CN114977541A

CN114977541A - 无线功率分配系统

Info

Publication number: CN114977541A
Application number: CN202210705248.2A
Authority: CN
Inventors: R·萨基; O·R·莫尔; L·戈朗; O·纳米亚斯; E·罗内恩; O·阿尔珀特
Original assignee: Wi Charge Ltd
Current assignee: Wi Charge Ltd
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2022-08-30
Also published as: JP2022166036A; CN108463937B; WO2017033192A1; KR20180044369A; CN108463937A; EP3342025A1; US20180248411A1; EP3342025A4; JP2018525964A

Abstract

一种用于向空间进行功率转移的系统，包括一个或多个发射器以及能够接收所发射的功率的若干个便携式接收器。接收器能够基于它们的电池的充电状态将有关它们的功率需求的数据发送回发射器。存在传输协议，每一发射器能够借以检测其视场内的合法接收器，并且向任何此类接收器发送第一量的能量，所述接收器可以向发射器报告接收到了该能量连同有关其功率需求的数据。发射器可以基于接收自报告接收器的数据拒绝向一些接收器的功率传输。可以在传输可用量的功率之前使用所发送的第一量的能量为睡眠中的接收器加电，如果协议允许的话。所述传输协议的其他方面涉及可得功率在各请求接收器之间的划分。

Description

无线功率分配系统

本申请是申请日为2016年8月24日、申请号为201680060250.1、发明名称为“无线功率分配系统”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及无线功率传送领域，其尤其适合在基于激光的传输系统当中使用，从而在家用环境下将光功率传送至移动电子设备。

背景技术

人们长久以来就觉察到了在无需实体线路连接的情况下将功率传输至远程位置的需求。随着借助于需要周期性地再充电的电池工作的便携式电子设备的普及，这种需求在过去的几十年间变得具有重要性。这样的移动应用包括移动电话、膝上型电脑、汽车、玩具、可佩戴设备和助听器。当前，现有技术电池的容量以及受到密集使用的智能电话的典型电池消耗可能使得每天必须不止一次地对电池充电，因而对远程无线电池再充电的需求变得很重要。

电池技术具有悠久的历史，并且仍在发展当中。1748年，本杰明·富兰克林描述了首个由莱顿瓶构成的电池，其为首个电源，与机关炮的炮击类似(因此电池得名于“炮击”一词)。1800年，Volta发明了铜锌蓄电池，其明显地更具有便携性。首个可再充电电池，即铅酸电池是Gaston Planté在1859年发明的。自此以后，可再充电电池的能量密度提高了8倍，而且仍在不断提高。与本申请具有共同发明人并且通过引用全文并入本文的美国专利No.9312701中的图1通过重量和体积这两种参数示出了从最初的铅酸化学作用到当今的基于锂的化学作用以及锌-空气化学作用的各种可再充电电池化学作用的能量密度。与此同时，便携式电子设备/电设备所消耗的功率已经达到了可能每天必须进行几次满充电池充电的点。

几乎是在电池发明之后的一个世纪，即在1870年和1910年之间的时期内，Tesla尝试使用电磁波跨越距离进行功率传输。此后，人们做出了很多尝试，以图将功率安全地传输至远程位置，可以方便地将远程位置其表征为跨越明显大于发射或接收设备的尺寸的距离。从在20世纪80年代实施SHARP(固定高海拔中继平台)项目的NASA到在2007年对Tesla式系统进行实验的Marin Soljacic都被囊括在这一范围当中。

然而，到目前为止，只有三种市面可得的技术允许在无需导线的情况下将功率安全地转移至移动设备，即：

1.磁感应，其通常在距离上仅限于几毫米。

2.光伏电池，其在受到太阳光或者正常的安全照明场所内的可用水平的人造光照射时不能为具有适用于移动电话的尺寸的电池产生超过0.1瓦的功能。

3.能量采集技术，其将RF波转换为可用能量，但是不能在任何当前可行的情况下以超过0.01W的功率工作，因为RF信号传输受到健康安全和FCC条例方面的限制。

与此同时，便携式电子设备的典型电池具有处于1瓦·小时和100瓦·小时之间的容量，并且通常需要每天充电。因此，需要在长得多的距离上进行程度高得多的功率转移。

人们已经做出了几种使用校准或者基本校准的电磁波在居住环境下转移功率的尝试。但是，对这样的产品进行大规模销售的商业可得性在当前存在限制，这主要是由于下面的段落中概括的问题。

有碍于采取这样的无线功率解决方案的问题之一是不能支持多个客户端。这样的无线功率解决方案通常只覆盖发射器周围的某一体积(又称被称为视场或FOV)，只有在该体积内才能对接收器充电。随着这样的无线电源系统的范围的扩大，视场内的潜在客户数量也变得更大，因而可能有不同类型的客户端。在能够通过单个发射器对多个客户端供电的环境中，必须对功率传输进行优化，以确保最高性能，提高效率以及避免向客户端供应太多或者太少的电力。此外，还要从这样的功率传输当中实现经济利润的目标。

