-
Die Verwendung von elektronischen Geräten breitet sich immer weiter in alle Aspekte des täglichen Lebens hinein aus. Das kabellose Laden kann verwendet werden, um verschiedene elektronische Geräte zu laden. Das kabellose Laden ist die Technik, die elektronischen Geräte kabellos mit Strom zu versorgen, anstatt eine Stromleitung bzw. ein Stromkabel zu verwenden. Das kabellose Laden sieht eine bequeme und praktische Lademethode vor, wenn keine Steckdose zur Verfügung steht bzw. eine Steckdose nicht bevorzugt wird.
-
Die obige „Hintergrund“-Beschreibung dient dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein zu präsentieren. Die Arbeit des Erfinders in dem Ausmaß, wie diese in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie auch Aspekte der Beschreibung, die ansonsten zu dem Zeitpunkt des Einreichens nicht als Stand der Technik bezeichnet werden können, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Erfindung zugelassen.
-
In Übereinstimmung mit einem oder mehreren Aspekten des offenbarten Gegenstands weist ein System für eine kabellose bzw. kontaktlose Energieübertragung eine Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen und wenigstens eine Empfangseinrichtung auf. Die Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen ist dafür konfiguriert, Energie bzw. Strom kabellos zu übertragen. Die wenigstens eine Empfangseinrichtung ist dafür konfiguriert, die Energie, die von wenigstens einer kabellosen Energieübertragungseinrichtung von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen kabellos übertragen wird, zu empfangen. Jede kabellose Energieübertragungseinrichtung ist an einer anderen Stelle und/oder in einer anderen Ausrichtung positioniert. Jede kabellose Energieübertragungseinrichtung ist eine aktive Energiequelle oder eine passive Relais-Energiequelle. Die eine oder die mehreren kabellosen Energieübertragungseinrichtungen werden für die Energieübertragung auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren identifiziert, die wenigstens das Vorhandensein von Hindernissen in Übertragungswegen einschließen.
-
Die oben aufgeführten Abschnitte sind zur allgemeinen Einführung bereitgestellt worden, und sie sind nicht dafür gedacht, den Schutzumfang der folgenden Ansprüche zu beschränken. Die beschriebenen Ausführungsformen zusammen mit weiteren Vorteilen werden am Besten unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, verstanden werden.
-
In Übereinstimmung mit einem Aspekt weist ein System Folgendes auf:
- eine Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen, die dafür konfiguriert sind, Energie kabellos zu übertragen, wobei jede kabellose Energieübertragungseinrichtung an einer anderen Stelle und/oder in einer anderen Ausrichtung positioniert ist, wobei jede kabellose Energieübertragungseinrichtung eine aktive Energiequelle oder eine passive Relais-Energiequelle ist; und
- wenigstens eine Empfangseinrichtung, wobei die wenigstens eine Empfangseinrichtung dafür konfiguriert ist, die Energie, die von wenigstens einer kabellosen Energieübertragungseinrichtung von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen kabellos übertragen wird, zu empfangen,
- wobei die eine oder die mehreren kabellosen Energieübertragungseinrichtungen für eine Energieübertragung auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren identifiziert werden, die wenigstens das Vorhandensein von Hindernissen in den Übertragungswegen einschließen.
-
Vorteilhafterweise weist das System des Weiteren Folgendes auf:
- eine kabellose Haupt-Energieübertragungseinrichtung, die eine Verarbeitungsschaltung einschließt, die dafür konfiguriert ist,
- eine Position eines Lebewesens zwischen irgendeiner von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen und der wenigstens einen Empfangseinrichtung zu identifizieren; und
- wenigstens eine kabellose Energieübertragungseinrichtung aus der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen für das kabellose Übertragen von Energie zu der wenigstens einen Empfangseinrichtung auszuwählen, wobei die wenigstens eine kabellose Energieübertragungseinrichtung auf der Grundlage einer zu der wenigstens einen Empfangseinrichtung am nächsten liegenden kabellosen Energieübertragungseinrichtung, ohne dass ein Lebewesen in einem Übertragungsweg zwischen diesen positioniert ist, ausgewählt wird.
-
Vorteilhafterweise weist das System des Weiteren Folgendes auf:
- einen Power-Harvester (Energiegewinnungsmodul), der dafür konfiguriert ist, eine übermittelte Energie kabellos von der wenigstens einen Empfangseinrichtung zu empfangen.
-
Vorteilhafterweise weist das System des Weiteren Folgendes auf:
- einen Näherungssensor, der dafür konfiguriert ist, eine Position von der wenigstens einen Empfangseinrichtung und von Hindernissen zwischen der wenigstens einen Empfangseinrichtung und der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen zu erfassen.
-
Vorteilhafterweise ist der Näherungssensor in der wenigstens einen Empfangseinrichtung enthalten.
-
Vorteilhafterweise ist der Näherungssensor eine Kamera.
-
Vorteilhafterweise ist der Näherungssensor in einer kabellosen Energieübertragungseinrichtung von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen enthalten.
-
Vorteilhafterweise ist die wenigstens eine Empfangseinrichtung dafür konfiguriert:
- einen Leistungspegel eines übertragenen Signals ausgehend von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen zu erfassen; und
- eine Nachricht an die Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen rundzusenden, die eine angeforderte Änderung bei dem Leistungspegel angibt.
-
Vorteilhafterweise weist die wenigstens eine Empfangseinrichtung einen Hüllkurvendetektor auf, der dafür konfiguriert ist, den Leistungspegel zu erfassen.
-
Vorteilhafterweise wird die wenigstens eine Empfangseinrichtung aus einer Vielzahl von Empfangseinrichtungen auf der Grundlage einer Prioritätsstufe und eines Ladestatus jeder Empfangseinrichtung ausgewählt.
