CN114649877A - 具有充电警示的无线功率系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及具有充电警示的无线功率系统。无线功率系统具有第一电子设备和第二电子设备。第一电子设备可从交流‑直流功率转换器接收功率。磁性传感器和/或其它感测电路可检测第二电子设备何时附接到第一电子设备。响应于检测到设备附接以及从功率转换器接收功率，第一电子设备将测试无线功率信号发送给第二电子设备。在接收测试信号期间，第二电子设备调节压载负载，使得来自第二电子设备中的整流器的输出电流流过压载负载。测量整流器的输出并将其与阈值电压进行比较。如果整流器输出电压超过阈值，则第一电子设备被指示向用户警示对第二电子设备的无线充电正在开始。

Description

具有充电警示的无线功率系统

本专利申请要求于2021年10月20日提交的美国专利申请号17/506,285、和于2020年12月17日提交的美国临时专利申请号63/127,022的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及功率系统，并且更具体地，涉及用于给电子设备充电的无线功率系统。

背景技术

便携式电子设备诸如蜂窝电话具有电池。可移除电池壳体有时用于向蜂窝电话提供补充电池容量。通过将电池壳体耦接到蜂窝电话或其它便携式电子设备，可提供储备电池功率。

发明内容

无线功率系统具有第一电子设备和第二电子设备。第一电子设备可从交流-直流功率转换器接收功率。当以这种方式接收功率时，第一电子设备具有将功率无线地传输给第二电子设备以对第二电子设备中的电池充电的机会。

磁性传感器或其它感测电路可检测第二电子设备何时附接到第一电子设备。响应于检测到第二电子设备附接到第一电子设备以及从功率转换器接收功率，第一电子设备将测试无线功率信号发送给第二电子设备。在接收测试信号期间，第二电子设备调节压载负载，诸如压载电流源，使得来自第二电子设备中的整流器的输出电流流过压载负载。在整流器输出电流正流过压载负载时测量整流器的输出。然后将所测量的整流器输出电压与阈值电压进行比较。

如果整流器输出电压超过该阈值，则可推断，第一电子设备和第二电子设备中的无线功率线圈彼此对准，并且无线功率可以令人满意的效率从第一电子设备传递给第二电子设备。因此，第二电子设备将信息无线地传输给第一电子设备，该信息指示第一电子设备向用户警示第二电子设备的无线充电正在开始。无线功率从第一电子设备传输给第二电子设备以对第二电子设备中的电池充电。

附图说明

图1为根据实施方案的例示性无线功率系统的示意图。

图2为根据实施方案的具有电池电荷状态信息的例示性显示屏的图示。

图3为根据实施方案的例示性无线功率系统电路的图示。

图4为根据实施方案的例示性设备的视图，示出了磁体可如何用于将无线功率线圈与配对设备中的对应无线功率线圈对准。

图5为根据实施方案的操作无线功率系统所涉及的例示性操作的流程图。

具体实施方式

无线功率系统包括被配置为传输和/或接收无线功率的设备。在无线功率传递操作期间，第一设备可将无线功率传输给第二设备。第二设备接收的无线功率可用于对第二设备中的电池充电。在一些场景中，功率可使用有线路径被提供给一个设备，然后被无线地传输给另一设备。所述系统可包括设备诸如腕表、蜂窝电话、平板计算机、膝上型计算机、可移除电池壳体、无线充电垫和盘、和/或其它电子装备。在本文中，有时可作为示例描述其中第一设备诸如蜂窝电话与第二设备诸如用于蜂窝电话的可移除电池壳体相互作用的实施方案。一般来讲，第一设备和第二设备可以是任何合适的电子装备。

图1中示出了例示性无线功率系统(无线充电系统)。如图1所示，无线功率系统8包括电子设备10A和电子设备10B。设备10A可以是例如可移除电池壳体。设备10B可以是便携式电子设备，诸如蜂窝电话(作为示例)。设备10A和10B的外壳可被配置为彼此可拆卸地配合(例如，使得当用户希望为蜂窝电话添加电池容量时可将壳体附接到蜂窝电话，并且使得在期望减小尺寸和重量时可从蜂窝电话移除壳体。如无线功率信号34所指示，设备10A可将无线功率传输给设备10B，并且/或者设备10B可将无线功率传输给设备10A。例如，可使用所传输的功率来对接收所传输功率的设备中的内部电池充电。

系统8的每个设备可包含控制电路(参见例如设备10A的控制电路12A和设备10B的控制电路12B)。在控制系统8的操作中使用系统8中的控制电路。此控制电路可包括与微处理器、功率管理单元、基带处理器、数字信号处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路相关联的处理电路。处理电路在设备10A和10B中实现期望的控制特征和通信特征。例如，处理电路可用于选择用于传输和/或接收无线功率的线圈，用于确定功率传输电平、用于处理传感器数据和其它数据以检测外源物体、检测电子设备、和执行其他任务、用于处理用户输入、用于处理设备之间的协商、用于发送和接收带内和带外数据、用于进行测量，用于使用带内和/或带外通信电路在设备之间传递测量、命令、警示和/或其它信息、以及用于以其它方式控制系统8的操作。

系统8中的控制电路可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)、固件和/或软件在系统8中执行操作。用于在系统8中执行操作的软件代码存储在控制电路中的非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为软件、数据、程序指令、指令或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、一个或多个硬盘驱动器(例如，磁盘驱动器或固态驱动器)、一个或多个可移动闪存驱动器、或其他可移动介质等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可在控制电路的处理电路上执行。处理电路可包括具有处理电路的专用集成电路、一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、或其他处理电路。

