DE102014103484A1

DE102014103484A1 - Toggle frequency mode for magnetic, resonant energy transfer

Info

Publication number: DE102014103484A1
Application number: DE102014103484.8A
Authority: DE
Inventors: Mark Telefus
Original assignee: Flextronics AP LLC
Current assignee: Flextronics AP LLC
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-09-18
Also published as: CN104052169B; CN104052169A

Abstract

Eine Energieübertragungskonsole ist so gestaltet, um für ein Empfangsgerät eine drahtlose Energieübertragung bereitzustellen, wobei das Empfangsgerät relativ zu der Konsole orientierungsfrei ist. Die Konsole funktioniert wie ein Sender und ist magnetisch „aktiv”, was bedeutet, dass die Konsole bei Versorgung ein Magnetfeld erzeugt. Das Empfangsgerät wie etwa ein Mobiltelefon, Tablet oder ein anderes tragbares Elektronikgerät wird innerhalb des Magnetfeldes zum Zweck der Aufladung der Gerätebatterie positioniert. Im Gegensatz zu üblichen drahtlosen Batterieladesystemen gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Orientierung des Empfangsgerätes relativ zu der Konsole. Die Energieübertragungskonsole umfasst einen Wobbelgenerator zur Erzeugung von Energieübertragungen quer durch ein Frequenzspektrum. Eine optimale Frequenz wird zur maximalen Energieübertragung an das Empfangsgerät festgelegt, und der Wobbelgenerator wird mit der festgelegten optimalen Frequenz synchronisiert.An energy transfer console is configured to provide wireless energy transfer for a receiving device, the receiving device being orientation-free relative to the console. The console works like a transmitter and is magnetically "active," which means that the console generates a magnetic field when powered. The receiving device, such as a mobile phone, tablet or other portable electronic device, is positioned within the magnetic field for the purpose of charging the device battery. Unlike conventional wireless battery charging systems, there are no restrictions on the orientation of the receiving device relative to the console. The energy transfer console includes a sweep generator for generating energy transfers across a frequency spectrum. An optimal frequency is set for maximum energy transfer to the receiving device, and the sweep generator is synchronized with the specified optimum frequency.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGENRELATED APPLICATIONS

Diese Patentanmeldung beansprucht Priorität nach 35 U.S.C 119 (e) der gleichzeitig anhängigen, am 15. März 2013 eingereichten, Vorläufigen US-Anmeldung, Seriennummer 61/799 124 mit dem Titel „Neue Aufteilung integrierter Stromsparschaltungen mit zweckbestimmter primärseitiger Steuerwicklung”. Diese Anmeldung schließt durch Verweis die Vorläufige US-Anmeldung, Seriennummer 61/799 124, als Ganzes ein.This patent application claims priority under 35 U.S.C119 (e) of the copending US Provisional Application Serial No. 61 / 799,124, filed March 15, 2013, entitled "Redistributing Integrated Power Saving Circuits with Targeted Primary-Side Control Winding." This application by reference includes US Provisional Application Ser. No. 61 / 799,124, as a whole.

GEBIET DER ERFINDUNG:FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf das Gebiet der drahtlosen Energieübertragung gerichtet. Spezieller ist die vorliegende Anmeldung auf die Verwendung eines Kippfrequenzmodus zur magnetischen, resonanten Energieübertragung gerichtet.The present invention is generally directed to the field of wireless power transmission. More particularly, the present application is directed to the use of a sweep frequency mode for magnetic resonant energy transfer.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:BACKGROUND OF THE INVENTION:

Tragbare Elektronikgeräte verwenden Batterien, die ein periodisches Wiederaufladen erfordern. Übliche Wiederaufladungsverfahren umfassen sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Verfahrensweisen. Bei einem beispielhaften, drahtgebundenen Wiederaufladungsverfahren umfasst ein elektrisches Netzanschlussgerät ein Elektrokabel und einen Energieumformer zum Einstecken in das tragbare Gerät an einem Ende und eine Steckdose wie etwa eine Wandsteckdose an dem anderen Ende.Portable electronic devices use batteries that require periodic recharging. Typical recharging techniques include both wired and wireless procedures. In an exemplary wired recharging method, an electrical power supply device includes an electrical cable and an energy converter for insertion into the portable device at one end and a power outlet such as a wall outlet at the other end.

Bei einem beispielhaften, drahtlosen Wiederaufladungsverfahren ist eine Energieübertragungskonsole für drahtlose Energieübertragung gestaltet. Die Energieübertragungskonsole wird typischerweise über ein Elektrokabel an eine Wandsteckdose angeschlossen. Die Energieübertragungskonsole umfasst einen Energietransmitter zur drahtlosen Energieübertragung an ein tragbares Elektronikgerät mit einem Energieempfänger. Der Energietransmitter weist einen Datenübertragungsverarbeitungsblock und ein Energieübertragungselement wie eine Spulendrahtantenne auf. Das Energieübertragungselement erzeugt ein Magnetfeld, durch welches drahtlos Energie übertragen wird. Die Ausrichtung des Magnetfeldes ist eine Funktion der Sendefrequenz und der physikalischen Ausrichtung des Energieübertragungselements. Übliche Energieübertragungskonsolen übertragen eine konstante Frequenz; und da die physikalische Ausrichtung des Energieübertragungselements ebenfalls festgelegt ist, weist das durch das Energieübertragungselement des Netzteils erzeugte Magnetfeld eine spezifische, festgelegte Ausrichtung auf. Das tragbare Elektronikgerät wie ein Mobiltelefon umfasst einen Datenübertragungsverarbeitungsblock und ein Energieaufnahmeelement wie beispielsweise eine Spulendrahtantenne. Um Energie von der Energieübertragungskonsole zu empfangen, muss das tragbare Elektronikgerät im Bereich des durch das Energieübertragungselement der Energieübertragungskonsole erzeugten Magnetfeldes positioniert werden. Zur optimierten Energieübertragung muss das tragbare Elektronikgerät außerdem relativ zu dem Energieübertragungselement genau ausgerichtet sein. Wegen der spezifischen Ausrichtung des vom Energieübertragungselement erzeugten Magnetfeldes muss das Energieempfangselement des tragbaren Elektronikgerätes mit dem Magnetfeld genau ausgerichtet sein, andernfalls wird die drahtlose Energieübertragung nicht optimiert oder kann nicht abgeschlossen werden. Dies erfordert eine peinlich genaue Anordnung des tragbaren Elektronikgerätes an der Energieübertragungskonsole oder in deren Nähe, was für den Endbenutzer zeitaufwändig und entmutigend sein kann.In an exemplary wireless recharging process, a power transmission console is designed for wireless power transmission. The power transmission console is typically connected to a wall outlet via an electrical cable. The energy transfer console includes an energy transmitter for wireless energy transfer to a portable electronic device having a power receiver. The energy transmitter has a data transmission processing block and a power transmission element such as a coil wire antenna. The energy transfer element generates a magnetic field through which wireless energy is transmitted. The orientation of the magnetic field is a function of the transmission frequency and the physical orientation of the energy transfer element. Conventional power transmission consoles transmit a constant frequency; and since the physical orientation of the energy transfer element is also fixed, the magnetic field generated by the power transmission element of the power supply has a specific, fixed orientation. The portable electronic device such as a cellular phone includes a data transmission processing block and a power receiving element such as a coil wire antenna. In order to receive power from the power transmission console, the portable electronic device must be positioned in the area of the magnetic field generated by the power transmission element of the power transmission console. Also, for optimized energy transfer, the portable electronic device must be accurately aligned relative to the energy transfer element. Because of the specific orientation of the magnetic field generated by the energy transfer element, the energy receiving element of the portable electronic device must be accurately aligned with the magnetic field, otherwise the wireless energy transfer will not be optimized or can not be completed. This requires a meticulous arrangement of the portable electronic device on the power transmission console or in its vicinity, which can be time consuming and daunting for the end user.