-
Vorteilhafterweise ist wenigstens eine kabellose Energieübertragungseinrichtung dafür konfiguriert:
- eine Nachricht an die wenigstens eine Empfangseinrichtung auszugeben, die Ladeanweisungen enthält.
-
In Übereinstimmung mit einem Aspekt umfasst ein Verfahren die folgenden Schritte:
- Identifizieren unter Verwendung einer Verarbeitungsschaltung von einer oder mehreren kabellosen Energieübertragungseinrichtungen aus einer Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren, die wenigstens das Vorhandensein von Hindernissen in Übertragungswegen einschließen, wobei jede kabellose Energieübertragungseinrichtung an einer anderen Stelle und/oder in einer anderen Ausrichtung angeordnet ist, wobei jede kabellose Energieübertragungseinrichtung eine aktive Energiequelle oder eine passive Relais-Energiequelle ist, die dafür konfiguriert ist, Energie kabellos zu übertragen; und
- Übertragen einer Energie kabellos zu wenigstens einer Empfangseinrichtung, wobei die wenigstens eine Empfangseinrichtung dafür konfiguriert ist, Energie kabellos von der einen oder den mehreren kabellosen Energieübertragungseinrichtungen von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen zu empfangen.
-
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte:
- Identifizieren einer Position eines Lebewesens zwischen irgendeiner von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen und der wenigstens einen Empfangseinrichtung; und
- Auswählen von wenigstens einer kabellosen Energieübertragungseinrichtung aus der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen zum kabellosen Übertragen von Energie zu der wenigstens einen Empfangseinrichtung, wobei die wenigstens eine kabellose Energieübertragungseinrichtung auf der Grundlage einer zu der wenigstens einen Empfangseinrichtung am nächsten liegenden kabellosen Energieübertragungseinrichtung, ohne dass ein Lebewesen in einem Übertragungsweg zwischen diesen positioniert ist, ausgewählt wird.
-
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt:
- Ermitteln einer Position von der wenigstens einen Empfangseinrichtung und von Hindernissen unter Verwendung eines Näherungssensors zwischen der wenigstens einen Empfangseinrichtung und der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen.
-
Vorteilhafterweise ist der Näherungssensor eine Kamera.
-
Vorteilhafterweise ist der Näherungssensor in einer kabellosen Energieübertragungseinrichtung von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen enthalten.
-
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt:
- Empfangen einer Nachricht von der wenigstens einen Empfangseinrichtung, die eine angeforderte Änderung bei dem Leistungspegel basierend auf einem erfassten Leistungspegel eines übertragenen Signals ausgehend von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen angibt.
-
Vorteilhafterweise weist die wenigstens eine Empfangseinrichtung einen Hüllkurvendetektor auf, der dafür konfiguriert ist, den Leistungspegel zu ermitteln.
-
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt:
- Auswählen der wenigstens einen Empfangseinrichtung aus einer Vielzahl von Empfangseinrichtungen auf der Grundlage einer Prioritätsstufe und eines Ladestatus von jeder Empfangseinrichtung.
-
In Übereinstimmung mit einem Aspekt weist eine Vorrichtung Folgendes auf:
- eine Kommunikationsschaltung; und
- eine Verarbeitungsschaltung, die dafür konfiguriert ist,
- Energie kabellos zu wenigstens einer Empfangseinrichtung auf der Grundlage von Informationen zu übertragen, die über die Kommunikationsschaltung empfangen werden und die wenigstens das Vorhandensein von Hindernissen in einem Übertragungsweg zwischen der Vorrichtung und der wenigstens einen Empfangseinrichtung einschließen.
-
Figurenliste
-
Ein vollständigeres Verständnis der Offenbarung und von vielen der dazugehörigen Vorteile davon wird ohne Weiteres erhalten werden, wenn diese unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, besser verstanden werden, wobei in den Zeichnungen:
- 1 eine schematische Darstellung eines kabellosen Ladesystems in Übereinstimmung mit einem Beispiel ist;
- 2A eine schematische Darstellung des kabellosen Ladesystems, das eine kabellose Haupt-Energieübertragungseinrichtung einschließt, in Übereinstimmung mit einem Beispiel ist;
- 2B eine schematische Darstellung ist, die eine Vielzahl von Energieformen in Übereinstimmung mit einem Beispiel zeigt;
- 3A ein Blockdiagramm einer kohärenten Übertragungseinrichtung in Übereinstimmung mit einem Beispiel ist;
- 3B ein Blockdiagramm einer inkohärenten Übertragungseinrichtung in Übereinstimmung mit einem Beispiel ist;
- 4 ein Ablaufdiagramm für einen kabellosen Ladeprozess in Übereinstimmung mit einem Beispiel ist; und
- 5 ein Blockdiagramm der kabellosen Haupt-Energieübertragungseinrichtung in Übereinstimmung mit einem Beispiel ist.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die Begriffe „ein“ oder „eine“, wie sie hier verwendet werden, sind als ein einziges bzw. eine einzige oder mehr als eines definiert. Der Begriff „Vielzahl“, wie er hier verwendet wird, ist als zwei oder mehr als zwei definiert. Der Begriff „weiterer“ bzw. „anderer“, wie er hier verwendet wird, ist als mindestens ein zweiter oder mehr definiert. Die Begriffe „einschließlich“ bzw. „einschließen“ und/oder „haben“ bzw. „hat“, wie sie hier verwendet werden, sind als aufweisend bzw. umfassend definiert (d.h. offene Sprache). Der Begriff „gekoppelt“, wie er hier verwendet wird, ist als verbunden definiert, obwohl dies nicht notwendigerweise direkt und nicht notwendigerweise mechanisch sein muss. Der Begriff „Programm“ oder „Computerprogramm“ oder ähnliche Begriffe, wie sie hier verwendet werden, sind als eine Sequenz von Anweisungen definiert, die für die Ausführung in einem Computersystem konzipiert sind. Ein „Programm“ oder „Computerprogramm“ kann eine Subroutine, ein Programmmodul, ein Skript, eine Funktion, einen Vorgang, ein Objektverfahren, eine Objektimplementierung, in einer ausführbaren Anwendung, ein Applet, ein Servlet, ein Quellcode, ein Objektcode, eine gemeinsam genutzte Bibliothek / dynamische Ladebibliothek und/oder eine andere Sequenz von Anweisungen einschließen, die für die Ausführung in einem Computersystem konzipiert sind.
