PC”)、或用于将计算机系统耦合到其他计算机系统的其他接口。接口可以包括一个或多个输入和/或输出(I/O)设备。通过示例而非限制的方式，I/O设备可以包括：键盘、鼠标或其他定点设备、磁盘驱动器、打印机、扫描仪、以及其他输入和/或输出设备，包括显示设备。通过示例而非限制的方式，显示设备可以包括：阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、或某种其他可适用的已知的或方便的显示设备。为了简化起见，假定在图9的示例中未描绘的任何设备的控制器驻留在接口中。
在运行中，计算机系统900可以由包括诸如磁盘操作系统的文件管理系统的操作系统软件控制。具有相关联的文件管理系统软件的操作系统软件的一个示例是来自华盛顿州雷德蒙德的MICROSOFT Corporation(微软公司)的被称为WINDOWS的操作系统系列以及其相关联的文件管理系统。具有其相关联的文件管理系统软件的操作系统软件的另一示例是LINUX操作系统以及其相关联的文件管理系统。文件管理系统通常存储在非易失性存储器和/或驱动单元中，并且导致处理器执行操作系统输入和输出数据并且将数据存储在存储器中(包括将文件存储在非易失性存储器和/或驱动单元上)所需的各种动作。
详细描述的一些部分可以通过对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将其工作的实质传达给本领域的其他技术人员的手段。在此和一般地，算法被认为是产生期望结果的自相一致的操作序列。这些操作是要求对物理量的物理操纵的操作。通常，虽然不一定，这些量采取能够被存储、传送、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、术语、数字等证明有时是便利的，主要是因为普遍使用的原因。
然而，应记住，所有这些和类似的术语都应与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非另有明确说明，如根据以下讨论明了的，应理解，在整个说明书中，利用诸如“处理”或“计算(computing)”或“计算(calculating)”或“确定”或“显示”等术语的讨论是指计算机系统或类似的电子计算设备的动作和过程，所述计算机系统或类似的电子计算设备操纵被表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据并且将其变换成类似地被表示为计算机系统的存储器或寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据。
本文所呈现的算法和显示器并不固有地与任何特定的计算机或其他装置相关。各种通用系统可以根据本文的教导与程序一起使用，或构造更专用的装置来执行一些实施方案的方法可能证明是方便的。各种这些系统的所需结构将根据下面的描述变得明显。此外，这些技术没有参考任何具体的编程语言进行描述，并且因此各实施方案可以使用各种编程语言来实施。
在替代实施方案中，机器作为独立运行的设备操作，或可以连接(例如，联网)到其他机器。在联网部署中，机器可以在客户端-服务器网络环境中的服务器或客户端机器的能力内操作，或作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器操作。
机器可以是服务器计算机、客户端计算机、个人计算机(PC)、平板PC、膝上型计算机、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、IPHONE、黑莓设备(BLACKBERRY)、处理器、电话机、网络设备、网络路由器、交换机或网桥、或能够执行指定要由该机器采取的动作的指令集(顺序或其他)的任何机器。
虽然在一示例性实施方案中将机器可读介质或机器可读存储介质示出为单个介质，但是术语“机器可读介质”和“机器可读存储介质”应被视为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库、和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”和“机器可读存储介质”还应被视为包括能够存储、编码或携带用于由机器执行并且导致机器执行当前公开的技术和创新的方法中的任何一个或多个的指令集的任何介质。
