TWI462423B - 一種電池和電池電路模組 - Google Patents
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Description
本發明涉及功率轉換,更具體地說,涉及一種無線功率轉換以及支援的通信。
無線供電的概念(即,無需電源線即可為設備供電)已經存在一段時間了,並且最近走向了商業化。而且,有兩個正在商討的標準無線通信聯盟(wireless communication alliance,簡稱WPC)和消費電子協會(consumer electronics association,簡稱CEA)來規範無線供電系統。
現在市場上有售的無線供電產品包括發射單元、接收單元、和雙向控制通道。在這些產品中,最主要的能量傳輸方法是電感耦合,不過,在一些低功率的應用中,可包括太陽能傳輸、熱電子能量傳輸,和/或電容能量傳輸。應用這些產品時,接收單元是必須連接至需無線供電的設備的分立單元。因此,若接收單元不與設備連接,設備自身是無法無線供電的。
要研製這些產品,需要在電感功率傳輸、閉環系統、和複雜荷載(multiple load)支援上下功夫。在電感功率傳輸領域裏,研究主要集中在為實現諧振、效率、和/或散熱(thermal issues)、檢測負載、關閉電感功率傳輸、線圈校準、磁力校準(magnetic alignment)、低伏幻像供電(lower phantom power)、具有負荷補償的D、E等級功率發射器、天線設計、和線圈開關(coil switching)而對發射和接收電路(每一電路均包含單個電感器)的調諧進行的
優化上。
在閉環系統領域裏,研究主要集中在用特定的控制通道協定(例如,反向散射協議(backscatter),紅外資料協定(IrDA),或藍牙協定)調節發射功率、發射諧振、基準以使安全和/或功率傳輸最大化。同樣的,只要接收單元和發射單元是來自在控制通道上應用相同通信協定的相同供應商,無線功率傳輸就能夠實現。現在,當上述標準化組織嘗試建立有關控制通道協定的標準時,供應商可以隨意使用所選擇的任何一種協議,實現不同供應商的無線供電產品的相容。
雖然在商業化的無線供電系統上已經做出了努力,但是仍然需要在實現性價比高和/或具有豐富特性的無線供電系統上投入更大的努力。
本發明提供一種裝置和操作方法,並將結合附圖在發明內容和具體實施方式部分以及權利要求中進行進一步的描述。
根據本發明的一方面,提出一種電池(battery),包括:陽極;陰極;與所述陽極和所述陰極連接的一個或多個可充電電池(rechargeable cell);用於確定所述一個或多個可充電單元的電壓的電壓傳感電路;以及射頻識別(RFID)標籤,所述射頻識別標籤包括:收發器部分(transceiver section);用於存儲電池充電資訊和電池充電參數的記憶體;以及處理模組,用於:獲得電壓;基於所述電壓、所述電池充電資訊和所述電池充電參數中的至少一項來確定電池充電需求;以及通過所述收發器部分傳送所述電池充電需求。
作為優選,所述電池進一步包括:所述收發器部分包括線圈,其中所述線圈可集成在所述陽極和所述陰極的至少一個中,並且,其中所述線圈收發給定頻帶內的電磁信號,並且在直流(DC)時是所述陽極和所述陰極中至少一個的導電元件。
作為優選,所述電池充電資訊包括以下至少一個:電池充電參數;電池充電歷史;所述電池的壽命;以及所述電池的剩餘可充電次數(rechargeable life)。
作為優選,所述電池充電需求包括以下至少一個:電池充電參數;以及電池充電需要的等級。
作為優選,所述電池進一步包括:用於從無線供電電磁場產生交流電(AC)電壓的無線供電線圈;以及電池充電電路,用於:將AC電壓轉換成電池充電電壓;以及通過所述電池充電電壓為所述一個或多個可充電電池充電。
作為優選,所述電池進一步包括:支撐所述RFID電路和所述電壓傳感電路的柔性襯底(flexible substrate);以及包裝所述一個或多個可充電單元和所述柔性襯底的殼(casing)。
根據本發明的另一方面,提供一種電池,包括:一個或多個可充電電池;用於從無線供電電磁場產生交流電(AC)電壓的無線供電線圈;以及電池充電電路,用於:依據電池充電控制信號從所述AC電壓產生電池充電電壓;以及使能時,通過電池充電電壓為所述一個或多個可充電電池充電。
作為優選,所述電池進一步包括:射頻識別(RFID)模組,用於:產生所述電池充電控制信號;以及與無線供電發射器設備通信。
作為優選,所述電池充電電路包括:輸出耦合電路(output coupling circuit),用於:為所述一個或多個可充電電池提供所述電池充電電壓;當檢測到無線供電電磁場時,斷開所述一個或多個可充電電池與所述電池的極端的連接;以及當檢測到無線供電電磁場時,將所述電池充電電路的輸出端連接至所述極端。
作為優選,所述電池充電電路包括:用於確定所述一個或多個可充電電池的電壓的電壓傳感電路;用於檢測無線供電電磁場的檢測電路;以及用於基於所述電壓和對所述無線供電電磁場的
檢測來使能對所述一個或多個可充電電池的充電操作的處理模組。
作為優選,所述電池進一步包括:連接至所述一個或多個可充電電池的陽極;以及連接至所述一個或多個可充電單元的陰極;其中所述無線供電線圈可集成在所述陽極和所述陰極的至少一個中。
作為優選,所述電池還包括:支撐所述電池充電電路的至少一部分的柔性襯底;以及包裝所述一個或多個可充電電池和所述柔性襯底的殼(casing)。
根據本發明的另一個方面,提供一種電池電路模組,包括:用於從無線供電電磁場產生交流電(AC)電壓的無線供電線圈;電池充電電路,用於:依據電池充電資訊從所述AC電壓產生電池充電電壓;以及使能時,通過電池充電電壓為所述一個或多個可充電電池充電;以及射頻識別(RFID)模組,用於:與無線供電發射器設備通信;以及至少部分基於與無線供電發射器設備的通信來產生電池充電資訊。
作為優選,所述電池充電電路包括:用於確定電池電壓的電壓傳感電路;用於檢測所述無線供電電磁場的檢測電路;以及用於根據所述電壓和對所述無線供電電磁場的檢測來使能對所述一個或多個可充電單元電池的充電操作的處理模組。
作為優選,所述電池電路模組進一步包括:至少支撐所述電壓充電電路的至少一部分和所述RFID模組的柔性襯底。
作為優選,所述RFID模組包括:線圈;與所述線圈耦合的收發器部分;用於存儲包括電池充電資訊和電池充電參數中至少一個的所述電池充電資訊的記憶體;以及用於處理電池充電資訊的處理模組。
作為優選,所述電池電路模組進一步包括:集成於所述無線供電線圈的所述線圈。
作為優選,所述電池電路模組進一步包括:處理模組,用於:處理對所述無線供電電磁場的檢測;處理對電池電壓的確定;基於所述電壓和對所述無線供電電磁場的檢測來使能對所述電池的充電操作;處理與所述無線供電發射器設備通信的基帶部分;以及產生電池充電資訊。
本發明的各種優點、各個方面和創新特徵以及操作實例的細節,將在以下的說明書和附圖中進行詳細介紹。
10‧‧‧無線供電(WP)發射(TX)單元
12-14‧‧‧設備
16‧‧‧功率TX電路
18‧‧‧處理模組
20‧‧‧無線供電(WP)收發器
22、28‧‧‧WP RX(接收)電路
24、30‧‧‧無線供電(WP)收發器
26、32‧‧‧處理模組
34‧‧‧控制通道
36‧‧‧ISM((industrial,scientific and medical))頻段
38‧‧‧頻段
40、44‧‧‧標準協定
42、46‧‧‧專有協定(proprietary protocal)
48‧‧‧射頻識別(RFID)標籤和/或閱讀器
50、52‧‧‧射頻識別(RFID)標籤和/或閱讀器
58‧‧‧設備
62‧‧‧功率接收器電路
64‧‧‧電池充電器
66‧‧‧電池
68‧‧‧直流變直流轉換器
70‧‧‧處理模組
72‧‧‧記憶體
74‧‧‧I/O(輸入/輸出)模組
76-78‧‧‧電路模組
80‧‧‧時鐘產生單元
82‧‧‧功率管理單元
84‧‧‧功率發射器電路
86‧‧‧功率接收器電路
88‧‧‧線圈(即電感)、整流和調節電路
90‧‧‧阻抗匹配和觸發電路
92‧‧‧處理模組
94‧‧‧RF和/或MMW收發器
96‧‧‧線圈、阻抗匹配和整流電路
98‧‧‧調節電路
100‧‧‧RF和/或MMW收發器
102‧‧‧處理模組
104‧‧‧電池充電器
106‧‧‧電池
108‧‧‧無線供電設備
110‧‧‧功率RX電路
112‧‧‧RF和/或MMW資料處理模組
114‧‧‧RF和/或MMW收發器
120‧‧‧出站符號轉換模組
122‧‧‧入站符號轉換模組
124‧‧‧發射器
125‧‧‧發射器
126‧‧‧接收器
128‧‧‧低IF帶通濾波器
130‧‧‧混頻模組
132‧‧‧PA(功率放大器)
134‧‧‧RF帶通濾波器
136‧‧‧RF帶通濾波器
138‧‧‧低雜訊濾波器(LNA)
140‧‧‧混頻模組
142‧‧‧低IF帶通濾波器
144‧‧‧TX/RX隔離電路
146‧‧‧功率接收器電路
148‧‧‧整流和調節電路
150‧‧‧阻抗匹配和觸發電路
152‧‧‧處理模組
154‧‧‧NFC調製器/解調器
156‧‧‧NFC線圈
158‧‧‧阻抗匹配和整流電路
160‧‧‧調節電路
162‧‧‧NFC調製器/解調器
164‧‧‧NFC
166‧‧‧線圈處理模組
170‧‧‧NFC(near field communication,近場通信)
172‧‧‧功率發射器電路
174‧‧‧功率接收器電路
176‧‧‧整流和調節電路