-
Die Bezugnahme durch das gesamte vorliegende Dokument hindurch auf „eine einzige Ausführungsform“, „gewisse Ausführungsformen“, „eine Ausführungsform“, „eine Implementierung“, „ein Beispiel“ oder ähnliche Begriffe bedeutet, dass ein spezielles Merkmal, eine spezielle Struktur oder Charakteristik, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben sind, in wenigstens einer einzigen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Somit beziehen sich die Auftritte von solchen Ausdrücken oder an verschiedenen Stellen durch diese vorliegende Patentspezifikation hindurch nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform. Des Weiteren können die speziellen Merkmale, Strukturen oder Charakteristiken auf jede geeignete Art und Weise in einer oder in mehreren Ausführungsformen ohne Einschränkung kombiniert werden.
-
Der Begriff „oder“, wie er hier verwendet wird, soll als einschließlich oder als irgendeine oder jede Kombination meinend interpretiert werden. Deshalb bedeutet „A, B oder C“ „irgendeines der Folgenden: A; B; C; A und B; A und C; B und C; A, B und C“. Eine Ausnahme bei dieser Definition wird nur dann auftreten, wenn sich inhärent irgendwie gegenseitig eine Kombination von Elementen, Funktionen, Schritten oder Aktionen ausschließt.
-
Nun wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile durch mehrere Ansichten hindurch bezeichnen, wobei sich die folgende Beschreibung auf ein kabelloses Mehrpunkt-Energieübertragungssystem und auf die zugehörige Methodologie bezieht.
-
Im Allgemeinen kann ein System für eine kabellose Energieübertragung eine Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen aufweisen. Empfangseinrichtungen können eine Energie von einer oder von mehreren von der Vielzahl von kabellosen Energieübertragungseinrichtungen empfangen.
-
Das kabellose Ladesystem stellt mehrere Vorteile bereit. Wie hier noch weiter beschrieben werden wird, kann das System zum Beispiel die Energie auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren optimieren. Das System erhöht die Sicherheit für Lebewesen (d.h. Menschen, Haustiere, etc.) und steigert die Energieübertragungseffizienz.
-
Energie (bzw. Leistung, Strom) kann auf viele verschiedene Arten und Weisen verteilt werden. Es können zum Beispiel Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Mehrpunkt-Konfigurationen verwendet werden. Eine Radiofrequenz-(RF)-, Licht- oder Schallenergieübertragung kann eine Punkt-zu-Punkt- oder eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Konfiguration verwenden. Es werden hier ein Verfahren und ein System beschrieben, die eine verteilte Energiezuführung verwenden. Eine verteilte Energiezuführung sieht mehrere Vorteile vor. Die Sicherheit für Menschen in der Nähe von Übertragungseinrichtungen wird verbessert, da die Energie verteilt wird. Außerdem wird die Energieübertragungseffizienz nicht beeinträchtigt, wenn sich Individuen in dem Weg der Energieübertragungen befinden, da die Energieübertragung nicht blockiert wird. Außerdem kann die Effizienz des Systems durch selektives Aktivieren/Deaktivieren von Übertragungseinrichtungen, die sich benachbart zu der Einrichtung bzw. dem Gerät befinden, verbessert werden. Zusätzliche Übertragungseinrichtungen können je nach Bedarf aktiviert werden.
-
1 ist eine schematische Darstellung eines kabellosen Ladesystems 100 in Übereinstimmung mit einem Beispiel. Das kabellose Ladesystem 100 weist einen oder mehrere kabellose Energieübertragungseinrichtungen (WPTs; Wireless Power Transmitters) 102 a-d und eine Power-Harverster-Einrichtung 104 auf, die in einem vorab definierten Bereich 106 (z.B. ein Raum in einem Haus) positioniert sind. Jede der WPT 102 a-d kann dafür konfiguriert sein, Energie zu übertragen, zu empfangen oder zu übertragen und zu empfangen. Die WPT 102 a-d kann eine Energie zu der Power-Harvester-Einrichtung 104 und/oder zu anderen WPTs 102 a-d übertragen.