现有技术通常忽略这一问题或者只对这一问题提供有限的解决方案，这样的解决方案未囊括该问题的全部范围，因而不适于支持具有不同的以及变化的需求的不同类型客户端的商业系统。

现有技术的另一问题可能出现在多个发射器的视场在空间内重叠的环境内。如果接收器被置于这样的重叠视场内，那么其可能接收来自不止一个发射器的功率，从而有可能向其提供超出其处理能力的功率。

现有技术也没有提供检验接收器的合法性的方法。不合法的接收器可能未被配置为能够安全地操纵提供给其的光或电功率，因而可能带来安全危害。需要一种方法来检验发射器对其进行传输的接收器的合法性和安全性。

很多现有技术接收器也不允许零能量切断模式，这一缺陷可能在不存在发射器时给电池造成不必要的漏电。出现这一问题的原因在于在这样的现有技术系统当中，接收器可能必须周期性地询问访问的发射器的存在，如果附近没有可用的接收器，那么这种持续的周期性询问就意味着持续地从接收器消耗电力。

可以在与本申请具有共同的发明人并且发明名称为“Wireless Laser PowerTransmitter”的US 8525097中发现这种情况的例子，其中，接收器必须通过加热对某一元件生成热透镜，从而开始充电。可以在美国专利No.8159364、No.8446248、No.8410953中以及US 2013/0207604中发现其他例子，其中，在所有的这些相关参考文献中，用于在接收器和发射器之间建立链路的算法都开始于状态“用于系统100a的控制逻辑310的示范性算法可以如下：(1)功率接收器330可以使用通信信道110向附近的任何发射器330宣布其存在”。

因此，存在着经由几米或更大的距离安全地向一般配备有可再充电电池的便携式电子设备转移电力的未满足需求。所述系统还应当能够启用确切的零能量关闭模式以免使电池耗电，同时仍然保持检测合法接收器的能力。

在此通过引用将在本说明书的这一部分以及其他部分当中提及的公开文献中的每者的公开内容全文并入本文。

发明内容

本公开中描述的系统的一个示范性实施例包括至少一个发射器和至少一个接收器，所述至少一个发射器能够向接收器的子集进行功率传输并且能够按照扫描特征检测接收器，在所述至少一个发射器和所述至少一个接收器相互处于彼此的视场内时，所述至少一个接收器能够接收功率并且/或者能够使用低于发射器供应的第一最低水平的能量的能量传输最小标识(ID)传输。“发射器供应的第一最低水平的能量”应当被理解为是指接收器的电池不会像现有技术系统当中那样在接收器搜索可能不存在的发射器时遭受恒定的电量损失，因为其总是将从要求其发送其ID的发射器那里接收到比其传输其ID时所耗能量多的能量，而且在接收到所述第一最低水平的能量之前不必消耗任何能量。这一初始能量开销通常可以提供能量预算，以唤醒接收器，检测已经接收到了实际触发机制，进行快速系统分析，以及发送初始消息。

最小ID传输将包括两个部分，一部分定义接收器的身份，另一部分定义对接收器需要从发射器接收的能量的要求以及接收器接受和处理其能够从发射器接收的能量的能力。在本公开的下文中将给出进一步的细节。发射器可以能够通过对接收器的特征的了解而确定所述值中的一些，其中，接收器的身份或型号编号是已知的。例如，发射器可以被编程为将某一型号解释为具有某一孔径和功率处理能力，尽管这些值可能并未在所述最小ID传输中具体详述。

这样的“握手”过程具有几个额外的优点，例如，每一发射器能够供应小于等于某一取决于发射器设计和配置的最大功率能力的功率，，并且每一接收器能够向与之相关联的同样可能具有有关于自身功率接收能力的限制的设备供应处于一些限制以内的功率。本公开的方法的一个目的在于建立一种安全、有效率的充电方案，其将通过一种易于执行的方法满足握手过程和开始功率传输的所有不同要求。

本公开中描述的方法由可以串行或者并行执行的几个过程构成，它们可以从发射器向接收器以及从接收器向发射器进行数据的输入和输出。

第一过程是扫描过程。所述扫描过程通常由发射器执行，其目的在于确定位于每一发射器的视场内的一系列接收器。所述扫描可以是使用扫描射束或者某一与接收器的通信过程完成的，例如，通信可以是RF、超声波、IR、人工输入、Bluetooth^TM、Zigbee^TM、Wifi^TM或者TCP/IP、Z-wave^TM、Ant^TM或者任何其他适当通信手段。发射器内的扫描器可以连续工作或者偶尔工作，并且应当被配置为检测并报告覆盖范围内的接收器的存在。