通常，为了实施本公开内容的实施方案而执行的例程可以被实施为操作系统或被称为“计算机程序”的具体应用程序、部件、程序、对象、模块或指令序列的一部分。计算机程序通常包括在各个时间在计算机中的各种存储器和存储设备中设置的一个或多个指令，并且当由计算机中的一个或多个处理单元或处理器读取并且执行时，所述一个或多个指令导致计算机执行操作以执行涉及本公开内容的各方面的元件。
此外，虽然已经在完全起作用的计算机和计算机系统的上下文中描述了实施方案，但是本领域技术人员将理解，各实施方案能够作为各种形式的程序产品分布，并且本公开内容同样适用，而不管用来实际实现分布的机器或计算机可读介质的特定类型如何。
机器可读存储介质、机器可读介质或计算机可读(存储)介质的另一些示例包括但不限于：可记录型介质，诸如易失性和非易失性存储器设备、软盘和其他可移除磁盘、硬盘驱动器、光盘(例如，致密光盘只读存储器(CD ROM)、数字通用光盘(DVD)等)等；和传输类型介质，诸如数字和模拟通信链路。
除非上下文清楚地另有要求，在整个说明书和权利要求书中，词语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”等应以包括性的意义来解释，而不是以排他性或穷尽性的意义来解释；也就是说，按“包括但不限于”的意义上来解释。如本文所使用的，术语“连接”、“耦合”或其任何变体意味着两个或更多个元件之间的任何直接或间接的连接或耦合；元件之间的连接的耦合可以是物理的、逻辑的或其组合。此外，当在本申请中使用时，词语“本文”、“上文”、“下文”和类似含义的词语指代整个本申请，而不是本申请的任何具体部分。在上下文允许的情况下，上文的“具体实施方式”部分中使用单数或复数的词语也可以各自包括复数或单数。在提及两个或更多个项的列表时，词语“或”涵盖了该词语的所有以下解释：列表中的任何项、列表中的所有项、以及列表中的项的任何组合。
本公开内容的实施方案的上文的“具体实施方式”部分并不意在是穷尽性的或将教导限制于上文所公开的精确形式。虽然出于例示性目的在上文描述了本公开内容的具体实施方案和示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本公开内容的范围内各种等同修改是可能的。例如，虽然以给定的顺序呈现了过程或块，但是替代实施方案可以执行具有不同顺序的步骤的例程或采用具有不同顺序的块的系统，并且一些过程或块可以被删除、移动、添加、细分、组合、和/或修改以提供替代方案或子组合。这些过程或块中的每个可以以各种不同的方式来实施。另外，虽然过程或块有时被示出为串行执行，但是这些过程或块可以代替地并行执行，或可以在不同时间执行。此外，本文所提到的任何具体数字仅仅是示例：替代实施方式可以采用不同的值或范围。
本文所提供的本公开内容的教导可以应用于其他系统，不一定是上文所描述的系统。可以将上文所描述的各实施方案的元件和动作进行组合以提供另一些实施方案。
上述的任何专利和申请以及其他参考文献，包括可能在随附的提交文件中列出的任何文献，均通过引用并入本文。如果必要，可以修改本公开内容的方面以采用上文所描述的各参考文献的系统、功能和概念来提供本公开内容的又一些实施方案。
根据上文的“具体实施方式”部分，可以对本公开内容进行这些和其他改变。虽然上文的描述描述了本公开内容的某些实施方案，并且描述了所设想的最佳模式，但是无论以上内容在文字上呈现的详细程度如何，教导都可以以许多方式来实践。系统的细节在其实施细节上可以有很大差异，然而仍被本文所公开的主题所涵盖。如上文所提到的，在描述本公开内容的某些特征或方面时使用的特定术语不应被认为暗示该术语在本文中被重新定义为限制于本公开内容的与该术语相关联的任何特定特性、特征或方面。通常，不应将所附权利要求中使用的术语解释为将本公开内容限制于说明书中所公开的具体实施方案，除非上文的“具体实施方式”部分明确地定义了这样的术语。因此，本公开内容的实际范围不仅涵盖所公开的实施方案，而且涵盖在权利要求下实践或实施本公开内容的所有等同方式。