设备10A和10B可具有连接器诸如连接器28A和28B，其被配置为在与交流-直流(AC-DC)功率转换器32相关联的功率缆线的端部处接收配合连接器30。功率转换器32可以是独立功率适配器，其具有插入壁装电源插座或其它交流(AC)功率源的AC插头。当连接器30耦接到系统8中的设备时，转换器32可用于提供直流(DC)功率。此DC功率可用于对电池充电(参见例如设备10A中的电池26A和设备10B的电池26B)。在一些实施方案中，设备10A和/或设备10B可包括AC-DC功率转换器电路，用于从耦接到壁装电源插座或其它AC功率源的缆线接收AC功率，并且用于将该AC功率转换为DC功率以对设备10A和/或10B的电路供电。其中转换器32向系统8的设备提供DC功率的布置有时在本文中作为示例描述。

设备10A和/或设备10B接收的DC功率用于对内部电池充电以及对内部设备电路供电。在一些配置中，从转换器32接收的功率可从系统8中的设备之一向前中继到另一设备(例如，以对该另一设备中的内部电池充电)。例如，如果用户将连接器30插入到连接器28A中，则设备10A可使用所接收的功率对设备10A中的电池26A充电。设备10A也可将功率无线地传输给设备10B，使得设备10B可对其电池(电池26B)充电。类似地，如果用户将连接器30插入到连接器28B中，则设备10B可对电池26B充电和/或可将功率无线地传输给设备10A，使得设备10A可对电池26A充电。

在无线功率传递操作期间，系统8的控制电路可使用无线功率传输和/或接收电路，诸如电路20A和20B，以在系统8的设备之间传送无线功率信号34。

当期望将无线功率从电路20A传输给电路20B时，切换电路诸如逆变器/接收器电路22A中的逆变器驱动AC电流信号通过一个或多个无线功率传输线圈诸如无线功率传输线圈24A。这些线圈驱动信号使得线圈24A传输无线功率。当AC电流经过一个或多个线圈24A时，产生交流电磁(例如，磁)场(无线功率信号34)，这些交流电磁场由一个或多个对应的接收器线圈诸如设备10B中的线圈24B接收。当交流电磁场被线圈24B接收时，在线圈24B中感生出对应的交流电流。整流器电路诸如逆变器/整流器电路22B中的整流器电路包含整流部件诸如布置在桥式网络中的同步整流金属氧化物半导体晶体管，将从一个或多个线圈24B接收的AC信号(所接收的与电磁信号34相关联的交流信号)转换为DC电压信号以用于给设备10B供电。

当期望将无线功率从电路20B传输给电路20A时，该过程反转。电路22B使用切换电路诸如逆变器将信号驱动到线圈24B中的一者或多者上，以产生无线功率信号34，所述无线功率信号由设备10A中的一个或多个线圈24A接收并且由逆变器/整流器电路22A中的整流器整流。

如果需要，电路22A和/或电路22B可仅含有逆变器或仅含有整流器。电路22A和电路22B具有晶体管或其他可被配置为作为逆变器操作以用于传输功率或作为整流器操作以用于接收功率的切换电路的配置在本文中作为示例描述。

由设备10A和10B的整流器电路产生的DC电压(有时称为整流器输出电压Vrect)可用于对电池充电并且可用于为其它部件诸如输入-输出设备(参见例如设备10A中的输入-输出设备18A和设备10B中的输入-输出设备18B)供电。系统8的设备中的输入-输出设备可包括用于采集用户输入和/或进行环境测量的输入设备，并且可包括用于向用户提供输出的输出设备。例如，输入-输出设备18A和/或18B可包括用于创建视觉输出的显示器、用于将输出呈现为音频信号的扬声器、用于发射向用户提供状态信息和/或其他信息的光的发光二极管状态指示灯和其他发光部件、用于生成振动和其他触觉输出的触觉设备、和/或其他输出设备。输入-输出设备还可包括用于采集来自用户的输入和/或用于对系统8的周围环境进行测量的传感器。可包括在输入-输出设备18A和/或18B中的例示性传感器包括三维传感器(例如，三维图像传感器诸如结构光传感器，其发射光束并且使用二维数字图像传感器来采集来自当光束照亮目标时产生的光斑的三维图像的图像数据；双目三维图像传感器，其使用双目成像布置中的两个或更多个相机来采集三维图像；有时被称为光检测和测距传感器的三维激光雷达传感器；三维射频传感器；或采集三维图像数据的其他传感器)、相机(例如，具有相应的红外和/或可见数字图像传感器的红外和/或可见光相机，和/或紫外光相机)、注视跟踪传感器(例如，基于图像传感器并且(如果需要)基于发射一个或多个光束的光源的注视跟踪系统，其中在用户的眼睛反射光束之后，使用图像传感器来跟踪该一个或多个光束)、触摸传感器、按钮、电容式接近传感器、基于光的(光学)接近传感器、其他接近传感器、力传感器、传感器诸如基于开关的接触传感器、气体传感器、压力传感器、湿度传感器、磁性传感器、音频传感器(麦克风)、环境光传感器、用于对目标对象进行光谱测量和其他测量(例如，通过发射光和测量所反射的光)的光学传感器、用于采集语音命令和其他音频输入的麦克风、距离传感器、被配置为采集关于运动、位置和/或取向的信息的传感器(例如，加速度计、陀螺仪、磁性传感器诸如罗盘和/或包括所有这些传感器或这些传感器中的一者或两者的子集的惯性测量单元)、传感器诸如检测按钮按压输入的按钮、具有检测操纵杆运动的传感器的操纵杆、键盘，和/或其他传感器。设备10A可具有一个或多个输入-输出设备诸如这些，并且/或者设备10B可具有一个或多个输入-输出设备诸如这些。如果期望，可从设备10A和/或10B中省略这些输入-输出设备中的一个或多个(例如，以降低设备复杂性)。