-
Das kabellose Ladesystem 100 kann in einem Haus oder in einem industriellen Gebäude implementiert werden. Die WPT 102 kann Glühlampen sein oder sie kann in der Nähe zu Wandschaltern, Wechselstrom-Netzstecker-Steckdosen, Fernsehgeräten, Rauchmeldern und dergleichen angeordnet sein. Die kabellosen Energieübertragungseinrichtungen können auch passive Relais wie etwa eine Plattenoberfläche, ein Gemälde an der Wand, ein Mauspad und dergleichen sein. Das passive Relais kann ein Teil von Möbeln, Platten, Lampen und dergleichen sein. Das passive Relais braucht keine Primärenergiequelle zu haben (d.h. es muss nicht direkt mit einer Energiequelle gekoppelt sein). Die Relais-Einrichtung kann Energie von Übertragungseinrichtungen empfangen und die Energie an andere Einrichtungen bzw. Geräte (z.B. die Power-Harvester-Einrichtung 104) weitergeben. Die WPT 102 überträgt eine oder mehrere Formen von Energie. Die eine oder die mehreren Formen umfassen Laser, Licht, Radiofrequenz (RF), Induktion, induktive Resonanz, Audio und dergleichen, wie dies von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden werden würde. Eine Mikrowellenübertragung von Energie umfasst das Übertragen von Energie durch das Aussenden von elektromagnetischen Superhochfrequenz-Wellen wie etwa Mikrowellen über eine Antenne. Die magnetische Induktion verwendet eine magnetische induktive Kopplung zwischen benachbarten Spulen. Die Magnetresonanz überträgt eine nichtradiale Magnetfeldenergie zwischen zwei Resonatoren. Beispielhafte Eingabe-/Ausgabeformen von Energie sind in 2B gezeigt.
-
Die Power-Harvester-Einrichtung 104 kann eine oder mehrere Power-Harvester-Einrichtungen sein, die an unterschiedlichen Stellen in dem vorab definierten Bereich 106 positioniert sind. Die Power-Harvester-Einrichtung 104 kann ein zum kabellosen Laden fähiges Gerät (WCD; Wireless Charging Capable Device) sein. Das WCD kann ein elektronisches Gerät sein. Das elektronische Gerät kann ein mobiles Gerät (wie etwa ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Laptop-Computer, ein digitales Rundfunk-Endgerät, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein tragbarer Multimedia-Player (PMP; Portable Multimedia Player) oder ein Navigationsgerät) oder ein elektronisches Gerät (wie etwa ein an der Wand montiertes Fernsehgerät (TV), eine Schreibtischlampe, ein elektronischer Bilderrahmen, ein Staubsauger und dergleichen) sein.
-
Jede WPT 102 kann selektiv auf der Grundlage des Vorhandenseins eines Hindernisses (z.B. eines Menschen) in einem Übertragungsweg zwischen der WPT 102 und der Power-Harvester-Einrichtung 104 und auf der Grundlage von Sicherheitsleistungspegeln aktiviert werden. Weitere WPTs können zu dem System 100 auf der Grundlage einer Energieverfügbarkeit hinzugefügt werden. So können zum Beispiel weitere WPTs aktiviert werden, damit mehr Energie geliefert wird.
-
In einer Implementierung können die WPTs 102 Näherungssensoren einschließen. In einer anderen Implementierung können die Näherungssensoren getrennt von den WPTs 102 sein. Die Näherungssensoren können mit der WPT 102 über einen Steuerkanal kommunizieren. Der Steuerkanal kann Sicherheits- und Authentifizierungsvorgänge haben, damit nur zugelassene Geräte bzw. Einrichtungen zu zulässigen Zeiten Teil des Systems 100 sein können. Die Näherungssensoren können die Position von elektronischen Geräten und/oder eine Position eines Lebewesens (z.B. eines Menschen, eines Tiers) bestimmen, das sich in dem vorab definierten Bereich 106 bewegt. Die Position der Power-Harvester-Einrichtung 104 (z.B. elektronische Geräte) und/oder die Position von Individuen in dem vorab definierten Bereich 106 können verwendet werden, um zu bestimmen, welche WPTs aktiviert werden. Selbst wenn eine WPT die am nächsten zu der Power-Harvester-Einrichtung liegende WPT ist, wird die WPT dann, wenn sich ein Mensch oder irgendein Lebewesen zwischen diesen befindet, keine Energie übertragen. So stoppt die WPT 102d in 1 zum Beispiel das Übertragen von Energie zu der Power-Harvester-Einrichtung 104 in Reaktion darauf, dass ein Benutzer 108 in dem Übertragungsweg entdeckt wird. Die WPT 102c startet die Übertragung von Energie zu der Power-Harvester-Einrichtung 104 oder setzt diese fort. Die WPT 102c kann auch den Pegel an Energie, der zu der Power-Harvester-Einrichtung 104 übertragen wird, erhöhen, sobald die WPT 102d die Übertragung stoppt. Die WPT 102d kann das Übertragen in Reaktion darauf wieder aufnehmen, dass ermittelt wird, dass sich der Benutzer 108 nicht mehr länger in dem Weg zwischen der WPT 102d und der Power-Harvester-Einrichtung 104 befindet. Die WPT 102d kann direkt mit der WPT 102c oder über eine Haupt-Einrichtung, wie dies hier später noch beschrieben werden wird, kommunizieren, um Informationen zu übertragen, die mit dem Betriebsstatus der WPT 102d verknüpft sind.
-
Die Position eines elektronischen Geräts, das eine leere Batterie hat, kann unter Verwendung von herkömmlichen Kommunikationstechniken nicht ermittelt werden. Unter Verwendung des Näherungsdetektors/-sensors können die WPTs 102 in der Nähe des elektronischen Geräts auf der Grundlage von deren jeweiligen Leistungspegeln aktiviert werden. Wenn die Batterie des elektronischen Geräts dann wieder aufgeladen ist (d.h. der Ladezustand der Batterie erreicht einen vorbestimmten Pegel), dann kann eine Zwei-Wege-Kommunikation mit den WPTs 102 ausgetauscht werden, um die Position des elektronischen Geräts zu bestimmen. Die WPTs 102 können auch ermitteln, wie viel Energie geliefert werden soll.