In einigen Anwendungen ist die Energieübertragungskonsole mit einer Gabel oder einer anderen Art von Gerätefesthalteeinrichtung ausgestattet, die so bemessen ist, um das tragbare Elektronikgerät in einer speziellen Ausrichtung aufzunehmen. Die Gabel ist innerhalb der Energieübertragungskonsole ausgerichtet, so dass, wenn das tragbare Elektronikgerät innerhalb der Gabel angeordnet wird, das Energieempfangselement des transportablen Elektronikgerätes mit dem Energieübertragungselement und daher dem Magnetfeld der Energieübertragungskonsole genau ausgerichtet ist. Das transportable Elektronikgerät innerhalb der Gabel anordnen zu müssen, macht den Zweck einer drahtlosen Energieübertragungsanwendung zunichte, die zur freien Anordnung des Gerätes ausgelegt ist, ohne eine Festverbindung zu einer Stromquelle zu benötigen.In some applications, the power transmission console is equipped with a fork or other type of device detent that is sized to accommodate the portable electronic device in a particular orientation. The fork is aligned within the power transmission console such that when the portable electronic device is placed within the fork, the power receiving element of the portable electronic device is accurately aligned with the power transmitting element and therefore the magnetic field of the power transmission console. Having to place the portable electronic device inside the fork nullifies the purpose of a wireless power transmission application designed to freely locate the device without requiring a permanent connection to a power source.

ABRISS DER ERFINDUNG:SUMMARY OF THE INVENTION:

Eine Energieübertragungskonsole ist so gestaltet, dass eine drahtlose Energieübertragung zu einem Empfangsgerät verfügbar gemacht wird, wobei das Empfangsgerät relativ zur Konsole orientierungsfrei ist. Die Konsole funktioniert wie ein Transmitter und ist magnetisch „aktiv”, was bedeutet, dass die Konsole bei Versorgung ein Magnetfeld erzeugt. Das Empfangsgerät, wie etwa ein Mobiltelefon, Tablet oder ein anderes tragbares Elektronikgerät wird zum Zweck der Aufladung der Gerätebatterien innerhalb des Magnetfeldes angeordnet. Im Gegensatz zu üblichen drahtlosen Batterieaufladesystemen gibt es bei der Ausrichtung des Empfangsgerätes relativ zur Konsole keine Einschränkungen. Die Energieübertragungskonsole umfasst einen Wobbelgenerator zur Erzeugung von Energieübertragungen quer durch ein Frequenzspektrum. Eine optimale Frequenz wird zur maximalen Energieübertragung an das Empfangsgerät bestimmt, und der Wobbelgenerator wird mit der bestimmten optimalen Frequenz synchronisiert.A power transmission console is configured to provide wireless power transmission to a receiving device, with the receiving device being orientation-free relative to the console. The console functions like a transmitter and is magnetically "active" which means that the console generates a magnetic field when powered. The receiving device, such as a mobile phone, tablet or other portable electronic device is placed within the magnetic field for the purpose of charging the device batteries. In contrast to conventional wireless battery charging systems, there are no restrictions on the orientation of the receiving device relative to the console. The energy transfer console includes a sweep generator for generating energy transfers across a frequency spectrum. An optimal frequency is used for maximum energy transfer to the Receiver determines and the sweep generator is synchronized with the particular optimum frequency.

In einer Ausführungsform ist eine Energieübertragungskonsole für drahtlose Energieübertragung offenbart. Die Energieübertragungskonsole enthält eine Spule, einen Energietransmitter und eine Steuereinheit. Der Energietransmitter umfasst einen mit der Spule gekoppelten Wobbelgenerator, um ein mit der Frequenz veränderliches Signal durch die Spule verfügbar zu machen, wodurch ein wechselndes Magnetfeld erzeugt wird. Die Steuereinheit ist mit der Spule und mit dem Wobbelgenerator gekoppelt. Wenn ein aufzuladendes, tragbares Elektronikgerät innerhalb des durch die Energieübertragungskonsole erzeugten, wechselnden Magnetfeldes positioniert ist, wird die Steuereinheit so konfiguriert, dass eine Resonanzfrequenz festgelegt wird, die einer maximalen Energieübertragung von der Energieübertragungskonsole an das tragbare Elektronikgerät entspricht. Die Resonanzfrequenz wird zur Energieübertragung von der Energieübertragungskonsole an das tragbare Elektronikgerät synchronisiert.In one embodiment, a power transmission console for wireless power transmission is disclosed. The power transmission console includes a coil, an energy transmitter, and a controller. The energy transmitter includes a sweep generator coupled to the coil to provide a frequency varying signal through the coil, thereby producing a changing magnetic field. The control unit is coupled to the coil and to the sweep generator. When a portable electronic device to be charged is positioned within the alternating magnetic field generated by the power transmission console, the control unit is configured to set a resonant frequency corresponding to maximum energy transfer from the power transmission console to the handheld electronic device. The resonant frequency is synchronized to transfer energy from the power transfer console to the handheld electronic device.

In einer anderen Ausführungsform ist ein System zur drahtlosen Energieübertragung offenbart. Das System umfasst eine Energieübertragungskonsole und ein aufzuladendes, tragbares Elektronikgerät. Die Energieübertragungskonsole enthält eine erste Spule, einen Energietransmitter und eine Steuereinheit. Der Energietransmitter weist einen mit der ersten Spule gekoppelten Wobbelgenerator zur Bereitstellung eines mit der Frequenz veränderlichen Signals durch die Spule auf, wodurch ein wechselndes Magnetfeld erzeugt wird. Die Steuereinheit ist mit der ersten Spule und dem Wobbelgenerator gekoppelt. Das tragbare Elektronikgerät enthält eine zweite Spule und einen Energieempfänger. Der Energieempfänger ist mit der zweiten Spule gekoppelt und gestaltet, um Energie aufzunehmen, die von der Energieübertragungskonsole über die zweite Spule übertragen wird. Wenn das tragbare Elektronikgerät innerhalb des durch die Energieübertragungskonsole erzeugten, wechselnden Magnetfeldes positioniert ist, wird die Steuereinheit so konfiguriert, um eine Resonanzfrequenz, die einer maximalen Energieübertragung von der Energieübertragungskonsole an das tragbare Elektronikgerät entspricht, festzulegen. Die Resonanzfrequenz wird zur Energieübertragung von der Energieübertragungskonsole an das tragbare Elektronikgerät synchronisiert.In another embodiment, a wireless energy transfer system is disclosed. The system includes a power transfer console and a portable electronic device to be charged. The power transmission console includes a first coil, an energy transmitter, and a controller. The energy transmitter has a sweep generator coupled to the first coil for providing a frequency varying signal through the coil, thereby generating an alternating magnetic field. The control unit is coupled to the first coil and the sweep generator. The portable electronic device includes a second coil and a power receiver. The energy receiver is coupled to the second coil and configured to receive energy transmitted from the energy transfer console via the second coil. When the portable electronic device is positioned within the alternating magnetic field generated by the power transmission console, the control unit is configured to set a resonant frequency corresponding to maximum power transfer from the power transmission console to the handheld electronic device. The resonant frequency is synchronized to transfer energy from the power transfer console to the handheld electronic device.