设备10A和/或设备10B可使用带内或带外通信进行无线通信。设备10A可具有包括无线收发器电路14A的控制电路，并且/或者设备10B可具有包括无线收发器电路14B的控制电路。电路14A和/或14B可用于使用天线(例如，

天线作为示例)来传输带外信号。对应地，电路14B和/或电路14A可使用天线来接收所传输的带外信号。可使用线圈24A和24B来执行设备10A和10B之间的带内传输，以传输和接收无线通信信号(例如，在低于1MHz的频率或其它频率，作为示例)。此类带内传输可在以线圈24A和线圈24B的无线功率传递操作期间发生。利用一个例示性配置，频移键控(FSK)和/或幅移键控(ASK)用于在设备10A和10B之间传送带内数据。例如，功率传输设备可在无线功率传输期间使用FSK通信，并且功率接收设备可在无线功率传输期间使用ASK通信。

希望设备10A和设备10B能够传达信息诸如所接收的功率、电荷状态等以控制无线功率传递。此类通信可包括设备标识符和/或网络标识符，其例如标识如此的电池壳体。但是，上述技术无需涉及传输个人可识别信息即可发挥作用。出于充分的谨慎，需要注意的是在某种程度上，如果该收费技术的任何实施涉及使用个人可识别信息，则实施者应遵循通常被认为符合或超过行业或政府要求以维护用户隐私的隐私政策和实践。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。

控制电路12A可具有测量电路16A，并且控制电路12B可具有测量电路16B。测量电路可用于检测与设备外壳相邻的外源物体和/或电子设备。设备10A和/或10B的外壳可具有聚合物壁、其他电介质的壁、金属结构、织物和/或包封线圈和其他设备电路的其他外壳壁结构。如果需要，测量电路可检测外源物体诸如线圈、回形针和其它金属物体。在一些实施方案中，设备的测量电路可检测相邻电子设备的存在(例如，一个设备中的测量电路可监测该设备的线圈的Q因子和/或电感以检测另一设备的存在，这可影响Q因子和/或线圈电感)。

在例示性布置方式中，系统8的测量电路包含信号发生器电路(例如，用于生成在一个或多个探测频率的AC探测信号的振荡器电路，和/或可产生脉冲使得可测量脉冲响应以从响应于脉冲产生的振铃信号的频率采集电感信息、和/或从振铃信号的衰减包络采集Q因子信息的脉冲发生器等)和信号检测电路(例如，滤波器、模拟-数字转换器、脉冲响应测量电路等)。在一些配置中，在无线功率传输操作已开始之前、在无线功率传输期间，在功率传输周期之间的暂停期间、和/或在其它合适的时间，可对系统8中的线圈进行Q因子测量、电感测量和其它测量。

测量电路16A和/或16B可包括电流和电压传感器，并且可用于对每个设备的电流和电压进行实时测量。例如，每个设备中的电压传感器可用于测量来自每个设备的整流器的输出电压(Vrect)和/或每个设备的逆变器电压。每个设备中的电流传感器可用于测量压载负载电流、逆变器电流、整流器电流等。

在操作期间，测量电路16A和/或16B可用于进行电流和电压测量(例如，逆变器输入电流和输入电压、整流器输出电流和输出电压等)、所传输和所接收的功率的测量以用于功率传输效率估计、线圈Q因子测量、线圈电感测量、耦合系数测量和/或其它测量。基于该信息或其它信息，系统8中的控制电路可表征设备10A和10B的操作。例如，测量电路可测量一个或多个线圈以确定线圈的电感和Q因子值，可测量所传递的功率(例如，通过测量功率接收设备中的直流整流器电压和相关联电流)，并且可对与设备10A和10B中的无线功率电路和其它部件相关联的操作参数进行其它测量。

在开始无线功率传递操作之前，设备10A和10B可彼此协商和/或以其它方式彼此通信(例如，使用带内通信)。在设备10A和10B之间协商设置正常功率传输之前和/或期间(例如，在无线功率斜升到用于电池充电的电平之前的初始无线功率传递设置操作期间)，系统8可在已知条件下执行测试功率传递测量。这些测量有时被称为传递前测试、无线功率信号测试、测试无线功率传输、压载负载无线功率传递测试等。

作为示例，一个设备中的逆变器可在其正常逆变器电压(例如，15V)或在稍微减小的逆变器电压(例如，13V)处短暂地驱动该设备的线圈。使用减小的逆变器电压可帮助防止无线功率接收器处可能的过电压情况。在无线传输这些测试信号时，系统8中的其它设备可测量电压Vrect或测量整流器的输出处的功率Prect。当接收设备(例如，接收设备的控制电路的测量电路)测量Vrect时，功率可被引导到压载负载(例如，由一个或多个晶体管形成的压载电流源)或接收设备中的其它负载。测试可采取任何合适的时间量(例如，小于100ms、小于50ms、小于20ms、小于10ms或小于5ms的时间段，作为示例)，以确保压载负载内部的耗散能量的量受到限制。在完成测试之后，可断开压载负载，或者可将压载电流减小到与较小功率耗散相关联的值。

该初始无线功率测试的结果指示设备10A和10B是否耦合以用于令人满意的无线功率传递。如果设备未对准，则传输线圈与接收线圈之间的电磁耦合将不令人满意，并且Vrect或Prect的测量值将低于预定阈值电压。如果设备正确对准，则传输线圈与接收线圈之间的电磁耦合将是令人满意的，当无线功率传递过程以正常功率电平执行时预测的无线功率传递效率将是令人满意的，并且Vrect或Prect的测量值将高于阈值电压(或功率阈值)。因此，该测试中的Vrect或Prect的值可确定正常功率传递操作是否应该进行(例如，以传递功率来对接收设备的电池充电)，并且可相应地通知系统8的用户。

