CN115428297A - 汽车座椅无线充电系统 - Google Patents

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Abstract

描述了用于对车辆中的一个或多个电子装置(例如，车辆座椅中的电子装置或从嵌入在车辆中的充电系统对乘员装置进行充电)进行无线充电的系统和方法。一种方法包括接收来自电源的直流(DC)信号，放大接收的DC信号以产生放大的交流(AC)信号，监测功率放大器中的内部信号，以及响应于所监测的信号调整功率放大器的一个或多个性质。通过一个或多个发射天线发射放大的AC信号。

Description

汽车座椅无线充电系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年3月5日提交的名称为“AUTOMOTIVE CAR SEAT WIRELESSCHARGING SYSTEM(汽车座椅无线充电系统)”的第62/985,742号美国临时专利申请的优先权和权益，该美国临时专利申请通过引用以其整体并入本文中。
背景技术
随着车辆内部随着车辆设计的进步而变化，需要将灵活和有效的无线充电系统结合到未来的车辆中。
发明内容
描述了车辆控制台无线充电系统的各种设计。
在一个方面，所公开的技术提供了一种系统和方法，用于改装车辆地板平面的内部的无线充电系统，以对车辆座椅(例如，汽车座椅)中的电子装置充电，从而允许消除车辆的线束中的一些。无线充电系统发射器还可以在车辆座椅内部进行改装，用于对乘客装置进行无线充电。
在另一方面中，一种用于车辆的车辆座椅的无线充电系统，包括：第一发射器，联接到所述车辆的电源，其中，所述第一发射器包括联接到一个或多个发射器天线的放大器；第一接收器，嵌入在所述车辆的所述车辆座椅中，其中，所述第一接收器包括一个或多个接收器天线，所述一个或多个接收器天线无线联接到所述一个或多个发射器天线，以无线地接收来自所述第一发射器的电力；整流器电路，联接到所述一个或多个接收器天线，其中，所述整流器电路配置成将交流电转换为直流电；以及调节器电路，联接到所述整流器电路，其中，所述调节器电路配置成产生恒定的输出电压。
在另一方面，一种用于对车辆中的一个或多个电子装置进行无线充电的方法，包括：接收来自电源的直流(DC)信号；通过开关功率放大器，放大接收的DC信号以产生放大的交流(AC)信号；通过检测器电路，监测所述功率放大器中的内部信号；通过控制器，响应于所监测的信号调整所述功率放大器的一个或多个性质；以及通过一个或多个发射器天线，发射放大的AC信号。
这些和其它方面在整个文档中公开。
附图说明
图1是无线充电车辆座椅系统的代表性图示。
图2是具有多个发射器天线的无线充电车辆座椅系统的代表性图示。
图3是具有多个接收器天线的无线充电车辆座椅系统的代表性图示。
图4是用于对乘客装置充电的无线充电车辆座椅系统的代表性图示。
图5是用于对车辆电子装置和乘客装置充电的无线充电车辆座椅系统的代表性图示。
图6是无线充电车辆座椅系统的代表性框图。
图7是用于无线充电车辆座椅系统的发射器的代表性框图。
图8A是无线充电车辆座椅系统的代表性图示，示出发射器天线和接收器天线的示例放置。
图8B示出典型无线充电车辆座椅系统的照片。
图9是用于对车辆中的电子装置进行无线充电的示例方法的流程图。
具体实施方式
所公开的技术提供了用于设计或改装车辆地板面板内部的无线充电系统以对车辆座椅中的电子装置充电从而允许消除一些车辆的线束的系统和方法。无线充电系统发射器还可以包含在车辆座椅内部，用于对电子装置(例如，乘客装置)进行无线充电。所公开的技术可以用于汽车座椅和座椅或其它车辆中的其它驾驶员/乘客约束装置，该其它车辆包括私人乘客机动车辆、商用机动车辆(例如，公共汽车)、飞机、火车、船和其它水运工具，以及其它运输或运动模式，诸如摩托车、自行车、货车、诸如拖拉机的农业设备、诸如叉车的工业设备等。
随着诸如人工智能的技术的进步，车辆内部持续变化，原始设备制造商(OEM)正在重新设计车辆内部以包括新产品特征。例如，对于自驾驶车辆，驾驶员不必面对车辆的前方。因此，示例性特征可以是使座椅旋转，从而驾驶员可以与车辆后部的其它乘客互动。然而，由于汽车内部的线束，这将很难在当前车辆上实现。如果诸如风扇(例如SVS风扇)、传感器和致动器的座椅电子装置(即，嵌入在车辆座椅中的电子装置或以其它方式电子控制座椅功能)能够被无线充电，则座椅将更容易移除或旋转。因此，需要一种用于对汽车内部的车辆电子装置和乘客装置充电的系统和方法，以克服这些和其它挑战。