接收器还可以能够彻底关闭，从而在不向其传输功率时不消耗任何能量。在检测到接收器时，发射器可以向接收器供应至少第一最低能量，该能量是预定的，其足以对接收器加电，并且允许接收器通过前面提到过的通信手段或者通过代理服务器将其最小ID报告给发射器，在本公开的下文当中将定义所述最小ID。

尽管在本公开中描述的方法和系统配置可以与任何形式的无线功率传输(例如，RF、磁(如果对于这样的距离而言可行的话)、电磁或者光学的)结合使用，但是在本公开中采用光功率传输作为例子来说明所提出的方法和系统的各种不同方面和实施方式。但是，应当理解，这并非意在使本发明局限于以光学方式实施的功率传输，而是意在使本发明涵盖任何适当的功率传输系统。

发射器可以将接收器检定为“具有潜在合法性的接收器”，即，有可能被认证能够安全地通过光学方法接收功率的接收器。

有几种这样的光学方法，其部分列表包括：

1.接收器可以配备某一识别模式，例如，条形码或者唯一性结构，发射器可以通过采用扫描射束或者使用照相机和信号处理对其进行检验。

2.接收器可以包括特定滤波器或者滤波器组，其可以透过/遮挡某些波长，以提供这样的标识数据。

3.接收器可以配备有条型码或者其他唯一性图案的全息图或者几个这样的可使用不同波长查看的条形码或唯一性图案，它们可以用于对接收器进行检验。

4.接收器可以配备另一种唯一性光学特征，例如，独特的反射，其可以涉及光功率水平、空间图案、涉及特定波长的图案、光滑图案或者模糊图案或者任何其他形式的标识，不管它们是反射性的、漫射性的还是有光谱移位的图案，只要允许发射器能够将其识别出来即可。

5.接收器可以配备有折回反射器，从而使接收自发射器的照射返回发射器，所述反射被用作上文选项1中的识别模式。

在检测到接收器之后(可能并非立即地)，发射器可以向检测到的接收器至少供应上文提及的第一最低能量配额，该能量配额被预定为足以使接收器能够将最小ID发送回发射器。

在从接收器接收可以具有从接收器反射具体光图案或者包括标识符的通信的形式的最小ID之后，发射器确定所述接收器的初始充电要求(ICR)。所述初始充电要求(ICR)可以基于发射器中的内部数据库、发射器已知的内部算法或者从接收器本身或外部服务器接收的数据。

所述ICR可以取决于但不限于下述内容中的一者或多者：

1.接收器ID

2.接收器制造商ID

3.接收器型号标识符

4.接收器能够处理的最高平均电功率

5.接收器能够处理的最低平均电功率

6.接收器可用的功率信道，例如，其可以包括的数据可以是接收器敏感的波长、接收器敏感的功率技术(例如，RF、磁场、电场、超声波)、传输协议、频率、占空比、支付方法或其组合。

7.接收器能够处理的最高瞬时电功率

8.接收器能够处理的最低瞬时电功率

9.接收器和/或客户端设备(其为接收器能够为其供电的设备，通常为移动电话或者另一并非所述接收器的部分的电子电路)能够接收的总能量

10.接收器能够处理的最高平均光功率

11.接收器能够处理的最低平均光功率

12.接收器能够处理的最高瞬时光功率

13.接收器能够处理的最低瞬时光功率

14.接收器的功率转换效率

15.接收器状态，其可以包括

a.功率需求

b.电池充电数据(充电容量，温度)

c.设备所耗用的能量

d.紧急指示符

e.可用功率源

16.接收器等级，例如，高优先权、中优先权、低优先权

17.接收器通光孔径

18.接收器视场

19.接收器的所要求安全等级，因为(例如)为居住用途设计的接收器与工业接收器相比可能局限于降低的功率水平。

20.接收器公钥

21.网络上的接收器地址

22.从接收器的客户端发送的数据，所述客户端可以是接收所述数据的单元

23.循环冗余校验(CRC)或者其他校验和数据或者纠错码

24.整个消息的电子签名。

接收器可以基于从外部源接收到所述接收器的数据以及可以被预加载到所述接收器内而不予以传输的私钥来计算电子签名。所述电子签名可以用于检验设备ID、制造商ID以及在所述消息内传输的其他数据。

在接收自所有的或一些所述接收器的数据的基础上，发射器确定针对每一接收器的传输概要。这一操作可以是使用下述方法中的一者或多者完成的：

1.向所有的客户端供应相等的功率，从而使得每一客户端被调度为接收相同量的所发送功率，尽管所接收到的功率可能因不同接收器的不同结构和工作条件而存在差异。这样的功率是基于发射器能够发射的功率的总量(考虑误差/扫描/接收器之间的移动)除以接收器的总数计算出的。