In einigen Ausführungsformen enthält das tragbare Elektronikgerät einen Parallelschwingkreis mit der zweiten Spule, wobei die der maximalen Energieübertragung entsprechende Resonanzfrequenz eine Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises ist. In einigen Ausführungsformen enthält der Energieempfänger des Weiteren einen Stromsparschaltungsblock, der gestaltet ist, um den Ladungsgrad einer Batterie des tragbaren Elektronikgerätes zu überwachen und eine Statusmeldung des Ladungsgrades zu erzeugen. Die Ladungsgrad-Statusmeldung kann ein Energieübertragungs-Beendigungssignal umfassen, wenn die Batterie voll geladen ist. In einigen Ausführungsformen wird die Ladungsgrad-Statusmeldung über die zweite Spule und die erste Spule zum Energietransmitter übertragen. In einigen Ausführungsformen wird durch die Konsole ein konstanter Leistungspegel übertragen. In einigen Ausführungsformen umfasst das tragbare Elektronikgerät außerdem ein Batterieladegerät, das mit dem Energieempfänger gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen umfasst Festlegen der Resonanzfrequenz das Überwachen eines Ladestroms des tragbaren Elektronikgerätes, während der Wobbelgenerator die Sendefrequenzen quer durch ein Frequenzspektrum absucht, und wenn der Ladestrom einen Schwellenpegel für eine spezifische Frequenz überschreitet, bestimmt ist, dass die spezifische Frequenz die Resonanzfrequenz ist. In einigen Ausführungsformen umfasst Festlegen der Resonanzfrequenz das Überwachen eines Ladestroms des tragbaren Elektronikgerätes, während der Wobbelgenerator die Sendefrequenzen quer durch ein Kippfrequenzspektrum absucht, und Auswählen einer spezifischen Frequenz, die dem höchsten Ladestrom entspricht, als Resonanzfrequenz. In einigen Ausführungsformen umfasst Festlegen der Resonanzfrequenz das Überwachen einer Impedanz auf der Energieübertragungskonsole, während der Wobbelgenerator die Sendefrequenzen quer durch ein Kippfrequenzspektrum absucht, wobei eine Änderung der Impedanz einer Energieübertragung an das tragbare Elektronikgerät entspricht, und wenn die Impedanzänderung einen Schwellpegel für eine spezifische Frequenz überschreitet, es bestimmt ist, dass die spezifische Frequenz die Resonanzfrequenz ist. In einigen Ausführungsformen umfasst Festlegen der Resonanzfrequenz das überwachen einer Impedanz auf der Energieübertragungskonsole, während der Wobbelgenerator die Sendefrequenzen quer durch ein Kippfrequenzspektrum absucht, wobei Änderung der Impedanz einer Energieübertragung an das tragbare Elektronikgerät entspricht, und Auswählen einer der größten Impedanzänderung entsprechenden, spezifischen Frequenz als Resonanzfrequenz.In some embodiments, the portable electronic device includes a parallel resonant circuit with the second coil, wherein the resonant frequency corresponding to the maximum energy transfer is a resonant frequency of the parallel resonant circuit. In some embodiments, the power receiver further includes a power-saving circuit block configured to monitor the level of charge of a battery of the handheld electronic device and to generate a status indication of the degree of charge. The charge level status message may include a power transmission completion signal when the battery is fully charged. In some embodiments, the charge level status message is transmitted to the energy transmitter via the second coil and the first coil. In some embodiments, the console transmits a constant power level. In some embodiments, the handheld electronic device further includes a battery charger coupled to the power receiver. In some embodiments, determining the resonant frequency includes monitoring a charging current of the portable electronic device while the sweep generator scans the transmit frequencies across a frequency spectrum, and when the charge current exceeds a threshold level for a specific frequency, it is determined that the specific frequency is the resonant frequency. In some embodiments, determining the resonant frequency comprises monitoring a charging current of the portable electronic device while the sweep generator scans the transmission frequencies across a swept frequency spectrum and selecting a specific frequency corresponding to the highest charging current as the resonant frequency. In some embodiments, setting the resonant frequency includes monitoring an impedance on the energy transfer console while the sweep generator scans the transmit frequencies across a swept frequency spectrum, wherein a change in impedance corresponds to energy transfer to the handheld electronic device and if the impedance change exceeds a threshold level for a specific frequency , It is determined that the specific frequency is the resonance frequency. In some embodiments, determining the resonant frequency comprises monitoring an impedance on the power transmission console while the sweep generator sweeps the transmit frequencies across a swept frequency spectrum, wherein change in impedance corresponds to power transmission to the handheld electronic device and selecting a specific frequency corresponding to the largest impedance change as the resonant frequency ,

In einer noch anderen Ausführungsform ist ein Verfahren der drahtlosen Energieübertragung zwischen einer Energieübertragungskonsole und einem aufzuladenden, tragbaren Elektronikgerät offenbart. Das Verfahren umfasst das Konfigurieren der Energieübertragungskonsole mit einer ersten Spule und einem Wobbelgenerator und des tragbaren Elektronikgerätes mit einer zweiten Spule. Das Verfahren umfasst außerdem Erzeugen eines wechselnden Magnetfeldes, indem der Wobbelgenerator auf die erste Spule angewandt wird, und Messen einer Systemcharakteristik als Reaktion auf das wechselnde Magnetfeld. Das Verfahren umfasst außerdem das Festlegen einer Resonanzfrequenz des tragbaren Elektrogerätes entsprechend der gemessenen Systemcharakteristik. Das Verfahren umfasst ferner Synchronisieren einer Energieübertragungsfrequenz der Energieübertragungskonsole mit der Resonanzfrequenz und Übertragen von Energie von der Energieübertragungskonsole an das tragbare Elektronikgerät unter Verwendung der synchronisierten Energieübertragungsfrequenz.In yet another embodiment, a method of wireless energy transfer between a power transmission console and a portable electronic device to be charged is disclosed. The method includes configuring the power transmission console with a first coil and a wobble generator and the portable electronic device with a second coil. The method also includes generating an alternating magnetic field by applying the sweep generator to the first coil and measuring a system characteristic in response to the first coil changing magnetic field. The method also includes determining a resonant frequency of the portable electrical device according to the measured system characteristic. The method further comprises synchronizing a power transfer frequency of the power transfer console to the resonant frequency and transmitting power from the power transfer console to the handheld electronic device using the synchronized power transfer frequency.

