CN114342213A - 用于可穿戴设备中的双向无线充电的方法、装置和系统 - Google Patents

用于可穿戴设备中的双向无线充电的方法、装置和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114342213A
CN114342213A CN202080062537.4A CN202080062537A CN114342213A CN 114342213 A CN114342213 A CN 114342213A CN 202080062537 A CN202080062537 A CN 202080062537A CN 114342213 A CN114342213 A CN 114342213A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
power
wearable device
data
standard
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080062537.4A
Other languages
English (en)
Inventor
贾靓
黄在元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Google LLC
Original Assignee
Google LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Google LLC filed Critical Google LLC
Publication of CN114342213A publication Critical patent/CN114342213A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H02J7/0044Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction specially adapted for holding portable devices containing batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24Inductive coupling
    • H04B5/26Inductive coupling using coils
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24Inductive coupling
    • H04B5/26Inductive coupling using coils
    • H04B5/266One coil at each side, e.g. with primary and secondary coils
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/72Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本技术提供了一种可穿戴设备,可穿戴设备包括主体和适于附接到主体的配件。主体包括被配置成感应地传输电力的第一线圈。主体还可以包括第一电力管理电路,第一电力管理电路被配置成控制第一线圈以根据无线充电标准传输电力,并且调制通过第一线圈传输的电力以根据无线通信标准传输数据。配件可以包括被配置成感应地接收电力的第二线圈。配件还可以包括第二电力管理电路,第二电力管理电路被配置成控制第二线圈以根据无线充电标准接收通过第一线圈传输的电力,并控制第二垫圈以根据无线通信标准接收通过第一线圈传输的数据。

Description

用于可穿戴设备中的双向无线充电的方法、装置和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年8月13日提交的题为“METHODS,APPARATUS AND SYSTEM FORBIDIRECTIONAL WIRELESS CHARGING IN WEARABLE DEVICES(用于可穿戴设备中的双向无线充电的方法、装置和系统)”的美国临时申请No.62/885,891的申请日的优先权,其公开内容通过引用并入本文中。
背景技术
诸如智能手表和智能眼镜的可穿戴设备可以提供许多如其他个人计算设备的功能。由于它们接近穿戴者,一些可穿戴设备可以提供传统计算设备通常不提供的额外功能,诸如心率和体温监视器。在可穿戴设备具有小形状因数的情况下,由于空间约束,实现此类额外功能性可能尤其具有挑战性。
可穿戴设备通常被设计以便于携带。例如,它们可以配置有适于穿戴者穿戴的配件,诸如表带或玻璃框。此类配件通常是纯机械的,因为在配件中包括电子部件可能在若干方面都很困难。例如,在智能手表的表带中包括电子部件可能增加表带的大小和/或重量,从而使智能手表的便携性或吸引力降低。用于为电子部件供电的电池可能进一步增加表带的重量和/或大小。此外,如果要在智能手表的表主体中的电子部件与表带中的电子部件之间提供诸如电线或触针等电气连接,并且如果可以将表主体和表带分离以暴露电气连接,则此类电气连接可能限制智能手表的防水能力。
附图说明
图1是图示根据本公开的各方面的示例可穿戴设备的直观图。
图2是图示根据本公开的各方面的由充电器充电的示例可穿戴设备的直观图。
图3是图示根据本公开的各方面的示例无线充电和通信系统的电路图。
图4A和图4B是图示根据本公开的各方面的频率调制和幅度调制的示例波形图。
图4C是根据Qi标准的频移键控状态的示例表。
图5是图示根据本公开的各方面的另一示例无线充电和通信系统的电路图。
图6A和图6B是图示根据本公开的各方面的幅度调制和载荷调制的示例波形图。
图7是图示根据本公开的各方面的另一示例无线充电和通信系统的电路图。
图8是图示根据本公开的各方面的另一示例无线充电和通信系统的电路图。
图9是根据本公开的各方面的示例系统的框图。
图10是根据本公开的各方面的示例流程图。
图11是根据本公开的各方面的另一示例流程图。
具体实施方式
综述
本公开提供了一种具有无线充电和通信系统的可穿戴设备。无线充电和通信系统可以实现可穿戴设备的两个部件之间的双向无线通信和/或无线充电。例如,可穿戴设备可以包括:主体,诸如表主体或智能玻璃显示器;以及适于附接到主体的配件,诸如表带或玻璃框架。主体可以是可穿戴设备的包括大部分主要电子部件或功能性的部分,而配件可以是可穿戴设备的包括其余电子部件或功能性的部分。可穿戴设备的主体可以包括被配置成感应地传输和/或接收电力的第一线圈,并且可穿戴设备的配件可以包括也被配置成感应地传输和/或接收电力的第二线圈。例如,电力可以作为电磁波传输。
可穿戴设备的主体和可穿戴设备的配件可以各自包括相应的电力管理电路,该电力管理电路被配置成控制相应的线圈以根据无线充电标准传输和/或接收电力。例如,无线充电标准可以是Qi标准、近场通信(NFC)标准或另一标准。
可穿戴设备的主体和配件中的电力管理电路还可以被配置成调制所传输或接收到的电力以无线地传输数据。例如,可穿戴设备的主体和配件可以被配置用于双向通信。在这点上,可以经由第一类型的调制从主体向配件传输数据,同时可以经由与第一类型的调制不同的第二类型的调制从配件向主体传输数据。调制的示例类型包括幅度调制、频率调制、载荷调制等,以及它们的组合。替代或除了对所传输的电力进行调制以用于数据之外,诸如蓝牙模块等额外的通信模块也可以用于无线数据传输。
可穿戴设备的主体和配件可以各自包括用于控制电力传输和/或接收的控制器。例如,主体中的控制器可以确定仅在穿戴了可穿戴设备时、主体的电池中的电荷满足预定阈值时、主体当前没有被充电时等对配件充电。作为另一示例,当从配件接收到的数据指示所传输的电力不满足配件的要求时,主体中的控制器可以确定不为配件充电。相似地,配件中的控制器可以确定仅在穿戴了可穿戴设备时、当配件的电池中的电荷低于预定阈值时、当主体当前没有被充电时等从主体接受电力。
本文描述的特征是有利的,因为它们提供了无线设备的主体与配件之间的双向无线充电和通信能力。无线充电和通信允许在不添加显著重量或体积的情况下将更多功能性并入可穿戴设备中,例如通过在配件中包括额外部件而不在配件中添加电池,因为配件可以被无线地充电。无线充电和通信可以减少或消除可穿戴设备的主体与模块化配件之间的电气连接需求,这可以提高防水或抗水能力。可穿戴设备的主体与配件之间的无线通信可以允许基于如本文所述的主体和/或配件的各种状态而进行智能和高效的充电。也可以通过无线通信来执行空中(OTA)软件更新,这可以为用户提供进一步的便利,因为可穿戴设备可以在穿戴或使用时被更新。此外,可穿戴设备的主体与模块化配件之间的无线通信可以通过将用户配置文件与模块化配件中的射频识别(RFID)链接来提供简单的定制和安全选项。