现在将描述所公开的技术的各种实施方式。以下描述提供了用于彻底理解和能够描述这些实施方式的具体细节。然而，本领域的技术人员将理解，可以在没有许多这些细节的情况下实践本发明。另外，一些公知的结构或功能可能不会被详细示出或描述，以避免不必要地模糊各种实施方式的相关描述。在下面呈现的描述中使用的术语旨在以其最广泛的合理方式来解释，即使它与本发明的某些具体实施方式的详细描述一起使用。
图1是无线充电车辆座椅系统100的代表性图示。在系统100中，单个发射器天线(Tx)120放置在车辆的地板上或车辆的地板中，并且接收器(Rx)130嵌入到车辆座椅110中。发射器120包括放大器，该放大器将DC信号转换为放大的AC信号，该放大的AC信号以射频被驱动到谐振天线。然后，这个天线以大致相同的谐振频率无线联接到车辆座椅内部的接收器130中的接收器天线。放大器驱动信号到谐振电容器，该谐振电容器基本上激励一个或多个发射器天线谐振。放大器工作频率约等于一个或多个天线的谐振频率。
接收器130包括交流到直流(AC/DC)转换器和电压调节器，用于座椅中的各种电子系统(例如风扇、传感器、致动器和电机)的电压输入。这允许车辆OEM潜在地消除车辆中的线束的部分，并且包括新的特征，诸如用于更宽范围的车辆内部布局的可拆卸车辆座椅以及旋转座椅。发射器天线和接收器天线可以是平面天线、直接电沉积到车辆座椅部件或地板面板上的电沉积天线、或三维天线。
在一个实施方式中，三维天线可以是表面螺旋线圈，该表面螺旋线圈包括没有中断或射频间断的连续导体，该连续导体以一定角度缠绕在介电材料周围，以减小在无线充电发射器装置的工作频率下的邻近效应，并且在工作频率下保持表面螺旋线圈的高固有品质因数(“Q”)。导体可以具有约10μm到40μm的厚度。三维天线可以用于发射器或接收器以提高无线功率传输效率。另外，平面天线和电沉积天线还包括没有中断或射频(RF)间断的连续导体。电沉积天线可以沉积在车辆的部件上，例如，地板面板上。例如，在售后应用中，发射器(包括发射器天线)可以安装在车辆的地板面板上方。
在一些实施方式中，无线充电车辆座椅系统被制造成利用隔离的开关放大器系统拓扑，其中无线充电车辆座椅系统组件被充分隔离以改善总体系统性能。例如，放大器印刷电路板(PCB)中的放大器附接到车辆座椅的不导电的支承结构的第一区域、车辆座椅周围、或车辆的地板面板(或附接到具有足够隔离的导电结构，例如使用RF屏蔽层或吸收片)。滤波器PCB中的滤波器附接到支承结构的第二区域，其中滤波器PCB中的滤波器电联接到放大器PCB中的放大器。滤波器接收来自放大器的放大的信号。谐振电容器PCB中的一个或多个电容器附接到支承结构的第三区域。谐振电容器PCB中的谐振电容器电联接到滤波器和一个或多个天线。谐振电容器接收来自滤波器的滤波的信号，并且将滤波的信号驱动到一个或多个天线上。为了改善性能(例如，减小联接损耗、滞后损耗、开关损耗等)，选择支承结构的第一区域、第二区域和第三区域以保持放大器PCB、谐振电容器PCB、滤波器PCB和一个或多个天线之间物理地分离(例如，10mm或更大)。在一些实施方式中，放大器PCB联接到至少一个物理地分离的滤波器PCB，该滤波器PCB联接到物理地分离的谐振电容器PCB，该谐振电容器PCB联接到一个或多个天线，以便物理地分离系统的无源组件，从而减小开关损耗、滞后损耗和其它损耗。天线可以是如上所述的三维天线、平面天线或电沉积天线，其中天线导体直接电沉积到车辆的支承结构或其它机械部件上。此外，第二滤波器PCB可以被包括在用于差分应用的系统中，其中第二滤波器PCB差分地联接到放大器PCB和谐振电容器PCB。另外，谐振电容器PCB可以放置在单独的第二结构中，同时放大器PCB和滤波器PCB放置在第一结构中，以便减小谐振电容器PCB和天线之间的距离，从而减小天线和其谐振电容器之间的电阻。保持如上所述的物理分离最小化或减小交叉耦合损耗、开关损耗、滞后损耗等，从而改善无线充电系统的整体性能。在一些实施方式中，隔离开关功率放大器系统的组件包含在嵌入到车辆的车辆座椅、地板面板或其它部件中的模块化结构中。
图2是在无线充电发射器系统中具有多个发射器天线的无线充电车辆座椅系统200的代表性图示。多个发射器天线220A和220B可以增加车辆座椅110的充电面积。此外，接收器(Rx)130可以直接向车辆座椅中的电子装置(例如，致动器、电子控制单元(ECU)和风扇)供电或向用作座椅中的接收器装置和电子系统之间的缓冲器的可充电电池(图2中未示出)供电。例如，可充电电池可以有助于用于通常不使用但具有高功耗的物品(诸如车辆座椅致动器)的快速峰值负载。系统中的发射器的数量可以根据应用而变化。例如，可能希望包括多个发射器，以便增加充电覆盖范围。尽管图2直观地示出两个发射器的示例性实施方式，但是可能希望包括三个或更多个发射器。另外，或可选地，系统可以包括由相同的放大器系统驱动的两个或更多个发射器天线。
