用于無線電力系統(tǒng)的主動及自適應場抵消的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明一般來說涉及無線電力。更具體來說，本發(fā)明涉及可用于減少感測到的電場或磁場的不合需要的部分的方法及設備。
【背景技術】
[0002]越來越多的數(shù)目及種類的電子裝置經(jīng)由可再充電電池組供電。此類裝置包含移動電話、便攜式音樂播放器、膝上型計算機、平板計算機、計算機外圍裝置、通信裝置(例如，藍牙裝置)、數(shù)碼相機、助聽器，及其類似者。雖然電池組技術已得到改進，但電池組供電的電子裝置越來越需要及消耗更大量的電力，因此常常需要再充電?？稍俪潆娧b置常常經(jīng)由有線連接通過物理地連接到電力供應器的電纜或其它類似連接器充電。電纜和類似連接器有時可能不方便或笨重，且具有其它缺點。能夠在用于為可再充電電子裝置充電或向電子裝置提供電力的自由空間中傳送電力的無線充電系統(tǒng)可克服有線充電解決方案的一些不足。由此，向電子裝置有效地且安全地傳送電力的無線電力傳送系統(tǒng)及方法是合乎需要的。

【發(fā)明內容】

[0003]在所附權利要求書的范圍內的系統(tǒng)、方法及裝置的各種實施方案各自具有若干方面，其中的單個方面并不單獨負責本文所述的合乎需要的屬性。在不限制所附權利要求書的范圍的情況下，本文描述一些顯要特征。
[0004]在附圖和下文描述中闡述本說明書中描述的標的物的一或多個實施方案的細節(jié)。其它特征、方面及優(yōu)點將自所述描述、圖式及權利要求書而變得顯而易見。應注意，以下各圖的相對尺寸可能未按比例繪制。
[0005]本發(fā)明的一個方面提供一種用于減少用于在諧振頻率處經(jīng)由磁場無線地傳送電力的系統(tǒng)中的無用發(fā)射的方法，所述方法包括經(jīng)由傳感器感測通過無線電力發(fā)射天線產(chǎn)生的場；產(chǎn)生表示所述感測到的場的一部分的信號；及至少部分地基于所述信號驅動發(fā)射體以產(chǎn)生減少所述感測到的場的所述部分的至少一部分的場。
[0006]本發(fā)明的另一方面提供一種用于減少用于在諧振頻率處經(jīng)由磁場無線地傳送電力的系統(tǒng)中的無用發(fā)射的設備，所述設備包括傳感器，其經(jīng)配置以感測通過無線電力發(fā)射天線產(chǎn)生的場；控制器，其經(jīng)配置以產(chǎn)生表示所述感測到的場的一部分的信號；及發(fā)射體，其經(jīng)配置以至少部分地基于所述信號產(chǎn)生場，所述場減少所述感測到的場的所述部分的至少一部分。
[0007]本發(fā)明的另一方面提供一種用于減少用于在諧振頻率處經(jīng)由磁場無線地傳送電力的系統(tǒng)中的無用發(fā)射的設備，所述設備包括用于感測通過無線電力發(fā)射天線產(chǎn)生的場的裝置；用于產(chǎn)生表示所述感測到的場的一部分的信號的裝置；及用于至少部分地基于所述信號發(fā)射場以減少所述感測到的場的所述部分的至少一部分的裝置。
【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的示范性無線電力傳送系統(tǒng)的功能框圖。
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的可用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的示范性組件的功能框圖。
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的包含發(fā)射或接收天線的圖2的發(fā)射電路或接收電路的一部分的不意圖。
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的可用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的發(fā)射器的功能框圖。
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的可用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的接收器的功能框圖。
[0013]圖6描繪示范性屏蔽發(fā)射器布置。
[0014]圖7描繪具有鄰近接收器的示范性屏蔽發(fā)射器布置。
[0015]圖8是具有主動抵消能力的無線電力發(fā)射器的功能框圖。
[0016]圖9是具有主動抵消能力的另一無線電力發(fā)射器的功能框圖。
[0017]圖10描繪感測到的H-場的頻域曲線圖。
[0018]圖11描繪感測到的H-場的時域曲線圖。
[0019]圖12描繪用于發(fā)射與感測到的場的諧波分量相反的場的信號及兩個場之間的相對相位校準。
[0020]圖13描繪在無線電力系統(tǒng)的諧振頻率處的理想H-場振蕩。
[0021]圖14是用于主動抵消的示范性方法的流程圖。
[0022]圖15描繪具有磁場傳感器的示范性屏蔽發(fā)射器布置。
[0023]圖16描繪具有多個電場傳感器的示范性屏蔽發(fā)射器布置。
[0024]圖17描繪具有多個電場傳感器的另一示范性屏蔽發(fā)射器布置。
