用于控制阻抗的方法與裝置的制造方法
【專利說明】
[0001 ] 分案申請的相夫f呂息
[0002] 本案是分案申請。該分案的母案申請是申請日為2011年4月22日、申請?zhí)枮?201180020164. 5、發(fā)明名稱為"多個接收器之間的無線電力分布"的發(fā)明專利申請案。
[0003]報據(jù)35U.S.C.§119豐化優(yōu)先權(quán)
[0004] 本申請案根據(jù)35U.S.C. § 119(e)主張W下申請案的優(yōu)先權(quán)：
[0005] 2010年4月23日申請的標(biāo)題為"在充電期間多個接收器之間的電力分布（POWER DISTRI腳TION邸T肥ENMULTIPLERECEIVERSDURINGCHARGING)"的第 61/327, 532 號美國 臨時專利申請案，所述申請案的掲示內(nèi)容在此W全文引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0006] 本發(fā)明大體上設(shè)及無線電力，且更具體來說，設(shè)及關(guān)于控制多個無線接收器之間 的電力分布的系統(tǒng)、裝置和方法。此外，本發(fā)明設(shè)及關(guān)于通過實現(xiàn)歸因于多個接收器的由發(fā) 射器所看到的最佳總阻抗來增強無線電力傳送的系統(tǒng)、裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0007] 正開發(fā)在發(fā)射器與待充電的裝置之間使用空中電力發(fā)射的方法。運些方法通常落 入兩個類別中。一個類別是基于發(fā)射天線與待充電的裝置上的接收天線之間的平面波福射 (還稱作遠場福射）的禪合，所述待充電的裝置收集所福射電力且對其整流W用于對電池 進行充電。天線通常具有諧振長度W便改進禪合效率。此方法遭受W下事實：電力禪合隨 著天線之間的距離增加而快速衰退。因此，越過合理距離（例如，〉1米到2米）來充電變 得困難。另外，由于系統(tǒng)福射平面波，所W如果未經(jīng)由濾波來進行適當(dāng)控制，則無意的福射 可干擾其它系統(tǒng)。
[0008] 其它方法是基于嵌入于（例如）"充電"墊或表面中的發(fā)射天線與嵌入于待充電 的主機裝置中的接收天線加上整流電路之間的電感性禪合。此方法具有W下缺點：發(fā)射天 線與接收天線之間的間隔必須非常接近（例如，幾毫米）。盡管此方法確實具有對相同區(qū)域 中的多個裝置同時進行充電的能力，但此區(qū)域通常較小，因此用戶必須將所述裝置定位到 特定區(qū)域。
[0009] 由于發(fā)射線圈與不同接收器的接收線圈之間的互感變化加上在發(fā)射線圈內(nèi)的不 同位置處所看到的互感的另外變化，對相應(yīng)接收器的電力遞送在同時的充電期間可顯著不 同。期望無線電力系統(tǒng)能夠取決于接收器的電力要求和/或特性（藍牙、電話、PDA)將電 力引導(dǎo)到相應(yīng)接收器，同時維持對每一個和全部接收器的充電過程的效率。
[0010] 需要用于控制多個接收器之間的電力分布同時維持對所述多個接收器的電力傳 送效率的方法、系統(tǒng)和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在一個方面中，本發(fā)明提供一種用于控制電力分布的方法。所述方法包括：請求在 發(fā)射器的充電區(qū)內(nèi)的分別具有多個負載電阻的多個接收器中的第一接收器將第一負載電 阻修改為實現(xiàn)所述多個接收器之間的目標(biāo)電力分布的值，所述第一接收器具有第一負載電 阻；W及請求所述多個接收器中的每一接收器將每一相應(yīng)負載電阻修改為實現(xiàn)由所述發(fā)射 器觀察到的目標(biāo)總阻抗同時維持所述多個接收器之間的所述目標(biāo)電力分布的值。
[0012] 在另一方面中，本發(fā)明提供一種用于控制電力分布的發(fā)射器。所述發(fā)射器包括天 線，其經(jīng)配置W與所述天線的充電區(qū)內(nèi)的分別具有多個負載電阻的多個接收器中的第一接 收器通信，所述第一接收器具有第一負載電阻。所述發(fā)射器進一步包括控制器，其與所述天 線通信。所述控制器經(jīng)配置W:請求所述第一接收器將所述第一負載電阻修改為實現(xiàn)所述 多個接收器之間的目標(biāo)電力分布的值；W及請求所述多個接收器中的每一接收器將每一相 應(yīng)負載電阻修改為實現(xiàn)由所述發(fā)射器觀察到的目標(biāo)總阻抗同時維持所述多個接收器之間 的所述目標(biāo)電力分布的值。
[0013] 在一額外方面中，本發(fā)明提供一種用于控制電力分布的裝置。所述裝置包括：用于 請求在發(fā)射器的充電區(qū)內(nèi)的分別具有多個負載電阻的多個接收器中的第一接收器將第一 負載電阻修改為實現(xiàn)所述多個接收器之間的目標(biāo)電力分布的值的裝置，所述第一接收器具 有第一負載電阻；W及用于請求所述多個接收器中的每一接收器將每一相應(yīng)負載電阻修改 為實現(xiàn)由所述發(fā)射器觀察到的目標(biāo)總阻抗同時維持所述多個接收器之間的所述目標(biāo)電力 分布的值的裝置。
[0014] 在又一方面中，本發(fā)明提供一種用于改變負載電阻的方法。所述方法包括：響應(yīng)于 發(fā)射器請求而將接收器的負載電阻修改為實現(xiàn)多個接收器之間的目標(biāo)電力分布的值；W及 響應(yīng)于另一發(fā)射器請求而將所述負載電阻修改為實現(xiàn)由發(fā)射器觀察到的目標(biāo)總阻抗同時 維持所述多個接收器之間的所述目標(biāo)電力分布的值。
[0015] 在另一方面中，本發(fā)明提供一種用于改變負載電阻的接收器。所述接收器包括負 載W及控制器。所述控制器經(jīng)配置W:響應(yīng)于發(fā)射器請求而將所述負載的電阻修改為實現(xiàn) 多個接收器之間的目標(biāo)電力分布的值；W及響應(yīng)于另一發(fā)射器請求而將所述負載的所述電 阻修改為實現(xiàn)由發(fā)射器觀察到的目標(biāo)總阻抗同時維持所述多個接收器之間的所述目標(biāo)電 力分布的值。