虽然本公开内容的某些方面在下文以某些权利要求形式给出，但是发明人设想任何数目的权利要求形式的本公开内容的各方面。例如，虽然本公开内容的仅一个方面以根据35U.S.C.§112,6的装置加功能权利要求的形式被列出，但是其他方面同样可以被体现为装置加功能权利要求，或其他形式，诸如以计算机可读介质体现。(意在根据35U.S.C.§112,6来处理的任何权利要求将以词语“用于……的装置”开始。)因此，申请人保留在提交申请之后添加附加的权利要求的权利以针对本公开内容的其他方面寻求这样的附加的权利要求形式。
本文所提供的详细描述可以应用于其他系统，而不一定仅应用于上文所描述的系统。上文所描述的各示例的元件和动作可以被组合以提供本发明的另外的实施方式。本发明的一些替代实施方式不仅可以包括上述那些实施方式的附加元件，而且可以包括更少的元件。根据上文的“具体实施方式”部分，可以对本发明进行这些和其他改变。虽然上文的描述定义了本发明的某些示例，并且描述了所设想的最佳模式，但是无论上述内容在文字上呈现的详细程度如何，本发明都可以许多方式来实践。系统的细节在其具体实施方式上可以有很大差异，然而仍被本文公开的本发明所涵盖。如上所述，在描述本发明的某些特征或方面时使用的特定术语不应被认为暗示该术语在本文中被重新定义为限于本发明的与该术语相关联的任何具体特性、特征或方面。通常，不应将所附权利要求中使用的术语解释为将本发明限制于说明书中公开的具体示例，除非上文的“具体实施方式”部分明确地定义了这样的术语。因此，本发明的实际范围不仅涵盖所公开的示例，而且涵盖实践或实施本发明的所有等同方式。

Claims (20)

1.一种无线电力接收器装置，包括：
能量储存设备；
射频(RF)收发器，所述射频(RF)收发器包括天线；
能量采集器电路，所述能量采集器电路耦合到所述能量存储设备和所述RF收发器；以及
控制电路，所述控制电路耦合到所述能量存储设备、所述RF收发器和所述能量采集器电路，其中所述控制电路能够操作以：
确定所述能量存储设备的电力水平；
导致所述RF收发器：
与无线电力发送器建立连接，
向所述无线电力发送器发送信标信号，以及
响应于所述信标信号，接收由所述无线电力发送器发送的无线电力信号；以及
导致所述能量采集器电路将所述无线电力信号的能量的至少一部分递送到所述能量存储设备以存储在其中。
2.根据权利要求1所述的无线电力接收器装置，其中：
所述RF收发器包括信标信号发生器；并且
所述控制电路能够操作以导致所述RF收发器使用所述信标信号发生器以信标频率(fB)生成所述信标信号。
3.根据权利要求2所述的无线电力接收器装置，其中：
所述RF收发器包括信标编码模块，所述信标编码模块耦合到：所述信标信号发生器和所述天线；并且
所述控制电路能够操作以导致所述RF收发器使用所述信标编码模块对所述信标信号进行编码以用于以fB并且经由所述天线传输到所述无线电力发送器。
4.根据权利要求3所述的无线电力接收器装置，还包括耦合到所述控制电路的识别(ID)模块，其中所述ID模块存储客户端ID，所述客户端ID向所述无线电力发送器唯一地识别所述无线电力接收器装置。
5.根据权利要求4所述的无线电力接收器装置，其中所述控制电路能够操作以导致所述RF收发器使用所述信标编码模块将所述客户端ID编码到所述信标信号内。
6.根据权利要求1所述的无线电力接收器装置，还包括用于接口连接的装置，该用于接口连接的装置接口连接所述能量采集器电路用于将电流的流递送到与所述无线电力接收器装置相关联的客户端设备或系统的一个或多个电子部件。
7.根据权利要求6所述的无线电力接收器装置，还包括至少一个功率转换器，所述至少一个功率转换器耦合到所述用于接口连接的装置，并且被配置为将经电压调节的电流的流递送到所述客户端设备的所述一个或多个电子部件。