图3是具有多个接收器天线的无线充电车辆座椅系统300的代表性图示。多个接收器天线330A、330B和330C可以允许无线充电系统300对座椅中处于各种位置或方向的多个电子系统(例如传感器和风扇)进行充电。从成本和实施的角度来看，这也可以受益，因为车辆座椅中的电子装置的类型可以变化。此外，可能希望包括多个接收器天线，以改善发射器和在距发射器不同距离处的接收器之间的联接。
在一些实施方式中，车辆的地板面板中的多个发射器天线(例如图2中的发射天线220A和220B)可以与车辆座椅中的多个接收器天线(例如图3中的接收天线330A、330B和330C)组合。
图4是用于对乘客装置充电而不是对车辆座椅中的电子装置充电的无线充电车辆座椅系统400的代表性图示。例如，对不受车辆座椅束缚(例如，由位于座椅前面、座椅上或座椅后面的乘客握住)的无线电子装置进行充电。在一个实施方式中，无线充电汽车系统400包括两个发射器天线：在座椅下面或在车辆座椅110的底部座垫中的发射器天线(Tx1)420，以及在车辆座椅110的背部(例如，在车辆座椅的背部支承部分的后面或内部)中的发射器天线(Tx2)440。通过使这两个天线彼此大致正交地嵌入在车辆座椅110上，接收器装置430可以实现更大的三维自由度。在该实施方式中，将发射器天线(Tx1 420和Tx2 440)放置在座椅的金属框架(例如钢框架)的前面而不是在座椅后面或下面的注模塑料中可能是有益的。这样座椅的金属框架不会阻挡磁通量渗透到乘客装置。此外，为了避免车辆座椅中的金属框架和其它部件的阻碍，改善天线的固有品质，或增加渗透到接收器装置的通量的量，天线可以直接嵌入到座垫中。图4中所示的无线充电车辆座椅系统可以是单个发射器系统或多个发射器系统。也就是说，图4的系统可以只包括Tx1、只包括Tx2、或包括发射器Tx1和Tx2两者。此外，Tx1和Tx2可以是由相同的功率放大器驱动的单独的发射器天线。
功率放大器可以是开关放大器，例如串联谐振或非谐振D类放大器或E类放大器、或并联谐振或非谐振D类放大器或E类放大器。另外，功率放大器可以是单端或差分的，并且可以包括隔离的开关放大器拓扑。在并联调谐功率放大器中，调谐负载网络和匹配网络，使得发射器天线与谐振电容器并联而不是串联，放大器的负载网络也调谐到相同的谐振频率。也就是说，整个功率放大器网络完全工作在谐振中，而不是使用非谐振负载网络。这样，发射器两端的电压被最大化并且谐波被降低。通过使电压最大化，存在流经发射器天线的较高振荡电流或要与接收器联接的较强磁场，尤其在松散联接谐振电感系统中，例如当发射器和接收器物理地分离时。在一些实施方式中，还可以包括变压器，以进一步增加发射器天线两端的振荡电压，并且从而进一步改善发射器和接收器之间的磁链和功率传递。此外，更好地保护并联谐振功率放大器不受接收器位置的移动或变化，或不受来自周围环境的电容反射和电感反射，这可能导致功率放大器效率的显著变化。
无线充电车辆座椅系统400还可以对定位在车辆座椅110后面的接收器装置充电。这对于Tx2 440尤其重要，并且可以是移动装置充电(例如，充电移动电话)系统中的Tx2的更适用的使用情况，因为来自发射器的通量的方向与接收器可能位于的移动装置的背面更加对准。在系统400中的Rx的当前位置，移动装置的前部是倾斜的并且可能平行于Tx2。当乘客坐在汽车座椅或车辆座椅上时使用移动装置时，可能会出现这种情况。因此，在典型的电子装置中，Rx天线可能在移动装置之后，使得Tx2天线更好地定位用于车辆座椅之后而不是在车辆座椅之前的接收器。因此，可以潜在地实现Tx1和Tx2，以便对车辆座椅的前部和后部中的乘客装置进行充电。
发射器天线和接收器天线都可以是平面天线、直接形成在车辆座椅部件或地板面板上的电沉积天线、或三维天线。例如，由于接收器天线和发射器天线之间的松散联接，三维天线可以特别适用于系统400的发射器天线和/或接收器天线。此外，还可能希望在发射器和车辆的导电表面(例如，车辆座椅内的金属)之间包括高磁导率材料，例如铁素体片。这可以进一步改善系统中发射器天线的性能。
图5是用于对车辆电子装置和乘客装置充电的无线充电车辆座椅系统500的代表性图示。在无线充电车辆座椅系统500中，车辆中的地板面板中的发射器(Tx1)120发射由车辆座椅110中的接收器130捕获的安全磁场。该接收器(Rx)130可以包括AC到DC转换器，以向诸如传感器、风扇、致动器等的各种车辆座椅电子系统提供电力，或可以包括电池作为用于车辆座椅电子装置和/或发射器Tx2和Tx3的峰值电流需求的缓冲器。