2.需要功率的第一接收器可以按照其功率请求和发射器的最大功率传输中的较小者接收功率。

3.随机功率输送，同时从接收器候选列表中删除已经满足了其功率需求的客户端。

4.基于接收自内部计算、接收器或者接收自外部服务器的概要的方法。所述功率传输概要的计算可以是基于下述内容的至少其中之一计算的：

1.每一接收器的需求

2.每一发射器和每一接收器之间的功率传输能力

3.不同发射器和不同接收器的可用性

4.每一接收器的功率需求

5.每一接收器的状态，其包括但不限于电池容量、充电容量、功率需求和用户支付信息

6.预定列表

7.每一接收器的身份

8.向每一接收器的传输的安全性

一般而言，从发射器向接收器的传输受限于下面选项中的最小者：

1.发射器的功率传输能力

2.接收器的功率接收能力

3.客户端的功率接收能力

4.安全功率极限

可以在接收器和发射器之间提供反馈环，从而不时地更新接收器的状态，并且可以基于这样的状态修订传输调度。

也可以基于新的接收器被添加到列表当中、从列表中删减了接收器、新的发射器被添加到了列表当中、从列表中删减了发射器以及其他参数(诸如时间、环境条件、接收器位置和安全要求)的变化，来修订传输调度。

因而，根据本公开中描述的设备的示范性实施方式提供了一种用于将功率传输到远程体积内的系统，所述系统包括：

(i)至少一个发射器，其具有视场并且能够接收从所述视场传输至所述至少一个发射器的数据，以及

(ii)至少一个接收器，其能够从所述至少一个发射器接收能量并且将数传输回到所述至少一个发射器传回至少一个发射器，

其中，所述至少一个发射器被配置为检测其视场内的接收器，并且将第一量的能量安全地传输至所述接收器的至少其中之一，并且

所述至少一个接收器被配置为从所述至少一个发射器接收第一量的能量并且以向所述至少一个发射器的数据传输作为响应，并且

所述至少一个发射器被配置为基于接收自所述至少一个接收器的数据拒绝向所述接收器中的一些传输功率。

在这样的系统中，至少一个接收器可以具有能够被发射器检测到从而将接收器检定为具有潜在合法性的接收器的识别模式。在这样的情况下，所述识别模式可以是光学的。在这些情况的任一种当中，所述识别模式可以是从来自至少一个接收器的折回反射产生的。

此外，在上文描述的系统中的任何系统当中，接收器的至少其中之一可以包括至少一个滤波器，从而使所述接收器能够从发射器接收与所述至少一个滤波器的特征匹配的功率。

根据上文描述的系统的另一种实施方式，所述至少一个发射器可以适于向所述接收器的至少其中之一发射功率，所述功率所处的水平低于所述接收器的功率接收能力，低于所述接收器的客户端的功率接收能力，并且低于所述发射器的最大安全功率传输极限。

此外，发射器可以适于在接收自所述接收器的至少其中之一的数据的基础上确定所要传输的功率的传输概要。在这种情况下，传输概要可以是由在至少一个发射器当中或者在与之通信的设备当中处理的算法生成的。

在本公开的系统的又一实施方式当中，所述至少一个发射器可以是至少两个发射器，并且所述接收器的至少其中之一可以适于将其功率需求报告给所述至少两个发射器的两者或全部，从而使所请求的所有功率需求之和不超过接收器的最高功率处理能力。

附图说明

通过结合附图考虑的下述详细描述，本发明将得到更加充分的理解和认识，在附图中：

图1示出了包括一定数量的发射器和一定数量的接收器的示范性电力传输系统。

图2是示出了一种根据1×1配对法安排两个发射器和单个接收器之间的交互的示范性方法的流程图，其中，所述1×1配对法涉及由所述接收器对发射器的自动选择；

图3是示出了根据另一种不同的由接收器执行对发射器的自动选择的通信和操作规程来安排两个发射器和单个接收器之间的交互的另一示范性方法的流程图；以及

图4是示出了一种安排单个接收器与多个发射器之间的交互的示范性方法的流程图，其中，由发射器之一或者外部服务器做出判决。

具体实施方式

现在将参考图1，图1示出了一种结合了一对发射器1和2以及多个接收器3到8的系统，所述接收器中的一些能够仅从所述发射器中的一个或另一个接收功率，而一些接收器则能够从两者接收功率。