178‧‧‧阻抗匹配和觸發電路
188、200‧‧‧NFC調製器/解調器
190‧‧‧處理模組
202‧‧‧TX功率線圈
204‧‧‧阻抗匹配和整流電路
206‧‧‧調節電路
208‧‧‧功率放大器
210‧‧‧已調相振盪(cos(ω(t)+Φ(t))
212‧‧‧振幅分量(A(t))
214‧‧‧相位分量(Φ(t))
216、220‧‧‧NFC調製器/解調器
218‧‧‧處理模組
222‧‧‧NFC線圈
226‧‧‧WP TX單元
228‧‧‧設備
230‧‧‧WP線圈
232‧‧‧功率RX電路
234‧‧‧電池充電器
236‧‧‧電池
238‧‧‧多路器(multiplexer)
240‧‧‧直流-直流轉換器
242‧‧‧處理模組
244‧‧‧IO介面模組
246‧‧‧記憶體
248‧‧‧功率管理單元
250‧‧‧RF/MMW功率恢復模組
252‧‧‧NFC功率恢復模組
254‧‧‧無線供電設備
256‧‧‧處理模組
258‧‧‧整流和阻抗匹配電路
260‧‧‧RX線圈
262‧‧‧降壓(buck)和/或升壓(boost)轉換器
264‧‧‧連續補充充電電路(trickle charge circuit)
266‧‧‧電池
268‧‧‧電池電流感測器
270‧‧‧電池充電器控制器
272‧‧‧升壓控制器
274‧‧‧降壓控制器
276‧‧‧RF/MMW和/或NFC資料處理模組
280‧‧‧阻抗匹配控制
282‧‧‧功率管理單元
284‧‧‧空閒狀態
286‧‧‧狀態
288‧‧‧充電設置狀態
290‧‧‧充電狀態
292‧‧‧連續補充充電狀態
294‧‧‧WP操作功率管理
296‧‧‧電池操作功率管理
298‧‧‧充電設置狀態
600‧‧‧電腦
602‧‧‧無線鍵盤
604‧‧‧無線滑鼠
606‧‧‧移動電話
608‧‧‧個人音頻/視頻(A/V)播放器
610‧‧‧外設硬體驅動
612‧‧‧功率發射器電路
614‧‧‧外設電源模組
616‧‧‧電腦電源模組
618‧‧‧功率發射器電路
620‧‧‧無線收發器
622‧‧‧功率接收器電路
624‧‧‧電池充電器
626‧‧‧電池
628‧‧‧功率轉換TX(發射)電路
630‧‧‧處理模組
632‧‧‧記憶體
634‧‧‧無線收發器
636‧‧‧功率接收電路(RX ckt)
638‧‧‧電池充電器
640‧‧‧電池
642‧‧‧電腦電源模組
644‧‧‧功率接收器電路
646‧‧‧功率轉換TX電路
648‧‧‧電池充電器
650‧‧‧電池
652‧‧‧無線收發器
654‧‧‧處理模組
656‧‧‧RX線圈
658‧‧‧可調電容
660‧‧‧阻抗匹配和整流電路
662‧‧‧調節電路
664‧‧‧控制通道收發器
666‧‧‧多工器
668‧‧‧直流轉交流轉換器
670‧‧‧阻抗匹配電路
672‧‧‧可調電容
674‧‧‧線圈
676‧‧‧電腦電源模組
678‧‧‧RX線圈
680‧‧‧可調電容
682‧‧‧整流二極體
684‧‧‧儲能電容
686‧‧‧降壓和/或升壓轉換器
688‧‧‧電池
690‧‧‧電池電流感測器
692‧‧‧連續補充充電電路
694‧‧‧直流轉交流轉換器
696‧‧‧可調電容
698‧‧‧處理模組
700‧‧‧RX阻抗匹配模組
702‧‧‧控制通道處理模組
706‧‧‧升壓控制模組
708‧‧‧降壓控制模組
710‧‧‧電池充電器控制模組
712‧‧‧直流轉交流控制模組
714‧‧‧TX阻抗匹配控制模組
716‧‧‧基帶處理
722‧‧‧週邊設備電源模組
724‧‧‧RX線圈
726‧‧‧可調節電容
728‧‧‧阻抗匹配和整流電路
730‧‧‧調節電路
732‧‧‧電池充電器
734‧‧‧電池
736‧‧‧處理模組
738‧‧‧無線收發器
740‧‧‧週邊設備電源模組
742‧‧‧處理模組
744‧‧‧整流和阻抗匹配電路
746‧‧‧RX線圈
748‧‧‧連續補充充電電路
750‧‧‧降壓和/或升壓轉換電路
752‧‧‧電池
754‧‧‧電池電流感測器
756‧‧‧電池充電器控制器
758‧‧‧升壓控制器
760‧‧‧降壓控制器
762‧‧‧阻抗匹配電路
764‧‧‧RF/MMW和/或NFC基帶處理模組
1050‧‧‧WP TX單元和設備
1052‧‧‧功率RX電路
1054‧‧‧電池充電器和/或直流轉直流轉換器
10565‧‧‧電池
1058‧‧‧RFID標籤
1060‧‧‧處理模組
1062‧‧‧記憶體
1064‧‧‧輸入/輸出(I/O)模組
1066‧‧‧RFID標籤和/或閱讀器
1068-1070‧‧‧電路模組
1072‧‧‧時鐘產生單元
1074‧‧‧功率管理單元
1080‧‧‧無線可充電電池
1082‧‧‧阻抗匹配和整流電路
1084‧‧‧電池充電器
1086‧‧‧電池單元
1088‧‧‧RFID標籤和/或閱讀器
1090‧‧‧線圈
1092‧‧‧無線可充電電池
1094‧‧‧處理模組
1096‧‧‧整流和阻抗匹配電路
1098‧‧‧RX線圈
1100‧‧‧降壓和/或升壓轉換器
1101‧‧‧連續補充充電電路
1102‧‧‧電池單元
1104‧‧‧電池電流感測器
1106‧‧‧電池充電器控制器
1108‧‧‧降壓(和/或升壓)控制器
1110‧‧‧RFID資料處理模組
圖1是依據本發明的無線供電系統的實施例的結構示意圖;圖2是依據本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖;圖3是依據本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖;圖4是依據本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖;圖5是依據本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖;圖6是依據本發明的無線供電設備的實施例的結構示意圖;圖7是依據本發明的無線供電系統的一部分的實施例的結構示意圖;圖8是依據本發明的無線供電系統的一部分的另一實施例的結構示意圖;圖9是依據本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖;圖10是依據本發明的無線供電設備的另一實施例的結構示意圖;圖11是依據本發明的無線供電設備的處理模組的狀態示意圖;
圖12是依據本發明的充電設置(set up)狀態的方法的實施例的邏輯框圖;圖13是依據本發明的充電設置狀態的方法的另一實施例的邏輯框圖;圖14是依據本發明的充電狀態的方法的實施例的邏輯框圖;圖15是依據本發明的充電需求與充電效率的比較的示意圖;圖16是依據本發明的無線供電電源管理狀態的方法的邏輯框圖;圖17是依據本發明的電池供電電源管理狀態的方法的邏輯框圖;圖18是依據本發明的無線供電電腦系統的實施例的結構示意圖;圖19是依據本發明的無線供電電腦系統中的電源模組的實施例的結構示意圖;圖20是依據本發明的電腦電源模組的實施例的結構示意圖;圖21是依據本發明的電腦電源模組的另一實施例的結構示意圖;圖22是依據本發明的週邊設備電源模組的實施例的結構示意圖;圖23是依據本發明的週邊設備電源模組的另一實施例的結構示意圖;圖24是依據本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖;圖25是依據本發明的無線可充電電池的實施例的結構示意圖;圖26是依據本發明的無線可充電電池的另一實施例的結構示意圖;圖27是依據本發明的無線可充電電池的實施例的示意圖;
圖28是依據本發明的無線可充電電池的另一實施例的示意圖。
圖1為無線供電系統的實施例的結構示意圖,包括無線供電(WP)發射(TX)單元10和一個或多個設備12-14。WP TX單元10包括處理模組18、WP收發器20、和功率TX電路16。設備12-14中的每一個包括WP RX(接收)電路22、28、處理模組26、30以及WP收發器24、30。設備12-14很可能包括依賴於其期望功能的多個其他部件。例如,設備12-14可以為手機、個人音頻/視頻播放機、視頻遊戲機、玩具等,以及包括相應的電路。
WP TX單元10中和設備12-14的每一個中的處理模組18、26、32可為單個處理設備或多個處理設備。這些處理器件可為微處理器、微控制器、數位信號處理器、微型電腦、中央處理單元、現場可編程閘陣列、可編程邏輯器件、狀態機、邏輯電路、類比電路、數位電路、和/或任何基於電路硬編碼和/或操作指令來控制信號(類比和/或數位)的設備。處理模組18、26、32可具有相關的記憶體和/或存儲單元,其可為單個存儲設備、多個記憶體件、和/或處理模組18、26、32的嵌入式電路。這些存儲設備可為唯讀記憶體、隨機存取記憶體、易失性記憶體、非易失性記憶體、靜態記憶體、動態記憶體、快閃記憶體、快取記憶體、和/或存儲數位資訊的任何設備。應注意,如果處理模組18、26、32包含一個以上的處理設備,處理設備可集中設置(例如,通過有線和/或無線匯流排結構直接連接在一起)或分散設置(例如,通過局域網和/或廣域網的間接連接的雲計算)。應進一步注意的是當處理模組18、26、32能通過狀態機、類比電路、數位電路、和/或邏輯電路實現一個或多個功能時,存儲相應操作指令的記憶體和/或記憶元件可嵌入在電路中或設於電路外,該電路包括狀態機、類比電路、數位電路和/或邏輯電路。仍需更進一步注意的是,存儲單元存儲的,
且處理模組18、26、32執行的硬編碼和/或操作指令與圖1-28中描述的至少一部分步驟和/或功能對應。