无线充电车辆座椅系统500包括车辆座垫中的发射器(Tx3)540，以对车辆座椅110中的乘客的乘客电子装置充电(例如，对电子装置RX3550充电)。车辆座椅系统500还包括发射器(Tx2)440，其嵌入在车辆座椅110的背部以对坐在车辆座椅110后面的乘客的电子装置进行充电(例如，对于乘客在使用他们的移动装置时(例如，在Netflix或YouTube上观看在线电影)对他们的移动装置进行充电)。发射器(Tx3)540和(Tx2)440可以由接收器(Rx)130或接收器Rx 130电连接的可充电电池缓冲器供电。
在图5中所示的代表性实施方式中，发射器(Tx2)440和(Tx3)540包括天线和放大器，其产生接收器(Rx2)530或接收器(Rx3)550可以捕获的安全磁场。接收器(Rx2)530和(Rx3)550可以是例如智能电话或平板接收器。在一些实施方式中，座椅110的底部座垫可以包括接收器天线和发射器天线两者或可以包括单个天线，单个天线作为用于对乘客装置(例如，乘客装置接收器(Rx3)550)充电的发射器和接收器两者。
无线充电车辆座椅系统500可以包括多个接收器天线(例如，图3中的接收天线330A、330B和330C)和多个发射器天线(例如，图2中的发射天线220A和220B)。无线充电车辆座椅系统500中的功率放大器可以是开关放大器，例如串联谐振或非谐振D类放大器或E类放大器、或并联谐振或非谐振D类放大器或E类放大器。功率放大器也可以是单端或差分的，并且可以基于隔离的开关放大器拓扑。
图6是无线充电车辆座椅系统600(例如，图1的车辆座椅系统)的代表性框图。系统600是包括DC电源610(例如，车辆电源)、功率放大器620、射频(RF)滤波器630、发射谐振电容器640、发射天线642、接收天线644、接收器谐振电容器646、交流-直流(AC/DC)转换器650(例如，整流器电路)、调节器670和要充电的电池或电子系统680的无线充电车辆座椅系统的简化表示。发射谐振电容器640和接收器谐振电容器646是使得发射器天线642和接收器天线644(分别)基本上以谐振方式激励所必需的匹配网络。调节器670配置成保持恒定的输出电压。恒定的输出电压被用于例如为车辆座椅电子装置供电或为电池(例如，由车辆座椅电子装置使用的电池)充电。在一些实施方式中，接收器链607嵌入在电子装置(例如，诸如电话的移动电子装置)中，或是单独的无线充电接收器附件(例如，电话壳体中的无线充电装置)。
在一些实施方式中，发射器链605、接收器链607或两者可以包括隔离组件以提供操作稳定性和热稳定性。例如，发射器链605的组件，诸如放大器PCB(包含放大器620)、滤波器PCB(包含滤波器630)和谐振电容器PCB(包含谐振电容器640)以及天线可以彼此物理地隔离(例如，至少10mm，如在美国专利申请号62/985，692中描述的隔离开关放大器实施方式中所描述的)。
在一些实施方式中，放大器620可以是包括单端或差分并联谐振或非谐振D类放大器或E类放大器的开关放大器。
在一些实施方式中，放大器620可以被电容性地调谐，因为座椅的移动可以引起返回到放大器的反射增加或减少。这些反射发生是因为，随着座椅移动，发射器(例如，由发射器链605表示)和接收器(例如，由接收器链607表示)之间的联接随着间隔距离和角度定位的增加或减小而改变。例如，通过使用车辆座椅中的座椅位置和角度/倾斜致动器，可以发生发射器和接收器之间的间隔距离或方向的变化。这些反射可以改变目标或最佳性能点，并且在放大器的开关组件上产生更大的热应力，例如，反射引起零电压开关(ZVS)放大器拓扑(诸如E类放大器和D类放大器)中电流和电压波形的更大重叠。在一些实施方式中，可以使用关于图7描述的反馈系统对放大器620进行电容性地调谐。
图7是用于无线充电车辆座椅系统(例如，图1中的无线充电车辆座椅系统100)的发射器700的代表性框图。反馈系统730可以联接到无线充电发射器，其中检测器电路732(例如，峰值检测器电路和分压器)监测功率放大器720中的内部信号(例如，测量功率放大器中的开关晶体管的漏极电压)，并且将所监测的信号(例如，电压或电流)提供给控制器734(例如，微控制器(MCU)或其它控制单元)。控制器734配置成响应于所监测的信号来调整功率放大器720的一个或多个性质。例如，控制器734可以响应于车辆座椅的移动或倾斜而电容性地调谐功率放大器，从而导致所监测的信号的改变。
例如，在一些实施方式中，控制器734被编程(例如，在无线充电发射器的操作之前预先编程)，以基于功率放大器720中的开关晶体管的峰值电压或漏-源电压比来调整功率放大器720中的并联电容器(例如，增加或减小一个或多个并联电容器的总电容值)。也就是说，对于开关功率放大器，诸如D类或E类、差分或单端、串联谐振或并联谐振放大器，控制器734可以调整联接在主开关晶体管的源极节点和漏极节点之间的并联电容器的值。控制器734可以通过启用或停用(例如，接通或断开)电气开关、机械开关或机电开关来启用或停用构成并联电容器的串联电容器或并联电容器来调节并联电容器的值。