In einigen Ausführungsformen ist die Systemcharakteristik ein Ladestrom des tragbaren Elektronikgerätes, wobei Festlegen der Resonanzfrequenz das überwachen des Ladestroms des tragbaren Elektronikgerätes umfasst, während der Wobbelgenerator die Sendefrequenzen quer durch ein Kippfrequenzspektrum absucht, und wenn der Ladestrom einen Schwellenpegel für eine spezifische Frequenz überschreitet, es bestimmt ist, dass die spezifische Frequenz die Resonanzfrequenz ist. In einigen Ausführungsformen ist die Systemcharakteristik ein Ladestrom des tragbaren Elektronikgerätes, wobei Festlegen der Resonanzfrequenz das Überwachen des Ladestroms des tragbaren Elektronikgerätes umfasst, während der Wobbelgenerator die Sendefrequenzen quer durch ein Kippfrequenzspektrum absucht, und Auswählen einer dem höchsten Ladestrom entsprechenden, spezifischen Frequenz als Resonanzfrequenz. In einigen Ausführungsformen ist die Systemcharakteristik eine Impedanz auf der Energieübertragungskonsole, wobei Festlegen der Resonanzfrequenz das Überwachen der Impedanz auf der Energieübertragungskonsole umfasst, während der Wobbelgenerator die Sendefrequenzen quer durch ein Kippfrequenzspektrum absucht, wobei eine Änderung der Impedanz einer Energieübertragung an das tragbare Elektronikgerät entspricht, und wenn die Impedanzänderung einen Schwellenpegel für eine spezifische Frequenz überschreitet, es bestimmt ist, dass die spezifische Frequenz die Resonanzfrequenz ist. In einigen Ausführungsformen ist die Systemcharakteristik eine Impedanz auf der Energieübertragungskonsole, wobei Festlegen der Resonanzfrequenz das Überwachen der Impedanz auf der Energieübertragungskonsole umfasst, während der Wobbelgenerator die Sendefrequenzen quer durch ein Kippfrequenzspektrum absucht, wobei eine Änderung der Impedanz einer Energieübertragung an das tragbare Elektronikgerät entspricht, und Auswählen einer der größten Impedanzänderung entsprechenden, spezifischen Frequenz als Resonanzfrequenz. In einigen Ausführungsformen enthält das tragbare Elektronikgerät einen Parallelschwingkreis mit der zweiten Spule, wobei die festgelegte Resonanzfrequenz einer Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises entspricht. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren des Weiteren das Überwachen eines Ladungsgrades einer Batterie des tragbaren Elektronikgerätes und Erzeugen einer Statusmeldung des Ladungsgrades. In einigen Ausführungsformen ist die Ladungsgrad-Statusmeldung ein Energieübertragungs-Beendigungssignal, wenn die Batterie voll geladen ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Übertragen der Ladungsgrad-Statusmeldung von dem tragbaren Elektronikgerät an die Energieübertragungskonsole.In some embodiments, the system characteristic is a charging current of the portable electronic device, wherein determining the resonant frequency comprises monitoring the charging current of the portable electronic device while the sweep generator scans the transmission frequencies across a swept frequency spectrum and if the charging current exceeds a threshold level for a specific frequency is that the specific frequency is the resonance frequency. In some embodiments, the system characteristic is a charging current of the portable electronic device, wherein setting the resonant frequency comprises monitoring the charging current of the portable electronic device while the sweep generator scans the transmission frequencies across a swept frequency spectrum, and selecting a specific frequency corresponding to the highest charging current as the resonant frequency. In some embodiments, the system characteristic is an impedance on the power transmission console, wherein setting the resonance frequency comprises monitoring the impedance on the power transmission console while the sweep generator scans the transmission frequencies across a sweep frequency spectrum, wherein a change in impedance corresponds to power transmission to the handheld electronic device, and if the impedance change exceeds a threshold level for a specific frequency, it is determined that the specific frequency is the resonant frequency. In some embodiments, the system characteristic is an impedance on the power transmission console, wherein setting the resonance frequency comprises monitoring the impedance on the power transmission console while the sweep generator scans the transmission frequencies across a sweep frequency spectrum, wherein a change in impedance corresponds to power transmission to the handheld electronic device, and Selecting one of the largest impedance change corresponding, specific frequency as the resonance frequency. In some embodiments, the portable electronic device includes a parallel resonant circuit with the second coil, wherein the predetermined resonant frequency corresponds to a resonant frequency of the parallel resonant circuit. In some embodiments, the method further comprises monitoring a degree of charge of a battery of the handheld electronic device and generating a status indication of the degree of charge. In some embodiments, the charge level status message is a power transmission completion signal when the battery is fully charged. In some embodiments, the method further comprises transmitting the charge level status message from the handheld electronic device to the power transmission console.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS:

Es werden mehrere beispielhafte Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Die beispielhaften Ausführungsformen sollen die Erfindung veranschaulichen, jedoch nicht einschränken. Die Zeichnungen umfassen die folgenden Figuren:There will be described several exemplary embodiments with reference to the drawings in which like components are designated by like reference numerals. The exemplary embodiments are intended to illustrate, not limit, the invention. The drawings include the following figures:

1 veranschaulicht eine Energieübertragungskonsole nach einer Ausführungsform; 1 illustrates an energy transfer console according to an embodiment;

2 veranschaulicht ein Funktionsdiagramm des Energietransmitters 8 von 1 nach einer Ausführungsform; 2 illustrates a functional diagram of the energy transmitter 8th from 1 according to an embodiment;

3 veranschaulicht ein Funktionsdiagramm eines Empfangsgerätes 20 nach einer Ausführungsform; 3 illustrates a functional diagram of a receiving device 20 according to an embodiment;

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN:DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldungen sind auf ein Verfahren und ein System zur drahtlosen Energieübertragung gerichtet. Der Fachmann wird erkennen, dass die folgende, ausführliche Beschreibung des Verfahrens und Systems nur erläuternd ist und in keiner Weise einschränkend sein soll. Andere Ausführungsformen des Verfahrens und Systems werden sich dem Fachmann, der Nutzen an dieser Offenlegung hat, ohne weiteres empfehlen.Embodiments of the present applications are directed to a method and system for wireless power transmission. One skilled in the art will recognize that the following detailed description of the method and system is illustrative only and is not intended to be in any way limiting. Other embodiments of the method and system will be readily suggested to those skilled in the art having benefit of this disclosure.