WPTX單元10通過一個或多個控制通道34與設備12-14的WP收發器24、30進行通信,所述一個或多個控制通道使用ISM((industrial,scientific and medical))頻段36中一個或多個頻率和/或另一未被許可的頻段38中一個或多個頻率。通過控制通道34的通信可使用一個或多個標準協議40、44和/或一個或多個專有協議(proprietary protocal)42、46。例如,標準協議40、44可包括藍牙(2400MHz)、HIPERLAN(高性能無線局域網)(5800MHz)、IEEE 802.11(2400MHz和5800MHz)、和IEEE 802.15.4(使用915MHz或2400MHz的個人局域網)。
ISM頻帶36包括:
每一WP收發器20、24、30(例如,WP TX單元10和每一設
備12-14中的WP電源收發器)包括基帶處理(通過相應的處理模組18、26、32實現)、射頻(RF)和/或MMWR(毫米波)發射器部分、和RF和/或MMWR接收器部分。在應用實例中,基帶處理依據一個或多個無線通信標準(例如,GSM、CDMA、WCDMA、HSUPA、HSDPA、WiMAX、EDGE、GPRS、IEEE 802.11、藍牙、ZigBee、UMTS(通用移動通信系統)、LTE(長期演進)、IEEE 802.16、EV-DO(演進資料優化)、專有協定等)將出站資料轉換為出站符號流。這些轉換包括以下一個或多個:加擾、鑿孔(puncturing)、編碼、交織、星座映射(constellation mapping)、調製、擴頻、跳頻、波束成型(beamforming)、空時分組編碼、空頻分組編碼、頻域到時域變換、和/或數字基帶到中頻變換。
發射器部分將出站符號流轉換為出站RF信號,該出站RF信號具有給定頻帶(例如,ISM頻帶36)內的載波頻率。在一實施例中,通過將出站符號流與本地振盪混頻以產生上變頻信號來實現上述功能。一個或多個功率放大器和/或功率放大器驅動器放大該上變頻信號(該上變頻信號還可經過RF帶通濾波)來產生出站RF信號。在另一實施例中,發射器部分包括產生振盪的振盪器。出站符號流提供調整振盪相位的相位資訊(例如,+/- △ θ[相移]和/或θ(t)[相位調製]),以產生作為出站RF信號發射的相位已調整RF信號。在另一實施例中,出站符號流包括振幅資訊(例如,A(t)[振幅調製]),用來調整相位已調整RF信號的振幅以產生出站RF信號。
在另一實施例中,發射器部分包括產生振盪的振盪器。出站符號提供調整振盪頻率的頻率資訊(例如,+/- △ f[頻移]和/或f(t)[調頻]),以產生作為出站RF信號發射的頻率已調整RF信號。在另一實施例中,出站符號流包括用於調整頻率已調整RF信號的振幅以產生出站RF信號的振幅資訊。在更進一步的實施例中,發射器部分包括產生振盪的振盪器。出站符號提供調整振盪幅度的振幅
資訊(例如,+/- △ A[幅移]和/或A(t)[調幅]),以產生出站RF信號。
接收器部分接收和放大入站RF信號以產生放大的入站RF信號。接收器部分可將放大的入站RF信號的I(同相)和Q(正交)組分與本地振盪的同相和正交組分混合以產生混合I信號和混合Q信號。混合I和Q信號合併產生入站符號流。在本實施例中,入站符號可包括相位資訊(例如,+/- △ θ[相移]和/或θ(t)[相位調製])和/或頻率資訊(例如,+/- △ f[頻移]和/或f(t)[調頻])。在另一實施例和或先前實施例的進一步闡述中,入站RF信號包括振幅資訊(例如,+/- △ A[幅移]和/或A(t)[調幅])。為了恢復振幅資訊,接收器部分包括振幅檢測器,諸如包絡檢波器、低通濾波器等。
基帶處理依據一個或多個無線通信標準(例如,GSM、CDMA、WCDMA、HSUPA、HSDPA、WiMAX、EDGE、GPRS、IEEE 802.11、藍牙、ZigBee、UMTS(通用移動通信系統)、LTE(長期演進)、IEEE 802.16、EV-DO(演變資料優化)、專有協定等)將入站符號流轉換為入站資料(例如,控制通道資料)。這些轉換包括以下一個或多個:數位中頻到基帶變換、時域到頻域變換、空時分組解碼、空頻分組解碼、解調、擴頻解碼、跳頻解碼、波束成型解碼、星座解映射、解交織、解碼、解鑿孔、和/或解擾。
WP TX單元10通過控制通道與設備12-14通信以促進WP TX單元10向設備12-14的功率RX電路22、28的有效無線功率傳輸。例如,該通信可以確定使用哪個頻率,重置設備12-14以改善磁耦合,調諧功率TX電路16和/或功率RX電路的部件22、28的元件,指明期望的功率等級,調整功率等級等。就這點而言,能量從功率TX電路16到一個或多個設備12-14的功率RX電路22、28的無線傳輸過程中,WP TX單元10與設備12-14通信以提供無線能量傳輸的期望性能等級。
在另一操作實例中,接收單元處理模組26、32用於識別無線功率發射單元10所使用的控制通道協定以便控制通道通信。應注
意,控制通道包括多個控制通道協定中的一個,所述多個控制通道協定包括至少一個或多個標準控制通道協定和/或一個或多個專有控制通道協定。應進一步注意的是,WP收發器20可使用其中一個控制通道協定,還能夠使用多個控制通道協定中的子集。例如,一個收發器20WP收發器20可用藍牙協定或專有協定來充當控制通道協定,而另一個無線供電發射單元10的另一個WP收發器20可用不同的控制通道協定。就這點而言,接收單元需要識別控制通道協定。
接收單元處理模組26、32可通過分析發射單元收發器發射的信標信號來識別控制通道協定,從而確定控制通道協定。作為選擇,或除了前述例子外,接收單元處理模組26、32可使用默認的控制通道協定並通過接收來自WP收發器20的設置通信(set up communication)來識別控制通道協定。作為另一選擇,或除了前述例子外,接收單元處理模組26、32可通過掃描控制通道活動的頻譜來識別控制通道協定以產生已掃描頻譜,以及從已掃描的頻譜中識別控制通道協定。再另一作為選擇的例子中,或除了前述的例子外,接收單元處理模組26、32可使用已知的控制通道協定並通過喚醒試錯系統(trial and error system)來識別控制通道協定。
當接收單元處理模組26、32識別到控制通道協定時,就確定接收單元收發器是否有能力用控制通道協定進行通信。例如,處理模組可確定接收單元收發器24、30是否能夠支援控制通道協定。當接收單元收發器24、30能夠應用控制通道協定進行通信時,處理模組協調接收單元收發器的配置來通過控制通道收發與無線供電電磁場相關的通信。接收單元收發器24、30的組成將在圖6中做更詳細的描述。
在作為選擇的另一識別控制通道協定的例子中,WP收發器20和接收單元收發器24、30可協商使用哪一個控制通道協定。例如發射單元收發器可與接收單元收發器收發協商資訊(例如,哪個
協定它們都支援,期望的資料傳輸率,可用的帶寬等)來相互選擇控制通道協定。
如果處理模組26、32不能識別控制通道或接收單元收發器24、30不能使用控制通道協定,處理模組可確定接收單元收發器是否缺少支援控制通道協定的硬體或軟體。當接收單元收發器缺少軟體時,處理模組生成網路消息來下載軟體以支援控制通道協定。一旦軟體下載完成,就收單元收發器24、30就能支援控制通道協定了。
通過在無線供電發射單元10和設備12,14之間建立控制通道,功率TX電路16根據控制通道資料(例如,功率等級、頻率、調諧等)產生無線供電電磁場。無線供電接收電路22、28將無線供電電磁場轉換為電壓,用於為設備電池充電和/或為設備12、14的至少一部分供電。
圖2是本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖,包括WP(無線供電)TX(發射)單元10和一個或多個設備。WP TX單元10包括處理模組18,WP收發器20、RFID(射頻識別)標籤和/或閱讀器48,和功率TX電路16。每一設備12-14包括WP接收(RX)電路24、28、處理模組26、32、RFID標籤和/或閱讀器50、52、和WP收發器24、30。設備12-14很可能包括多個依賴於期望功能的其他元件。例如,設備可以為手機、個人音頻/視頻播放機、視頻遊戲機、玩具等,並且包括相應的電路。
在本實施例中,RFID標籤48、50、52包括有關設備12-14和WP TX單元10的無線供電需求和能力的資訊。例如,該資訊可包括使用的通信協議(例如,一個或多個標準協議40、44或一個或多個專有協議42、46)、無線供電頻譜、阻抗匹配資訊、電池充電需求等。RFID閱讀器和標籤48、50、52可為有源或無源設備並且可使用反向散射(backscattering)進行通信。同樣的,設備12-14首先與WP TX單元10通信來交換設置(setup)資訊,並且一
旦設置完成,設備12-14將通過WP收發器20、24、30與WP TX單元10通信。
圖3是本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖,包括WP(無線供電)TX(發射)單元10和一個或多個設備12-14。WP TX單元10包括處理模組18,RFID(射頻識別)標籤和/或閱讀器48,和功率TX電路16。每一設備12-14包括WP接收(RX)電路22、28,處理模組26、32,以及RFID標籤和/或閱讀器50、52。設備12-14很可能包括多個依賴於期望功能的其他部件。例如,設備可以為手機、個人音頻/視頻播放機、視頻遊戲機、玩具等,並且包括相應的電路。