为了向用户告知电池充电状态，系统8可向用户提供合适的输出(例如，视觉输出、触觉输出、音频输出等)。在图1的例示性配置中，系统8包括两个电池(电池26A和电池26B)。当用户将连接器30插入到设备10A或设备10B中时(或者当连接到连接器30的设备被可移除地附接到另一设备时)，来自转换器32的DC功率可被供应给连接器30所插入到的设备，并且无线功率可从连接器30所插入到的设备传送给其它设备，条件是压载负载无线功率传递测试成功。因此，系统8的用户可能对知道以下内容感兴趣：1)连接器30所插入到的设备是否正在对其电池充电(或将要对其电池充电)和2)该其它设备是否正在令人满意地接收无线功率并且因此正对其电池充电(或将要对其电池充电)。

在例示性配置中，每个电池的充电状态可快速呈现给用户(例如，甚至在充电操作完全斜升之前)。作为示例，可为用户提供图2所示类型的视觉警示。警示(有时可称为钟铃声)可包括在设备10B上呈现的音频和/或视觉输出(作为示例)。例如，钟铃声可涉及以设备10B中的扬声器呈现可听钟铃声音调和视觉用户界面示能表示(例如，在设备10B的显示器上或其它显示器上显示的电池充电图标或其它视觉警示)。如示出设备10B中的例示性显示器的图2所示，视觉用户界面示能表示可以是显示器上的视觉警示，其包括用于设备10B中的电池的电池充电状态图标(参见例如电话电池的电话电池电荷状态指示器40)和用于设备10A中的电池的电池充电状态图标(参见例如用于壳体电池的电池壳体电池电荷状态指示器42)。警示可包括电池电荷状态信息(例如，以％显示的电池电荷)和指示充电是或很快将正常进行的信息(例如，绿色条或其它信息、电池形图像等)。在压载负载无线功率测试确定耦合不令人满意的情况下，警示可省略设备10B的显示器上壳体电池电荷状态指示器42的呈现，从而向用户指示电池壳体未对准。如果需要，可向用户呈现附加警告(例如，可显示陈述“壳体未对准，请重新附接”的文本)。

通过早期(例如，在设备之间开始正常无线功率传输之前)执行压载负载传输测试，可早期确定无线功率是否将能够令人满意地传递。这允许甚至在等待正常操作开始(这可能花费1-10秒，作为示例，特别是在用于电池充电的无线功率缓慢斜升以避免电池损坏风险的情况下)之前向用户呈现警示。将钟铃声快速呈现给用户或快速地放弃向用户呈现钟铃声的能力(例如，在诸如1秒、小于1秒、小于0.5秒或小于0.2秒的时间段之类的预定时间段内，作为示例)允许用户快速地被告知充电操作正在正常进行(例如，使得用户舒适地从系统8走开而留下设备10A和10B无人照看，直到充电完成)或者不正常进行(例如，使得用户可在走开之前将壳体重新对准到电话)。

系统8中的无线充电可以是单向的或双向的。图3中示出了用于支持从设备10A到设备10B以及在相反方向上从设备10B到设备10A的无线功率传递的例示性电路。如图3所示，设备10A可具有无线功率电路20A，并且设备10B可具有无线功率电路20B。电路20A可具有逆变器/整流器电路22A，其可作为逆变器操作以将无线功率信号34传输给设备10B或作为整流器操作以整流从设备10B接收的无线功率信号34。当电路20A作为整流器操作时，整流器输出电压Vrect出现在端子80上。电路20B类似地可具有逆变器/整流器电路22B，其可作为逆变器操作以将无线功率信号34传输给设备10A或作为整流器操作以整流从设备10A接收的无线功率信号34。当电路20B作为整流器操作时，整流器输出电压Vrect出现在端子82上。系统8中的测量电路(例如，测量电路16A和/或16B)可用于测量整流器输出电压、整流器电流(例如，流过压载负载的整流器电流电平)、逆变器电压和/或逆变器电流，并且可用于进行其它测量。

设备10A和10B可具有由每个设备的控制电路控制的耦接在每个相应设备的整流器输出端子之间的压载负载(例如，被配置为形成压载负载电流源的一个或多个晶体管，诸如压载负载36A和36B)。当设备开始接收无线功率时，压载负载可用于在显示器和其它输入-输出设备、功率管理电路、电池和/或其它负载电路被准备吸收所接收的功率之前暂时耗散功率。例如，压载负载可用于在执行压载负载无线功率测试以确定设备10A和10B的线圈之间是否存在令人满意的耦合期间消散所接收的功率。

为了在设备10A附接到设备10B时帮助对准线圈24A和24B，设备10A和10B可设置有配合磁体。图4示出了可用于设备10A和10B的例示性磁体布局。如图4所示，设备10(例如，设备10A或10B)可具有外壳诸如外壳50，其中线圈24(例如，线圈24A或24B)被安装成被磁体44(例如，具有被配置为与可移除地附接的设备中的对应磁极配合的磁极的磁体)包围。可使用任何合适的磁体图案来帮助在附接时将系统8中的设备彼此对准。