Es wird jetzt auf Ausführungen des Verfahrens und Systems, wie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt, ausführlich Bezug genommen. In den Zeichnungen und der folgenden ausführlichen Beschreibung werden durchweg die gleichen Bezugszeichen verwendet, die gleiche oder ähnliche Teile bezeichnen. Im Interesse der Deutlichkeit sind nicht alle der üblichen Merkmale hier beschriebener Ausführungen dargestellt und beschrieben. Es wird natürlich erkannt, dass bei der Entwicklung einer solchen beliebigen aktuellen Ausführung zahlreiche ausführungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die speziellen Ziele des Entwicklers wie etwa Übereinstimmung mit anwendungs- und geschäftsbezogenen Zwangsbedingungen zu erreichen, und dass diese speziellen Ziele von einer Ausführung zur anderen und von einem Entwickler zum anderen abweichen werden. Außerdem wird erkannt, dass ein solcher Entwicklungsaufwand komplex und zeitaufwändig sein könnte, jedoch für den Fachmann, der Nutzen aus dieser Offenlegung zieht, trotzdem eine Routine wäre, es technisch in die Hand zu nehmen.Reference will now be made in detail to embodiments of the method and system as illustrated in the accompanying drawings. Throughout the drawings and the following detailed description, the same reference numbers will be used to designate the same or similar parts. For the sake of clarity, not all of the usual features described herein are illustrated and described. It will, of course, be appreciated that in developing such arbitrary current execution, numerous execution-specific decisions must be made in order to achieve the specific objectives of the developer, such as compliance with application and business constraints, and that these particular goals vary from one execution to another and of a Developers will diverge from one another. In addition, it is recognized that such a development effort could be complex and time consuming, but would be routine for a person skilled in the art to benefit from this disclosure.

1 stellt eine Energieübertragungskonsole nach einer Ausführungsform dar. Die Konsole 2 enthält eine mit einem Energietransmitter 8 gekoppelte Spule 4. Der Energietransmitter 18 ist gestaltet, um mit der Frequenz veränderliche Steuersignale an die Spule 4 zu liefern, wodurch ein wechselndes Magnetfeld erzeugt wird. Die Stärke des Magnetfeldes verringert sich mit dem Abstand von der Spule 4. Das Magnetfeld wird genutzt, um eine drahtlose Energieübertragung an ein Gerät zu, das innerhalb eines wirksamen Bereiches des Magnetfeldes positioniert ist, zu bewirken. Der wirksame Bereich des Magnetfeldes ist der Bereich, wo die Stärke des Magnetfeldes über einem Mindestpegel für wirksame Energieübertragung liegt. In einigen Ausführungsformen entspricht der wirksame Bereich einem Bereich der Konsole. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich der wirksame Bereich über einen Umfang der Konsole hinaus. In den meisten Anwendungen ist der wirksame Bereich auf einen unmittelbar anschließenden Bereich um die Konsole herum beschränkt, um nahe gelegene Elektronikgeräte nicht ungünstig zu beeinflussen. Der Energietransmitter 8 ist außerdem zur Nachrichtenübertragung in zwei Richtungen mit einem externen Gerät konfiguriert, wenn er mit der Konsole zweckmäßig magnetisch gekoppelt ist. Die Nachrichtenübertragung in zwei Richtungen umfasst eine Sendung der Energieübertragung von der Konsole zum Gerät und eine Verbindung der Übermittlung vom Gerät zur Konsole. 1 illustrates an energy transfer console according to one embodiment. The console 2 contains one with an energy transmitter 8th coupled coil 4 , The energy transmitter 18 is designed to provide frequency-variable control signals to the coil 4 to deliver, whereby a changing magnetic field is generated. The strength of the magnetic field decreases with the distance from the coil 4 , The magnetic field is utilized to effect wireless energy transfer to a device positioned within an effective range of the magnetic field. The effective range of the magnetic field is the range where the strength of the magnetic field is above a minimum effective energy transfer level. In some embodiments, the effective area corresponds to a portion of the console. In some embodiments, the effective area extends beyond a circumference of the console. In most applications, the effective range is limited to an immediately adjacent area around the console so as not to adversely affect nearby electronics. The energy transmitter 8th It is also configured for two-way messaging with an external device when it is properly magnetically coupled to the console. The two-way messaging includes a transmission of power transmission from the console to the device and a connection of the transmission from the device to the console.

Obwohl 1 die Konsole 4 und ihr entsprechendes Magnetfeld 6 zweidimensional, in der x-y-Ebene zeigt, wird verständlich, dass sich das tatsächliche Magnetfeld dreidimensional einschließlich der z-Richtung senkrecht zur Ebene von 1 erstreckt. Die Dicke der Konsole 2 entspricht der z-Richtung. In den meisten Ausführungen befindet sich die Spule 4 für die Konsole 2 in der Konsole 2, und das Empfangsgerät 20 (3) einschließlich seiner entsprechenden Spule 22 (3) sitzt auf der Oberseite der Konsole 2, wodurch zwischen der Spule 4 und der Spule 22 eine dreidimensionale Ausrichtung gebildet wird.Even though 1 the console 4 and their corresponding magnetic field 6 Two-dimensionally, in the xy plane, it is understood that the actual magnetic field is three-dimensional, including the z-direction perpendicular to the plane of 1 extends. The thickness of the console 2 corresponds to the z-direction. In most versions is the coil 4 for the console 2 in the console 2 , and the receiving device 20 ( 3 ) including its corresponding coil 22 ( 3 ) sits on top of the console 2 , whereby between the coil 4 and the coil 22 a three-dimensional orientation is formed.

2 stellt ein Funktionsdiagramm des Energietransmitters 8 von 1 nach einer Ausführungsform dar. Der Energietransmitter 8 umfasst einen Wobbelgenerator 10, einen Sende-/Empfangsschaltkreis 12, eine Steuereinheit 14 und einen Energieumwandlungsschaltkreis 16. In einigen Ausführungsformen ist der Wobbelgenerator ein Weitbereichs-Kippfrequenz-Impulsenergiegenerator, der getaktete Steuersignale mit veränderlichen Frequenzen quer durch ein Frequenzspektrum erzeugt. Der Sende-/Empfangsschaltkreis 12 wendet die getakteten Steuersignale auf die Spule 4 an, wodurch ein wechselndes Magnetfeld erzeugt wird, das sich den veränderlichen Frequenzen der getakteten Steuersignale entsprechend verändert. Der Energieumwandlungsschaltkreis 16 wandelt eine empfangene Eingangsleistung in einen gewünschten Energieübertragungspegel um, der vorzugsweise ein festgelegter Wert, zum Beispiel 5 W, ist. In einigen Ausführungsformen nimmt die Konsole 8 Energie auf durch Einstecken in eine Netzsteckdose. Die Steuereinheit 14 stellt eine Steuerung des Energietransmitters 8 bereit, so dass eine Resonanzfrequenz festgelegt und zur maximalen Energieübertragung an das Empfangsgerät 20 (3) synchronisiert wird. 2 provides a functional diagram of the energy transmitter 8th from 1 according to one embodiment. The energy transmitter 8th includes a sweep generator 10 , a transmission / reception circuit 12 , a control unit 14 and a power conversion circuit 16 , In some embodiments, the sweep generator is a wide-range flip-flop pulse energy generator that generates clocked variable frequency control signals across a frequency spectrum. The send / receive circuit 12 applies the clocked control signals to the coil 4 on, whereby a changing magnetic field is generated, which varies according to the varying frequencies of the clocked control signals. The energy conversion circuit 16 converts a received input power to a desired power transmission level, which is preferably a set value, for example, 5W. In some embodiments, the console takes 8th Energy on by plugging into a power outlet. The control unit 14 provides a control of the energy transmitter 8th ready so that a resonant frequency is set and for maximum energy transfer to the receiving device 20 ( 3 ) is synchronized.