示例系统
图1图示了示例可穿戴设备。在该示例中,可穿戴设备是智能手表100。然而,应该理解,可穿戴设备可以是多种可穿戴设备中的任何一种,诸如吊坠、诸如智能眼镜、智能头盔等的头戴式显示器。
智能手表100包括表主体110。虽然在示出的示例中表主体110是圆形的,但是表主体110可以是任何形状,诸如矩形、正方形、椭圆形、多边形、任意形状等。表主体110的外壳可以由诸如金属、塑料、玻璃、陶瓷或这些材料或其他材料的任何组合的多种材料制成。虽然图1中未示出,如下文关于图9所描述的,表主体110可以包含可以包括用户输入的若干电子和/或机械部件,诸如麦克风、相机、触摸屏;输出设备,诸如显示器、扬声器、触觉设备;一个或多个处理器;存储器;一个或多个传感器;无线充电和通信系统;时钟;等等。
为了无线地接收和/或传输电力,表主体110可以包括一个或多个充电线圈,诸如充电线圈120。例如,充电线圈120可以被配置成从充电器感应地接收电力。充电线圈120还可被配置成向表主体110内部的部件供应电力,所述部件包括一个或多个能量存储,诸如电池。例如,可以在充电线圈120与表主体110内部的部件之间提供电气连接。充电线圈120还可以被配置成向智能手表100的其他部件感应地供应电力,所述其他部件诸如在智能手表100的配件之中或之上的部件。
智能手表100可以包括一个或多个配件,诸如模块化表带130。在可穿戴设备是不同设备的其他示例中,设备的主体可以是眼镜或吊坠,它们可以一体地形成或适于模块化地附接到配件,诸如眼镜框或项链。表带130可由诸如金属、橡胶、尼龙、棉、塑料、玻璃、陶瓷或这些材料或其他材料的任何组合的多种材料制成。表带130可以适于被穿戴在人的手腕上。例如,如图所示,表带130包括带子140。带子140可以被调整以提供围绕穿戴者的手腕的牢固且舒适的贴合。在其他示例中,表带可以是手镯,诸如用于较宽松的配合,或者是另一种类型的附接机构。
表带130还可以包括适于将智能手表100的表主体110紧固到表带130的容器150。例如,为了容纳表主体110,容器150可以具有与表主体110相似的形状。此外,容器150可以包括诸如凹槽、钩子、锁、螺钉、销、磁铁等特征,这些特征可以与表主体110的特征互锁以确保牢固的附接。虽然在该示例中示出了容器150,但在其他示例中,表带130可以包括将表带130直接紧固到表主体110的其他机械特征,诸如销、螺钉、钩子、锁等。
为了减小智能手表100的形状因数,和/或包括额外部件而不增加表主体110的形状因数,表带130可以被配置成包含电子和/或机械部件。例如,示出了电子部件160定位在带子140内。替代地或另外,这些电子部件可以定位在容器150内。电子部件160可以包括无线通信系统,用于从表主体110中的部件和/或往返其他设备传递和/或接收数据110。在一些示例中,提供在表带130中的电子部件160可以是在更接近穿戴者的皮肤的情况下操作更好的部件,诸如用于检测智能手表100是否被穿戴、触觉反馈等的心率或体温传感器、IR或电容传感器。电子部件160还可以包括可以链接到用户配置文件或账户的识别和/或认证设备,诸如射频识别(RFID)设备其。例如,用户配置文件或账户可以包括诸如用户偏好和其他用户数据等信息。
表带130还可以包括用于无线地接收和/或供应电力的充电线圈170。例如,充电线圈170可以被配置成从充电器感应地接收电力。充电线圈170还可以被配置成从智能手表100的表主体110感应地接收电力,诸如经由充电线圈120。为了确保充电线圈120与充电线圈170之间的对准,充电线圈170可以被定位在表带130的容器150中,以使得当表主体110紧固在容器150中时,两个充电线圈120和170彼此对准。表带130的充电线圈170可以被配置成向电子部件160供应电力。在这点上,表带130可以包括将充电线圈170连接到电子部件160的电气连接180。
在一些实例中,表带130可以包括一个或多个能量存储单元,诸如一个或多个电池。为此,即使当表带130没有被充电器或表主体110充电时,电池也可以为电子部件160供应电力。在其他实例中,要避免使表带130对穿戴者来说庞大或笨重,或者在无需将电子部件160附接到表主体110就可以起作用的情况下,表带130可能不包括能量存储单元。例如,电子部件160可以包括心率和体温传感器,它们仅意在与表主体110一起穿戴时起作用,表主体其可以基于来自这些传感器的数据而分析和显示信息。
因为表主体110和表带130是模块化的,所以可以通过用另一个表带替换表带130来定制智能手表100。例如,另一表带可以包括与表带130的电子部件160不同的电子部件的集合。因此,可以在不改变表主体110的部件的情况下改变智能手表100的功能性。此外,在表带包括诸如RFID设备的识别和/或认证设备的情况下,可以基于链接到RFID的用户配置文件中的偏好而定制智能手表100。此外,识别和/或认证特征可以提供改进的数据安全性,例如通过仅容许表主体110访问与表带130中的RFID相关联的用户的用户数据。
另外,无线充电和通信能力可以提高智能手表100的防水或抗水特征。例如,因为表主体110和表带130两者可以包括无线充电和/或通信能力,所以在表主体110与表带130之间可能不需要诸如电线或接触销等电气连接。为此,即使表主体110与表带130分离,表主体110的电子部件和充电线圈120以及表带130的电子部件160和充电线圈170可能也不会通过暴露的电线或接触销暴露于诸如污垢或水等污染物。例如,表主体110的电子部件和充电线圈120可以完全装入表主体110的外壳中,而表带130的电子部件160和充电线圈170可以完全装入容器150或带子140的材料中。
图2示出了由充电器充电的示例可穿戴设备。在该示例中,可穿戴设备是图1的智能手表100,而充电器是无线充电器200。充电器200可以被配置成通过感应——诸如通过充电线圈210——传输电力。例如,为了进行充电,具有充电线圈的设备,诸如,智能手表100,可以被定位在充电器200的表面220上,以使得充电线圈120与充电线圈210对准。充电器200本身可以包括与电源的连接,诸如用于连接到电源插座的电缆230。
充电器200可以以若干方式中的任何一种对智能手表100进行充电。例如,充电器200可以经由充电线圈210将电力感应地传输到表主体110的充电线圈120,当表带130附接到表主体110时,充电线圈120继而可以将电力感应地传输到表带130的充电线圈170。在一些实例中,表主体110可以被配置成仅在穿戴了智能手表100时对表带130进行充电。如果表带130不包括电池,则可能是这种情况,因为在没有能量存储的情况下,在不穿戴时为表带130充电可能是浪费的。在表带130确实包括电池的实例中,充电器200可以经由充电线圈210感应地同时向表主体110的充电线圈120和表带130的充电线圈170两者传输电力。替代地,充电器200可以经由充电线圈210感应地向表带130的充电线圈170传输电力,该充电线圈继而向表主体110的充电线圈120传输电力。
图3示出了用于诸如图1的智能手表100的可穿戴设备的示例无线充电和通信系统300。系统300包括来自可穿戴设备的主体和配件的部件。例如,系统300图示了表主体110中的各种部件和表带130中的各种部件。在该示例中,系统300被配置成根据Qi标准无线地传输/接收电力和通信。
如图所示,表主体110包括电力管理电路310,该电力管理电路310被配置成使能向表带130进行无线电力传输。例如,电力管理电路310可以是集成电路芯片,诸如电力管理集成电路(PMIC)。电力管理电路310可以被配置成以一定电压(Vin)从诸如电池或表主体110中与电源插座的连接的能量源接收传入电力表主体。例如,电力管理电路310可以从表主体110的电池接收DC电流,并将DC电流转换成具有基于Qi标准的交变电磁场的交流电(AC),从而产生电力330。电力330然后可以作为交变电磁场由表主体110的线圈120(由粗箭头指示)传输到表带130。