在第一操作阶段内，发射器1扫描其视场，并检测到接收器3、4、5和6。在这一示范性情形下，其未检测到处于其视场外的接收器7和8，因为它们被接收器4挡住了。

在检测到接收器3、4、5和6时，发射器1向每者提供第一最低能量分配。为每一接收器供应最低能量份额将唤醒这些接收器，并使它们使用结合到各接收器内的通信模块17-3、17-4、17-5和17-6发送ID传输。所述ID传输通常由下述数据的部分集合构成，所述ID传输一般被划分成两个部分，一部分涉及接收器自身的身份，另一部分涉及接收器接收和使用从发射器向其传送的能量的能力。显然，接收器ID自身也会通过该类型的接收器的特性隐含地包括某些能量能力数据。还可能涉及其他此处未列举的数据：

1.接收器ID

2.接收器制造商ID

3.接收器型号标识符

4.接收器能够处理的最高平均电功率

5.接收器能够处理的最低平均电功率

6.接收器可用的功率信道

7.接收器能够处理的最高瞬时电功率

8.接收器能够处理的最低瞬时电功率

9.能够接收的总能量

10.接收器能够处理的最高平均光功率

11.接收器能够处理的最低平均光功率

12.接收器能够处理的最高瞬时光功率

13.接收器能够处理的最低瞬时光功率

14.接收器的功率转换效率

15.接收器状态，其可以包括

a.功率需求

b.电池充电数据(充电容量，温度)

c.装置所耗用的能量

d.紧急指示符

e.可用功率源

16.接收器等级(例如，高优先权、中优先权、低优先权)

17.接收器通光孔径

18.接收器视场

19.接收器的所要求安全等级(与工业接收器相比，住宅接收器可能限于降低的功率水平)

20.接收器公钥

21.网络上的接收器地址

22.从接收器的客户端(接收所述数据的单元)传输的数据

23.CRC或者其他校验和数据

24.整个消息的电子签名

发射器1确定其能够向每一接收器发送功率，这一操作可以是基于任何接收到的数据做出的，但是尤其基于装置ID、制造商ID、功率能力、功率需求、安全等级、通光孔径、来自客户端的数据、接收器等级、接收器型号、接收器的备选功率源和电子签名。

根据本公开的方法和系统的一种示范性实施方式，一些接收器(例如，接收器4和5)可以向作为备选功率源的不同发射器(例如发射器2)报告，这样可以在发射器1和2之间或者在发射器1和2与接收器4和/或5或者任何其他代理之间产生协商过程，以确定将由哪一发射器对哪一接收器供电。做出这些决定的过程的典型标准可以包括，如果发射器能够生成的射束参数与接收器的接收参数不匹配，那么发射器确定其不能进行功率传输。例如，能够发射15mm射束的发射器不应尝试为只能接收5mm射束的接收器供电。类似地，发射器不应尝试向接收器发送高于接收器能够安全地接收的功率水平的功率。

具体协商可以沿下述程式线展开，但是应当理解这些指示描述了典型情形，也可以采用备选过程。

首先，发射器扫描视场并检测接收器。

第一发射器向接收器发送最低能量。

接收器以最小ID消息做出响应，所述最小ID消息通常包括物理ID、制造商、射束参数和安全参数、接收器当前是否正在被第二发射器供电的指示以及如果正在受第二发射器供电时第二发射器的ID。

第一发射器基于所述最小ID消息判断其是否能够向所述接收器发送功率。

第一发射器将这样的能力传达给所述接收器。

接收器计算其是否能够安全地接收来自第一发射器的一定量的额外功率。

接收器向第一发射器请求这样的额外的量的功率。

接收器可以通知第二发射器其能够从第一发射器接收功率。

接收器可以降低其向第二发射器请求的功率的量。

在当前系统的一种不同的实施方式中，接收器4和5(例如)可以报告在考虑了接收自发射器2的功率(如果有的话)的情况下它们的最大功率处理能力。

每个发射器的扫描、通信和功率传送可以是由同一设备完成的，例如，扫描激光束，但是也可以是使用照相机或者其他实施接收器检测的电子或光学单元来完成的。

在发射器1确定了接收器3、4、5、6的每者的功率需求之后，其可以为每一接收器创建电子记录，所述电子记录可以包括该接收器的ID、位置、功率需求、安全等级以及其他数据。

于是，发射器1可以基于这一数据确定传输调度，即，将在什么时间向什么接收器发送什么样的功率，继而执行该调度传输程序。在执行过程中，发射器可以请求状态更新，其要么是通过扫描操作完成的，要么是通过向接收器的专门请求完成的，并且可以响应于此改变传输调度。

有很多可能的方法来确定覆盖同一接收器的两个发射器的存在以及系统处理这种状况的方式。现在将以如下的对每种方法的功能概要的简短描述作为针对每种方法的引言：

方法A–具有最低技术投入的用户责任–发射器的使用手册给出建议，以避免将两个发射器放置为使它们的视场重叠。

方法B–实时用户责任–每一接收器将只与单个具体发射器配对，配对是由用户完成的。

方法C–接收器责任1×1–接收器将被配置为仅与一个发射器配对；接收器可以选择最佳发射器或者第一发射器。最佳发射器可以是根据功率水平、安全性、成本、用户接口或者任何其他参数确定的。