在一些实施方式中，检测器电路732可以包括峰值检测器电路和分压器。峰值检测器电路可以是联接到开关晶体管的漏极电压并且与二极管和并联电容器串联联接的限流电阻器。峰值检测器电路的输出可以通过分压器、旁路电容器和用作阻抗缓冲器的运算放大器(op amp)电联接到控制器734。如果由检测器电路732监测的信号高于阈值(例如，如果所测量的电压高于预定/预编程的电压电平)，则控制器734可以启用更多的电容器以增加并联电容器值(例如，通过启用联接到电容器阵列的开关)。相反，如果由检测器电路732监测的信号低于阈值(例如，如果所测量的电压低于预定/预编程的电压电平)，则控制器734可以通过移除电容器(例如，通过停用电容器阵列中的开关)来降低并联电容器值。对于差分功率放大器，可以使用两个峰值检测器电路来测量功率放大器电路中的两个开关晶体管的漏极电压。将理解，关于图1至图5所描述的任何无线充电车辆座椅系统都可以如以上关于图6和图7所描述的那样进行电容性地调谐。在图7中描述的反馈系统可以更一般地用于开关放大器应用，其中动态地调整到反射的潜在变化是重要的。
图8A是无线充电车辆座椅系统(例如，图1中的无线充电车辆座椅系统100)的代表性图示，示出安装到车辆座椅820底部的发射器天线810和接收器天线830。图8A描绘(例如，在车辆座椅下方的车辆地板上的)发射器天线810和在车辆座椅内部或车辆座椅下方、并且定位以与发射器天线完全或部分重叠的接收器天线830的示例布置。
在一些实施方式中，发射器天线810可以是弯曲的(curved)、弓形的或弯曲的(bent)，如图8A中所示。与没有图8A中所示的曲率的发射器天线相比，发射器天线的曲率可以在更远的偏移距离处增加接收器天线830上的电磁感应。例如，在车辆座椅内或车辆座椅下方的接收器天线不完全重叠(例如，仅部分重叠)发射器天线810的情况下，希望增加电磁感应。在发射器天线和接收器天线没有完全重叠的这种应用中，期望在车辆座椅接收器天线和发射器天线不重叠或仅部分重叠的区或区域中接收更大的功率。在一些实施方式中，发射器天线810可以弯曲约20度(例如，10度或更大的曲率度数)。也就是说，发射天线810中的部分A 812和部分C 816处于相同的水平，并且部分B 814升高到部分A和C之上，使得由AC定义的弧的端部的中心角在垂直方向(即，朝向接收器天线830的方向)上约为10度或更大。发射器天线的曲率中的弓形或弯曲可以被应用于三维天线或平面天线(例如，电沉积天线)，其目的是改善在更远距离处的通量分布(相对于没有弯曲或弓形的天线实施方式)。
在一些实施方式中，诸如铁素体片的高磁导率材料可以被插入在发射器天线810或接收器天线830与车辆或车辆座椅820内的导电结构(例如，金属)之间。由于车辆的金属框架，这对于发射器天线810是特别有益的。例如，在售后应用中，发射器天线810可以安装在地板面板地毯上方的塑料外壳中，该地板面板地毯直接在车辆的金属框架上方。因此，如果将诸如铁素体片的高磁导率材料层放置在发射天线壳体和地毯之间，则这种高磁导率材料层可能是有帮助的。在发射器天线810集成到车辆中而不是作为售后附件使用的其它实施方式中，在发射器天线和车辆的附近金属机械部件之间具有高磁导率材料层也是有帮助的。高磁导率材料可以较好地改善在车辆座椅环境中的天线的固有品质，并且降低放大器组件上的热应力。
在一些实施方式中，接收器天线830可以以一定角度安装到车辆座椅820的底部，该角度可以在偏移距离处改善接收功率(即，与水平安装相比，该角度安装可以在更远的横向距离处提供更高的功率)。安装角度可以针对特定应用进行调整，例如，可以基于车辆地板和车辆座椅的底部之间的物理间隙的量(或基于发射器天线810和接收器天线830之间可用的重叠程度)。在一些实施方式中，接收器天线830可以以0度到180度之间的角度安装到车辆座椅820的底部。美国专利申请号15/759,473(公开号US2018/0262050)通过引用以其整体并入本文，描述了可以用于本文所述的汽车充电系统中的发射器天线和接收器天线的线圈配置的一些示例。
图8B是根据所公开的设计技术构建的原型的照片。由于垫(其不是充电系统的部分)放置在下方，线圈的弓形特性在该视图中在近端(在附图标记814以下)和在径向相对端都更为明显。如图中所示，发射器天线可以在两个径向相对的点处接触下侧，同时可以向上弯曲，使得最大点径向相对，并且与下侧(例如，接触图8B中的垫)共面的位置相距90度。
可以使用以下条款描述优选地由一些实施方式实施的方案列表。