此外,如图所示,表带130还包括电力管理电路360,该电力管理电路360被配置成使能从表主体110进行无线电力传输。在这点上,电力管理电路360也可以是集成电路芯片,诸如PMIC。例如,表带130的充电线圈170可以接收来自表主体110的充电线圈120的呈交变电磁场形式的所传输的电力330,该充电线圈170还可以将所接收到的电力传输到电力管理电路360。例如,电力管理电路360可以将接收到的呈交变电磁场形式的电力330转换成DC电流,该DC电流具有表带130的电子部件——诸如,电子部件160和一个或多个控制器370——所需的一定电压(Vout)。在一些实例中,电力管理电路360还可以确定所传输的电力330是否满足表带130的要求。例如,电力管理电路360可将所传输的电力330的电压与阈值电压进行比较,并确定所传输的电力330的电压是否在阈值电压的预定范围内。
为了控制电力传输的各种方面,智能手表100的表主体110和表带130可以各自分别包括一个或多个控制器,诸如控制器320和控制器370。控制器320可以被配置成与电力管理电路310并且与控制器370通信以管理电力传输。例如,控制器320可以基于诸如表主体110和/或表带130的能量状态等若干参数中的任何一个而确定是否发起或停止向表带130的电力传输、表主体110和/或表带130当前是否正在被充电、表主体110的传输的电力330是否满足表带130的要求——诸如,阈值电压等。同样地,控制器370可以被配置成与电力管理电路360并且与控制器320通信以管理电力接收。例如,控制器370还可以基于诸如表主体110和/或表带130的能量状态等若干参数中的任何一个而确定是否接受电力传输、表主体110和/或表带130当前是否正在被充电、从表主体110接收到的所传输的电力330是否满足表带130的要求——诸如,阈值电压等。
控制器320和370可以各自被配置成以无线方式向彼此传输数据和/或从彼此接收数据以提供其他功能性。例如,在接收到软件更新后,控制器320可以被配置成无线地传输与软件更新有关的数据,以便更新控制器370的软件。这允许在智能手表100正在被用户穿戴和使用的同时进行空中(OTA)更新,而无需用户仅仅为了安装软件更新而将智能手表100设置放开。作为另一示例,控制器320可以将信号无线地发送到控制器370以指导表带130的电子部件160生成输出,诸如触觉效果。控制器320还可以无线地接收来自控制器370的数据,诸如由电子部件160测量的传感器数据,其可以包括心率、体温、指示表带130正在被穿戴的光/电容测量值等。在这方面,如图所示,控制器370可以被配置成与电子部件160通信,并且控制器320可以被配置成与表主体110的电子部件通信。
在这点上,电力管理电路310可以被配置成调制所传输的电力以实现表主体110与表带130之间的无线通信,诸如从表主体110的控制器320到表带130的控制器370。例如,电力管理电路310可以被配置成调整在线圈120处传输的电力330的交变磁场的频率以将数据发送到表带130。调制可以产生根据Qi通信标准的经频率调制的信号。这可以通过LC电路或储能电路,诸如通过调整电路的等效电容来实现。例如,如图所示,LC电路可以由充电线圈120形成以提供电感,并且由电容器340形成以提供电容。现在被调制以携带数据的电力330然后可以经由线圈120传输到表带130的线圈170。
相似地,在表带130的侧面上,电力管理电路360可以被配置成调制接收到的电力以实现表带130与表主体110之间的通信,诸如从表带130的控制器370到表主体110的控制器320。例如,电力管理电路360可以被配置成调整由线圈170接收的传输的电力330的交变磁场的幅度以将数据发送到表主体110。调制可以产生根据Qi通信标准的经幅度调制的信号。这可以通过LC电路或储能电路来实现,诸如通过调整电路的等效电容。例如,如图所示,LC电路可以由充电线圈170形成以提供电感,并且由电容器390和392形成以提供电容。现在被调制以携带数据的电力330然后可以经由线圈120传输到表带130的线圈170。充电线圈170和电容器390可以形成用于电力传递的主LC储能电路,其中电容器390可以从接收到的电力330中移除DC分量。可以调整电容器392的等效电容以产生经幅度调整的信号。现在被调制以携带数据的电力330然后可以允许从表带130向表主体110传输数据。
为此,所传输的电力330可以携带要在两个方向上传输的数据,所述两个方向即从表主体110到表带130,以及从表带130到表主体110。为了避免这种双向数据传输中的任何冲突,可以在任何给定时间由表主体110或表带130而不是两者调制所传输的电力330。表主体110和表带130可以根据任何适当类型的调度轮流彼此传输数据。
图4A和图4B分别图示了频率调制和幅度调制的示例。图4A和图4B的各方面可能未按比例绘制。图4A图示了通过频移键控(FSK)进行的调制。例如,智能手表100的表主体110的控制器320可以具有要传输到表带130的数据410。来自控制器320的数据410可以具有波形,诸如如图所示的方波形,其中高信号被指派了逻辑“1”,而低信号被指派了“0”。可以通过调制另一信号来传输该数据410。例如,该信号可以是通过充电线圈120传输的电力330,气可以是具有特定频率“f0”的AC信号。为了传输数据410,可以通过改变其频率来调制电力信号330。例如,当要传输数据410中的高信号时,可以用第一频率“f1”调制电力信号330,而当要传输数据410中的低信号时,可以用第二频率“f2”调制该电力信号,从而导致经调制的信号430。此外如经调制的信号430所示,在该示例中,第一频率f1可以高于第二频率f2。
为了说明的方便和清晰,图4A示出了fl与f2之间的相对大的差异。然而,根据Qi标准,f1与f2之间的差异可能要小得多。例如,图4C示出了具有根据Qi标准的FSK的示例频率差的表470。参看该表,可以在较小的调制深度(较小的频率差)与较大的调制深度(较大的频率差)之间调整用于FSK的频率。此外,取决于较高频率是针对高信号还是低信号进行键控,用于FSK的频率可以具有负极性或正极性的。例如,如果以负调制深度3调制图4A中的经调制的电力信号430,则频率可以分别为f1=fop=145kHz和f2=f mod=139kHz,其差为6kHz。
图4B图示了通过幅移键控(ASK)进行的调制。例如,智能手表100的表带130的控制器370可以具有要传输到表主体110的数据440。来自控制器370的数据440也可以具有诸如方波形等波形。可以通过调制另一信号来传输该数据440,诸如通过充电线圈170接收到的电力330,所述另一信号可以是具有特定幅度“A0”的AC信号。为了传输数据440,可以通过改变其幅度来调制电力信号330。例如,当要传输数据440中的高信号时,可以用第一幅度“A1”调制电力信号330,而当要传输数据440中的低信号时,可以用第二幅度“A2”调制该电力信号,从而导致经调制的信号460。此外,如经调制的信号460所示,在该示例中,第一幅度A1可以高于第二幅度A2。
与FSK一样,也可以在小深度(小差异)与大深度(大差异)之间调整用于根据Qi标准的ASK的幅度。取决于较高的幅度是针对高信号还是低信号进行键控,用于ASK的幅度也可以具有负极性或正极性的。
因此,图4A和图4B图示了在表主体110与表带130之间实现双向无线通信的示例。通过对相同的电力330进行调制,可以将数据从控制器320发送到控制器370,以及从控制器370发送到控制器320。这是通过对在不同方向传输的数据使用两种不同类型的调制来达成的。通过为充电和通信两者使用相同的传输的电力和相同的无线标准,可以减少部件的数目。例如,为Qi配置的一个PMIC可以被包括在表主体110和表带130中的每个中,而不需要额外的PMIC或通信模块。虽然在根据Qi标准的该示例中,FSK用于从表主体110传输到表带130的数据,而ASK用于从表带130传输到表主体110的数据,但在根据其他标准的其他示例中,ASK可以用于从表主体110传输到表带130的数据,并且FSK可以用于从表带130传输到表主体110的数据。在又其他示例中,可以替代地或另外地使用其他类型的调制。
图5示出了用于诸如图1的智能手表100的可穿戴设备的另一示例无线充电和通信系统500。系统500包括许多与图3相似的特征,并且被如此标记。例如,系统500还包括用于表主体110和表带130的部件、充电线圈120和充电线圈170以及电子部件160。本文描述了系统300与系统500之间的差异。例如,虽然电力管理电路510、560和控制器520、570可以分别与电力管理电路310、360和控制器320、370相似地配置,但是此处电力管理电路510、560和控制器520、570可以被配置成根据NFC标准无线地传输电力并进行通信。