[0016] 在一額外方面中，本發(fā)明提供一種用于改變負載電阻的裝置。所述裝置包括：用于 響應(yīng)于發(fā)射器請求而將接收器的負載電阻修改為實現(xiàn)多個接收器之間的目標(biāo)電力分布的 值的裝置；W及用于響應(yīng)于另一發(fā)射器請求而將所述負載電阻修改為實現(xiàn)由發(fā)射器觀察到 的目標(biāo)總阻抗同時維持所述多個接收器之間的所述目標(biāo)電力分布的值的裝置。
【附圖說明】
[0017] 圖1展示無線電力傳遞系統(tǒng)的簡化方框圖。
[0018] 圖2展示無線電力傳遞系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0019] 圖3說明用于本發(fā)明的示范性實施例中的環(huán)形天線的示意圖。
[0020] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的發(fā)射器的簡化方框圖。
[0021] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的接收器的簡化方框圖。
[0022] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的包含接收器和發(fā)射器的系統(tǒng)的說明。
[0023] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的包含發(fā)射器和多個接收器的系統(tǒng)。
[0024] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的包含無線電力裝置和定位在無線電力裝置 的充電區(qū)內(nèi)的多個電子裝置的系統(tǒng)。
[0025] 圖9到11是說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的無線電力系統(tǒng)的各種阻抗的曲線 圖。
[0026] 圖12為說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的方法的流程圖。
[0027] 圖13為說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的另一方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 下文結(jié)合附圖所陳述的詳細描述意欲作為對本發(fā)明的示范性實施例的描述，且無 意表示可實踐本發(fā)明的僅有實施例。在整個此描述中所使用的術(shù)語"示范性"是指"用作一 實例、例子或說明"，且應(yīng)沒有必要被解釋為比其它示范性實施例優(yōu)選或有利。所述詳細描 述出于提供對本發(fā)明的示范性實施例的徹底理解的目的而包含特定細節(jié)。所屬領(lǐng)域的技術(shù) 人員將容易明白，可在無運些特定細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明的示范性實施例。在一些例子 中，W方框圖形式展示眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置，W便避免使本文中所呈現(xiàn)的示范性實施例 的新穎性模糊不清。
[0029] 在本文中使用術(shù)語"無線電力"W指在不使用物理電導(dǎo)體的情況下在發(fā)射器與接 收器之間發(fā)射的與電場、磁場、電磁場或其它物相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量。
[0030] 圖1說明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的無線發(fā)射或充電系統(tǒng)100。將輸入電 力102提供到發(fā)射器104W用于產(chǎn)生用于提供能量傳遞的福射場106。接收器108禪合到 福射場106,且產(chǎn)生輸出電力110W供禪合到輸出電力110的裝置（未圖示）存儲或消耗。 發(fā)射器104與接收器108兩者相隔一距離112。在一個示范性實施例中，根據(jù)相互諧振關(guān) 系來配置發(fā)射器104與接收器108,且當(dāng)接收器108位于福射場106的"近場"中時，當(dāng)接收 器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率非常接近時，發(fā)射器104與接收器108之間的 發(fā)射損耗為最小。
[0031] 發(fā)射器104進一步包含用于提供用于能量發(fā)射的裝置的發(fā)射天線114,且接收器 108進一步包含用于提供用于能量接收的裝置的接收天線118。根據(jù)應(yīng)用和將與其相關(guān)聯(lián) 的裝置來設(shè)計發(fā)射天線和接收天線的大小。如所陳述，通過將發(fā)射天線的近場中的大部分 能量禪合到接收天線而非W電磁波形式將大部分能量傳播到遠場而進行有效能量傳遞。當(dāng) 處于此近場中時，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間形成禪合模式。天線114和118 周圍的可發(fā)生此近場禪合的區(qū)域在本文中稱作禪合模式區(qū)。
[0032] 圖2展示無線電力傳遞系統(tǒng)的簡化示意圖。發(fā)射器104包含振蕩器122、功率放大 器124W及濾波器和匹配電路126。所述振蕩器經(jīng)配置W在所需頻率（例如，468. 75KHZ、 6. 78MHz或13. 56)下產(chǎn)生，所述所需頻率可響應(yīng)于調(diào)整信號123來調(diào)整。振蕩器信號可由 功率放大器124W響應(yīng)于控制信號125的放大量進行放大。可包含濾波器和匹配電路126 W濾除諧波或其它非所需的頻率且使發(fā)射器104的阻抗與發(fā)射天線114匹配。
[0033] 接收器108可包含匹配電路132 W及整流器和切換電路134 W產(chǎn)生DC電力輸出 來對電池136(如圖2中所展示）進行充電或向禪合到接收器的裝置（未圖示）供電?？?包含匹配電路132 W使接收器108的阻抗與接收天線118匹配。接收器108與發(fā)射器104 可在單獨通信