在本實施例中,RFID標籤48、50、52包括有關設備12-14和WPTX單元10的無線供電需求和能力的資訊。例如,資訊可包括使用的通信協議(例如,一個或多個標準協議54或一個或多個專有協議56)、無線供電頻譜,阻抗匹配資訊、電池充電需求等。除了交換設定資訊外,WPTX單元10和設備12-14使用RFID標籤和閱讀器48、50、50作為它們之間的主要通信手段。應注意的是,RFID閱讀器和標籤48、50、52可為有源或無源設備,並且可用反向散射進行通信。
圖4是本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖,包括WPTX單元10和設備58。設備58包括功率接收器電路62、電池充電器64、電池66、直流變直流轉換器68、處理模組70、記憶體72、多個I/O(輸入/輸出)模組74、多個電路模組76-78、時鐘產生單元80,和功率管理單元82。應注意,設備58可為圖1-3所示的設備12-14之一。
在本實施例中,在WPTX單元10和設備58建立通信後,WPTX單元10產生由集成在設備58中的功率接收器電路62接收的電磁場。這將結合後續的一個或多個附圖進行更具體的描述。功率接收器電路62通過電磁場產生AC電壓,將AV電壓整流以產生整
流電壓,再對整流電壓進行濾波以產生DC幹線電壓(DC voltage rail)(例如,V+和V-)。功率接收器電路62可基於處理模組70提供的控制信號進行調諧。該調諧包括調節一個或多個電磁場和/或功率接收器電路62的電磁性質,諸如電路的品質因數(quality factor),調節阻抗,限流等。
電池充電器64將DV幹線電壓轉換成提供給電池66的電池充電電壓。電池充電器64監控充電過程以確保根據電池的型號適當充電,以及一旦電池66充電完成,可實現連續補充充電(trickle charge)。應注意,處理模組70可為電池充電器64提供控制信號,以便依據電池型號來控制充電操作。
直流轉直流轉換器68將電池電壓(例如,1.5V、4.2V等)轉換成一個或多個供電電壓(例如,1V、2.2V、3.3V、5V、12V等)。直流轉直流轉換器68為在功率管理模組82控制下的一個或多個其他模組70、72、74、76、78、80提供供電電壓。通常,功率管理模組82用於通過器件58將電源功耗控制在最佳等級(例如,平衡性能和電池壽命)。就這一點而言,功率管理模組82可將每一模組70、72、74、76、78、80視為可被分別控制的分離供電島(separate power island)。例如,當電路模組76-78未啟動時,功率管理模組82可切斷電路模組76-78的供電。在另一個例子中,功率管理模組82可在電路模組76-78不需要工作在最大潛力狀態時減少提供給電路模組76-78的電壓。
除了控制提供給每個供電島的供電電壓外,功率管理模組82可使用時鐘信號控制提供給每一電路模組76-78的時鐘信號。例如,當電路空閒時,功率管理模組82可減少提供減少的供電電壓給電路模組76-78,但禁止給電路模組76-78提供時鐘信號。這樣,就使電源消耗最小化了,但是一旦需要,電路模組76-78可以迅速啟動。在另一個例子中,功率管理模組82可在電路模組76-78不需要工作在最大潛力狀態時降低提供給電路模組76-78的時鐘
信號的頻率。
多個電路模組76-78為設備58提供至少一部分功能。例如,如果設備是移動電話,電路模組76-78可提供數位圖像採集功能、數位圖像顯示功能、音頻檔重播功能、資料消息功能、語音呼叫功能等。多個I/O(輸入/輸出)模組74為設備58提供用戶輸入/輸出元件(例如,揚聲器、麥克風、顯示器、按鍵等)的介面。例如,電路模組可產生出站資料(例如,採集到的數位圖像)。處理模組處理出站資料以產生已處理資料(例如,產生數位圖像檔)並將已處理出站資料提供給輸入/輸出模組以便顯示在週邊輸出設備上(例如,LCD顯示器)。另外一個例子中,輸入/輸出模組可接收來自週邊輸入元件(例如,設備的鍵盤)的入站資料(例如,撥打電話指令),並提供給除了模組。處理模組處理入站資料以產生已處理入站資料(例如,重獲在呼叫命令中識別的目標的電話號碼)。處理模組將已處理入站資料提供給電路模組,執行已處理入站資料上的功能(例如,撥打電話到目標用戶)。
圖5是本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖,包括功率發射器電路84和功率接收器電路86。功率發射器電路84包括線圈(即電感),整流和調節電路88,阻抗匹配和觸發電路90、處理模組92、和RF和/或MMW收發器94。功率接收器電路86包括線圈、阻抗匹配和整流電路96、調節電路98、和RF和/或MMW收發器100。功率接收器電路器86與電池充電器104以及處理模組102連接。就這一點而言,功率接收器電路86可很容易地集成在設備中並使用設備(例如,處理模組102)的元件。就此而言,功率接收器電路86不是一個與設備連接的的獨立的元件,而是設備的組成部分。應注意,典型地,設備12、14、58將包括外殼,用於將功率接收器電路86、電池充電器104、電池106、和RF/MMW收發器100、處理模組102、以及圖4示出的組件容納在內。
在操作實例中,功率收發電路84的整流和調節電路將AC電壓(例如,110VAC,2202VAC等)轉換為DC電壓(例如,160VDC,320VDC等)。阻抗匹配和觸發電路90使TX功率線圈(power coil)在給定頻率(例如,10MHZ等)內以交替方式(例如,全橋逆變器,半橋逆變器)與DC電壓連接。阻抗匹配使電容和線圈構成的LC電路調諧到期望的諧振頻率以及得到期望的品質因數。例如,LC電路可調諧為在觸發速率(excitation rate)諧振。
功率RX單元86的線圈靠近TX單元84的線圈以接收由TX線圈產生的電磁場並由此產生AC電壓。LC電路的RX線圈和電容可通過調諧得到期望的諧振和/或品質因數。阻抗匹配和整流電路96對RX線圈的AC電壓進行整流,以產生通過調節電路來調節的DC幹線電壓。圖中其餘的功能已在前文中做了描述和/或將在下文繼續闡述。
圖6是本發明的無線供電設備108的實施例的結構示意圖,包括功率RX電路110,RF和/或MMW資料處理模組112(將在處理模組中實現)和RF和/或MMW收發器114。RF和/或MMW資料處理模組112包括出站符號轉換模組120,和入站符號轉換模組122。RF和/或MMW收發器114包括發射器124和接收器126。發射器124包括低IF(例如,0至低MHz)帶通濾波器128、混頻模組130、PA(功率放大器)132、和RF帶通濾波器134。接收器126包括RF帶通濾波器136,LNA(低雜訊濾波器)138,混頻模組140,低IF帶通濾波器142。如果發射器125和接收器126共用一根天線,收發器114將進一步包括TX/RX隔離電路144(例如,迴圈器(circulator)、變壓器式巴倫(transformer balun)、TX/RX開關等)。
在操作實例中,資料處理模組112基於正在實施的通信協定和相應的資料調製來進行自我配置。而且,收發器控制模組提供控制信號給收發器114以基於正在實施的協議調整其一個或多個元件。就這一點而言,資料處理模組112和收發器114可實施一
個或多個通信協議和/或一個或多個專有通信協議。應注意,設備108可包括一個或多個可配置RF/MMW資料處理模組112和/或一個或多個可配置RF/MMW收發器114。
圖7是本發明的無線供電系統的一部分的實施例的結構示意圖,無線供電系統包括功率發射器電路144和功率接收器電路146。功率發射器電路144包括整流和調節電路148,阻抗匹配和觸發電路150,處理模組152,NFC調製器/解調器154,和NFC線圈156。功率接收器電路146包括阻抗匹配和整流電路158,調節電路160,NFC調製器/解調器162和NFC線圈164。功率接收器電路146與電池充電器(圖中未顯示)和處理模組166連接。
在操作實例中,功率發射器電路144的整流和調節電路148將AC電壓(例如,110VAC,220VAC等)轉換為DC電壓(例如,160VDC,320VDC等)。阻抗匹配和觸發電路150使TX功率線圈在給定頻率(例如,10MHz等)內以交替方式(例如,全橋逆變器,半橋逆變器)與DC電壓連接。阻抗匹配使電容和線圈構成的LC電路調諧到期望的諧振頻率以及得到期望的品質因數。例如,LC電路可調諧為在觸發速率諧振。
功率接收器電路146的線圈靠近發射器電路144的線圈以接收由TX線圈產生的磁場並由此產生AC電壓。RX線圈和電容構成的LC電路可調諧到期望的諧振和/或品質因數。阻抗匹配和整流電路158對RX線圈的AC電壓進行整流,以產生通過調節電路160來調節的DC幹線電壓。
設備通過NFC(near field communication,近場通信)170與功率發射器電路144進行通信。例如,當設備有資料要傳輸到功率發射器電路144時,處理模組166產生提供給NFC調製器/解調器162的資料。NFC調製/解調器162在用以驅動NFC線圈164的給定頻率(例如,13MHz、900MHz等)調製資料。NFC線圈164產生磁場,該磁場由功率發射器電路144的NFC線圈156接收。NFC
調製/解調單元154解調NFC線圈156提供的信號以恢復提供給處理模組152的發射資料。從功率發射器電路144向設備傳輸的資料以類似方式進行處理。