方法D–接收器责任1×n–接收器将向所有的发射器报告其功率需求，从而确保其不会接收到超出其处理能力的功率。例如，其可以按照确保报告给不同发射器的所有功率需求之和不超过其自身的功率处理能力的方式向各个发射器报告其功率需求。典型地，接收器可以基于某一标准(例如，成本、距离、载荷、能力)对发射器进行从最合适到最不合适的排序，并且可以向最有利的发射器请求第一量的功率。所述第一量的功率通常可以是其全部需求或者可高达发射器的能力水平，哪一个小选哪个。如果在这一步骤之后还有任何功率需求，那么接收器可以请求列表上的第二发射器供应所遗漏的量的功率，等等。

方法E–发射器责任1×1–来自第二发射器的信息–发射器将尝试与其他发射器直接地或者经由代理通信，并共享有关哪些接收器正在接受供电的数据。各发射器将被配置为避免一起向同一接收器供电。

方法F-发射器责任1×1，来自接收器的信息–接收器向其正在由其接收功率的发射器做出有关第二发射器的可用性的更新。各发射器相互通信及协调，以确定哪一发射器对该发射器供电；各发射器将被配置为避免一起对同一接收器供电。

方法G-发射器责任1×n，来自接收器的信息接收器向其正在由其接收功率的发射器做出有关第二发射器的可用性的更新。各发射器相互通信及协调，以确定何时从每一发射器供应多少功率。

方法H-发射器责任1×n，来自接收器的信息–接收器向其正在由其接收功率的发射器做出有关第二发射器的可用性的更新。各发射器与外部服务器通信，所述外部服务器确定何时从每一发射器发送多少功率。

除了涉及用户激活的方法A和B以外，现在将逐一地对这些备选方法中的每个方法做出如下的更加详细的描述：

现在将参考图2，其示出了根据方法C(1×1配对，由接收器自动选择)的两个发射器701、703与单个接收器702之间的交互的示意性流程图。

在步骤7011中，发射器701扫描其视场的部分，从而对接收器进行定位。

在步骤7012中，发射器701对接收器702定位。这一操作可以是使用从接收器往回反射的信号或者识别接收器上的条形码或某种其他可见标记的照相机完成的，或者这一操作可以是通过在扫描射束照射到接收器的光探测器上的时候由接收器生成的如RF信号的信号完成的。

在步骤7013中，发射器701向接收器702发送最低能量水平包。

在步骤7020中，接收器702通过将所述第一最低能量水平与落在其上的环境照明区分开而接收并识别所述第一最低能量水平，因为所输送的最低能量包射束可以具有高得多的强度水平，或者可以具有输入滤波器能够检测的特定波长，或者其可以具有特定的包络或者特定的脉冲样式。接收器702在步骤7021中响应于所述最低能量水平包的接收而将其ID和最低能力消息发送回发射器701。

所述能力ID消息尤其可以包含的数据有：

1.接收器ID

2.接收器制造商ID

3.接收器型号标识符

4.接收器能够处理的最高平均电功率

5.接收器能够处理的最低平均电功率

6.接收器可用的功率信道

7.接收器能够处理的最高瞬时电功率

8.接收器能够处理的最低瞬时电功率

9.能够接收的总能量

10.接收器能够处理的最高平均光功率

11.接收器能够处理的最低平均光功率

12.接收器能够处理的最高瞬时光功率

13.接收器能够处理的最低瞬时光功率

14.接收器的功率转换效率

15.接收器状态，其可以包括

a)功率需求

b)电池充电数据(充电容量，温度)

c)装置所耗用的能量

d)紧急指示符

e)可用功率源

16.接收器等级(例如，高优先权、中优先权、低优先权)。

17.接收器通光孔径

18.接收器视场

20.接收器公钥

21.网络上的接收器地址

22.从接收器的客户端(接收所述数据的单元)传输的数据

23.CRC或者其他校验和数据

24.整个消息的电子签名

在步骤7014中，发射器701接收所述ID和最低能力消息，并作为响应在步骤7015中建议一组其能够发送的功率传输参数。该组功率传输参数可以基于发射器中的内部数据库、对于该发射器而言已知的内部算法或者从接收器自身或外部服务器接收的数据，并且可以包括诸如下述数据的数据：

a.可用功率信道，其可以包括诸如波长、功率技术、传输协议、频率、占空比、支付方法或其组合的数据

b.接收器和/或客户端装置能够接收的总能量

c.最高平均光功率

d.最低平均光功率

e.最高瞬时光功率

f.最低瞬时光功率

g.射束直径(最小、平均、最大)

h.发射器的公钥

i.网络上的发射器地址

j.CRC或者其他校验和数据或者纠错码

k.整个消息的电子签名

典型地，第一能力消息被编程到接收器内，或者接收器依据扫描射束参数(例如，波长和时间模式)将其从预编程消息的列表中选出。

在步骤7022中，接收器接收所建议的功率传输设置，所述设置通常包括诸如功率水平、射束直径、波长、占空比、通信信道、安全特征、报告协议等的参数，并且接收器判断其是否能够接受并且处理所建议的设置。