根据NFC标准传输的电力530可以具有与根据Qi标准的传输的电力330不同的特性。例如,根据NFC标准的传输的电力的电压和/或电流可能低于根据Qi标准的传输的电力的电压和/或电流。例如,根据NFC标准的传输的电力的幅度通常可以是0.5W到1W,而根据Qi标准的传输的电力的幅度通常可以是5W到15W。作为另一示例,根据NFC标准的传输的电力的频率通常可以是13.56MHz),而根据Qi标准的传输的电力的频率通常可以是87kHz-205kHz。
此外,与Qi标准相比,还可以根据NFC标准以不同方式对电力530进行调制,以便传输数据。例如,电力管理电路510可以被配置成调整通过线圈120传输的电力530的交变电磁场的幅度以将数据发送到表带130。调制可以根据NFC通信标准产生经幅度调制的信号。这可以通过LC电路或储能电路来实现。例如,如图所示,可以由充电线圈120形成LC电路以提供电感,并且由电容器540形成以提供电容。此外,如该示例中所示,电容器处于并联配置。现在被调制以携带数据的电力330然后可以经由线圈120传输到表带130的线圈170。
相似地,在表带130的侧面上,电力管理电路560可以被配置成调制接收到的电力以实现表带130与表主体110之间的通信,诸如从表带130的控制器570到表主体110的控制器520。例如,电力管理电路560可以被配置成调整通过线圈170接收到的电力530的交变电磁场的载荷以将数据发送到表主体110。调制可以根据NFC通信标准产生经载荷调制的信号。调制可以以不同频率产生额外载荷,根据NFC通信标准将额外载荷添加到电力530。这可以通过LC电路或储能电路来实现。例如,如图所示,二极管594和电容器592可以形成峰值检测电路以进行AC到DC的转换,并且还用于确定从表主体110接收到的经调制信号的幅度,以便解码由经调制的信号携带的数据。电阻器596和开关598可以用于将数据从表带130传输到表主体110,其中可以在载波频率(例如,低于NFC在13.56MHz下的切换频率的频率,诸如423kHz)下切换开关598。可以由电力管理电路510在表主体110上检测到这种载荷改变,例如通过充电线圈120和电容器540。
图6A和图6B分别图示了幅度调制和载荷调制的示例。图6A和图6B的各方面可能未按比例绘制。因此,图6A和图6B图示了实现表主体110与表带130之间的双向通信的另一示例方式。通过调制相同的电力信号530,可以将数据从控制器520发送到控制器570,也可以从控制器570发送到控制器520。然而,在根据NFC标准的该示例中,ASK用于从表主体110传输到表带130的数据,而载荷调制用于从表带130传输到表主体110的数据。在根据其他标准的其他示例中,载荷调制可以用于从表主体110传输到表带130的数据,并且ASK可以用于从表带130传输到表主体110的数据。在其他示例中,可以替代地或另外地使用其他类型的调制。
图6A图示了ASK调制,其被示出为与图4B中示出的示例调制相似。例如,可以通过调制电力信号530的幅度A0'来传输数据610,从而当在数据610中传输高信号时产生幅度为A3的经调制的信号,而当在数据610中传输低信号时产生幅度为A4的经调制的信号。然而,在该示例中,数据610是从表主体110传输到表带130的经幅度调制的信号。
图6B图示了载荷调制,如图所示,载荷调制与上述的ASK和FSK两者不同。例如,为了将数据640从表带130的控制器570传输到表主体110,可以调制电力信号530,电力信号530可具有特定频率f0'和特定幅度A0'。可以通过添加载荷信号来调制电力信号530,当要在数据640中传输高信号时载荷信号具有与传输的电力的频率f0’不同的载荷频率f3和第一载荷幅度A5,并且当要在数据640中传输低信号时,载荷信号具有第二幅度A6。此外,如由经调制的电力信号660所示,载荷频率f3(例如,13.45MHz)可以高于频率f0'(例如,423kHz)。A5和A6可以分别与A3和A4相同或不同。
虽然图3和图5中的示例使用一种标准用于无线电力传输和无线数据传输两者,但是在其他示例中,不同的标准可以用于无线电力传输和无线数据传输。例如,无线电力传输可以使用允许传输更高级别的电力的协议,而无线数据传输可以使用允许传输更大量数据的协议。例如,Qi标准和NFC标准可以允许比蓝牙标准传输更高的电力量,其可能是数百毫瓦量级,而蓝牙标准可以传输至多数十mW量级。另一方面,与可能为数百比特/秒量级的Qi标准和NFC标准相比,蓝牙标准可以允许传输更高的数据量,诸如兆比特/秒量级。为此,可以使用两个或更多个标准的组合来设计无线充电和通信系统,以提高电力和/或数据传递的效率。图7和图8各自图示了示例系统,其中两种类型的信号用于无线电力传输和无线数据传输。
例如,图7示出了用于诸如图1的智能手表100的可穿戴设备的示例无线充电和通信系统700。系统700包括许多与图3相似的特征,并被如此标记。例如,系统700还包括用于表主体110和表带130的部件、充电线圈120和充电线圈170、电子部件160以及被配置成用于使用Qi标准传输电力的电力管理电路310、360。本文描述了系统300和系统700之间的差异。
例如,虽然可以分别与控制器320、370相似地配置控制器720、770,但是此处控制器720、770可以被配置成使用蓝牙标准进行通信。仍可以从表主体110和表带130传输电力730,然而,未调制电力730以传输数据。相反,在表主体110中的蓝牙通信模块710与表带130中的蓝牙通信模块740之间传输数据750。作为示例,蓝牙通信模块710和740可以各自是蓝牙芯片组。此外,如图所示,蓝牙通信模块710和740可以被配置用于双向通信。
图8示出了用于诸如图1的智能手表100的可穿戴设备的另一示例无线充电和通信系统800。系统800包括许多与图5相似的特征,并且被如此标记。例如,系统800还包括用于表主体110和表带130的部件、充电线圈120和充电线圈170、电子部件160以及被配置用于使用NFC标准传输电力的电力管理电路510、560。然而,虽然可以分别与控制器520、570相似地配置控制器820、870,但是此处控制器820、870可以被配置成使用蓝牙标准进行通信,与图7中的示例相似。例如,可以在未调制的情况下从表主体110和表带130传输电力830,并且在表主体110中的蓝牙通信模块810与表带130中的蓝牙通信模块840之间传输数据850。此外,如图所示,蓝牙通信模块810和840可以被配置用于双向通信。
虽然图7和图8各自图示了示例系统,其中使用蓝牙信号进行无线数据传输,并且使用另一标准进行无线电力传输,但其他组合也是可能的。例如,Qi标准可以用于无线电力传输,而NFC标准可以用于无线数据传输,且反之亦然。此外,虽然图3、图5、图7和图8中的示例图示了使用Qi标准、NFC标准或蓝牙标准的无线电力传输和无线数据传输,但在其他示例中,可以使用诸如Airfuel-A4WP协议的不同的标准进行无线电力传输和无线数据传输。
图9是可在其中实现本文描述的特征的可穿戴设备的功能框图。例如,可穿戴设备可以是包括表主体110和表带130的智能手表100。不应将其视为限制本公开的范围或本文描述的特征的有用性。例如,如图所示,表主体110可以包含一个或多个处理器112、存储器114和通常存在于通用计算设备中的其他部件,并且表带130可以相似地包含一个或多个处理器132、存储器134和通常存在于通用计算设备中的其他部件。
存储器114、134可存储可由一个或多个处理器112、132访问的信息,其包括可由一个或多个处理器112、132实行的指令116、136。存储器114、134还可包括可以由处理器112、132检索、操纵或存储的数据118、138。存储器可以是能够存储处理器可访问的信息的任何非暂时性类型,诸如硬盘驱动器、记忆卡、ROM、RAM、DVD、CD-ROM、可写和只读存储器。
指令116、136可以是由一个或多个处理器直接实行的任何指令集,诸如机器代码,或间接实行的任何指令集,诸如脚本。在这点上,术语“指令”、“应用”、“步骤”和“程序”在本文中可以互换使用。指令可以以目标代码格式存储以供处理器直接处理,或以包括根据需要进行解释或预先编译的脚本或独立源代码模块的集合的任何其他计算设备语言存储。下面更详细地解释指令的功能、方法和例程。
可以根据指令116、136由一个或多个处理器112、132检索、存储或修改数据118、138。例如,虽然本文描述的主题不受任何特定数据结构的限制,但是数据可以存储在计算机寄存器中,作为具有许多不同字段和记录的表或XML文档存储在关系数据库中。数据也可以被格式化为任何计算设备可读格式,诸如但不限于二进制值、ASCII或Unicode。此外,数据可以包括足以识别相关信息的任何信息,诸如数字、描述性文本、专有代码、指标、对存储在诸如其他网络位置的其他存储器中的数据的引用,或被函数用于计算相关数据的信息。