圖8是本發明的無線供電系統的部分的另一實施例的結構示意圖,無線供電系統包括功率發射器電路172和功率接收器電路174。功率發射器電路172包括整流和調節電路176、阻抗匹配和觸發電路178、處理模組190、NFC調製器/解調器188、200、和共用WP&NFC線圈202。功率接收器電路174包括阻抗匹配和整流電路204、調節電路206、NFC調製器/解調器216、220、和NFC線圈222。功率接收器電路174與電池充電器(圖中未顯示)和處理模組218連接。
在操作實例中,功率發射器電路172的整流和調節電路176將AC電壓(例如,110VAC,220VAC等)轉換為DC電壓(例如,160VDC,320VDC等)。阻抗匹配和觸發電路178使TX功率線圈202在給定頻率(例如,10MHz等)內以交替方式(例如,全橋逆變器,半橋逆變器)與DC電壓連接。阻抗匹配使電容和線圈構成的LC電路調諧到期望的諧振頻率以及得到期望的品質因數。例如,LC電路可調諧為在觸發速率諧振。
功率接收器電路174的線圈202靠近功率發射器電路172的線圈222以接收由TX線圈202產生的電磁場並由此產生AC電壓。RX線圈222和電容構成的LC電路可通過調諧得到期望的諧振和/或期望的品質因數。阻抗匹配和整流電路204將RX線圈222的AC電壓進行整流,以產生通過調節電路調節的DC幹線電壓。
設備使用共用WP&NFC線圈202、222並通過NFC(近場通信)與WP TX單元進行通信。例如,當設備有資料要傳輸到WP TX單元時,處理模組218產生提供給NFC資料調製器216的資料。NFC資料調製器216在給定頻率(例如,13MHz,900MHz等)調製資料以產生振幅分量(A(t))212和相位分量(Φ(t))214。相位分量
214調節振盪(cos ω(t))的相位以產生已調相振盪(cos(ω(t)+Φ(t))210。功率放大器208通過振幅分量212放大已調相振盪210以產生已調幅調相的信號(A(t)cos(ω(t)+Φ(t)))。信號通過與共用WP&NFC線圈222的AC耦合傳送到WPTX單元的。
WP TX單元的共用線圈202接收信號(例如,A0cos(ω 0(t))*A(t)cos(ω(t))+Φ(t)),其中A0是WP信號的幅度,ω 0是WP信號的頻率)。NFC信號分量與資料解調器200 AC耦合,且WP分量提供給阻抗匹配電路178。資料解調器200從幅度分量186和相位分量184中恢復資料,並將資料提供給處理模組190。
圖9是本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖,包括WP TX單元226和設備228。設備228包括WP線圈230、功率RX電路232、電池充電器234、電池236、多路器(multiplexer)238或其類似器件、直流-直流轉換器240、處理模組242、IO介面模組244、記憶體246、功率管理單元248、NFC功率恢復模組252、和/或RF/MMW功率恢復模組250。
在操作實例中,當電池236已經耗盡或即將耗盡並且沒有充足的功率為最小電路提供功率以便為電池充電時,NFC功率恢復模組252和/或RF/MMW功率恢復模組250產生應急電壓來為啟動電池充電提供電能。一旦從WP TX單元226接收到電能,應急供電發電機將停止工作,然後供電電壓V1可在充電過程中和/或充電完成後(例如,連續補充充電模組)用於為設備228供電。注意到只要接收到WP的電能,V1或取自於WP電能的其他電壓將為設備228供電。
圖10是本發明的無線供電設備254的另一實施例的結構示意,無線供電設備254包括處理模組256、整流和阻抗匹配電路(例如,電容和二極體)258、RX線圈260、降壓(buck)和/或升壓(boost)轉換器262、連續補充充電電路(trickle charge circuit)264、電池266、和電池電流感測器268。處理模組256包括電池充電器控制
器270、升壓控制器272、降壓控制器274、阻抗匹配控制280、RF/MMW和/或NFC資料處理模組276。處理模組256可進一步包括功率管理單元282。注意到處理模組256可與轉換器262、整流電路258、連續補充充電電路264、和/或電池電流感測器268的一個或多個元件設置在單個積體電路上或多個積體電路上。
在操作實例中,RX線圈260(包括一個或多個可調電感)接收來自WP TX單元的磁場並以此產生AC電壓。將可調電感調諧(僅與RX線圈260一起)到期望的諧振頻率、阻抗、和/或品質因數以便於產生AC電壓。全橋整流器(例如,二極體)對AC電壓進行整流以產生已整流電壓,經過電容濾波後產生DC幹線電壓(例如,3-20V)
降壓和/或升壓轉換器262在DC幹線電壓下降時使能為降壓轉換器以產生電池充電電壓(以及為設備提供電壓Vdd),以及在DC幹線電壓上升時使能為升壓轉換器以產生電池充電電壓(以及提供電壓Vdd)。注意當降壓和/或升壓轉換器262處於升壓模式時,降壓電晶體(transistor)是使能的。還注意到降壓和/或升壓轉換器262可包括多個電感、電晶體、二極體、和電容以產生多個供電電壓。
當電池266充電時,電池充電控制模組270監控電池電流和電壓以確保充電按照電池266的充電需求進行。當電池266充電完成時,電池266斷開與轉換器262(轉換器262可停止工作或使能以提供Vdd)的連接並且電池266將進行連續補充充電。注意當WP丟失時,連接電池266以便為設備254提供電能。
圖11是本發明的無線供電設備12-14、58的處理模組的狀態示意圖,包括6個狀態286:空閒284、充電設置288、充電290、連續補充充電292、WP操作功率管理294、電池操作功率管理296。設備開始於空閒狀態284,然後等待檢測WP TX單元、WP操作使能、或電池操作使能。設備可同時處在充電狀態286中的
一個狀態和WP操作功率管理狀態294中。
當設備檢測到WP TX單元(例如,通過RFID通信,控制通道通信,感應磁場等)時,設備從空閒狀態284轉為充電設置狀態288。當處於充電設置狀態288時,如圖12和/或13所示的設備功能將在下文進行描述。如果設置失敗,設備將返回到空閒狀態,該失敗由控制通道通信的建立失敗、WP TX單元當前不能為設備服務、電路故障、壞電池或連接丟失所致。
當充電設置完成後,設備轉換到充電狀態290。在充電狀態290時,如圖14和/或15所示的設備功能將在下文進行描述。如果充電失敗或充電完成但不需要連續補充充電時,設備將返回到空閒狀態。如果充電完成且電池將被連續補充充電,設備將轉換到連續補充充電狀態292。設備將保持在這個狀態直到報錯(例如,與WPTX單元的連接丟失)或連續補充充電完成。上述兩種情況發生任意一種,設備將返回空閒狀態284。
當使能設備操作時,一旦設備使能並連接到WP TX單元,設備就轉換到WP操作功率管理狀態294。當處於此狀態時,如圖16所示的設備功能將在下文進行描述。當設備未使能(例如,關閉,設為睡眠模式等)時設備返回到空閒狀態284。注意到當設備在這個狀態時,設備還可處在充電狀態中的一個狀態。
當設備與WP TX單元斷開連接時,設備將從WP操作狀態294轉換到電池操作功率管理狀態296。當設備使能且沒有與WP TX單元連接時,設備還可從空閒狀態284進入電池操作狀態296。當處於此狀態時,如圖17所示的設備功能將在下文進行描述。當再次與WP TX單元連接時,設備將返回WP操作狀態294。當設備未使能(例如,關閉,設為睡眠模式,電池電量低等)時,設備將返回空閒狀態284。
在一實施例中,設備可包括積體電路(IC),該積體電路包括無線功率接收器電路86的至少一部分(例如,片上線圈,片上可變
電容,阻抗匹配和整流電路96(整流電路的二極體可不在片上)的元件,和調節電路98的元件)、收發器、以及處理模組。無線功率接收器電路將電磁信號轉換為電壓,且當收發器能運行時,收發控制通道通信。
處理模組用於在檢測到無線功率發射器單元時,將設備從空閒狀態轉換到充電狀態。處理模組還用於在檢測到無線供電發射器電路並且設備使能時將設備從空閒狀態轉換為無線供電操作狀態。處理模組還用於在設備能運行且沒檢測到無線功率發射器電路時將設備從空閒狀態轉換為電池操作狀態。
可選的,或除了上述內容外,處理模組可用於通過控制通道通信檢測無線功率發射器單元的可用性。然後,處理模組可在無線功率發射器單元能用時,確定電池充電需求以及設備是否啟動。然後,處理模組可在電池需求與閥值相比不樂觀時,用電壓啟動電池充電。該處理在設備啟動時,使能無線供電操作,以及當無線供電發射器不可用時,使能設備的電池操作模式。
圖12是本發明的充電設置狀態298的方法的實施例的邏輯框圖,首先,設備與WPTX單元一起選擇標準通信協定300。通信協議300的例子如圖1-3所示。注意到步驟可開始於假設一個默認通信協議(例如,RFID,藍牙等)來初始化通信,然後一旦建立通信,選擇另一個通信協定。然後方法繼續執行,設備確定設備是否通過控制通道與WPTX單元同步302。換句話說,就是判斷設備和WP TX單元之間是否建立了可用的控制通道。若是,設備建立與WP TX單元的控制通道通信304然後跳出狀態306。
如果沒有建立控制通道,方法繼續執行,設備確定標準通信協定(例如,有能力處理的協議)是否窮盡308,若沒有,設備重複執行選擇另一個標準協定300,若標準協定已經窮盡,方法繼續執行,設備選擇專有通信協定310。注意到方法可開始於專有協議,而且如果專有協議用完,可嘗試標準協議。還注意到,不管它是
標準協定還是專有協定,對於該方法試圖找到可用的協定的目的,標準協定和專有協定之間沒有區別。