传感器电路46(例如，设备10A的输入-输出设备18A中的一个或多个传感器和/或设备10B的输入-输出设备18B中的一个或多个传感器)诸如罗盘或其他磁性传感器、被配置为检测和读取NFC标签(射频标识标签、有时称为RFID标签)的近场通信(NFC)读取器(有时称为射频标识读取器或RFID读取器)、接近检测器(例如，电容接近检测器、光学接近检测器等)、开关和/或其它感测电路可被提供以检测另一设备何时已被可移除地附接。例如，电话中的感测电路诸如磁性传感器可检测何时存在来自电池壳体的磁体，并且因此可感测电池壳体的存在和/或电池壳体中的感测电路可检测何时存在来自电话的磁体，并且因此可检测电话的存在。可使用在磁性感测之前、之后和/或期间执行的一种或多种任选检测技术(例如，NFC标签读取、接近传感器检测和/或由设备10A和/或10B的感测电路实施的其它感测技术)来补充磁性设备存在感测。通过检测设备10A和10B何时彼此耦接，系统8可确定何时启动压载负载无线功率测试操作(例如，以检测线圈24A和24B是否足够好地对准以开始正常电池充电)。

图5是在使用系统8中所涉及的例示性操作的流程图。在该例示性示例中，设备10A是可移除电池壳体，并且设备10B是便携式电子设备，诸如可移除地附接到电池壳体的蜂窝电话。一般来讲，设备10A和10B可以是具有无线功率传递能力的任何合适的电子设备。

在第一场景中，在转换器32的连接器30(及图1的其相关联缆线)耦接到电话的连接器28B(参见例如框62的操作)之前，壳体附接到电话(参见例如框60的操作)。在第二操作场景中，在壳体附接到电话(参见例如框66的操作)之前，转换器32的连接器30耦接到电话的连接器28B(参见例如框64的操作)。

在第一场景中，控制电路12B在框60的操作期间使用传感器电路46检测壳体的存在(例如，通过磁性地感测壳体中的磁体、通过使用RFID标签读取器读取壳体中的RFID标签、通过使用接近传感器检测壳体的存在、通过使用这些技术中的任何一种来启动检测，然后通过这些技术中的另一种来确认检测等)。电路12B还检测来自转换器32的功率缆线何时插入到电话中(例如，通过在框62的操作期间检测连接器28B处由连接器30供应的DC功率)。在第二场景中，控制电路12B检测何时向电话供应功率(例如，通过在框64的操作期间检测来自转换器32的DC功率)，然后使用传感器电路46检测壳体何时已被附接到电话(例如，在框66的操作期间)。

响应于检测到电话耦接到AC-DC功率转换器32以从转换器32接收DC功率并且壳体附接到电话，操作前进到框70。在框70的操作期间，电话中的控制电路12B使用电路20B开始将压载负载测试无线功率信号34传输给壳体。在这些测试传输期间，以已知DC电源电压对电话的逆变器(参见例如逆变器/整流器22B)供电。逆变器的DC电源电压可以是逆变器的正常电源电压(例如，作为示例，15V)，或者可以是减小的电源电压(例如，小于15V的减小值，诸如13V，以帮助避免壳体中整流器的输出处的潜在过电压)。

在使用逆变器以已知逆变器信号驱动线圈24B时，系统8中的壳体使用控制电路12A将所接收的功率从电路20A引导通过壳体的压载负载(参见例如图3的压载负载36A)。特别地，控制电路12A可调节压载负载36A，使得预定量的电流(例如，100mA)流经负载36A作为测试。如果需要，测量电路16A可用于测量通过负载36A的电流。所述预定量的电流可以是高到足以确保功率接收电路的Vrect-电流行为是线性且可预测的电流电平，从而可从测试结果令人满意地预测壳体在正常(例如，较高)功率电平的正常功率传递效率。控制电路12A使用测量电路16A(例如，电路16A中的电压测量电路)测量在预定压载负载电流流动时在壳体中的整流器的输出处的电压Vrect。然后将所测量的Vrect的值与预定阈值电压Vth进行比较。

如果Vrect超过Vth，则操作前进到框72。因为Vrect大于Vth，所以控制电路12A可推断系统8的无线功率传递效率对于正常无线充电将令人满意。因此，控制电路12A可使用收发器电路14A将一个或多个数字分组或其它信息发送给控制电路12B的收发器电路14B，其向控制电路12B通知充电可正常进行。实际上，该信息用作从壳体到电话的指令，所述指令指示电话相应地警示用户。例如，可向用户呈现图2的指示器42所示类型的视觉和/或可听警示，指示壳体电池充电正在正常进行(例如，可听钟铃声音调和视觉用户界面示能表示，诸如电池充电图标或其它视觉警示可由系统8呈现)。

响应于在框72的操作期间被通知Vrect大于Vth或以其它方式被通知电话和壳体之间的无线耦合效率足以允许正常充电进行，对用户的警示可由电话呈现，而不等待系统8完成其它系统初始化操作。例如，可向用户警示壳体电池充电正在正常开始，而不等待系统启动操作完成(这可能花费例如1-10秒完成)。作为示例，壳体中的电池管理系统不是必须完全启动(例如，以管理以从电话接收的无线功率对电池26A的充电)，壳体不是必须完成与电话的关于适当无线功率传递电平的协商，壳体不是必须将信息诸如设备标识符(壳体ID等)传输给电话，并且壳体(例如，壳体中的电池管理系统和/或其他控制电路)不是必须完成(或者甚至开始)向电话传输功率调节命令以控制从电话向壳体传输的功率的量，同时缓慢斜升电池26A的电池充电速率(如在启动用于壳体电池的电池充电时为了帮助保护壳体电池而可能期望的那样)。