3 veranschaulicht ein Funktionsdiagramm eines Empfangsgerätes 20 gemäß einer Ausführungsform. In einigen Ausführungsformen ist das Empfangsgerät 20 ein tragbares Elektronikgerät, zum Beispiel ein Mobiltelefon, ein Tablet, ein Laptop oder anderes Elektronikgerät, das periodisch eine Batterieaufladung erfordert. Das Empfangsgerät 20 umfasst eine Spule 22, einen Energieempfänger 24 und ein Batterieladegerät 26. In einigen Ausführungsformen ist die Spule 22 das Antennenelement, das bei den meisten tragbaren Elektronikgeräten üblich ist. In anderen Ausführungsformen ist die Spule 22 ein von der Antenne des Empfangsgerätes getrenntes Element. Wenn das Empfangsgerät 20 innerhalb des wirksamen Bereiches des wechselnden Magnetfeldes 6 der Konsole 2 positioniert ist, bilden die Spule 4 und die Spule 22 einen Scheintransformator. Wenn Energie von der Konsole 2 an das Empfangsgerät 20 übertragen wird, nimmt der Energieempfänger 24 die Energieübertragung über die Spule 22 auf und liefert Energie an das Batterieladegerät 26. Das Batterieladegerät 26 kann ein beliebiger Typ eines üblichen Batterieladegerätes sein. 3 illustrates a functional diagram of a receiving device 20 according to one embodiment. In some embodiments, the receiving device is 20 a portable electronic device, for example a mobile phone, a tablet, a laptop or other electronic device that periodically requires a battery charge. The receiver 20 includes a coil 22 , an energy receiver 24 and a battery charger 26 , In some embodiments, the coil is 22 the antenna element common to most handheld electronic devices. In other embodiments, the coil is 22 a separate from the antenna of the receiver element. If the receiving device 20 within the effective range of the alternating magnetic field 6 the console 2 is positioned, form the coil 4 and the coil 22 a dummy transformer. When energy from the console 2 to the receiving device 20 is transmitted, takes the energy receiver 24 the energy transfer through the coil 22 and supplies power to the battery charger 26 , The battery charger 26 can be any type of conventional battery charger.

Das Empfangsgerät 20 ist gestaltet, um einen mit der Konsole 2 magnetisch gekoppelten Parallelschwingkreis herzustellen, wobei der Parallelschwingkreis so gestaltet ist, um Energie in das Batterieladegerät 26 entsprechend einer festgelegten Resonanzfrequenz zu leiten. Der Parallelschwingkreis ist aus der Spule 22 und Bauelementen im Energieempfänger 24 gebildet. Wenn das Empfangsgerät 20 innerhalb des wirksamen Bereichs des wechselnden Magnetfeldes 6 der Konsole 2 positioniert ist, bestimmt der Energietransmitter 8, wann eine Frequenz des wechselnden Magnetfeldes 6 einer Resonanz des Parallelschwingkreises des Empfangsgerätes entspricht. Diese Anpassungsfrequenz wird als Resonanzfrequenz bezeichnet. Das in die Spule 4 eingegebene Steuersignal wird auf der Resonanzfrequenz gehalten und die Leistung von der Konsole 2 an das Empfangsgerät 20 übertragen.The receiver 20 is designed to be one with the console 2 magnetically coupled parallel resonant circuit, wherein the parallel resonant circuit is designed to transfer energy into the battery charger 26 to conduct according to a fixed resonant frequency. The parallel resonant circuit is out of the coil 22 and components in the energy receiver 24 educated. If the receiving device 20 within the effective range of the alternating magnetic field 6 the console 2 is positioned, determines the energy transmitter 8th when a frequency of alternating magnetic field 6 corresponds to a resonance of the parallel resonant circuit of the receiving device. This adjustment frequency is called the resonance frequency. That in the coil 4 input control signal is held at the resonant frequency and the power from the console 2 to the receiving device 20 transfer.

Obwohl Bezug auf eine Resonanzfrequenz genommen ist, wird verständlich, dass eine solche Frequenz eine beliebige Frequenz darstellen kann, die einen bestimmten Grad von Resonanz im Konsole-Gerät-System induziert und im Grunde genommen als eine quasiresonante Frequenz betrachtet werden kann. Im Allgemeinen wird eine Frequenz festgelegt, die einer maximalen Energieübertragung für die gegebene Ausrichtung des Empfangsgerätes 20 relativ zu der Konsole 2 entspricht, wobei diese Frequenz als Resonanzfrequenz bezeichnet wird. Although reference is made to a resonant frequency, it will be understood that such a frequency may represent any frequency that induces a certain degree of resonance in the console-device system and, in effect, may be considered as a quasi-resonant frequency. In general, a frequency is set that is a maximum energy transfer for the given orientation of the receiving device 20 relative to the console 2 corresponds, this frequency is referred to as resonance frequency.

In einigen Ausführungsformen wird die Resonanzfrequenz festgelegt, indem eine Energieübertragungsgröße für jede Frequenz bestimmt wird oder Frequenzen in dem durch den Wobbelgenerator genutzten Frequenzspektrum ausgewählt werden. Auf der Seite der Konsole kann dies erreicht werden, indem eine Konsolenimpedanz oder eine gewisse Impedanz auf der Konsole überwacht wird und nach Änderungen in dieser Impedanz gesucht wird. Eine Änderung in der Impedanz bedeutet eine Energieübertragung an das Empfangsgerät. Die Frequenz mit der größten Impedanzänderung wird als Resonanzfrequenz verwendet. Ähnlich kann ein der Konsole entsprechender S-Parameter (Streuparameter) für jede Frequenz bestimmt werden, und die Änderung des S-Parameters kann zur Bestimmung der Resonanzfrequenz genutzt werden. Der S-Parameter ist bekannt, sich mit der Frequenz zu ändern, und an sich jede Frequenz einem frequenzspezifischen S-Parameter der Basislinie zugeordnet, der mit dem überwachten S-Parameter für diese spezifische Frequenz verglichen wird.In some embodiments, the resonant frequency is determined by determining an energy transfer quantity for each frequency or selecting frequencies in the frequency spectrum used by the sweep generator. On the console side, this can be accomplished by monitoring a console impedance or some impedance on the console and looking for changes in that impedance. A change in impedance means energy transfer to the receiving device. The frequency with the largest impedance change is used as the resonance frequency. Similarly, an S-parameter (scattering parameter) corresponding to the console can be determined for each frequency, and the change of the S-parameter can be used to determine the resonant frequency. The S-parameter is known to change with frequency, and as such, each frequency is associated with a baseline S-specific frequency parameter that is compared to the monitored S-parameter for that specific frequency.