方法繼續執行,設備使用專有協定確定設備是否通過控制通道與WPTX單元同步312。若是,方法繼續執行,設備使用專有協定建立與WP TX單元的控制通道通信314,然後跳出步驟318。
如果沒有使用專有協定建立控制通道,方法繼續執行,設備確定專有協定(例如,可執行的協議)是否窮盡316。如果沒有,設備重複執行選擇另一個專有協議310。若專有協議已窮盡,方法繼續執行,設備由於報錯跳出該狀態318。
圖13是本發明的充電設置狀態320的方法的另一實施例的邏輯框圖,首先,設備閱讀WP TX單元的RFID標籤來確定期望的控制通道協定322。方法繼續執行,設備確定是否能夠執行期望的控制通道協定324。若是,方法繼續執行,設備建立與WP TX之間的控制通道通信326,並跳出狀態328。
如果設備沒有期望的控制通道協定,方法繼續執行,設備確定其是否具有支援期望的控制通道協定的硬體330。例如,是否包括NFC電路、RF電路、和/或MMW電路以支援期望控制通道協定的工作頻率、供電需求、傳輸範圍等。若是,則設備缺少期望的控制通道協定的軟體,方法繼續執行,設備下載期望控制通道協定的軟體332。在設備安裝軟體後,方法繼續執行,設備建立與WPTX單元之間的控制通道通信326。
若設備沒有支援控制通道協定的硬體,方法繼續執行,設備確定是否可以用RFID作為與WPTX單元通信的控制通道協定334。在一實施例中,若設備請求使用RFID,如果WP TX單元允許,方法繼續執行,設備使用RFID作為與WPTX單元之間的控制通道協定336。若設備不能使用RFID作為控制通道,設備由於報錯跳出該狀態338。
圖14是本發明的充電狀態340的方法的實施例的邏輯框圖,
首先,設備確定電池的級別342(例如,基於電池型號的電池剩餘壽命,設備的供電需求等)。方法繼續執行,設備確定電池是否需要充電344-346。例如,電池的電量是否降到了閾值以下,這可基於電池壽命、未充滿電、和/或其他條件。
若電池不需要充電,方法回到開始狀態,若需要則執行下一步驟。在下一步驟中,設備與WP TX單元通信以確定以下一個或多個:阻抗匹配設置、工作頻率、功率級、線圈數量等348。方法繼續執行,設備確定是否需要調整功率RX電路一個或多個的阻抗、功率RX電路的工作頻率、功率等級等,並在需要時做出合適的調整350。
方法繼續執行,設備設置充電參數352(例如,Vdd,限流,連續充電等級,充電時間間隔等)。方法繼續執行,設備為電池充電並監控該充電過程354(例如,充電電流和/或充電電壓)。設備還確定是否還在WP TX單元的範圍內356。若是,方法繼續執行,設備確定充電是否完成358。若否,方法繼續執行,設置(例如,若需要在隨後的迴圈中進行調節)充電參數348。若設備不在WP TX單元的範圍內,方法繼續執行,設備由於報錯跳出狀態360。如果電池充電完成,設備也跳出狀態360。
圖15是本發明的充電需求與充電效率的比較的框圖,設備通過此框圖確定是否需要圖14所述的充電。由圖15可知,確定充電是否需要是基於電池壽命和充電效率成比例變化的。就此而言,當電池壽命很高時,只當能高效充電時才為電池充電。隨著電池壽命的減少,在某個時刻,充電需求就會增加,遠大于高效充電的需求。
圖16是本發明的無線供電功率管理狀態364的方法的邏輯框圖,首先,設備確定電池是否需要充電364。若都,方法繼續執行,設備斷開電池與充電器的連接366。若需要或被電池充電需求請求,設備進行連續補充充電。方法繼續執行,設備確定電路模組
的活動狀態368(例如,未使能,啟動,空閒等)。方法繼續執行,設備確定啟動電路模組的時鐘頻率(例如,選擇正好滿足操作需求的時鐘頻率,典型地該頻率小於最高時鐘頻率)370。
方法繼續執行,設備確定啟動和空閒電路模組的供電電壓372。例如,設備可為空閒電路模組設定功率等級,此功率等級僅夠確定電路是繼續保持空閒狀態還是跳轉到啟動狀態。另一示例中,設備可為啟動電路模組設定功率等級,此功率等級僅夠使電路模組執行其任務,典型地該功率等級低於最大功率等級。
方法繼續執行,設備為啟動電路使能時鐘信號,然後將選擇的功率等級提供給啟動和空閒電路模組374。方法繼續執行,設備確定是否仍與WP TX單元連接376。若是,方法回到開始重新執行。若否,方法繼續執行,設備跳出狀態378。注意到在這個狀態中,當設備是電池操作時,設備的功率管理是一個較不關鍵的任務。就此而言,會將時鐘信號速率和功率等級設定為接近最大值以增強性能。
圖17是本發明的電池供電功率管理狀態380的方法的邏輯框圖,首先設備斷開電池與充電器的連接,並使電池作為主要的電源382。方法繼續執行,設備確定電路模組的活動狀態384(例如,未使能,啟動,空閒等)。方法繼續執行,設備確定每個啟動的電路模組的最小可接受時鐘信號以及最小可接受供電電壓(例如,Vdd)386。
方法繼續進行,設備使得時鐘發生器產生最小可接受時鐘頻率,使能轉換器產生最小可接受供電電壓388。方法繼續進行,設備為每個空閒電路模組確定最小可接受空閒供電電壓以及無時鐘信號390。方法繼續進行,設備使能轉換器產生空閒供電電壓392。方法繼續進行,設備確定是否仍處於電池模式中394,若是則重複該方法,若否,設備離開此狀態396。
圖18是本發明的無線供電電腦系統的實施例的結構示意圖,
包括電腦600、無線鍵盤602、無線滑鼠604、移動電話606、個人音頻/視頻(A/V)播放器608、外設硬體驅動610、其他潛在的週邊電腦設備(例如,搖桿(joy stick),觸摸板,跟蹤球(track ball),揚聲器等)。電腦600可為膝上型電腦、平板顯示器(panel display)電腦(例如,平板電腦(tablet)),傳統電腦等,還包括無線電源模組。
在實施例中,電腦600通過功率發射器電路612(即,WP TX單元)無線供電,並為外設元件(例如,鍵盤602、滑鼠604、移動電話606、個人AV播放器608、硬體驅動610等)無線供電。電腦600可同時或順序地向外設602-610無線供電。每個外設602-610可使用傳統的無線通信協定(例如,藍牙)和/或WP控制通道與電腦600無線通信。
儘管圖18示出了電腦系統,但本概念適用於更廣泛的系統。例如,無線供電系統可包括基本的設備(例如,電腦、電視、顯示器、有線機頂盒、衛星機頂盒、家用電子設備等)和至少一個外設(例如,圖片35示出的外設、語音和/或視頻娛樂元件、遠端控制器等)。基本的設備包括功率轉換單元、功能模組、和收發器。外設包括無線功率接收器、外設單元、和收發器。
在基本設備中,功率轉換單元將功率源轉換為電磁信號。例如,功率轉換單元可包括電源和無線功率發射器電路。電源將功率源(例如,AC電壓)轉換為輸出DC電壓。無線功率發射器電路將輸出DC電壓轉換為電磁信號。另一示例中,功率轉換單元包括無線功率接收器電路和功率轉換發射電路。無線功率接收器電路將功率源(例如,輸入電磁信號)轉換為供電電壓。功率轉換發射電路將供電電壓轉換為電磁信號。在後面的例子中,輸入電磁信號可有第一頻率,並且該電磁信號可有第二頻率使其間的干擾降到最少。
基本設備的功能模組執行與週邊資訊(例如,用於傳送週邊資訊的通信協定、來自外設的輸入資料,來自外設的輸入命令,外
設的輸出資料,和/或外設的輸出命令)相關的功能。例如,若功能模組是中央處理單元且外設是用戶輸入設備(例如,觸摸屏,袖珍鍵盤,滑鼠,鍵盤等),用戶輸入設備可產生資料和/或中央處理器執行的命令。另一示例中,若功能模組是記憶體並且外設是用戶輸出設備,記憶體提供資料供用戶輸出設備顯示(例如,可聽的和/或可見的)。
基本設備的收發器與外設的收發器通信與電磁信號相關的資訊。與電磁信號相關的資訊包括控制通道協定,電磁信號頻率,阻抗匹配參數,諧振頻率調諧參數,和/或這裏描述的其他電磁特性。
基本設備的收發器也與外設收發器通信週邊資訊。就這一點而言,收發器用於無線供電控制通道通信和外設功能(例如,資料和/或命令)通信。
除了包括功率轉換單元、功能模組、和收發器外,基本設備還包括電池、電池充電器、和處理模組。電池充電器使用供電電壓為在一個或多個附圖中所闡述的基本電池充電。處理模組協調電池的充電、有關電磁信號的資訊的傳送、以及週邊資訊的傳送。
外設的無線功率接收器電路將電磁信號轉換為一個或多個附圖中闡述的電壓。外設的週邊單元處理該週邊資訊。例如,週邊單元可為基本設備生成輸入資料,其中週邊資訊包括輸入資料。在另一示例中,週邊單元可為基本設備產生輸入命令,其中週邊資訊包括輸入命令。在另一示例中,週邊單元可對基本設備的輸出資料執行功能,其中週邊資訊包括輸出資料。在另一示例中,週邊單元可依據來自基本設備的輸出命令執行功能,其中週邊資訊包括輸出命令。
除了包括無線供電接收器、週邊單元、和收發器外,外設還包括電池、電池充電器、和處理模組。電池充電器使用供電電壓為週邊電池充電。處理模組協調電池的充電、有關電磁信號的資
訊的傳送,以及週邊資訊的傳送。
基本設備和/或外設可包括IC(積體電路)以支援上述功能。例如,IC可包括至少一部分的無線功率接收器電路(例如,一個或多個線圈,電容,和不在片上的整流電路的二極體)、至少一部分的電池充電器(例如,一個或多個開關電晶體、輸出濾波電容、和可不在片上的電感)、收發器、和處理模組。
圖19是本發明的無線供電電腦系統的電源模組(例如,電腦電源模組616和外設電源模組614)的實施例的結構示意圖。電腦電源模組616包括無線收發器620、功率接收器電路622、電池充電器624、電池626、功率轉換TX(發射)電路628、處理模組630、記憶體632。外設電源模組614包括無線收發器634、功率接收電路(RX ckt)636、電池充電器638、和電池640。