-
Die Näherungssensoren können die Position eines Geräts bzw. einer Einrichtung oder eines Hindernisses auf der Grundlage eines Ultraschall-Klopfens bzw. -Schallimpulses oder einer RF-Durchlaufzeit bestimmen. Die Annäherung kann auch auf der Grundlage einer RF-Reflexion, einer Ultraschallreflexion oder einer Lichtreflexion (z.B. Infrarot-Detektoren) ermittelt werden. Die Annäherung kann auch unter Verwendung einer Kamera in dem vorab definierten Bereich 106 erfasst werden. Die Kamera kann mit der Haupt-Einrichtung gekoppelt sein. In einem Beispiel kann die Kamera Annäherungsinformationen zu der WPT 102 a-d übertragen. Die Kamera kann eine akustische Kamera sein. Andere Sensoren, wie etwa Sensoren, die Wärme, eine Bewegung, einen Druck, eine Luftbewegung und dergleichen erfassen, können ebenfalls verwendet werden, wie dies ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen würde.
-
Des Weiteren kann die WPT 102 ein Kommunikationsmodul enthalten, das jegliche drahtlose Kommunikationsverbindung wie etwa Bluetooth, Bluetooth LE, WiFi, ZigBee oder eine durch Nahfeldkommunikation (NFC; Near Field Communication) vermittelte Verbindung unterstützt. Die WPTs 102 können miteinander kommunizieren, um die Position von anderen WPTs zu ermitteln, um eine Selbstkonfiguration vorzunehmen und um den Raum oder eine vorab definierte Zone einzuteilen bzw. auszuarbeiten.
-
In einer Implementierung kann das kabellose Ladesystem 100 eine Haupt-Einrichtung einschließen, die dafür konfiguriert ist, die WPTs 102 zu steuern. Die Haupt-Einrichtung kann mit den WPTs und den Sensoren über den Steuerkanal kommunizieren. In einer Implementierung kann das System 100 eine Mesh- bzw. Maschen-Topologie haben. Aber es sind auch andere Topologien möglich, ohne dass von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
-
Während einer RF-Energieübertragung ist die übertragene Energie umgekehrt proportional zu dem Quadrat des Abstands. In einer Implementierung wird dann, wenn sich zwei oder mehr Geräte bzw. Einrichtungen in dem Raum oder in dem vorab definierten Bereich 106 befinden, der Ausbreitungsweg der Stromzuführung optimiert, um die Summe des zum Quadrat gesetzten Abstands zu minimieren.
-
Wie hier vorher beschrieben worden ist, kann die Power-Harvester-Einrichtung 104 von einer Teilmenge von WPTs 102 a-d empfangen. Wenn ein WPT zum Beispiel Licht überträgt und der Weg zu dem WCD versperrt ist, kann die WPT deaktiviert werden. In einem Beispiel werden WPTs, die in der Lage sind, Energie mit einer Effizienz zuführen zu können, die höher als eine vorbestimmte Effizienz ist, aktiviert. In einer Implementierung kann die Haupt-Einrichtung die WPTs identifizieren und die WPT aktivieren, indem sie ein Steuersignal zu den WPTs sendet. Die Haupt-Einrichtung kann auch Übertragungsparameter (z.B. Strahlcharakteristik, Frequenz) und ein Zielgerät bzw. eine Zieleinrichtung an die WPT kommunizieren. Die Ziel-Einrichtung bzw. das Zielgerät kann aus den Power-Harvester-Einrichtungen, die in dem vorab definierten Bereich 106 zur Verfügung stehen, auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren identifiziert werden. Die Vielzahl von Faktoren kann einen Ladezustand der elektronischen Geräte (d.h. der Power-Harvester-Einrichtungen), eine Prioritätsstufe, die mit dem elektronischen Gerät verknüpft ist, und dergleichen umfassen. So kann zum Beispiel in Reaktion darauf, dass ermittelt wird, dass mehrere Power-Harvester-Einrichtungen 104 in dem vorab definierten Bereich 106 (z.B. dem Raum) vorhanden sind, der Ladezustand von jedem der elektronischen Geräte abgerufen werden. Das elektronische Gerät, das den niedrigsten Ladestatus (z.B. eine leere Batterie) hat, kann als das Zielgerät bzw. die Zieleinrichtung ausgewählt werden. Dann können die WPTs 102 a-d (oder eine Teilmenge der WPTs 102 a-d) die Energie zu dem Zielgerät bzw. der Zieleinrichtung übertragen. Eine Prioritätsstufe kann mit dem elektronischen Gerät verknüpft sein. So kann zum Beispiel elektronischen Geräten, die mit Elternteilen verknüpft sind, eine Priorität gegenüber elektronischen Geräten eingeräumt werden, die mit Kindern verknüpft sind. Das elektronische Gerät, das mit dem Elternteil verknüpft ist, kann als das Zielgerät bzw. die Zieleinrichtung ausgewählt werden. Somit kann das elektronische Gerät, das mit den Elternteilen verknüpft ist, vor anderen Geräten bzw. Einrichtungen aufgeladen werden.
-
Die Zieleinrichtung bzw. das Zielgerät kann auch auf der Grundlage der Tageszeit und des Datums identifiziert werden. So kann zum Beispiel eine Extra-Energie zu einer bestimmten Zeit an eine spezifische Einrichtung bzw. ein spezifisches Gerät geliefert bzw. zugeführt werden. Wenn der Benutzer 108 zum Beispiel laut Plan den vorab definierten Bereich 106 (z.B. das Zuhause, das Büro) um 8.00 Uhr morgens verlässt, kann Energie von allen verfügbaren WPTs 102 a-d zu dem einen oder den mehreren elektronischen Geräten übertragen werden, die mit dem Benutzer 108 verknüpft sind. Die Zieleinrichtung bzw. das Zielgerät kann auch auf der Grundlage der Prioritätsstufe identifiziert werden. Die Prioritätsstufe kann auf dem Status des Benutzers, dem Status der Batterie, auf Zahlungen und dergleichen basieren.