如果壳体和电话未对准(例如，因为壳体不完全容置在电话上等)，则线圈24A和24B将没有充分对准以允许无线功率以期望的效率水平传递。在这种情况下，在壳体的逆变器/整流器电路22A中的整流器的输出处所测量的Vrect的值将小于VTH，并且操作将前进到框74。在框74的操作期间，壳体将一个或多个数字分组发送给电话以向电话通知所投射的无线功率传递效率水平低于所期望的(例如，Vrect小于VTH)或者可以其它方式向电话发送信息，该信息向手机通知壳体和电话未对准。如果需要，不存在指示无线功率传递效率令人满意的从壳体到电话的传输可用于向手机通知壳体和电话未对准。例如，如果电话从壳体接收指示无线功率传递效率太低的消息或未能在预定时间段(例如，0.5s或其它合适的时间段)内从壳体接收指示无线功率传递效率水平令人满意的消息，则电话可相应地警示用户。

在第一例示性配置中，电话可向用户发出可听或视觉警示(例如，通过呈现警报音调和/或指示电话和壳体未对准的警告图标)。在第二例示性配置中，电话可放弃正常充电状态图标呈现周期期间正常电荷状态图标的呈现。在该第二例示性配置中，例如，电话可放弃呈现电池壳体充电状态指示器42，但可继续呈现电话充电状态指示器40。当用户观察到预期的电池壳体充电状态图标缺失时(例如，当指示正常操作的电池充电状态警示未在系统8的控制电路检测到壳体和电话附接并且转换器32连接到连接器28B之后在0.5秒的预期时间段或其它合适的时间段内呈现时)，用户可推断壳体和电话未正确对准，并且正常无线充电操作未进行。无论是通过呈现可听钟铃声、充电状态图标或其它视觉用户界面示能表示还是通过在预期时间段内不存在此类警示的呈现来警示，用户将被系统8警示壳体和电话未对准，并且应采取校正动作(例如，通过将壳体重新附接到电话，使得线圈24A和24B令人满意地对准)。

利用前述布置，壳体和电话可确定它们彼此邻近，其中DC功率由缆线递送给电话。响应于电话确定壳体被附接并且连接器30与连接器28B配合以从转换器32递送DC功率，电话通过以预定电压电平(例如，正常逆变器电压或预定较低电压)驱动电话中的逆变器来将无线测试信号发送给壳体。当在壳体处接收这些预定无线信号(有时称为压载负载无线功率测试信号)时，壳体中的整流器对这些信号进行整流以产生Vrect，同时导致预定量的电流流过压载负载。响应于壳体通过在允许预定量的电流在已知逆变器驱动条件(例如，电话中的预定逆变器电压)下流过压载负载时测量Vrect确定Vrect大于Vth，壳体将消息发送给电话，该消息指示电话向用户警示令人满意的充电条件。然后，电话通过在电话的显示器上显示壳体电池充电状态图标42或者通过以其它方式向用户通知壳体电池的正常充电正在开始来警示用户。系统继续启动正常充电(例如，壳体上的电池管理系统启动，电池管理系统收集电池信息，诸如关于电池电荷状态的信息，并且使用壳体中的温度传感器，收集电池温度信息和壳体用于确定如何令人满意地对电池充电的其他温度传感器信息，壳体为电话提供电话可在确定如何令人满意地对壳体充电中使用的壳体标识符，壳体发送功率调节命令给电话以控制从电话无线地传输给壳体的功率的量，壳体发送经更新的电荷状态信息给电话以指示壳体电池的电荷状态，壳体的电池管理系统开始以所接收的无线功率对壳体电池充电，电池充电速率缓慢地斜升到其最大速率，等等)。从启动充电到建立在期望的电池充电速率正常充电可能花费1-10秒(例如，由于电池充电速率的缓慢斜升，引导壳体中的电池管理系统和/或其它控制电路所花费的时间，采集传感器测量诸如电池温度测量所花费的时间，等等)。

在无线功率被传递给壳体以对壳体电池充电时，电话电池可使用通过缆线从转化器32提供给连接器28B的DC功率充电。系统8可使用任何合适的分配方案来确定使用多少功率对电话和壳体电池充电(例如，所有功率可最初被分配给电话电池充电，功率可在壳体和电池电池之间均匀地或不均匀地划分，功率可主要或排他地用于对壳体电池充电，而不用于对电话电池充电，等)。在确定如何分配功率中、系统8(例如，电话和/或壳体)可使用关于壳体和/或电话电池的电池电荷状态值、可供用于电池充电的功率(例如，除了其它电路负载之外还可用的功率)和/或其它因素的信息。

为了向用户指示电话电池正在充电，电话可呈现电荷状态图标，诸如图2的电荷状态图标40。可同时或在不同时间呈现图标40和42或用于用户的其它警示。

尽管在本文中有时在电话将功率无线地传输给电池壳体的上下文中进行描述，但是一般来讲，任何合适的第一电子设备可将功率无线地传输给系统8中的任何合适的第二设备。第一设备和/或第二设备可包括无线充电垫、无线充电盘、蜂窝电话、平板计算机、电池壳体、膝上型计算机、台式计算机、键盘和其它附件、腕表、耳塞和/或其它电子装备。

根据一个实施方案，提供了一种被配置为附接到蜂窝电话的可移除电池壳体，所述可移除电池壳体包括：无线功率接收电路，所述无线功率接收电路被配置为使用无线功率线圈从所述蜂窝电话接收无线功率信号，所述无线功率接收电路具有使用利用所述无线功率线圈无线地接收的功率生成整流器输出电压的整流器；电池；压载负载；测量电路，所述测量电路被配置为测量所述整流器输出电压；控制电路，所述控制电路被配置为使来自所述整流器的电流流过所述压载负载、在来自所述整流器的所述电流流经所述压载负荷时测量所述整流器电压、并且使用来自所述整流器的电流对所述电池充电。