如果不能，那么在步骤7023中，接收器一般通过朝着发射器的建议功率传输设置缩减其要求而对其要求进行修改，并将这些缩减后的要求发送回发射器，发射器在步骤7014中对经修改的建议功率传输设置进行准备，并将建议发送回接收器，接收器在步骤7022中再次对所述建议进行考虑。这一迭代过程一直持续到接收到发射器701和接收器702双方都认可的可接受功率传输设置为止。一旦这一组被认可的传输参数被发送回发射器，发射器701就在步骤7016中开始向接收器702发送功率，接收器702在步骤7025中接收所述功率。

这样的传输一般将持续到发射器701停止传输为止，例如，停止传输可能是由于其被用户关闭或者被根据设置关闭，或者是发射器701将其功率转向另一个优先权高于接收器702的接收器的结果，或者是因为功率传输的物理中断。

在某一时间点上，另一发射器703在对场所进行扫描(步骤7031)时发现了接收器702(步骤7032)，并向其发送最低能力水平(步骤7033)，接收器702在步骤7026中接收该最低功率水平。

接收器702在步骤7027中通过将其ID和其最低能量能力发送回发射器703而做出响应。步骤2027还可以包括有关接收器702的该部分的响应动作，其方式是向发射器701通知错误或者所发现的额外发射器，尽管一些接收器可能无法对来自不同发射器的最低能量水平做出区分或者可能未被配置为向发射器做出有关此类事件的通知。

在步骤7017和7034中，发射器701和发射器703将接收自接收器702的最小ID消息与其自身的功率能力进行比较，并且在步骤7018和7035中每者将其自身的功率设置建议发送给该接收器。

可以对步骤7027、7017、7034、7018、7035进行重复直至达成协定为止，通常这样的协定涉及有关光功率水平的协定以及诸如射束直径和波长的射束参数，但是这些参数中的一些可以是被预编程到所述系统内的(波长)，将不会发生针对它们的详细协商。这一迭代过程与唯独针对发射器701的步骤7015、7022、7023和7014中所示的迭代过程类似，因而在此并未示出，以避免使流程图复杂化。接收器702将所建议的参数与其接收并吸收功率的能力进行比较，并且通常将接受允许其安全地受到供电的条件，并且将拒绝超出其安全极限的光功率或者该尺寸的接收器不能有效率或者安全地处理的过大或过小的射束。

在步骤7028中，接收器702基于与其预编程偏好的最佳匹配或者基于定价、用户选择乃至任意选择来选择发射器701或者发射器703的优选设置，并且在步骤7029中，接收器702依据在只有一个发射器与所述接收器通信时通过所述开头过程选择了哪一设置而接受发射器701或者发射器703的功率传输设置。

在这一过程完成时，一个发射器向接收器702发送功率，接收器702

接受该功率，这通过方法C的规程所实现的。

方法D–接收器责任1×n–接收器将向所有的发射器报告其功率需求，从而确保其不会接收到超出其处理能力的功率。

现在将参考图3，其示出了根据方法D(1×n配对，由接收器自动选择)的两个发射器与单个接收器之间的交互的示意性流程图。

这一规程在接收器能够同时接收来自多个发射器的功率时使用，甚至是在各发射器能够相互通信的环境下使用。这一规程不涉及发射器对发射器的交互。“智能”的是接收器，其能够向两个发射器发送单独的报告。这样的接收器仍然可以能够从不止一个发射器接收提高的或者优化的功率。在这样的情形下，将按照类似的方式重复图2的直至7018和7035的步骤，只是接收器的响应将存在差别。

作为图2所示的方法C的步骤7028和7029的替代，在图3所示的方法D中，执行步骤7028A和7029A。在步骤7028A中，接收器702计算在其附近与之联系的所有发射器的功率传输参数，之后在步骤7029A中向所有这些发射器发送单独的功率请求，这些发射器可以是通过不同地址、编码、频率或者其他方式识别的。