-
In einer Implementierung kann die WPT 102 Informationen, die mit dem kabellosen Laden von Energie verknüpft sind, zu der Power-Harvester-Einrichtung 104, wie etwa ein elektronisches Gerät, übertragen. Die WPT 102 kann ein Signal an das elektronische Gerät senden, das bewirkt, dass eine Nachricht an dem elektronischen Gerät angezeigt wird. Die Nachricht kann Anweisungen oder Statusinformationen enthalten. Die Nachricht kann zum Beispiel „Bewegen Sie das Telefon in dieser Richtung, um das Laden zu beschleunigen“ oder „Bewegen Sie das Telefon zu dem Seitentisch, um die Ladegeschwindigkeit um 20 % zu erhöhen“ lauten. Außerdem können die Informationen eine optimale Richtung der Power-Harvester-Einrichtung 104 für die Optimierung der Energieübertragung umfassen. Wie erkannt werden kann, können die Anweisungen und Informationen auch auf anderen Einrichtungen bzw. Geräten angezeigt werden, wie etwa auf einem Fernsehgerät in dem Raum. Die Anweisungen und Informationen können auch über Klang bzw. Schall vermittelt werden, wie etwa mit einer künstlichen Stimme, die von der Einrichtung bzw. dem Gerät oder von irgendeinem anderen Gerät bzw. irgendeiner anderen Einrichtung, das bzw. die vorhanden ist, ausgeht. Wie die Anweisungen und Informationen angezeigt werden und/oder auf andere Weise vermittelt werden, kann ebenfalls konfigurierbar sein.
-
In einer Implementierung kann die Power-Harvester-Einrichtung 104 (z.B. ein mobiles Gerät) als eine dynamische WPT agieren. Die Power-Harvester-Einrichtung 104 kann zum Beispiel eine Energie übertragen, die sie von verschiedenen Quellen (z.B. WPT) empfangen hat. Die Power-Harvester-Einrichtung 104 kann eine RF-Energie übertragen, wenn sie auf einem induktiven Pad platziert ist. Die Power-Harvester-Einrichtung 104 kann auch eine Energie von der Batterie übertragen (z.B. wenn sich die Batterie oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts befindet). Somit kann die Power-Harvester-Einrichtung 104 als ein kabelloses Laderelais für anderes Zubehör (z.B. Kopfhörer, tragbare Geräte wie etwa Armbanduhren, Halsketten, Ringe) agieren.
-
Somit kann das System 100 temporär aus WCDs oder Power-Harvester-Einrichtungen 104 (d.h. in einer Punkt-zu-Punkt- oder Mehrpunkt-zu-Punkt-Konfiguration) gebildet werden. Die WCDs können eine Mesh-Topologie haben. Das WCD kann für einen definierten Zeitraum als eine WPT funktionieren. Zum Beispiel dann, wenn das WCD aufgrund eines niedrigen Ladezustands der Batterie eines anderen Geräts bzw. einer anderen Einrichtung nicht in der Lage ist, sich mit diesem anderen Gerät bzw. dieser anderen Einrichtung zu verbinden. Das WCD kann Energie für den definierten Zeitraum (z.B. 30 Sekunden) übertragen, um die andere Einrichtung bzw. das andere Gerät mit Energie zu versorgen. Das WCD kann den vorab definierten Bereich 106 scannen, um zu ermitteln, ob irgendein Sensor oder irgendeine Einrichtung bzw. irgendein Gerät Energie bzw. Strom braucht. Das WCD kann Energie übertragen und die gewünschten Informationen von dem WCD empfangen. Das WCD kann passive Sensoren aktivieren und Energie bereitstellen, um die Informationen zu erhalten. Dann kann das WCD die Energieübertragung stoppen, und der passive Sensor kann wieder zurück in den Schlafmodus gehen.
-
2A ist eine schematische Darstellung des kabellosen Ladesystems, das eine kabellose Haupt-Energieübertragungseinrichtung einschließt, in Übereinstimmung mit einem Beispiel. In einer Implementierung weist das System 200 eine Haupt-WPT 202, eine erste WPT 204, eine zweite WPT 206, einen ersten Harvester 208 (d.h. Empfangseinrichtung), einen zweiten Harvester 210, einen ersten Sensor 212 und einen zweiten Sensor 214 auf. Der erste Harvester 208 empfängt Energie von der am nächsten liegenden WPT-Übertragungseinrichtung (z.B. von der WPT-Übertragungseinrichtung 204). Der erste Harvester 208 empfängt auch Energie von der zweiten WPT 206 und/oder von dem zweiten Harvester 210. Die Haupt-WPT 202 identifiziert die WPTs, die Energie zu dem ersten Harvester 208 übertragen. Die Haupt-WPT 202 kommuniziert mit der ersten WPT-Übertragungseinrichtung 204 und mit der zweiten WPT-Übertragungseinrichtung 206 jeweils über Steuerkanäle 218, 216. In anderen Implementierungen kann das System weitere Haupt-WPTs enthalten. Alle WPTs können zum Beispiel dafür konfiguriert sein, eine vorbestimmte Anzahl von WPTs zu steuern.
-
Der erste Sensor 212 und der zweite Sensor 214 sind dafür konfiguriert, Lebewesen zu erfassen und deren Position und die Lage der erfassten Lebewesen an die Haupt-WPT 202 zu übertragen. Die Haupt-WPT 202 kann an die WPTs auch Steuerparameter (z.B. Leistungspegel, Frequenz, Dauer und zeitliche Planung) übertragen. Die WPTs übertragen Energie zu der Zieleinrichtung bzw. zu dem Zielgerät unter Verwendung der Steuerparameter.