根据另一实施方案，所述控制电路被进一步配置为将所测量的整流器电压与阈值电压进行比较。

根据另一实施方案，所述控制电路被进一步配置为向所述蜂窝电话通知所测量的整流器电压是否高于所述阈值电压。

根据另一实施方案，所述控制电路被进一步配置为无线地向所述蜂窝电话通知所测量的整流器电压是否高于所述阈值电压。

根据另一实施方案，所述控制电路被进一步配置为使用所述无线功率线圈将信息无线地传输给所述蜂窝电话，所述信息向所述蜂窝电话通知所测量的整流器电压是否高于所述阈值。

根据另一实施方案，所述控制电路被配置为在所述无线功率线圈已用于将所述信息无线地传输给所述蜂窝电话之后对所述电池充电。

根据另一实施方案，所述整流器具有第一端子和第二端子，并且所述压载负载包括连接在所述第一端子与所述第二端子之间的可调电流源。

根据另一实施方案，所述控制电路被配置为使用所述无线功率线圈和来自所述电池的功率将功率无线地传输给所述蜂窝电话。

根据一个实施方案，提供了一种被配置为接收可移除电池壳体的蜂窝电话，所述蜂窝电话包括：蜂窝电话连接器，所述蜂窝电话连接器被配置为接收供应直流功率的交流-直流功率转换器的配合连接器；线圈；逆变器电路，所述逆变器电路被配置为向所述线圈供应交流信号以将测试信号无线地传输给所述可移除电池壳体；控制电路，所述控制电路被配置为使用线圈从所述可移除电池壳体无线地接收指示在所述测试信号的传输期间来自所述可移除电池壳体中的整流器的输出电压是否超过预定阈值电压的信息；以及输入-输出设备，所述输入-输出设备被配置为响应于从所述可移除电池壳体接收到指示来自所述整流器的所述输出电压超过所述预定阈值电压的信息而呈现警示。

根据另一实施方案，所述输入-输出设备包括显示器，并且所述显示器被配置为响应于接收到所述信息而显示壳体电池充电状态图标。

根据另一实施方案，所述可移除电池壳体具有压载负载，电流在所述测试信号的传输期间从所述整流器流过所述压载负载，并且所述蜂窝电话包括被配置为响应于接收到所述信息而呈现可听输出的扬声器。

根据另一实施方案，所述蜂窝电话包括蜂窝电话电池，所述显示器被配置为呈现指示所述蜂窝电话电池的充电状态的可视充电状态警示。

根据另一实施方案，所述蜂窝电话包括外壳以及位于所述外壳中的磁体，所述磁体被配置为与所述可移除电池壳中的对应磁体配合。

根据另一实施方案，所述蜂窝电话包括磁性传感器，所述磁性传感器被配置为感测所述可移除电池壳体附接到所述外壳。

根据另一实施方案，所述逆变器被配置为至少部分地响应于使用所述磁性传感器感测到所述可移除电池壳体附接到所述外壳而向所述线圈供应所述交流信号。

根据一个实施方案，一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储被配置为由第一电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序在被执行时使所述第一电子设备向第二电子设备提供无线功率充电操作，所述计算机可执行指令包括用于以下操作的指令：确定所述第二电子设备何时附接到所述第一电子设备；确定直流功率何时从交流-直流功率转换器提供给所述第一电子设备；响应于确定所述第二电子设备附接到所述第一电子设备并且所述直流功率被提供而使用所述第一电子设备中的包括逆变器和线圈的无线功率电路将无线信号传输给所述第二电子设备；以及响应于从所述第二电子设备无线地接收指示在电流从所述第二电子设备中的整流器的输出流过所述第二电子设备中的压载负载时在所述整流器的所述输出处产生超过阈值量的经整流电压的信息，使所述第一电子设备呈现指示所述无线功率传输操作正开始对所述第二电子设备中的电池充电的警示。

根据另一实施方案，所述非暂态计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令包括用于以下操作的指令：响应于从所述第二电子设备接收到所述信息而将对所述第二电子设备中的所述电池充电的无线功率传输给所述第二电子设备。

根据另一实施方案，所述非暂态计算机可读存储介质，其中所述第一电子设备包括显示器，所述第二电子设备包括可移除电池壳体，并且所述警示包括显示在所述显示器上的电池壳体电池充电状态图标。

根据另一实施方案，所述非暂态计算机可读存储介质，其中所述第一电子设备包括蜂窝电话，并且所述计算机可执行指令包括用于在所述显示器上显示蜂窝电话电池充电状态图标的指令。

根据另一实施方案，所述非暂态计算机可读存储介质，其中所述第一电子设备包括磁性传感器，并且用于确定所述第二电子设备何时附接到所述第一电子设备的所述计算机可执行指令包括用于在感测所述第二电子设备何时附接到所述第一电子设备中使用所述磁性传感器的计算机可执行指令。

根据另一实施方案，所述非暂态计算机可读存储介质，其中所述第一电子设备包括显示器和扬声器，并且所述计算机可执行指令还包括用于使用所述显示器和扬声器呈现指示所述第二电子设备中的所述电池的充电正开始的第一警示以及使用所述显示器和扬声器呈现指示所述直流功率正在对所述第一电子设备中的电池充电的第二警示的指令。

前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种被配置为附接到蜂窝电话的可移除电池壳体，包括：

无线功率接收电路，所述无线功率接收电路被配置为使用无线功率线圈从所述蜂窝电话接收无线功率信号，其中所述无线功率接收电路具有整流器，所述整流器使用利用所述无线功率线圈无线地接收的功率来产生整流器输出电压；