在實施例中,功率發射器電路618產生由電腦電源模組616的功率接收器電路622接收的電磁場,以實現無線電能傳輸。功率接收器電路622根據處理模組630提供的控制信號產生DC幹線電壓。電池充電器624將DC幹線電壓轉換為電池充電電壓,提供給電池626。功率轉換TX電路628產生與外設電源模組614的功率RX電路636磁耦合的磁場。當電腦電源模組616接近功率發射器電路618時功率轉換TX電路628由DC幹線電壓供電,或在電腦電源模組616未接近功率發射器電路618時,功率轉換TX電路628由使用電池626供電。
外設電源模組636的功率RX電路從功率轉換TX電路628的磁場產生DC幹線電壓。電池充電器624將DC幹線電壓轉換為電池充電電壓,用於為電池626充電。電腦電源模組616通過無線收發器620、634(例如,RF、MMW、和/或NFC)與外設電源模組614進行與無線供電事宜(例如,頻率選擇,工作頻率,阻抗匹配設置,功率等級,等)相關的通信。而且,無線收發器620、634可用於傳輸外設與電腦之間的資料。例如,若外設是無線鍵盤,
鍵盤信號將通過無線收發器傳送到電腦。注意到多個外設中,每個都包括無線收發器、已架設好的需要網路層配合通信的局域網。
電源模組(例如,電腦電源模組616和外設電源模組614)可包括IC(積體電路)以支援其功能。例如,IC可包括至少一部分的無線功率接收器電路(例如,一個或多個線圈、電容、和不在片上的整流電路的二極體),至少一部分的無線功率發射器電路(例如,一個或多個的線圈、電容、和可不在片上的直流轉交流電路的開關電晶體)、和收發器。無線功率接收器電路用於將電磁信號轉換為電壓,其中,無線功率發射器單元產生電磁信號。無線功率發射器電路用於將電壓轉換為第二電磁信號。接收器傳送有關第一電磁信號的第一資訊、有關第二電磁信號的第二資訊、以及有關功能執行的週邊資訊。
圖20是本發明的電腦電源模組642的實施例的結構示意圖,包括功率接收器電路644、電池充電器648、電池650、功率轉換TX電路646、無線收發器652、和處理模組654。功率接收器電路644包括RX線圈656、可調電容658、阻抗匹配和整流電路660、調節電路662、和控制通道收發器664。功率轉換TX電路646包括多工器666、直流轉交流轉換器668、阻抗匹配電路670、可調電容672、和線圈674。
在操作實例中,功率接收器電路644的RX線圈656從接收自WP TX單元的TX線圈的電磁場產生AC電壓。阻抗匹配和整流電路660通過調節電路662將AC電壓轉換為DC幹線電壓。電池充電器648使用DC幹線電壓為電池650充電。
當電腦接收來自WP TX單元646的無線功率時,功率轉換TX電路646由DC幹線電壓為供電,並且當電腦處在電池操作模式(假設電池650有足夠的電能為外設充電)時,功率轉換TX電路646由電池650供電。在WP模式下,直流轉交流轉換器668將DC幹線電壓轉換為通過阻抗匹配電路670提供給線圈674的AC電壓。
線圈674產生供外設電源模組的RX線圈接收的磁場。在實施例中,電腦電源模組642的功率接收器電路644的RX線圈656的AC電壓可具有與功率轉換TX模組646的TX線圈674的AC電壓相同的或不同的頻率。
當電腦處在電池操作狀態時,若電池650擁有足夠電能(例如,期望的電池壽命等級)來為一個或多個外設充電,功率轉換TX電路646產生上述磁場。若電池650沒有足夠的電能,功率轉換TX電路646將停止運行。
圖21是本發明的電腦電源模組676的另一實施例的結構示意圖,包括RX線圈678、可調電容680、整流二極體682、儲能電容684、降壓和/或升壓轉換器686、電池688、電池電流感測器690、連續補充充電電路692、直流轉交流轉換器694、另一個可調電容696、和處理模組698。處理模組698包括RX阻抗匹配模組700、控制通道處理模組702、升壓控制模組706、降壓控制模組708、電池充電器控制模組710、直流轉交流控制模組712、和TX阻抗匹配控制模組714。而且,處理模組698可實現無線收發器的基帶處理716。注意,處理模組698和一個或多個元件可設置在一個或多個積體電路上。
在後面半塊電路的實施例中,直流轉交流模組694接收降壓和/或升壓轉換器686產生的DC幹線電壓。直流轉交流模組694包括全橋變換器拓撲以激發線圈697。直流轉交流控制模組712產生開關信號來在期望的頻率處驅動直流轉交流模組694。阻抗匹配控制電路714調節電容696和/或線圈697的阻抗以獲得期望的諧振頻率和/或品質因數。例如,阻抗匹配控制電路714可調諧電容696和電感697使之在直流轉交流轉換器694的開關頻率上諧振,使之成為欠阻尼電路或過阻尼電路。在另一實施例中,直流轉交流轉換器694可包括半橋變換器拓撲。注意到如圖10所示的前半塊電路以同樣的方式運行。
圖22是本發明的週邊設備電源模組722的實施例的結構示意圖,包括RX線圈724、可調節電容726、阻抗匹配和整流電路728、調節電路730、電池充電器732、電池734、處理模組736、和無線收發器738。
在實施例中,RX線圈724從接收自電腦電源模組的TX線圈的磁場產生AC電壓。阻抗匹配和整流電路728通過調節電路730的調節將AC電壓轉換為DC幹線電壓。電池充電器732使用DC幹線電壓為電池734充電。
圖23是本發明的週邊設備電源模組740的另一實施例的結構示意圖,包括處理模組742、整流和阻抗匹配電路744(例如,電容和二極體)、RX線圈746、降壓和/或升壓轉換電路750、連續補充充電電路748、電池752、和電池電流感測器754。處理模組742包括電池充電器控制器756、升壓控制器758、降壓控制器760、阻抗匹配電路762、RF/MMW和/或NFC基帶處理模組764。注意到處理模組742可與轉換器750的一個或多個元件、整流電路744、連續補充充電電路748、和/或電池電流感測器754一起集成到單個積體電路上或集成在多個積體電路上。
在操作實例中,RX線圈746(包括一個或多個可調電感)接收來自電腦電源模組的磁場並產生AC電壓。將可調電容744調諧(與RX線圈746斷開或連接)到便於產生AC電壓的期望的諧振、阻抗、和/或品質因數。全橋整流器744(例如,二極體)將AC電壓進行整流以產生已整流電壓,再通過電容744濾波以產生DC幹線電壓(例如3-20V)。
降壓和/或升壓轉換器750在DC幹線電壓下降時可使能為降壓轉換器以產生電池充電電壓(以及為設備提供供電電壓Vdd),在DC幹線電壓上升時可使能為升壓轉換器產生電池充電電壓(以及提供供電電壓Vdd)。注意當降壓和/或升壓轉換器750處於升壓模式時,降壓電晶體是使能的。還注意到降壓和/或升壓轉換器750
可包括多個電感、電晶體、二極體、和電容以產生多個供電電壓。
當電池752充電時,電池充電控制模組756監控電池752的電流和電壓以確保充電按照電池752的充電需求進行。當電池752充電完成時,電池752將斷開與轉換器750(未使能或使能提供Vdd)的連接並且電池752將進行連續補充充電748。注意當WP丟失時,連接電池752以為設備提供電能。
圖24是本發明的無線供電系統的另一實施例的結構示意圖,包括WP TX單元和設備1050。圖中示出了,功率TX電路和RFID標籤和/或WP TX單元的閱讀器。設備1050包括功率RX電路1052、電池充電器和/或直流轉直流轉換器1054、電池1056(包括RFID標籤1058)、處理模組1060、記憶體1062、多個輸入/輸出(I/O)模組1064、多個電路模組1068-1070、時鐘產生單元1072、RFID標籤和/或閱讀器1066、和功率管理單元1074。
在操作實例中,當WP TX單元和設備1050建立通信後,WP TX單元產生電磁場,由設備1050的功率RX電路1052接收。功率RX電路1052由電磁場產生AC電壓,將AV電壓整流得到整流電壓,再通過濾波器濾波得到DC幹線電壓(例如,V+和V-)。可基於處理模組1060提供的控制信號對功率RX電路1052進行調諧。調諧包括調節電路的品質因數、調節阻抗、限流等。
電池充電器1054將DV幹線電壓轉換成為電池1056充電的電池充電電壓。電池充電器1054監控充電過程以確保根據電池的型號適當充電,以及當電池1056充電完成後為其提供連續補充充電。注意到處理模組1060可為電池充電器1054提供控制信號,以便依據電池1056型號調節充電過程。
直流轉直流轉換器1054將電池電壓(例如,1.5V、4.2V等)轉換成一個或多個供電電壓(例如,1V、2.2V、3.3V、5V、12V等)。直流轉直流轉換器1054為在功率管理模組1074控制下的一個或多個其他模組提供供電電壓。通常,功率管理模組1074用於通過
器件1050將電源功耗控制在最優狀態(例如,平衡性能和電池壽命)。就這一點而言,功率管理模組1074可將每個模組視為可被分別控制的獨立供電島。例如,當電路模組1068-1070是未啟動時,功率管理模組1050可切斷電路模組1068-1070的供電。在另一個例子中,功率管理模組1074可在模組1068-1070不需要工作在最大潛力狀態時減少提供給模組1068-1070的電壓。
除了控制提供給每個供電島的供電電壓外,電壓管理模組1074可使用時鐘信號控制提供給每個電路模組1068-1070的時鐘信號。例如,當電路1068-1070空閒時,功率管理模組1074可減少提供給電路模組1068-1070的供電電壓,停止給電路模組1068-1070提供時鐘信號。這樣,就使電源消耗最小化了,而且一旦需要,電路模組1068-1070可以迅速啟動。在另一個例子中,功率管理模組1074可在電路模組1068-1070不需要工作在最大潛力狀態時降低提供給電路模組1068-1070的時鐘信號頻率。