在接收到这样的请求(步骤70191和70391)时，发射器701和发射器703建议功率传输设置，并将其发送至接收器702。接收器702在步骤7038中考虑这些设置相对于其需求的适配性。这一判决是以内部优化参数为基础的，所述内部优化参数可以被配置为在被编程到所述接收器内的一组安全限制以内取得某一功率水平或者优化成本。在一组功率传输设置被接受时，发射器701(和/或703)在步骤70193(和/或70393)中发送功率，并且接收器702在步骤7039中接受这一功率。因而，接收器702能够从701、703或两者接收功率(但是仅从其中之一接收功率的情况已经被上述的方法C所涵盖)。因而，接收器702接收来自各发射器的多个功率射束，它们是针对接收器的要求所采纳的，而且处于各发射器满足该功率要求的能力和适合性以内。

如果另一方面，接收器702拒绝了这两种所建议的功率传输设置，那么控制可以再次返回至步骤7028A，以尝试来自附近的所有发射器的具有经修改的功率考虑事项的备选建议方案。

现在参考图4，其示出了单个接收器与多个发射器之间的交互的流程图，其中，判决由所述发射器之一或者由外部服务器做出。图4还与方法F、G和H有关。

在步骤17011中，发射器701对场所进行扫描，从而在步骤17012中发现了接收器702，并在步骤17013中向其发送最低能量。接收器702在步骤17021中接收所述最低能量，并在步骤17022中发送其ID和要求。

发射器701在接收到所述ID和要求之后，在步骤17014中与附近的其他发射器通信，以确定将向接收器702发送功率的单个发射器(或者根据方法G和H的多个发射器)。在步骤17031中指示这样的与接收器702有关系的发射器。这样的判决可以是通过优化算法、随机选择或者某种其他可以考虑视线、功率能力、功率需求、载荷、距离、安全、成本以及所述一个或多个发射器与接收器702的兼容性的算法做出的。

所述判决可以是基于质量标准(例如，视线、载荷或者其他标准)，或者基于首次检测机制，或者按照某种其他方式(随机、与服务器的通信、优选发射器)做出的。

一旦在步骤17015中决定了所选择的最佳发射器(图4所示的例子中的发射器701)，那么所选择的发射器就对接收器定位，并在步骤17035中对其供电，所述供电有可能发生在与未选定的发射器703交换了更多一些的信息之后。

方法E和方法F的区别在于，在方法E中有关第二发射器的存在的信息是通过发射器之间的通信或者用户向发射器的输入取得的。

在方法F中，有关第二发射器的存在的信息是接收器在其与发射器的通信中指示的。

两种方法能够共存。

在方法G和方法H中，多个发射器同时对接收器供电，因而在它们之间对功率需求进行了划分。

方法G和方法H的区别在于，在方法H中，发射器与外部服务器通信，以确定运行参数。

本领域技术人员将当认识到，本发明不受上文具体示出和描述的内容的限制。相反，本发明的范围包括本领域技术人员在阅读以上描述时会想起且在先有技术中未公开的上文所述各种特征的组合和子组合，以及其变化和修改。

Claims

1.一种用于将功率传输到远程体积中的系统，所述系统包括：

至少一个发射器，其具有视场并且能够接收从所述视场传输到所述至少一个发射器的数据；以及

至少一个接收器，其能够接收来自所述至少一个发射器的能量并且将数据传输回到所述至少一个发射器；

其中，所述至少一个发射器被配置为检测其视场内的接收器，并且将第一量的能量安全地传输到所述接收器的至少其中之一；并且

所述至少一个接收器被配置为从所述至少一个发射器接收所述第一量的能量并且以向所述至少一个发射器的数据传输作为响应；并且

所述至少一个发射器被配置为基于从所述至少一个接收器接收到的所述数据来拒绝对所述接收器中的一些接收器进行功率传输；

其中，至少一个接收器具有能够由所述发射器检测的识别模式，以便使所述接收器具有作为潜在合法接收器的资格。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述识别模式是光学的。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述识别模式由来自至少一个接收器的回反射产生。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接收器的至少其中之一包括至少一个滤波器，从而使所述接收器的至少其中之一能够从与所述至少一个滤波器的特征匹配的发射器接收功率。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个发射器适于向所述接收器的至少其中之一传输功率，所述功率所处的水平低于所述接收器的功率接收能力，并且低于所述接收器的一个或多个功率接收设备的功率接收能力，并且低于所述发射器的最大安全功率传输极限。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射器适于：基于从所述接收器的至少其中之一接收到的数据来确定要传输的功率的传输概要。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述传输概要是由所述至少一个发射器中或与所述至少一个发射器通信的设备中处理的算法生成的。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个发射器为至少两个发射器，并且所述接收器的至少其中之一适于将其功率需求报告给所述至少两个发射器中的全部，使得所述至少一个接收器所请求的所有功率需求之和不超过所述接收器的最大功率处理能力。