-
In einer Implementierung können die erste WPT 204 und die zweite WPT 206 die gleiche Frequenz verwenden, um die Energie zu übertragen. In anderen Implementierungen können die erste WPT 204 und die zweite WPT 206 unterschiedliche Frequenzen verwenden, um die Energie zu dem Harvester zu übertragen. Wenn die erste WPT 204 und die zweite WPT 206 unterschiedliche Frequenzen verwenden, kann die Frequenz von jeder WPT so ausgewählt werden, dass ein Klopfen (Überlagerung) minimiert wird. Das Klopfen kann auftreten, wenn sowohl die erste WPT 204 als auch die zweite WPT 206 Frequenzen verwenden, die sehr nahe beieinander liegen, was die Effizienz der Energieübertragung herabsetzen kann.
-
Wie vorher beschrieben worden ist, können die Harvester 208, 210 als ein Relais oder ein Übermittler agieren, um andere Harvester aufzuladen. Zum Beispiel kann der zweite Harvester 210 eine Energie zu dem ersten Harvester 208 über die Verbindung 220 übertragen. Die Harvester können auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren auswählen, ob sie Energie empfangen oder übertragen wollen. Die Vielzahl von Faktoren kann den Preis der Quelle, die Sicherheit der Quelle und dergleichen umfassen, wie dies hier vorher beschrieben worden ist.
-
Die WPT kann kontinuierlich Energie mit unterschiedlichen Amplituden übertragen, oder die WPT kann Energie in einem kleinen Burst (z.B. 10W) übertragen. Die Harvester können eine oder mehrere Antennen zum Empfangen der Energie aufweisen. Der Harvester kann verschiedene Antennen aktivieren/deaktivieren, um Energie zu empfangen, und die Parameter des Energieempfangs einstellen.
-
In einer Implementierung kann das WCD, wie etwa ein Funktelefon bzw. Mobiltelefon, eine Energieübertragung in dem vorab definierten Bereich 106 (z.B. in einem Raum) erfassen. Das WCD erfasst RF-Träger/-Energie. Das Funktelefon sendet eine Nachricht an das System 100 und fordert dieses auf, das Signal aufgrund einer Interferenz, eines niedrigen/hohen Leistungspegels oder dergleichen zu modifizieren. Das WCD kann im Augenblick gerade Energie von irgendeinem der WPTs 102 des Systems 100 empfangen oder auch nicht. Das System 100 kann (z.B. über die Haupt-WPT 202) die Frequenzen und/oder Leistungspegel der WPTs einstellen bzw. anpassen. Die Haupt-WPT 202 kann auch die WPT, die benachbart zu dem Funktelefon ist, deaktivieren. Das Funktelefon kann mit der Haupt-WPT über Bluetooth, Bluetooth LE, WiFi, ZigBee oder über eine durch Nahfeldkommunikation (NFC; Near Field Communication) vermittelte Verbindung kommunizieren. In einer Implementierung kann das Funktelefon ein Gerät sein, das nicht zu einem kabellosen Laden fähig ist.
-
Das Funktelefon oder ein anderes Gerät bzw. eine andere Einrichtung kann einen Hüllkurvendetektor (z.B. einen Breitband-Hüllkurvendetektor oder einen Schmalband-Hüllkurvendetektor) aufweisen. Der Hüllkurvendetektor kann eine Energie oberhalb eines vorbestimmten Pegels (z.B. oberhalb -20 dBm) erfassen. Der vorbestimmte Pegel kann auf der Art der Energie basieren, die übertragen/empfangen wird. Der Hüllkurvendetektor kann dann eine Nachricht an das System 100 oder an die Haupt-WPT 202 senden, um die Energie zu verringern. Dies sieht den Vorteil vor, dass die Sicherheit für Menschen und Tiere, die in dem vorab definierten Bereich 106 vorhanden sind, erhöht wird.
-
3A ist ein Blockdiagramm einer kohärenten Übertragungseinrichtung 300 in Übereinstimmung mit einem Beispiel. Die kohärente Übertragungseinrichtung 300 (auch Harvester, Kombinator) kann eine erste Antenne 304, die mit einer ersten Frequenz empfängt/überträgt, eine zweite Antenne 306, die mit einer zweiten Frequenz empfängt/überträgt, ein erstes Optimalfilter bzw. Matched-Filter (MF; Matched Filter) 308, ein zweites Optimalfilter (MF) 310, ein Addierglied 312 und einen Block 314 aufweisen. Der Block (SQR; Square Operation) 314 führt eine Quadratoperation durch. Bei der kohärenten Übertragung werden die Phasen aufeinander abgestimmt. Eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis kann an der Übertragungseinrichtung verwendet werden, um die Phase zu steuern bzw. zu regeln. Die Übertragungseinrichtung ist in der Lage, die geeigneten Phasen für die Zustellung von kohärenten Signalen zu bestimmen. An der Empfangseinrichtung kann eine Schaltung verwendet werden, um eine Empfangseinrichtungs-Phasenverzögerung vor der Energiekombinierung einzustellen.
-
3B ist ein Blockdiagramm einer inkohärenten Übertragungseinrichtung 302 in Übereinstimmung mit einem Beispiel. Die inkohärente Übertragungseinrichtung 302 (auch Harvester, Kombinator) kann eine erste Antenne 316, die mit einer ersten Frequenz empfängt/überträgt, eine zweite Antenne 318, die mit einer zweiten Frequenz empfängt/überträgt, einen ersten Block (MSQR; Magnitude Square) 320 (Betragsquadrat), einen zweiten Block (MSQR) 322 und ein Addierglied 324 aufweisen. Die Blöcke 320 und 322 bestimmen die Intensität des empfangenen/gesendeten Signals.