為使給電池1056充電更加便利,電池1056的RFID標籤1058存儲有關有效和高效為電池1056充電的資訊。例如,資訊可指明電池1056的型號、電池1056的已充電次數、期望充電電流、期望充電電壓、期望充電持續時間、充電電流的時基變化、充電電壓的時基變化、連續補充充電需求等。這樣,電池1056提供有關最佳充電的資訊,以使設備1050進行自我配置從而能夠最佳地為電池1056充電。
圖25是本發明的無線可充電電池1080的實施例的結構示意圖,包括線圈1090、阻抗匹配和整流電路1082、電池充電器1084、電池單元1086、RFID標籤和/或閱讀器1088。注意到元件的物理尺寸決定於充電器1084的工作頻率以及電池1086的充電需求。
在操作實例中,功率RX單元的線圈1090接收來自TX線圈的磁場並產生AC電壓。阻抗匹配和整流電路1082調節線圈1090的阻抗,並且將RX線圈1090的AC電壓整流以產生DC幹線電
壓,該DC幹線電壓通過調節電路來調節(圖上未標注)。注意到阻抗匹配可從電池內的電池充電電路中去除。電池充電器1084將電壓調節到期望充電電壓,並且監控充電電流以確保合適地充電。
圖26是本發明的無線可充電電池1092的另一實施例的結構示意圖,包括處理模組1094、整流和阻抗匹配電路(例如,電容和二極體)1096、RX線圈1098、降壓和/或升壓轉換器1100、連續補充充電電路1101、電池單元1102、和電池電流感測器1104。處理模組1094包括電池充電器控制器1106,降壓(和/或升壓)控制器1108,RFID資料處理模組1110。注意到處理模組1094可與轉換器1100的一個或多個元件、整流電路1096、連續補充充電電路1101、和/或電池電流感測器1104一起設置在單個積體電路或多個積體電路中。
在操作實例中,RX線圈1098(包括一個或多個可調電感)接收來自WP TX單元的磁場並以此產生AC電壓。全橋整流器1096(例如,二極體)將AC電壓進行整流以產生已整流電壓,並經過電容濾波後產生DC幹線電壓(例如,3-20V)。降壓(和/或升壓)轉換器1100在DC幹線電壓下降時可使能為降壓轉換器以產生電池充電電壓(或在DC幹線電壓上升時可使能為升壓轉換器以產生電池充電電壓)。
當電池1902充電時,電池充電控制模組1106監控電池電流和電壓以確保充電按照電池1096的充電需求進行。當電池1092充電完成時,電池1092將斷開與轉換器1100(未使能)的連接並且電池1102將進行連續補充充電。
圖27是本發明的無線可充電電池的實施例的示意圖,包括圖25和/或圖26示出的組件。如圖所示,RX線圈可設置在陰極和/或陽極中。其他元件可設置在柔性電路板上,該電路板構成了電池的外殼或套。
圖28是本發明的無線可充電電池的另一實施例的示意圖,包
括圖25和/或圖26示出的組件。如圖所示,RX線圈可設置在陰極和/或陽極中。其他元件可設置在柔性電路板上,該電路板構成了電池的外殼或套。
本領域普通技術人員可以理解,術語“基本上”或“大約”,正如這裏可能用到的,對相應的術語提供一種業內可接受的公差。這種業內可接受的公差從小於1%到50%,並對應於,但不限於,元件值、積體電路處理波動、溫度波動、上升和下降時間和/或熱雜訊。本領域普通技術人員還可以理解,術語“可操作地連接”,正如這裏可能用到的,包括通過另一個元件、元件、電路或模組直接連接和間接連接,其中對於間接連接,中間插入元件、元件、電路或模組並不改變信號的資訊,但可以調整其電流電平、電壓電平和/或功率電平。本領域普通技術人員可知,推斷連接(亦即,一個元件根據推論連接到另一個元件)包括兩個元件之間用相同於“可操作地連接”的方法直接和間接連接。本領域普通技術人員還可知,術語“比較結果有利”,正如這裏可能用的,指兩個或多個元件、專案、信號等之間的比較提供一個想要的關係。例如,當想要的關係是信號1具有大於信號2的振幅時,當信號1的振幅大於信號2的振幅或信號2的振幅小於信號1振幅時,可以得到有利的比較結果。
圖示的和上面所述的電晶體為FETs(場效應管),為本領域技術人員瞭解的技術,電晶體可使用任何類型的電晶體結構,包括但不局限於雙極性電晶體、MOSFET(金屬氧化物半導體場效應電晶體)、N極性電晶體、P極性電晶體,增強型、耗盡型、0VT(電壓閾值)電晶體。
以上借助於說明指定的功能和關係的方法步驟對本發明進行了描述。為了描述的方便,這些功能組成模組和方法步驟的界限和順序在此處被專門定義。然而,只要給定的功能和關係能夠適當地實現,界限和順序的變化是允許的。任何上述變化的界限或
順序應被視為在權利要求保護的範圍內。
以上還借助於說明某些重要功能的功能模組對本發明進行了描述。為了描述的方便,這些功能組成模組的界限在此處被專門定義。當這些重要的功能被適當地實現時,變化其界限是允許的。類似地,流程圖模組也在此處被專門定義來說明某些重要的功能,為廣泛應用,流程圖模組的界限和順序可以被另外定義,只要仍能實現這些重要功能。上述功能模組、流程圖功能模組的界限及順序的變化仍應被視為在權利要求保護範圍內。本領域技術人員也知悉此處所述的功能模組,和其他的說明性模組、模組和元件,可以如示例或由分立元件、特殊功能的積體電路、帶有適當軟體的處理器及類似的裝置組合而成。
10‧‧‧無線供電(WP)發射(TX)單元
12-14‧‧‧設備
16‧‧‧功率TX電路
18‧‧‧處理模組
20‧‧‧無線供電(WP)收發器
22、28‧‧‧WP RX(接收)電路
24、30‧‧‧無線供電(WP)收發器
26、32‧‧‧處理模組
34‧‧‧控制通道
36‧‧‧ISM((industrial,scientific and medical))頻段
38‧‧‧頻段
40、44‧‧‧標準協定
42、46‧‧‧專有協定(proprietary protocal)
Claims (8)
- 一種電池,其特徵在於,包括:陽極;陰極;與所述陽極和所述陰極連接的一個或多個可充電單元;電壓傳感電路,用於確定所述一個或多個可充電單元的電壓;以及射頻識別(RFID)標籤,所述射頻識別標籤包括:收發器部分,所述收發器部分包括線圈,其中所述線圈可集成在所述陽極和所述陰極的至少一個中,並且,其中所述線圈收發給定頻帶內的電磁信號,並且在直流(DC)時是所述陽極和所述陰極中至少一個的導電元件;用於存儲電池充電資訊和電池充電參數的記憶體;以及處理模組,用於:獲得電壓;基於所述電壓、所述電池充電資訊和所述電池充電參數中的至少一項來確定電池充電需求;以及通過所述收發器部分傳送所述電池充電需求。
- 如申請專利範圍第1項所述的電池,其中,所述電池充電資訊包括以下至少一個:電池充電參數;電池充電歷史;所述電池的壽命;以及所述電池的剩餘可充電次數。
- 如申請專利範圍第1項所述的電池,其中,所述電池充電需求包括以下至少一個:電池充電參數;以及電池充電需要的等級。
- 如申請專利範圍第1項所述的電池,其中,進一步包括:用於從無線供電電磁場產生交流電(AC)電壓的無線供電線圈;以及電池充電電路,用於:將AC電壓轉換成電池充電電壓;以及通過所述電池充電電壓為所述一個或多個可充電單元充電。
- 一種電池,其特徵在於,包括:一個或多個可充電單元;用於從無線供電電磁場產生交流電(AC)電壓的無線供電線圈;電池充電電路,用於:依據電池充電控制信號從所述AC電壓產生電池充電電壓;以及使能時,通過電池充電電壓為所述一個或多個可充電單元充電;以及射頻識別(RFID)模組,用於:產生所述電池充電控制信號;以及與無線供電發射器設備通信;其中,所述射頻識別(RFID)模組包括:收發器部分,所述收發器部分包括線圈,其中所述線圈可集成在所述電池的陽極和陰極的至少一個中,並且,其中所述線圈收發給定頻帶內的電磁信號,並且在直流(DC)時是所述陽極和所述陰極中至少一個的導電元件。
- 如申請專利範圍第5項所述的電池,其中,所述電池充電電路包括:輸出耦合電路,用於:為所述一個或多個可充電單元提供所述電池充電電壓;當檢測到無線供電電磁場時,斷開所述一個或多個可充電單 元與所述電池的極端的連接;以及當檢測到無線供電電磁場時,將所述電池充電電路的輸出端連接至所述極端。
- 一種電池電路模組,其特徵在於,包括:用於從無線供電電磁場產生交流電(AC)電壓的無線供電線圈;電池充電電路,用於:依據電池充電資訊從所述AC電壓產生電池充電電壓;以及使能時,通過電池充電電壓為所述一個或多個可充電電池充電;以及射頻識別(RFID)模組,用於:與無線供電發射器設備通信;以及至少部分基於與無線供電發射器設備的通信來產生電池充電資訊;其中,所述射頻識別(RFID)模組包括:收發器部分,所述收發器部分包括線圈,其中所述線圈可集成在所述電池電路模組的陽極和陰極的至少一個中,並且,其中所述線圈收發給定頻帶內的電磁信號,並且在直流(DC)時是所述陽極和所述陰極中至少一個的導電元件。
- 如申請專利範圍第7項所述的電池電路模組,其中,所述電池充電電路包括:用於確定電池電壓的電壓傳感電路;用於檢測所述無線供電電磁場的檢測電路;以及用於根據所述電壓和對所述無線供電電磁場的檢測來使能對所述一個或多個可充電單元電池的充電操作的處理模組。
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