一个或多个处理器112、132可以是任何常规处理器,诸如商业可获得的CPU。替代地,处理器可以是专用部件,诸如专用集成电路(“ASIC”)或其他基于硬件的处理器。虽然不是必需的,但表主体110和/或表带130可以包括专用硬件部件以更快或更有效地执行具体计算过程,诸如对视频进行解码、使视频帧与图像匹配、使视频扭曲、对扭曲的视频进行编码等。作为示例,一个或多个处理器112可以包括图3的控制器320、图5的控制器520、图7的控制器720或图8的控制器820。相似地,一个或多个处理器132可以包括图3的控制器370、图5的控制器570、图7的控制器770或图8的控制器870。
虽然图9在功能上将表主体110和表带130的处理器、存储器和其他元件图示为在同一块内,但是处理器、计算机、计算设备或存储器实际上可以包括多个处理器、计算机、计算设备或可能存储在或可能不存储在同一物理外壳内的存储器。例如,存储器可以是位于不同于表主体110和/或表带130的外壳中的硬盘驱动器或其他存储介质。因此,对处理器、计算机、计算设备或存储器的引用将被理解为包括对可能并行操作或不并行操作的处理器、计算机、计算设备或存储器的集合的引用。
此外,如图9中所示,表主体110和表带130可以分别包括一个或多个用户输入,诸如用户输入111、131。例如,用户输入可以包括机械致动器、软致动器、外围设备、传感器和/或其他部件。用户可能能够使用用户输入111、131与智能手表100交互,诸如打开网页或电子邮件、写消息、控制显示或音频功能性、控制传感器以监测心率或体温、通过GPS进行定位等等。
表主体110和表带130可以分别包括一个或多个输出设备,诸如输出设备113、133。例如,输出设备可以包括一个或多个扬声器、换能器或其他音频输出、用户显示器、触觉接口或向用户提供不可视和不可听的信息的其他触知反馈。例如,输出设备113、133中的显示器可以向用户显示视觉信息,诸如文本、图形、视频等。作为另一示例,输出设备113、133中的扬声器可以用于播放音乐、发射音频以进行用于多媒体文件、语音呼叫、翻译语音等的导航或其他指导。此外,输出设备113、133中的触觉或触知反馈可用于诸如通过振动生成不可视和不可听的警报。在一些实例中,触觉或触知反馈可以包括在表带130的输出设备133中,当被穿戴时,与表主体110相比,所述表带可以与用户更紧密地接触,并且因此可能更有效。
表主体110和表带130可以分别包括一个或多个传感器,诸如传感器115、135。例如,传感器可以包括视觉传感器、音频传感器、触摸传感器等。传感器还可以包括运动传感器,诸如惯性测量单元(“IMU”)。根据一些示例,IMU可以包括:加速度计,诸如3轴线加速度计;以及陀螺仪,诸如3轴线陀螺仪。传感器还可以包括气压计、振动传感器、热传感器、射频(RF)传感器、磁力计、气压传感器、心率传感器、体温传感器。也可以采用额外的或不同的传感器。在一些实例中,测量用户生理状态的传感器——诸如心率传感器或体温传感器——可以包括在表带130的传感器135中,当被穿戴时,传感器可以比表主体110更紧密地与用户接触,并且因此可以生成更准确的测量值。作为另一示例,检测智能手表100是否被穿戴的传感器——诸如,IR或电容传感器——也可以被包括在表带130的传感器135中,由于接近用户,传感器也可以生成更准确的检测。
为了从彼此获得信息并且向彼此发送信息以及向其他远程设备发送信息,表主体110和表带130可以各自包括通信系统。通信系统可以分别是充电和通信系统117、137的一部分。在这点上,充电和通信系统117、137可以各自包括无线充电和通信系统300、500、700或800。在示出的示例中,充电和通信系统117、137包括:无线充电和通信系统300,其具有配置成调制电力信号以传输数据的电力管理电路310、360;以及控制器320、370,其基于Qi标准而控制传输和/或接收数据。虽然被示出为是分开的,但控制器320、370可以分别是处理器112、132的一部分。在其他示例中,充电和通信系统117、137可替代地包括:电力管理电路510、560和被配置成根据NFC标准传输和/或接收数据的控制器520、570;或者替代地控制器720、770和蓝牙通信模块710、740,它们被配置成根据蓝牙标准等传输和/或接收数据。
使用通信系统,表主体110和表带130可以彼此通信,和/或与其他设备(未示出)通信。通信系统可以实现无线网络连接、无线自组织连接和/或有线连接。经由通信系统,表主体110和表带130可以确立通信链路,诸如无线链路。通信系统可以被配置成支持经由蜂窝、LTE、4G、WiFi、GPS和其他联网架构的通信。通信系统可以被配置成支持
Figure BDA0003531812010000201
Bluetooth LE、近场通信(NFC)标准、Qi标准和非联网无线布置。通信系统可以支持诸如USB、微型USB、USB类型C或其他连接器等有线连接,例如以从笔记本电脑、平板电脑、智能电话或其他设备接收数据和/或电力。
为了接收和/或传输电力,表主体110和表带130可以各自包括充电系统。充电系统可以分别是充电和通信系统117、137的一部分。在这点上,充电和通信系统117、137可以各自包括无线充电和通信系统300、500、700或800。充电和通信系统117、137可以各自包括一个或多个能量存储,诸如能量存储119、139。在示出的示例中,充电和通信系统117、137包括:无线充电和通信系统300,无线充电和通信系统300具有被配置成感应地传输和/或接收电力的电力管理电路310、360;以及控制器320、370,其器基于Qi标准以及基于诸如电池或充电状态等其他参数而控制传输和/或接收。虽然被示出为是分开的,但控制器320、370可以分别是处理器112、132的一部分。在其他示例中,充电和通信系统117、137可以替代地包括电力管理电路510、560和控制器520、570,其被配置成根据NFC标准等传输和/或接收电力。
虽然未示出,但是表主体110和/或表带130还可以包括其他额外部件。例如,表主体110和/或表带130可以包括位置确定模块,其可以包括GPS芯片组或其他定位系统部件。来自传感器的信息和/或来自从远程设备(例如,无线基站或无线接入点)接收或确定的数据的信息可以被位置确定模块采用来计算或以其他方式估计表主体110和/或表带130的实体位置。作为另一示例,表主体110和/或表带130可以各自包括一个或多个内部时钟。内部时钟可以提供定时信息,其可用于由计算设备运行的应用和其他程序的时间测量,以及计算设备、传感器、输入/输出、GPS、通信系统等的基本操作。
示例方法
除了上述示例系统之外,现在描述示例方法。可以使用上述系统、其修改或具有不同配置的多种系统中的任何一种来执行此类方法。应当理解,不需要按照所描述的精确次序执行以下方法中涉及的操作。相反,可以以不同的次序或同时处置各种操作,并且可以添加或省略操作。
图10示出了可以由诸如智能手表100等可穿戴设备执行的示例流程图。特别地,该流程图可以由诸如智能手表100的表主体110等可穿戴设备的主体执行。例如,诸如控制器320或520中的一个或多个处理器的表主体110中的无线充电和通信系统300或500的部件可以被配置成执行图10的流程图。
参看图10,在框1010中,可以由一个或多个处理器控制可穿戴设备的主体中的线圈以根据无线充电标准传输电力。例如,控制器320或520可以分别控制电力管理电路310或510其继而可以控制线圈120以根据如图3中示出的Qi标准或根据如图5中示出的NFC标准传输电力。
在框1020中,由一个或多个处理器调制通过主体中的线圈传输的电力以根据无线通信标准传输数据。例如,控制器320或520可分别控制电力管理电路310或510,其继而可以调制通过线圈120传输的电力,以根据如图3中示出的Qi标准或根据如图5中示出的NFC标准传输数据。如上文关于示例系统所述,数据可以包括表主体110的能量状态、表主体110的充电状态、表带130中的电子部件160的指令等。
在框1030中,由一个或多个处理器控制主体中的线圈以根据无线通信标准从可穿戴设备的配件中的线圈接收数据。例如,控制器320或520可分别控制电力管理电路310或510,其继而可以控制线圈120,以根据如图3中示出的Qi标准或根据如图5中示出的NFC标准接收数据。如上文关于示例系统所述,数据可以包括表带130的能量状态、表带130的充电状态、由表带130中的电子部件160测量的传感器数据——诸如,心率、体温、IR/电容式传感器数据、来自表带130中的RFID设备的识别/认证信息等。