8.根据权利要求1所述的无线电力接收器装置，还包括数据接口连接装置，所述数据接口连接装置耦合到以下中的至少一个：所述能量采集器电路和所述控制电路，并且被配置为向与所述无线电力接收器装置相关联的客户端设备或系统的一个或多个电子设备发送数据信号或从与所述无线电力接收器装置相关联的客户端设备或系统的一个或多个电子设备接收数据信号。
9.根据权利要求1所述的无线电力接收器装置，其中所述天线是单个天线。
10.根据权利要求1所述的无线电力接收器装置，其中所述能量存储设备包括以下中的至少一个：电池和电容器。
11.一种无线电力传输系统，包括：
自适应相控天线阵列，所述自适应相控天线阵列具有多个射频(RF)收发器；
存储器储存设备；以及
控制电路，所述控制电路与所述自适应相控天线阵列和所述存储器储存设备通信，其中所述控制电路被配置为：
监测所述无线电力传输环境以检测由无线电力接收器客户端发送的信标信号，其中所述信标信号对所述无线电力接收器客户端的识别信息进行编码；
响应于检测到所述信标信号，确定所述识别信息是否与存储在所述存储器存储设备中的条目匹配；以及
对于与存储在所述存储器存储设备中的条目匹配的所述识别信息，引导所述自适应相控天线阵列在第一持续时间内向所述无线电力接收器客户端发送无线电力信号，或
对于与存储在所述存储器存储设备中的条目不匹配的所述识别信息，引导所述自适应相控天线阵列在不同于所述第一持续时间的第二持续时间内向所述无线电力接收器客户端发送所述无线电力信号，以导致所述无线电力接收器客户端发送对附加识别信息进行编码的另一个信标信号。
12.根据权利要求11所述的无线电力发送器装置，其中所述第一持续时间大于所述第二持续时间。
13.根据权利要求11所述的无线电力发送器装置，其中所述控制电路还被配置为改变所述自适应相控天线阵列发送所述无线电力信号的持续时间，以导致所述无线电力接收器客户端改变发送所述信标信号的频率。
14.一种无线电力接收器中的方法，包括：
经由所述无线电力接收器的射频(RF)收发器的至少一个天线与无线电力发送器建立连接；
经由所述至少一个天线向所述无线电力发送器发送信标信号；
响应于所述信标信号，经由所述至少一个天线接收由所述无线电力发送器发送的无线电力信号；以及
导致所述无线电力接收器的能量采集器电路将所述无线电力信号的能量的至少一部分递送到能量存储设备。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
导致所述RF收发器将所述无线电力信号的能量转换为交流(AC)信号；
将所述AC信号从所述RF收发器发送到所述能量采集器电路的整流器；以及
导致所述能量采集器电路以直流(DC)信号的形式将电力递送到所述能量存储设备。
16.根据权利要求14所述的方法，其中：
发送所述信标信号包括在第一时间段内以信标频率(fB)并且经由所述至少一个天线发送所述信标信号；以及
接收所述无线电力信号包括在不同于所述第一时间段的第二时间段内以电力频率(fp)并且经由单个天线接收所述无线电力信号。
17.根据权利要求14所述的方法，其中发送所述信标信号包括以fB并且经由所述至少一个天线向所述无线电力发送器发送：定时信标信号和相位信标信号。
18.根据权利要求14所述的方法，还包括：
执行空闲信道评估(CCA)以确定无线电力接收器所位于的无线电力递送环境的RF介质是否闲置。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
响应于确定所述RF介质是闲置的：
导致所述RF收发器以fB并且经由所述至少一个天线向所述无线电力递送环境发送短定时信标和相位信标；以及
监测用于所述无线电力信号的电力频率(fp)；或
响应于确定所述RF介质不是闲置的：
导致所述RF收发器等待预定的时间量；以及
执行所述CCA至少一个迭代。
20.根据权利要求14所述的方法，还包括：
测量从所述无线电力发送器接收的电力信号的持续时间；以及
根据测量的持续时间，控制所述无线电力接收器的通信动作或处理动作。
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