电池；

压载负载；

测量电路，所述测量电路被配置为测量所述整流器输出电压；

控制电路，所述控制电路被配置为：

使来自所述整流器的电流流过所述压载负载；

在来自所述整流器的所述电流流过所述压载负载时，以所述测量电路测量所述整流器电压；以及

使用来自所述整流器的电流对所述电池充电。

2.根据权利要求1所述的可移除电池壳体，其中所述控制电路被进一步配置为将所测量的整流器电压与阈值电压进行比较。

3.根据权利要求2所述的可移除电池壳体，其中所述控制电路被进一步配置为向所述蜂窝电话通知所测量的整流器电压是否高于所述阈值电压。

4.根据权利要求2所述的可移除电池壳体，其中所述控制电路被进一步配置为无线地向所述蜂窝电话通知所测量的整流器电压是否高于所述阈值电压。

5.根据权利要求2所述的可移除电池壳体，其中所述控制电路被进一步配置为使用所述无线功率线圈将信息无线地传输给所述蜂窝电话，所述信息向所述蜂窝电话通知所测量的整流器电压是否高于所述阈值。

6.根据权利要求5所述的可移除电池壳体，其中所述控制电路被配置为在所述无线功率线圈已用于将所述信息无线地传输给所述蜂窝电话之后对所述电池充电。

7.根据权利要求1所述的可移除电池壳体，其中所述整流器具有第一端子和第二端子，并且其中所述压载负载包括连接在所述第一端子与所述第二端子之间的可调电流源。

8.根据权利要求1所述的可移除电池壳体，其中所述控制电路被配置为使用所述无线功率线圈和来自所述电池的功率将功率无线地传输给所述蜂窝电话。

9.一种被配置为接收可移除电池壳体的蜂窝电话，包括：

蜂窝电话连接器，所述蜂窝电话连接器被配置为接收供应直流功率的交流-直流功率转换器的配合连接器；

线圈；

逆变器电路，所述逆变器电路被配置为向所述线圈供应交流信号以将测试信号无线地传输给所述可移除电池壳体；

控制电路，所述控制电路被配置为使用线圈从所述可移除电池壳体无线地接收指示在所述测试信号的传输期间来自所述可移除电池壳体中的整流器的输出电压是否超过预定阈值电压的信息；和

输入-输出设备，所述输入-输出设备被配置为响应于从所述可移除电池壳体接收到指示来自所述整流器的所述输出电压超过所述预定阈值电压的信息而呈现警示。

10.根据权利要求9所述的蜂窝电话，其中所述输入-输出设备包括显示器，并且其中所述显示器被配置为响应于接收到所述信息而显示壳体电池充电状态图标。

11.根据权利要求10所述的蜂窝电话，其中所述可移除电池壳体具有压载负载，电流在所述测试信号的传输期间从所述整流器流过所述压载负载，并且其中所述蜂窝电话包括被配置为响应于接收到所述信息而呈现可听输出的扬声器。

12.根据权利要求11所述的蜂窝电话，还包括蜂窝电话电池，其中所述显示器被配置为呈现指示所述蜂窝电话电池的充电状态的可视充电状态警示。

13.根据权利要求9所述的蜂窝电话，还包括：

外壳；和

位于所述外壳中的磁体，所述磁体被配置为与所述可移除电池壳体中的对应磁体配合。

14.根据权利要求13所述的蜂窝电话，还包括磁性传感器，所述磁性传感器被配置为感测所述可移除电池壳体附接到所述外壳。

15.根据权利要求14所述的蜂窝电话，其中所述逆变器被配置为至少部分地响应于使用所述磁性传感器感测到所述可移除电池壳体附接到所述外壳而向所述线圈供应所述交流信号。

16.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储被配置为由第一电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序在被执行时使所述第一电子设备向第二电子设备提供无线功率充电操作，所述计算机可执行指令包括用于以下操作的指令：

确定所述第二电子设备何时附接到所述第一电子设备；

确定直流功率何时从交流-直流功率转换器提供给所述第一电子设备；

响应于确定所述第二电子设备附接到所述第一电子设备并且所述直流功率正被提供，使用所述第一电子设备中的包括逆变器和线圈的无线功率电路将无线信号传输给所述第二电子设备；以及

响应于从所述第二电子设备无线地接收到指示在电流从所述第二电子设备中的整流器的输出流过所述第二电子设备中的压载负载时在所述整流器的所述输出处产生超过阈值量的经整流电压的信息，使所述第一电子设备呈现指示所述无线功率传输操作正开始对所述第二电子设备中的电池充电的警示。

17.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令还包括用于以下操作的指令：响应于从所述第二电子设备接收到所述信息而将对所述第二电子设备中的所述电池充电的无线功率传输给所述第二电子设备。

18.根据权利要求17所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述第一电子设备包括显示器，其中所述第二电子设备包括可移除电池壳体，其中所述警示包括显示在所述显示器上的电池壳体电池充电状态图标，其中所述第一电子设备包括蜂窝电话，并且其中所述计算机可执行指令还包括用于在所述显示器上显示蜂窝电话电池充电状态图标的指令。

19.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述第一电子设备包括磁性传感器，并且其中用于确定所述第二电子设备何时附接到所述第一电子设备的所述计算机可执行指令包括用于在感测所述第二电子设备何时附接到所述第一电子设备中使用所述磁性传感器的计算机可执行指令。

20.根据权利要求17所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述第一电子设备包括显示器和扬声器，并且其中所述计算机可执行指令还包括用于以下操作的指令：

使用所述显示器和扬声器呈现指示正在开始对所述第二电子设备中的所述电池的充电的第一警示；以及

使用所述显示器和扬声器呈现指示所述直流功率正在对所述第一电子设备中的电池充电的第二警示。

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