在框1040中,基于通过配件中的线圈接收到的数据而控制通过主体中的线圈进行的电力传输。例如,控制器320或520可以仅在从表带130接收到的数据指示智能手表100正在被穿戴时才确定对表带130进行充电,因此可以避免在不使用时浪费地对表带130进行充电。作为另一示例,当从表带130接收到的数据指示表带130的电池具有满足预定阈值的电荷时,控制器320或520可以确定不给表带130充电,因此可以避免在不需要时浪费地对表带130进行充电。作为又另一示例,控制器320或520可以在从表带130接收到的诸如错误消息等数据指示所传出的电力不满足表带130的要求——诸如,不满足阈值电压——时确定不对表带130进行充电。
图11示出了可以由诸如智能手表100等可穿戴设备执行的另一示例流程图。特别地,该流程图可以由诸如智能手表100的表带130的可穿戴设备的配件执行。例如,表带130中的无线充电和通信系统300或500的部件可以根据图11的流程图无线地接收和/或传输电力和数据。
参看图11,在框1110中,可以由一个或多个处理器控制可穿戴设备的配件中的线圈以根据无线充电标准接收电力。例如,控制器370或570可分别控制电力管理电路360或560,其继而可以控制线圈170以根据如图3中示出的Qi标准或根据如图5中示出的NFC标准接收电力。
在框1120中,由一个或多个处理器调制通过配件中的线圈接收到的电力以根据无线通信标准传输数据。例如,控制器370或570可分别控制电力管理电路360或560,其继而可以调制通过线圈170接收到的电力,以根据如图3中示出的Qi标准或根据如图5中示出的NFC标准传输数据。如上文关于示例系统所述,数据可以包括表带130的能量状态、表带130的充电状态——诸如从表主体110接收到的电力是否满足表带130的要求,诸如不满足阈值电压、由表带130中的电子部件160测量的传感器数据、来自RFID设备的识别/认证信息等。
在框1130中,由一个或多个处理器控制配件中的线圈以根据无线通信标准从可穿戴设备的配件中的线圈接收数据。例如,控制器370或570可分别控制电力管理电路360或560,其继而可以控制线圈170,以根据如图3中示出的Qi标准或根据如图5中示出的NFC标准接收数据。如上文关于示例系统所述,数据可以包括表主体110的能量状态、表主体110的充电状态、表带130的电子部件160的指令等。
在框1140中,基于通过配件中的线圈接收到的数据而控制通过配件中的线圈的电力接收。例如,控制器370或570可以确定仅当从表主体110接收到的数据指示表主体110中的电池中的电荷不低于预定阈值时才接受来自表主体110的电力,从而避免耗尽表主体110的电力。作为另一示例,控制器370或570可以在从表带130接收到的数据指示表主体110当前正在由充电器充电时确定不给表主体110充电,因此避免减慢表主体110的充电。
虽然图10和图11示出了可穿戴设备的示例操作,但替代的或额外的操作也是可能的。例如,具有无线充电和通信系统700或800的智能手表100可以执行与图10和图11相似的无线充电和通信,但是可以根据蓝牙标准执行通信。此外,在可穿戴设备的主体与配件之间传输的数据可以用于除了管理无线充电之外的其他目的。例如,如上文关于示例系统所述,出于定制和/或安全性目的,可以在表主体110与表带130之间传输识别/认证数据。可以在表主体110与表带130之间传输传感器数据和控制信号,以向用户生成输出。例如,由表带130的电子部件160测量的心率可以被传输到表主体110以进行显示。作为另一示例,可以将控制信号从表主体110发送到表带130以生成诸如振动的触觉输出以警告用户。
本技术是有利的,因为它提供了无线设备的主体与配件之间的双向无线充电和通信能力。无线充电和通信允许在不添加显著重量或体积的情况下将更多功能性并入可穿戴设备中,例如通过在配件中包括额外部件而不在配件中添加电池,因为配件可以被无线地充电。无线充电和通信可以减少或消除可穿戴设备的主体与模块化配件之间的电气连接需求,这可以提高防水或抗水能力。可穿戴设备的主体与配件之间的无线通信可以允许基于如本文所述的主体和/或配件的各种状态而进行智能和高效的充电。也可以通过无线通信来执行空中(OTA)软件更新,这可以为用户提供进一步的便利,因为可穿戴设备可以在穿戴或使用时被更新。此外,可穿戴设备的主体与模块化配件之间的无线通信可以通过将用户配置文件与模块化配件中的射频识别(RFID)链接来提供简单的定制和安全选项。
除非另有说明,否则前述替代示例不是相互排斥的,而是可以以各种组合实现以达成独特的优势。因为可以在不背离权利要求所限定的主题的情况下利用上面讨论的特征的这些和其他变型和组合,所以应当以说明而非限制由权利要求限定的主题的方式来理解实施例的前述描述。另外,本文所描述的示例的提供以及措辞为“诸如”、“包括”等的条款不应被解释为将权利要求的主题限制为具体示例;相反,所述示例意在仅说明许多可能的实施例中的仅一个。此外,不同附图中的相同的附图标记可以识别相同或相似的元件。

Claims (20)

1.一种可穿戴设备,包括:
主体,所述主体包括:
第一线圈,所述第一线圈被配置成感应地传输电力;
第一电力管理电路,所述第一电力管理电路被配置成:
控制所述第一线圈以根据无线充电标准传输电力;并且
调制通过所述第一线圈传输的所述电力以根据无线通信标准传输数据;以及
配件,所述配件被适配成附接到所述主体,所述配件包括:
第二线圈,所述第二线圈被配置成感应地接收电力;
第二电力管理电路,所述第二电力管理电路被配置成:
控制所述第二线圈以根据所述无线充电标准接收通过所述第一线圈传输的所述电力;并且
控制所述第二线圈以根据所述无线通信标准接收通过所述第一线圈传输的所述数据。
2.根据权利要求1所述的可穿戴设备,其中,所述无线充电标准和所述无线通信标准是同一标准。
3.根据权利要求1所述的可穿戴设备,其中,所述同一标准是以下中的一个:Qi标准或近场通信(NFC)标准。
4.根据权利要求1所述的可穿戴设备,其中,所述第一电力管理电路被配置成通过以下中的一个来调制通过所述第一线圈传输的所述电力:频移键控(FSK)或幅移键控(FSK)。
5.根据权利要求1所述的可穿戴设备,其中,所述第一电力管理电路进一步被配置成:
控制所述第一线圈以根据所述无线通信标准从所述第二线圈接收数据。
6.根据权利要求5所述的可穿戴设备,进一步包括:
一个或多个第一控制器,所述一个或多个第一控制器被配置成:
生成要通过所述第一线圈传输的所述数据;
接收通过所述第一线圈接收的所述数据。
7.根据权利要求6所述的可穿戴设备,其中,所述一个或多个第一控制器进一步被配置成:
确定通过所述第一线圈接收的所述数据是否指示通过所述第一线圈接收的所述电力满足所述配件的一个或多个要求;
当通过所述第一线圈接收的所述数据指示通过所述第一线圈传输的所述电力不满足所述配件的所述一个或多个要求时控制所述第一线圈停止电力的传输。
8.根据权利要求6所述的可穿戴设备,其中,所述一个或多个第一控制器进一步被配置成:
确定通过所述第一线圈接收的所述数据是否指示所述可穿戴设备正在被穿戴;
当通过所述第一线圈接收的所述数据指示所述可穿戴设备未被穿戴时控制所述第一线圈停止电力的传输。
9.根据权利要求1所述的可穿戴设备,其中,所述第一电力管理电路进一步被配置成:
控制所述第一线圈以根据所述无线充电标准接收电力。
10.根据权利要求1所述的可穿戴设备,其中,所述第二电力管理电路进一步被配置成:
调制通过所述第二线圈接收的所述电力以根据所述无线通信标准传输数据。
11.根据权利要求10所述的可穿戴设备,其中,所述第二电力管理电路被配置成通过以下中的一个来调制通过所述第二线圈接收的所述电力:幅移键控(ASK)或载荷调制。
12.根据权利要求10所述的可穿戴设备,进一步包括:
一个或多个第二控制器,所述一个或多个第二控制器被配置成:
生成要通过所述第二线圈传输的所述数据;
接收通过所述第二线圈接收的所述数据。
13.根据权利要求12所述的可穿戴设备,其中,所述一个或多个第二控制器进一步被配置成:
确定通过所述第二线圈接收的所述数据是否指示所述第一线圈正被充电器充电;
当通过所述第二线圈接收的所述数据指示所述第一线圈正被充电器充电时控制所述第二线圈停止接收通过所述第一线圈传输的所述电力。
14.根据权利要求12所述的可穿戴设备,其中,所述一个或多个第二控制器进一步被配置成:
确定通过所述第二线圈接收的所述数据是否指示所述第一线圈正被充电器充电;
当通过所述第二线圈接收的所述数据指示所述第一线圈正被充电器充电时控制所述第二线圈停止接收通过所述充电器传输的电力。
15.根据权利要求12所述的可穿戴设备,
其中,所述第二电力管理电路进一步被配置成将所接收到的电力的电压与阈值电压进行比较;
其中,所述一个或多个第二控制器被配置成基于所接收到的电力的所述电压与所述阈值电压之间的所述比较而生成要通过所述第二线圈传输的所述数据。
16.根据权利要求12所述的可穿戴设备,进一步包括:
一个或多个传感器,所述一个或多个传感器被配置成生成指示所述可穿戴设备是否正在被穿戴的数据;
其中,所述一个或多个第二控制器进一步被配置成:
确定来自所述一个或多个传感器的所述数据是否指示所述可穿戴设备正在被穿戴;并且
基于所述可穿戴的设备未被穿戴的确定而控制所述第二线圈停止接收电力。
17.根据权利要求1所述的可穿戴设备,其中,所述第二电力管理电路进一步被配置成:
控制所述第二线圈以根据所述无线充电标准传输电力。
18.一种可穿戴设备,包括:
主体,所述主体包括:
第一线圈,所述第一线圈被配置成感应地传输电力;
第一电力管理电路,所述第一电力管理电路被配置成控制所述第一线圈以根据无线充电标准传输电力;以及
第一通信模块,所述第一通信模块被配置成根据无线通信标准传输和接收数据;
配件,所述配件被适配成附接到所述主体,所述配件包括:
第二线圈,所述第二线圈被配置成感应地接收电力;
第二电力管理电路,所述第二电力管理电路被配置成控制所述第二线圈以根据所述无线充电标准接收通过所述第一线圈传输的所述电力;以及
第二通信模块,所述第二通信模块被配置成根据所述无线通信标准传输和接收数据。
19.根据权利要求18所述的可穿戴设备,其中,所述无线充电标准是Qi标准或NFC标准中的一个,而所述无线通信标准是蓝牙标准。
20.一种方法,包括:
由一个或多个处理器控制可穿戴设备的主体中的线圈以根据无线充电标准传输电力;
由所述一个或多个处理器调制通过所述主体中的所述线圈传输的所述电力以根据无线通信标准传输数据;
由所述一个或多个处理器控制所述主体中的所述线圈以根据所述无线通信标准从所述可穿戴设备的配件中的线圈接收数据;以及
由所述一个或多个处理器基于通过所述配件中的所述线圈接收的所述数据而控制通过所述主体中的所述线圈进行的电力传输。
CN202080062537.4A 2019-08-13 2020-08-06 用于可穿戴设备中的双向无线充电的方法、装置和系统 Pending CN114342213A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962885891P 2019-08-13 2019-08-13
US62/885,891 2019-08-13
PCT/US2020/045188 WO2021030141A1 (en) 2019-08-13 2020-08-06 Methods, apparatus system for bidirectional charging in wearable devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114342213A true CN114342213A (zh) 2022-04-12

Family

ID=72145525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080062537.4A Pending CN114342213A (zh) 2019-08-13 2020-08-06 用于可穿戴设备中的双向无线充电的方法、装置和系统

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11356146B2 (zh)
EP (1) EP4014331B1 (zh)
JP (1) JP7418550B2 (zh)
CN (1) CN114342213A (zh)
WO (1) WO2021030141A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210096755A (ko) * 2020-01-29 2021-08-06 현대자동차주식회사 탈착시트 무선 전력전달 및 통신 시스템
US11611372B1 (en) * 2020-03-13 2023-03-21 Apple Inc. Band identifier system for wearable devices
CN113036951A (zh) * 2021-03-30 2021-06-25 歌尔股份有限公司 无线充电通信系统及可穿戴设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130005251A1 (en) * 2007-12-21 2013-01-03 Cynetic Designs Ltd. Vehicle seat inductive charger and data transmitter
US20140266939A1 (en) * 2013-01-15 2014-09-18 Fitbit, Inc. Hybrid radio frequency / inductive loop antenna
CN204290408U (zh) * 2014-12-15 2015-04-22 杭州电子科技大学 一种穿戴式无线充电宝
CN204597504U (zh) * 2015-01-20 2015-08-26 惠州市博泰通讯设备有限公司 一种表带式无线充电移动电源
US20150364938A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-17 Google Inc. Three-Dimensional Wireless Charging Coil
US20160285311A1 (en) * 2015-03-23 2016-09-29 Renesas Electronics Corporation Wireless power supply system, power transmitting apparatus and power receiving apparatus
JP2017050939A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 キヤノン株式会社 電子機器、制御方法及びプログラム
CN107408829A (zh) * 2015-03-20 2017-11-28 摩托罗拉解决方案公司 充电设备、系统和方法
WO2018103021A1 (zh) * 2016-12-07 2018-06-14 华为技术有限公司 无线充放电的方法和无线充放电设备

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM456517U (zh) * 2012-12-24 2013-07-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 具有無線充電功能的電子手錶
TW201520728A (zh) * 2013-11-25 2015-06-01 Coremate Technical Co Ltd 可置換手機之無線充放電腕帶
US9331731B2 (en) * 2014-01-09 2016-05-03 Coremate Technical Co., Ltd. Wireless charge wristband-type mobile communication device
US20150261189A1 (en) 2014-03-12 2015-09-17 Google Inc. Wrist-Worn Device with Removable Head Unit
US10193372B2 (en) * 2014-09-02 2019-01-29 Apple Inc. Operating an inductive energy transfer system
US9946297B2 (en) * 2014-09-30 2018-04-17 Apple Inc. Auxiliary electronic device attachable to a wearable electronic device