Auf der Seite des Empfangsgerätes kann der Energieempfänger 24 einen mit der Batterie des Empfangsgerätes verbundenen Stromsparschaltungsblock enthalten, um sowohl den Ladungsgrad der Batterie als auch den Grad der Stromladung zum Aufladen der Batterie zu überwachen. Der Grad der Stromladung wird mit sich ändernder Frequenz der Energieübertragung variieren. Der Grad der Stromladung wird mit einem Schwellenwert verglichen, und wenn der Grad der Stromladung den Schwellenwert überschreitet, dann wird die dem Grad der Stromladung entsprechende Frequenz, der den Schwellenwert überschreitet, als Resonanzfrequenz betrachtet. Alternativ dazu wird der Grad der Stromladung für jede Frequenz gemessen oder Frequenzen ausgewählt, wobei die Frequenz mit dem größten entsprechenden Grad der Stromladung als Resonanzfrequenz betrachtet wird. Es wird verständlich, dass alternative Mittel entweder auf der Seite der Konsole, der Seite des Empfangsgerätes oder beiden verwendet werden können, um die dem größten Wert der Energieübertragung an das Empfangsgerät entsprechende Frequenz zu bestimmen.On the side of the receiver, the energy receiver 24 a power-saving circuit block connected to the battery of the receiver to monitor both the degree of charge of the battery and the level of current charge for charging the battery. The degree of current charge will vary with changing frequency of energy transfer. The degree of current charge is compared to a threshold, and if the degree of current charge exceeds the threshold, then the frequency corresponding to the degree of current charge exceeding the threshold is considered to be the resonant frequency. Alternatively, the degree of current charge for each frequency is measured or frequencies selected, with the frequency having the largest corresponding level of current charge considered as the resonant frequency. It will be understood that alternative means may be used either on the side of the console, the side of the receiving device, or both, to determine the frequency corresponding to the greatest value of energy transfer to the receiving device.

In einigen Ausführungsformen ist der Stromsparschaltungsblock in dem Energieempfänger 24 so gestaltet, um ein Verbindungssignal durch die Spule 22 an die magnetisch gekoppelte Spule 4 auf der Konsole 2 zu übertragen. Der Sende-/Empfangsschaltkreis 12 und die Steuereinheit 14 sind so gestaltet, um das Verbindungssignal zu empfangen und zu interpretieren. Das Verbindungssignal enthält Steuerinformationen wie etwa Informationen zur Erkennung der Frequenz, die der maximalen Energieübertragung entspricht. An sich kann das Verbindungssignal zur Bereitstellung von Informationen zum Auswählen der Resonanzfrequenz verwendet werden. In einigen Ausführungsformen ist das Verbindungssignal ein einfaches binäres Signal wie etwa eine Anzeige, dass der Grad der Stromladung den Schwellenwert überschritten hat. In anderen Ausführungsformen enthält das Verbindungssignal mehrere ausführliche Informationen wie den Grad der Stromladung in bestimmten Intervallen, der einzelnen Frequenzen angepasst werden kann. Das Verbindungssignal kann ferner Steuerinformationen, die auf einen Batterieladezustand bezogen sind, enthalten. In einigen Ausführungsformen ist das Verbindungssignal ein einfaches binäres Signal wie etwa eine Anzeige, dass der Batterieladestand entweder voll oder nicht voll ist. Wenn das Verbindungssignal anzeigt, dass die Batterie des Empfangsgerätes voll ist, wird die Energieübertragung beendet. In anderen Ausführungsformen umfasst das Verbindungssignal ausführlichere Informationen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, der Größe, mit der die Batterie des Empfangsgerätes zurzeit, zum Beispiel zu 75% geladen ist. Das Verbindungssignal kann bereitgestellt werden, indem beliebige übliche Mittel zur Übertragung eines Signals über magnetisch gekoppelte Spulen genutzt werden. Ein beispielhaftes Mittel zur Bereitstellung des Verbindungssignals ist in der im Mitbesitz befindlichen, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung, Serien-Nummer (Anwaltsregister-Nummer FLEX-13301), die hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit enthalten ist, zu finden.In some embodiments, the power-saving circuit block is in the power receiver 24 designed to send a connection signal through the coil 22 to the magnetically coupled coil 4 on the console 2 transferred to. The send / receive circuit 12 and the control unit 14 are designed to receive and interpret the connection signal. The connection signal includes control information such as information for detecting the frequency corresponding to the maximum power transmission. As such, the connection signal may be used to provide information for selecting the resonant frequency. In some embodiments, the connection signal is a simple binary signal, such as an indication that the level of current charge has exceeded the threshold. In other embodiments, the connection signal includes a plurality of detailed information such as the degree of current charge at particular intervals that can be adjusted to individual frequencies. The connection signal may further include control information related to a battery state of charge. In some embodiments, the connection signal is a simple binary signal, such as an indication that the battery level is either full or not full. If the connection signal indicates that the battery of the receiving device is full, the power transmission is terminated. In other embodiments, the connection signal includes more detailed information including, but not limited to, the size at which the battery of the receiving device is currently 75% charged, for example. The connection signal can be provided by using any conventional means for transmitting a signal via magnetically coupled coils. An exemplary means for providing the connection signal is found in co-owned co-pending U.S. Patent Application Serial No. (Attorney Docket No. FLEX-13301), which is hereby incorporated by reference in its entirety.

Durch Verwendung eines Wobbelgenerators und Festlegung der optimalen Frequenz für maximale Energieübertragung funktioniert die Energieübertragungskonsole wie ein universelles Ladegerät. Die Konsole ist nicht auf speziell gestaltete Empfangsgeräte beschränkt. Jedes Empfangsgerät besitzt einen bestimmten Q-Faktor. Der Q-Faktor ist von vielen Bedingungen einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, der Übertragungsfrequenz, der Antennenkonfiguration und der Bestandteile des Parallelschwingkreises abhängig. Als ein universelles Ladegerät sind Größe und Form der Antennenspule, Anzahl und Art von Resonanzelementen im Parallelschwingkreis oder die Energieübertragungsfrequenz ohne Bedeutung. Die Energieübertragungskonsole ist anpassungsfähig, um die optimale Resonanzfrequenz zur maximalen Energieübertragung ohne Rücksicht auf den Typ des Empfangsgeräts oder eine Anordnung relativ zu der Konsole festzulegen.By using a sweep generator and setting the optimum frequency for maximum energy transfer, the power transfer console works like a universal charger. The console is not limited to specially designed receivers. Each receiving device has a certain Q-factor. The Q factor is dependent upon many conditions including, but not limited to, the transmission frequency, the antenna configuration, and the components of the parallel resonant circuit. As a universal charger size and shape of the antenna coil, number and type of resonant elements in the parallel resonant circuit or the energy transfer frequency are irrelevant. The energy transfer console is adaptable to set the optimum resonant frequency for maximum energy transfer regardless of the type of receiver or arrangement relative to the console.