条款1.一种用于车辆的车辆座椅的无线充电系统，包括：第一发射器，联接到所述车辆的电源，其中，所述第一发射器包括联接到一个或多个发射器天线的放大器；第一接收器，嵌入在所述车辆的所述车辆座椅中，其中，所述第一接收器包括一个或多个接收器天线，所述一个或多个接收器天线无线联接到所述一个或多个发射器天线，以无线地接收来自所述第一发射器的电力；整流器电路，联接到所述一个或多个接收器天线，其中，所述整流器电路配置成将交流电转换为直流电；以及调节器电路，联接到所述整流器电路，其中，所述调节器电路配置成产生恒定的输出电压。
条款2.根据条款1所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个发射器天线中的至少一个或所述一个或多个接收器天线中的至少一个包括平面天线、电沉积天线或三维天线。
条款3.根据条款2所述的无线充电系统，其中，所述电沉积天线包括没有中断或射频间断的连续导体，所述连续导体直接沉积在地板面板或嵌入到所述车辆中的车辆部件上。
条款4.根据条款2所述的无线充电系统，其中，所述三维天线包括表面螺旋线圈，所述表面螺旋线圈包括没有中断或射频间断的连续导体，所述连续导体以一定角度缠绕在介电材料周围，以减小在所述无线充电系统的工作频率下的邻近效应，并且在所述工作频率下保持所述表面螺旋线圈的高固有品质因数(Q)。
条款5.根据条款1所述的无线充电系统，其中，所述调节器电路配置成向设置在所述车辆座椅中的电子装置或可充电电池中的至少一个提供至少一个调节的输出。
条款6.根据条款1所述的无线充电系统，还包括一个或多个额外的接收器，其中，所述第一接收器和所述一个或多个额外的接收器配置成向嵌入在所述车辆座椅中的一个或多个电子装置提供电力。
条款7.根据条款1所述的无线充电系统，其中，所述第一发射器设置在所述车辆的地板面板上方。
条款8.根据条款1所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个发射器天线中的至少一个的曲率度数至少为10度。
条款9.根据条款1所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个接收器天线中的至少一个接收器天线以0度和180度之间的角度设置在所述车辆座椅之下。
条款10.根据条款1所述的无线充电系统，其中，所述第一发射器或所述第一接收器中的至少一个包括铁素体片，所述铁素体片设置在所述车辆的导电表面和所述第一发射器或所述第一接收器之间。
条款11.根据条款1所述的无线充电系统，其中，所述放大器包括D类放大器或E类放大器中的至少一个。
条款12.根据条款1所述的无线充电系统，其中，所述第一发射器包括：放大器印刷电路板(PCB)，其中，所述放大器包含在所述放大器PCB中；一个或多个滤波器，包含在滤波器PCB中，其中，所述滤波器PCB与所述放大器PCB物理地分离；以及一个或多个谐振电容器，包含在谐振电容器PCB中，其中，所述谐振电容器PCB与所述滤波器PCB和所述放大器PCB物理地分离。
条款13.根据条款1所述的无线充电系统，还包括：第二发射器，设置在所述车辆座椅的背部支承部分内并且配置成将电力无线地传递到定位在所述车辆座椅后面的一个或多个乘客装置，其中，所述第二发射器由所述第一接收器供电。
条款14.一种用于对车辆中的一个或多个电子装置进行无线充电的方法(例如，如图9中所示)，所述方法包括：接收来自电源的直流(DC)信号(902)；通过开关功率放大器，放大接收的DC信号以产生放大的交流(AC)信号(904)；通过检测器电路，监测所述功率放大器中的内部信号(906)；通过控制器，响应于所监测的信号调整所述功率放大器的一个或多个性质(908)；以及通过一个或多个发射器天线，发射放大的AC信号(910)。
条款15.根据条款14所述的方法，其中，监测所述功率放大器中的内部信号包括：测量所述功率放大器中的开关晶体管的漏极电压。
条款16.根据条款14所述的方法，其中，响应于所监测的信号调整所述功率放大器的一个或多个性质包括：响应于由所述检测器电路监测的所述内部信号高于或低于在所述控制器中预编程的阈值电平，增大或减小联接在所述功率放大器中的开关晶体管的源极节点和漏极节点之间的一个或多个并联电容器的值。
条款17.根据条款14所述的方法，其中，响应于所监测的信号调整所述功率放大器的一个或多个性质包括：响应于由所述检测器电路监测的电压高于在所述控制器中预编程的电压电平，启用联接到电容器阵列的一个或多个开关以增加联接在所述功率放大器的开关晶体管的源极节点和漏极节点之间的并联电容器的值。
条款18.根据条款14所述的方法，其中，所述开关功率放大器包括差分放大器，并且所述检测器电路包括第一峰值检测器电路和第二峰值检测器电路，其中，所述第一峰值检测器电路配置成测量所述功率放大器的第一开关晶体管的第一源极节点和第一漏极节点之间的电压，并且所述第二峰值检测器电路配置成测量所述功率放大器的第二开关晶体管的第二源极节点和第二漏极节点之间的电压。