JP6540216B2 (ja) * 2015-05-13 2019-07-10 セイコーエプソン株式会社 制御装置、電子機器及び無接点電力伝送システム
CN104935062B (zh) * 2015-06-03 2019-04-30 青岛歌尔声学科技有限公司 一种表带式电子设备及其充电方法
CN108027589B (zh) 2015-07-31 2020-09-01 宋永僖 在带上安装有柔性半导体封装的可穿戴智能设备
KR102451371B1 (ko) * 2015-09-25 2022-10-06 엘지전자 주식회사 와치타입 이동 단말기 및 무선충전장치
CA3041583A1 (en) * 2015-10-29 2017-05-04 PogoTec, Inc. Hearing aid adapted for wireless power reception
US9834105B2 (en) * 2015-11-16 2017-12-05 Motorola Solutions, Inc. Apparatus, system and method for in-vehicle wireless charging
US10797504B2 (en) * 2016-05-19 2020-10-06 Motorola Solutions, Inc. System, method and device for wireless power transfer
KR102484416B1 (ko) * 2017-10-25 2023-01-04 삼성전자주식회사 무선 전력 전송을 위한 코일 장치
US20190165516A1 (en) * 2017-11-30 2019-05-30 Mobvoi Information Technology Co., Ltd. Charger and electronic device
TWI668938B (zh) * 2018-08-28 2019-08-11 王烱中 穿戴式電子裝置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130005251A1 (en) * 2007-12-21 2013-01-03 Cynetic Designs Ltd. Vehicle seat inductive charger and data transmitter
US20140266939A1 (en) * 2013-01-15 2014-09-18 Fitbit, Inc. Hybrid radio frequency / inductive loop antenna
US20150364938A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-17 Google Inc. Three-Dimensional Wireless Charging Coil
CN204290408U (zh) * 2014-12-15 2015-04-22 杭州电子科技大学 一种穿戴式无线充电宝
CN204597504U (zh) * 2015-01-20 2015-08-26 惠州市博泰通讯设备有限公司 一种表带式无线充电移动电源
CN107408829A (zh) * 2015-03-20 2017-11-28 摩托罗拉解决方案公司 充电设备、系统和方法
US20160285311A1 (en) * 2015-03-23 2016-09-29 Renesas Electronics Corporation Wireless power supply system, power transmitting apparatus and power receiving apparatus
JP2017050939A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 キヤノン株式会社 電子機器、制御方法及びプログラム
WO2018103021A1 (zh) * 2016-12-07 2018-06-14 华为技术有限公司 无线充放电的方法和无线充放电设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘晟豪;: "一种基于传感器技术的监测系统的设计与实现", 内燃机与配件, no. 01, 21 December 2017 (2017-12-21), pages 15 - 18 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP7418550B2 (ja) 2024-01-19
US20220278710A1 (en) 2022-09-01
WO2021030141A1 (en) 2021-02-18
JP2022544396A (ja) 2022-10-18
US11356146B2 (en) 2022-06-07
WO2021030141A8 (en) 2022-03-03
US20210050882A1 (en) 2021-02-18
EP4014331B1 (en) 2023-07-05
US11876576B2 (en) 2024-01-16
EP4014331A1 (en) 2022-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11876576B2 (en) Methods, apparatus and system for bidirectional wireless charging in wearable devices
US10599181B2 (en) Auxiliary electronic device attachable to a wearable electronic device
US10778039B2 (en) Coil device for wireless power transmission
CN107112784B (zh) 可穿戴装置
US10164474B2 (en) Wireless power transmitter and wireless power transmission method
KR20150098827A (ko) 전자 장치 및 전자 장치의 절전 방법
KR20160026283A (ko) 무선 충전이 가능한 스마트 와치
US10256655B2 (en) Wireless charging control method, and wireless power transmission apparatus and wireless power receiving apparatus using the same
KR102672508B1 (ko) 사용자의 귀에 착용 가능한 웨어러블 장치 및 그의 통신 지원을 위한 액세서리
CN108156829A (zh) 无线电力发送器及其控制方法
US11287849B2 (en) Separtable wearable device
CN107919693A (zh) 用于对电池充电的电子装置及其操作方法
US20150261189A1 (en) Wrist-Worn Device with Removable Head Unit
JP2012049846A (ja) センサモジュール
US20240204576A1 (en) Wireless Charging Coil In Wearable Devices
US20240291329A1 (en) Power feed system
KR20190019692A (ko) 무선 충전용 중계 코일을 포함하는 커버 또는 그것을 포함하는 전자 장치
CN107689148B (zh) 一种具有紧急报警功能的智能穿戴设备
US10063102B2 (en) Wireless power transmitting apparatus and method
CN109713741A (zh) 包括电池的电子装置
KR20240093403A (ko) 링 형상의 휴대용 배터리 장치 및 전자 장치
CN106160773A (zh) 一种可穿戴智能设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40066886

Country of ref document: HK