-
Das System oder die Haupt-WPT (z.B. die Haupt-WPT 202 von 2) kann identifizieren, welche Geräte bzw. Einrichtungen eine kohärente oder inkohärente Übertragung empfangen. Die WPT kann verschiedene Frequenzen auf der Grundlage von mehreren Kriterien, wie etwa eine Interferenz, die spezifische Absorptionsrate (SAR) und dergleichen, verwenden. Ein WCD kann eine Energie über verschiedene Ladewege empfangen, die kohärente und inkohärente Übertragungseinrichtungen kombinieren.
-
4 ist ein Ablaufdiagramm für einen kabellosen Ladeprozess in Übereinstimmung mit einem Beispiel. Gewisse Einzelheiten und Merkmale, die einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet offensichtlich sind, sind aus dem Ablaufdiagramm 400 weggelassen worden. Zum Beispiel kann ein Schritt einen oder mehrere Teilschritte umfassen oder er kann eine spezialisierte Ausrüstung oder spezielle Materialen einschließen, wie dies auf dem Fachgebiet bekannt ist.
-
Beim Schritt 402 identifiziert die kabellose Energieübertragungseinrichtung andere kabellose Energieübertragungseinrichtungen, die über ein Netzwerk verbunden sind. In einer Implementierung kann die kabellose Haupt-Energieübertragungseinrichtung die WPTs identifizieren. In einer Implementierung kann jede WPT Übertragungs-/Positionsinformationen durch die vorab definierte Zone 106 rundsenden, und jede WPT kann die übertragenen Informationen von allen WPTs empfangen.
-
Beim Schritt 404 wird eine Teilmenge der WPTs auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren identifiziert. Die Vielzahl von Faktoren kann jede WPT-Nachbarschaft zu wenigstens einer Empfangseinrichtung, das Vorhandensein von einem oder mehreren Lebewesen, die sich in dem Energieübertragungsweg zwischen jeder WPT und der Empfangseinrichtung befinden, die Konfiguration und die Fähigkeiten jeder WPT und dergleichen umfassen. Die Haupt-WPT kann die Teilmenge von WPTs identifizieren. In anderen Implementierungen kann jede WPT auf der Grundlage der Vielzahl von Faktoren und der Informationen, die sie von anderen WPTs empfangen hat, bestimmen, ob sie übertragen will.
-
Beim Schritt 406 kann jede WPT, die in der Teilmenge der kabellosen Energieübertragungseinrichtungen enthalten ist, eine Energie zu der wenigstens einen Empfangseinrichtung übertragen.
-
5 ist ein Blockdiagramm der kabellosen Haupt-Energieübertragungseinrichtung 202 in Übereinstimmung mit einem Beispiel. Die Haupt-WPT 202 kann einen Prozessor 502, eine Kommunikationsschaltung 504 und einen Speicher 506 aufweisen. Der Prozessor 502 (oder Mikroprozessor) kann eine Vielzahl von WPTs steuern und verwalten, wie dies hier vorher beschrieben worden ist. Der Prozessor 502 kann den Prozess 400 von 4 implementieren. Der Prozessor 502 kann ein integrierter Schaltkreis sein, der Logikgatter, Schaltungen und Schnittstellen einschließt, die dafür konfiguriert sind, die hier beschriebenen Prozesse auszuführen. Der Prozessor 502 kann eine Anzahl von Prozessortechnologien aufweisen, die auf dem Fachgebiet bekannt sind. Nicht einschränkende Beispiele für den Prozessor umfassen, ohne aber darauf beschränkt zu sein, einen X86-Prozessor, einen ARM-Prozessor, einen RISC-(Reduced Instruction Set Computing; Berechnung mit reduziertem Befehlssatz)-Prozessor, einen ASIC (Application-Specific Integrated Circuit; anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis), einen CISC-(Complex Instruction Set Computing; Berechnung mit komplexem Befehlssatz)-Prozessor, eine FPGA (Field Programmable Gate Array; vom Anwender programmierbare Logikgatteranordnung) und dergleichen. Der Speicher 506 ist eine nicht flüchtige Speichervorrichtung zum Speichern von Daten und Anweisungen, die von dem Prozessor 502 verwendet werden sollen. Der Speicher 506 kann vorbestimmte maximale Leistungspegel und dergleichen speichern. Nicht einschränkende Beispiele für den Speicher 506 können, ohne aber darauf beschränkt zu sein, einen Direktzugriffsspeicher (RAM; Random Access Memory), einen Nur-Lese-Speicher (ROM; Read-Only-Memory), ein Festplattenlaufwerk (HDD; Hard Disk Drive), eine SD-(Secure Digital; sichere digitale)-Karte und dergleichen umfassen.
-
Die Kommunikationsschaltung 504 kann drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikationen zu und von den WPTs, Sensoren und WCDs bewirken bzw. ausführen. Die Kommunikationsschaltung 504 kann auf der Grundlage von jeglicher Anzahl von Kommunikationsprotokollen, wie etwa Bluetooth®, Wireless Fidelity (WiFi), Nahfeldkommunikationen (NFC; Near-Field Communications), ZigBee und anderen, arbeiten. Die Kommunikationsschaltung 504 ist nicht auf auf Radiofrequenz basierende Technologien beschränkt, sondern sie kann auch Radar, Infrarotwellen einschließen.
-
Offensichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Variationen angesichts der oben genannten Lehren möglich. Es ist deshalb klar, dass innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche die Erfindung auch auf andere Weise, als dies hier spezifisch beschrieben worden ist, praktiziert werden kann.