Die vorliegende Anmeldung wurde unter dem Aspekt spezieller Ausführungsformen beschrieben, die Einzelheiten zur Erleichterung des Verständnisses der Prinzipien von Konstruktion und Arbeitsweise des Verfahrens und Systems einschließen. Viele der in den verschiedenen Figuren gezeigten und beschriebenen Bauteile können untereinander ausgetauscht werden, um die nötigen Ergebnisse zu erzielen, wobei diese Beschreibung so gelesen werden soll, dass sie ebenso einen solchen Austausch umfasst. An sich ist es nicht beabsichtigt, dass Verweise auf spezifische Ausführungsformen und deren Einzelheiten an dieser Stelle den Umfang der hier angefügten Ansprüche einschränken sollen. Dem Fachmann erschließt sich, dass an den zur Veranschaulichung gewählten Ausführungsformen Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Anmeldung abzuweichen.The present application has been described in terms of specific embodiments that include details for facilitating understanding of the principles of construction and operation of the method and system. Many of the components shown and described in the various figures may be interchanged to provide the necessary results, and this description should be read to include such substitution as well. As such, references to specific embodiments and the details thereof are not intended to limit the scope of the claims appended hereto. Those skilled in the art will appreciate that modifications may be made to the embodiments chosen for illustration without departing from the spirit and scope of the application.

Claims

Energy transfer console for wireless energy transfer, comprising: a. a coil; b. an energy transmitter having a sweep generator connected to the coil for providing a frequency varying signal through the coil, thereby generating an alternating magnetic field; and c. a control unit connected to the coil and to the sweep generator, wherein the control unit, when a portable electronic device to be charged is positioned within the alternating magnetic field generated by the power transmission console, is configured to provide maximum energy transfer from the power transmission console to the power transmission console portable electronics device to determine corresponding resonant frequency, and the resonant frequency for energy transfer from the power transmission console to the portable electronic device is synchronized.

A wireless energy transfer system comprising: a. an energy transfer console, comprising: i. a first coil; ii. an energy transmitter having a sweep generator connected to the first coil for providing a frequency varying signal through the coil, thereby generating an alternating magnetic field; and iii. a control unit connected to the first coil and to the sweep generator; b. a rechargeable portable electronic device comprising: i. a second coil; and ii. a power receiver connected to the second coil and configured to receive energy transmitted from the power transmission console via the second coil, wherein the controller, when the portable electronic device is positioned within the alternating magnetic field generated by the power transmission console, is configured to determine a resonant frequency corresponding to maximum energy transfer from the power transmission console to the handheld electronic device and the resonant frequency for energy transfer from the power transmission console to the portable electronic device is synchronized.

The system of claim 2, wherein the portable electronic device includes a parallel resonant circuit including the second coil, and the resonant frequency corresponding to the maximum energy transfer includes a resonant frequency of the parallel resonant circuit.

The system of claim 2, wherein the power receiver further comprises a power-saving circuit block configured to monitor a charge level of the battery of a portable electronic device and configured to generate a charge-level condition signal.

The system of claim 4, wherein the charge level status signal comprises a power transmission completion signal when the battery is fully charged.

The system of claim 4, wherein the charge level condition signal is sent to the energy transmitter via the second coil and the first coil.

The system of claim 2, wherein a constant power level is transmitted through the console.

The system of claim 2, wherein the portable electronic device further comprises a battery charger connected to the power receiver.

The system of claim 2, wherein determining the resonant frequency comprises monitoring a charging current of the portable electronic device while the sweep generator scans the transmission frequencies across a swept frequency spectrum, and when the charging current exceeds a threshold level for a specific frequency, the specific frequency is determined to be the resonant frequency ,

The system of claim 2, wherein determining the resonant frequency comprises monitoring a charging current of the portable electronic device while the sweep generator scans the transmission frequencies across a sweep frequency spectrum, and Selecting a specific frequency corresponding to the highest charging current as the resonant frequency.

The system of claim 2, wherein determining the resonant frequency comprises monitoring an impedance on the power transmission console while the sweep generator scans the transmission frequencies across a swept frequency spectrum, wherein a change in impedance corresponds to energy transfer to the handheld electronic device, and if the impedance change is a threshold level for a specific one Frequency, it is determined that the specific frequency is the resonance frequency.

The system of claim 2, wherein determining the resonant frequency monitors impedance on the power transmission console while the sweep generator scans the transmission frequencies across a swept frequency spectrum, wherein a change in impedance corresponds to power transmission to the handheld electronic device, and selecting a specific frequency corresponding to a largest impedance change as resonant frequency.

A method of wireless energy transfer between a power transmission console and a portable electronic device to be charged, the method comprising: a. Configuring the power transmission console with a first coil and a sweep generator and the portable electronic device with a second coil; b. Generating an alternating magnetic field by application of the sweep generator to the first coil; c. Measuring a system characteristic in response to the alternating magnetic field; d. Setting a resonant frequency of the portable electronic device according to the measured system characteristic; e. Synchronizing a power transmission frequency of the power transmission console with the resonance frequency; and f. Transferring energy from the power transfer console to the handheld electronic device using the synchronized power transfer frequency.

The method of claim 13, wherein the system characteristic includes a charging current of the portable electronic device and setting the resonant frequency includes monitoring the charging current of the portable electronic device while the sweep generator scans the transmission frequencies across a swept frequency spectrum and when the charging current exceeds a threshold level for a specific frequency is that the specific frequency is the resonance frequency.

The method of claim 13, wherein the system characteristic includes charging current of the portable electronic device and setting the resonance frequency monitoring the charging current of the portable electronic device while the sweep generator scans the transmission frequencies across a sweep frequency spectrum and selecting a specific frequency corresponding to the highest charging current as the resonance frequency.

The method of claim 13, wherein the system characteristic includes impedance on the power transmission console and setting the resonant frequency comprises monitoring the impedance on the power transmission console while the sweep generator scans the transmission frequencies across a sweep frequency spectrum, wherein a change in impedance corresponds to power transmission to the handheld electronic device; and when the impedance change exceeds a threshold level for a specific frequency, it is determined that the specific frequency is the resonance frequency

The method of claim 13, wherein the system characteristic includes impedance on the power transmission console and setting the resonant frequency monitoring the impedance on the power transmission console while the sweep generator scans the transmission frequencies across a sweep frequency spectrum, wherein a change in impedance corresponds to power transmission to the handheld electronic device, and Selecting a specific frequency corresponding to a largest impedance change as the resonant frequency.

The method of claim 13, wherein the portable electronic device comprises a parallel resonant circuit enclosing the second coil and the predetermined resonant frequency corresponds to a resonant frequency of the parallel resonant circuit.

The method of claim 13, further comprising monitoring a charge level of the battery of an electronic device and generating a charge level condition signal.

The method of claim 19, wherein the charge level status signal includes a power transmission completion signal when the battery is fully charged.

The method of claim 19, further comprising transmitting the charge level State signal from the portable electronic device to the power transmission console.