条款19.一种用于车辆的车辆座椅的无线充电系统，包括：发射器，联接到所述车辆的电源，其中，所述发射器包括联接到一个或多个发射器天线的放大器，以及其中，所述发射器配置成对一个或多个电子装置进行无线充电。
条款20.根据条款19所述的无线充电系统，其中，所述发射器嵌入在车辆座垫中。
条款21.根据条款19所述的无线充电系统，其中，所述发射器设置在车辆座椅的底部上。
条款22.根据条款19所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个发射器天线中的至少一个包括平面天线、电沉积天线或三维天线。
条款23.根据条款19所述的无线充电系统，还包括：第二发射器，设置在所述车辆座椅的背部支承部分内并且配置成将电力无线地传递到一个或多个电子装置。
条款24.根据条款23所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个电子装置包括不受所述车辆座椅束缚的无线装置。
评论
附图和上面的描述提供了可以在其中实现本发明的适当环境的简要的、一般的描述。本发明的示例的以上详细描述并不旨在穷举或将本发明限制为以上公开的精确形式。虽然为了说明的目的在上面描述了本发明的具体示例，但是相关领域的技术人员将认识到，在本发明的范围内，各种等同的修改是可能的。例如，虽然以给定顺序呈现进程或块，但是替代实现可以执行具有步骤/块的例程、或采用具有不同顺序的块的系统，并且一些进程或块可以被删除、移动、添加、细分、组合或修改以提供替代或子组合。这些进程或块中的每个都可以以各种不同的方式来实现。而且，虽然进程或块有时被示为串行执行，但是这些进程或块可以替代地并行执行或实现、或可以在不同的时间执行。此外，本文所提到的任何特定数字仅为示例：替代实施方案可以采用不同的值或范围。
根据上述详细描述，可以对所要求保护的发明进行这些和其它改变。虽然以上描述描述了本发明的某些示例，并且描述了预期的最佳模式，但是无论上面的详细描述如何在文本中出现，本发明都可以以多种方式来实现。系统的细节在其具体实现中可以有相当大的变化，但是仍然被本文中公开的发明所涵盖。如上所述，当描述本发明的某些特征或方面时，所使用的术语不应被认为意味着该术语在本文中被重新定义为限于与该术语相关联的本发明的任何特定特性、特征或方面。通常，在以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制在说明书中公开的具体示例，除非以上详细描述部分明确地定义了这些术语。因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的示例，而且还包括在权利要求下实践或实施本发明的所有等同方式。

Claims (24)

1.一种用于车辆的车辆座椅的无线充电系统，包括：
第一发射器，联接到所述车辆的电源，其中，所述第一发射器包括联接到一个或多个发射器天线的放大器；
第一接收器，嵌入在所述车辆的所述车辆座椅中，
其中，所述第一接收器包括一个或多个接收器天线，所述一个或多个接收器天线无线联接到所述一个或多个发射器天线，以无线地接收来自所述第一发射器的电力；
整流器电路，联接到所述一个或多个接收器天线，其中，所述整流器电路配置成将交流电转换为直流电；以及
调节器电路，联接到所述整流器电路，其中，所述调节器电路配置成产生恒定的输出电压。
2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个发射器天线中的至少一个或所述一个或多个接收器天线中的至少一个包括平面天线、电沉积天线或三维天线。
3.根据权利要求2所述的无线充电系统，其中，所述电沉积天线包括没有中断或射频间断的连续导体，所述连续导体直接沉积在地板面板或嵌入到所述车辆中的车辆部件上。
4.根据权利要求2所述的无线充电系统，其中，所述三维天线包括表面螺旋线圈，所述表面螺旋线圈包括没有中断或射频间断的连续导体，所述连续导体以一定角度缠绕在介电材料周围，以减小在所述无线充电系统的工作频率下的邻近效应，并且在所述工作频率下保持所述表面螺旋线圈的高固有品质因数(Q)。
5.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中，所述调节器电路配置成向设置在所述车辆座椅中的电子装置或可充电电池中的至少一个提供至少一个调节的输出。
6.根据权利要求1所述的无线充电系统，还包括一个或多个额外的接收器，其中，所述第一接收器和所述一个或多个额外的接收器配置成向嵌入在所述车辆座椅中的一个或多个电子装置提供电力。
7.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中，所述第一发射器设置在所述车辆的地板面板上方。