[0025]圖式中說明的各種特征可能未按比例繪制。因此，為了清晰起見，可任意擴大或減小各種特征的尺寸。另外，圖式中的一些圖式可能并未描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后，可在整個說明書和圖式中使用相同的參考標號指代相同的特征。
【具體實施方式】
[0026]磁感應可用于以無線方式有效地將電力從發(fā)射器傳送到接收器。發(fā)射器及接收器包含經(jīng)調諧以在特定頻率處諧振的天線。發(fā)射器通過在諧振頻率處的信號向發(fā)射天線供給能量，進而向接收天線供給能量使得能量可以在接收器處提取。在磁場從系統(tǒng)的諧振頻率偏離的程度上，可降低系統(tǒng)的效率。此外，帶外(即，不在天線的諧振頻率處)發(fā)射可超出法規(guī)電平且導致降低的電磁兼容性及遵從性。為了提高效率且實現(xiàn)規(guī)則順從，主動抵消技術可用于消除不需要的或不合需要的電場或磁場。這些技術涉及將傳感器放入發(fā)射天線的近場中?；诟袦y到的場，可以驅動發(fā)射體以產(chǎn)生與通過發(fā)射天線產(chǎn)生的場的不合需要的或不需要的部分相消地干擾的場，從而導致減少帶外發(fā)射且改進傳送效率。這些技術可與其它被動技術結合使用，包含屏蔽及過濾。
[0027]下文結合附圖闡述的詳細描述既定作為對本發(fā)明的示范性實施例的描述，且并不希望表示可實踐本發(fā)明的僅有實施例。貫穿此描述所使用的術語“示范性”意指“充當實例、例子或說明”，且未必應解釋為比其它示范性實施例優(yōu)選或有利。所述詳細描述為了提供對本發(fā)明的示范性實施例的透徹理解而包含具體細節(jié)。在一些情況下，以框圖形式展示一些裝置。
[0028]無線地傳送電力可指代傳送與電場(E-場)、磁場(H-場)、電磁場(EM場)相關聯(lián)的任何形式的能量，或以其它方式從發(fā)射器傳送到接收器而不使用物理電導體(例如，電力可通過自由空間傳送)。輸出到無線場(例如，磁場)中的電力可由“接收天線”接收、俘獲或耦合以實現(xiàn)電力傳送。
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的示范性無線電力傳送系統(tǒng)100的功能框圖。輸入電力102可從電源(未展示)提供到發(fā)射器104以用于產(chǎn)生用于提供能量傳送的場105。接收器108可耦合到場105且產(chǎn)生輸出電力110以供耦合到輸出電力110的裝置(未展示)存儲或消耗。發(fā)射器104與接收器108兩者分開距離112。在一個示范性實施例中，發(fā)射器104及接收器108根據(jù)相互諧振關系配置。當接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率實質上相同或極為接近時，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損失最小。因此，與可能需要大線圈的純電感解決方案(需要線圈極接近(例如，幾毫米))相比較，可在較大距離上提供無線電力傳送。諧振電感耦合技術因此可允許改進的效率及在各種距離上且利用多種電感線圈配置進行的電力傳送。
[0030]當接收器108位于由發(fā)射器104產(chǎn)生的能量場105中時，接收器108可以接收電力。場105對應于其中通過發(fā)射器104輸出的能量可由接收器105俘獲的區(qū)域。在一些情況下，場105可以對應于發(fā)射器104的“近場”，如下文將進一步描述。發(fā)射器104可包含用于輸出能量發(fā)射的發(fā)射天線114。接收器108進一步包含用于接收或俘獲來自能量發(fā)射的能量的接收天線118。近場可對應于其中存在由發(fā)射天線114中的最低限度地遠離所述發(fā)射天線114輻射電力的電流及電荷而產(chǎn)生的強反應性場的區(qū)域。在一些情況下，近場可對應于在發(fā)射天線114的約一個波長(或其部分)內的區(qū)域。發(fā)射天線114及接收天線118根據(jù)應用及待與其相關聯(lián)的裝置而設定大小。如上所述，有效能量傳送可通過將發(fā)射天線114的場105中的大部分能量耦合到接收天線118而非在電磁波中將大多數(shù)能量傳播到遠場而發(fā)生。當定位在場105內時，在發(fā)射天線114與接收天線118之間可形成“耦合模式”。發(fā)射天線114及接收天線118周圍的其中可發(fā)生此耦合的區(qū)域在本文中被稱作耦合模式區(qū)域。
[0031]圖2是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的可用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)100中的示范性組件的功能框圖。發(fā)射器204可包含發(fā)射電路206，其可包含振蕩器222、驅動器電路224及濾波與匹配電路226。振蕩器222可經(jīng)配置以產(chǎn)生所要頻率(例如，468.75千赫、6.78兆赫或13.56兆赫)下的信號，所述所要頻率可響應于頻率控制信號223來調整?？蓪⒄袷幤餍盘柼峁┑浇?jīng)配置以在(例如)發(fā)射