8.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个发射器天线中的至少一个的曲率度数至少为10度。
9.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个接收器天线中的至少一个接收器天线以0度和180度之间的角度设置在所述车辆座椅之下。
10.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中，所述第一发射器或所述第一接收器中的至少一个包括铁素体片，所述铁素体片设置在所述车辆的导电表面和所述第一发射器或所述第一接收器之间。
11.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中，所述放大器包括D类放大器或E类放大器中的至少一个。
12.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中，所述第一发射器包括：
放大器印刷电路板(PCB)，其中，所述放大器包含在所述放大器PCB中；
一个或多个滤波器，包含在滤波器PCB中，其中，所述滤波器PCB与所述放大器PCB物理地分离；以及
一个或多个谐振电容器，包含在谐振电容器PCB中，其中，所述谐振电容器PCB与所述滤波器PCB和所述放大器PCB物理地分离。
13.根据权利要求1所述的无线充电系统，还包括：
第二发射器，设置在所述车辆座椅的背部支承部分内并且配置成将电力无线地传递到定位在所述车辆座椅后面的一个或多个乘客装置，
其中，所述第二发射器由所述第一接收器供电。
14.一种用于对车辆中的一个或多个电子装置进行无线充电的方法，所述方法包括：
接收来自电源的直流(DC)信号；
通过开关功率放大器，放大接收的DC信号以产生放大的交流(AC)信号；
通过检测器电路，监测所述功率放大器中的内部信号；
通过控制器，响应于所监测的信号调整所述功率放大器的一个或多个性质；以及
通过一个或多个发射器天线，发射所述放大的AC信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，监测所述功率放大器中的内部信号包括：测量所述功率放大器中的开关晶体管的漏极电压。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，响应于所监测的信号调整所述功率放大器的一个或多个性质包括：响应于由所述检测器电路监测的所述内部信号高于或低于在所述控制器中预编程的阈值电平，增大或减小联接在所述功率放大器中的开关晶体管的源极节点和漏极节点之间的一个或多个并联电容器的值。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，响应于所监测的信号调整所述功率放大器的一个或多个性质包括：响应于由所述检测器电路监测的电压高于在所述控制器中预编程的电压电平，启用联接到电容器阵列的一个或多个开关以增加联接在所述功率放大器的开关晶体管的源极节点和漏极节点之间的并联电容器的值。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述开关功率放大器包括差分放大器，并且所述检测器电路包括第一峰值检测器电路和第二峰值检测器电路，其中，所述第一峰值检测器电路配置成测量所述功率放大器的第一开关晶体管的第一源极节点和第一漏极节点之间的电压，并且所述第二峰值检测器电路配置成测量所述功率放大器的第二开关晶体管的第二源极节点和第二漏极节点之间的电压。
19.一种用于车辆的车辆座椅的无线充电系统，包括：
发射器，联接到所述车辆的电源，
其中，所述发射器包括联接到一个或多个发射器天线的放大器，以及
其中，所述发射器配置成对一个或多个电子装置进行无线充电。
20.根据权利要求19所述的无线充电系统，其中，所述发射器嵌入在车辆座垫中。
21.根据权利要求19所述的无线充电系统，其中，所述发射器设置在车辆座椅的底部上。
22.根据权利要求19所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个发射器天线中的至少一个包括平面天线、电沉积天线或三维天线。
23.根据权利要求19所述的无线充电系统，还包括：
第二发射器，设置在所述车辆座椅的背部支承部分内并且配置成将电力无线地传递到一个或多个电子装置。
24.根据权利要求23所述的无线充电系统，其中，所述一个或多个电子装置包括不受所述车辆座椅束缚的无线装置。
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